216 – Modelagem numérica de um selo utilizando um ferrofluido como barreira à passagem do óleo lubrificante

Mancais de deslizamento são dispositivos utilizados em equipamentos de grande porte, como por exemplo, em eixos de geradores de usinas hidroelétricas. Nessa aplicação, normalmente, utiliza-se algum tipo de óleo lubrificante com o objetivo de reduzir tanto o atrito quanto o aquecimento das partes em deslizamento. Entretanto o óleo lubrificante é exposto a elevada velocidade tangencial, devido as dimensões do eixo, além da alta temperatura devido ao atrito entre as partes deslizantes. Estes fatores contribuem para o efeito de atomização e pulverização do óleo lubrificante do mancal, gerando uma espécie de vapor que é então projetado sobre outras partes do equipamento, podendo ocasionar falhas em outros sistemas e até mesmo acidentes de trabalho. A literatura apresenta algumas tentativas de solução do problema, porém, até o presente momento, nenhuma delas atingiu esse objetivo. Assim, a presente dissertação propõe, a partir de estudos numéricos com o Método dos Elementos Finitos, uma solução para a vedação do óleo lubrificante desses equipamentos, utilizando um ferrofluido como barreira à passagem do vapor de óleo. O estudo bibliográfico realizado revelou que a aplicação do ferrofluido em mancais é bastante explorada em equipamentos de precisão por garantir ao material vedante rigidez suficiente para garantir a vedação e viscosidade, reduzindo assim o atrito entre as partes. A análise por elementos finitos vem auxiliar no desenvolvimento do projeto da vedação. Uma vez que o ferrofluido servirá apenas de barreira quando exposto a um campo magnético, em linhas gerais o mancal nada mais é do que um concentrador do campo magnético na região de interesse. Dessa forma, a simulação numérica possibilita melhorar o projeto tornando possível avaliar diversos modelos de circuitos magnéticos, sem a necessidade de construção de diversos protótipos. Como resultados do trabalho, tem-se a realização do modelamento por elementos finitos do mancal e de suas partes magnéticas e a verificação da densidade de campo magnético no ferrofluido. Ainda é apresentada a validação experimental do modelo numérico, através de medições do campo magnético no entorno de um protótipo de vedação, mostrando que a simulação numérica e o modelo proposto são capazes de representar o modelo real do mancal.