Redutor de velocidade: principais tipos e possíveis falhas

Em ambientes industriais, o redutor de velocidade está presente em praticamente todos os processos que envolvem transporte, movimentação ou transformação de materiais, e seu desempenho impacta diretamente a produtividade da planta.

O redutor de velocidade é um equipamento utilizado para fazer a redução de rotação entre o acionador e o que será acionado. Além de fazer essa adequação de rotação, o redutor também gera um aumento de força de torque, pois multiplica o torque de entrada pela relação de transmissão ou redução.

Existem quatro tipos principais de redutores: com trem de engrenagem, planetário, de coroa e sem-fim, e de engrenagens cônicas. Mas, antes de abordar cada um, é importante diferenciar o redutor do motorredutor. Vamos lá?

Redutores x Motorredutores: qual a diferença?

Em casos de motores, uma dúvida comum é a escolha entre o uso de um redutor ou motorredutor. A função básica de ambos é parecida: são dispositivos mecânicos que reduzem a velocidade de um acionador. A forma como essa redução é feita, porém, é diferente.

No caso dos redutores, há um eixo maciço chaveado na entrada, permitindo diferentes tipos de redução. Já os motorredutores funcionam acoplados ao motor, sendo limitados, portanto, nas reduções de velocidade de giro. 

Outra diferença é que os motorredutores possuem a transmissão de giro direta. Assim, qualquer sobrecarga ocorrerá tanto no redutor quanto no motor.  

Em questões práticas, o motorredutor tende a ser uma solução econômica. Já quando há necessidade de uma variação grande na redução, o redutor costuma ser a escolha mais adequada.

A decisão entre um ou outro deve considerar a relação custo-benefício, mas sempre pautada pelos objetivos da aplicação.

Principais tipos de redutores de velocidade

Existem quatro tipos principais de redutores de velocidade: com trem de engrenagem, planetário, de coroa e sem-fim, e de engrenagens cônicas.

Cada um se aplica melhor a um tipo de carga, velocidade e disposição de eixos.

Redutor com trem de engrenagem 

Os redutores de velocidade com trem de engrenagem geralmente estão presentes em transportadores de correia e outros sistemas de transporte.

São redutores grandes, suportam cargas elevadas, têm torque alto e possuem o eixo de entrada e o de saída dispostos de forma paralela. Podem conter uma ou duas saídas para uma entrada.

Redutor de velocidade planetário 

Esses redutores possuem um conjunto de engrenagens epicicloidais, planetárias e anelar. Uma das principais características é a baixa inércia dos componentes mecânicos, o que contribui para altas relações de transmissão.

A principal aplicação é quando se precisa de alta velocidade e o menor peso e espaço possíveis. O planetário aparece em sistemas com correia dentada, cremalheira ou motor de turbina. 

Redutor de coroa e sem-fim 

Os redutores de coroa e sem-fim são os mais utilizados no mercado. Usam a engrenagem e o parafuso sem-fim sobre rolamentos e tampas, e se destacam pelo baixo ruído.

Os eixos de entrada e saída estão dispostos de forma perpendicular entre si.

Neles, o caminho de transferência de torque e redução é único: a rotação entra pelo eixo sem-fim e sai pelo eixo ou cubo vazado.

Redutor de engrenagens cônicas 

São uma forma comum de redutores angulares, em que duas engrenagens cônicas interagem criando um ângulo (geralmente 90°) entre a entrada e a saída.

Esses tipos têm transmissão por contato angular, o que proporciona altas potências ao torque. Neles é possível mudar o sentido do eixo de entrada e saída, o que é muito comum em maquinário agrícola.

➡️Leia também: Manutenção preditiva na Nexa gera economia de R$ 673.000,00 e 18 dias de produção

Quais são as principais falhas no redutor de velocidade?

Os redutores são compostos basicamente por eixos — de entrada, saída e, em alguns casos, intermediário —, engrenagens, rolamentos, elementos de vedação e fixação, além de tampas e carcaça.

A partir dessa composição e do tipo de atividade realizada pelo equipamento, as principais falhas em redutores de velocidade são:

• Deficiência de lubrificação: as falhas mais comuns em redutores estão relacionadas à lubrificação, seja pela falta ou pelo excesso de lubrificante. As principais consequências são redução da vida útil dos componentes, perda de eficiência do redutor, aquecimento excessivo e contaminação interna.
• Desalinhamento: o desalinhamento é uma falha comum em eixos e pode gerar desgaste anormal dos componentes, além de problemas de engrenamento pelo desalinhamento entre as engrenagens.
• Desgaste de rolamento: o desgaste de rolamento é uma falha comum em diversos ativos. Pode ser causada por instalação inadequada, acúmulo de resíduos que aumentam o atrito, ou por resultar de um desalinhamento.
• Defeito de engrenagem: o engrenamento pode apresentar vários modos de falha. Entre os mais comuns estão desgaste por interferência ou abrasão, quebra por sobrecarga, trincas e folgas. O problema eleva os níveis de vibração, pode provocar sobreaquecimento e gerar presença de limalhas de ferro no óleo.
• Sobreaquecimento: está entre as principais falhas em rolamentos. Entre as causas estão presença de impurezas, redução da folga interna, excesso de carga nos rolamentos, pressão nos retentores e fontes externas de calor. A consequência é a quebra do rolamento por travamento ou fadiga.

Esses problemas geram paradas não programadas, aumento dos custos de manutenção, perda de produtividade, desgaste de outros componentes do sistema e atrasos na produção.

Cada uma dessas falhas demanda um tipo específico de monitoramento. A identificação de vazamentos, por exemplo, costuma ser feita por inspeção sensitiva.

Já o desalinhamento, os desgastes e o sobreaquecimento exigem abordagens de manutenção baseada em condição, que é onde entra o monitoramento preditivo.

Se você quer entender como aplicar o monitoramento preditivo de redutores de velocidade na sua planta, a Dynamox disponibiliza um kit gratuito com os principais modos de falha mecânica e suas assinaturas espectrais:

Como fazer a manutenção baseada em condição no redutor de velocidade? 

Uma forma eficaz de monitorar continuamente esse ativo é por meio da coleta de sinais de vibração.

Esses dados permitem identificar possíveis modos de falha a partir da análise de vibração e dos espectros de frequência, geralmente avaliados com base nos critérios de severidade da ISO 10816 / ISO 20816.

O espectro do sinal permite visualizar as várias componentes vibracionais que ocorrem ao mesmo tempo em um ativo. Veja a seguir o diagnóstico de falha em um redutor real.

Estudo de caso: diagnóstico de falha em redutor coroa e sem-fim

Para entender o diagnóstico de falha, é possível analisar o caso de um agitador de polpa de minério com um redutor de velocidade coroa e sem-fim.

Nesse equipamento, a redução de rotação é de 600 rpm para 32 rpm (0,5 Hz). A baixa rotação de saída e a existência de um rolamento abaixo da coroa dificultavam a elaboração do diagnóstico.

Por isso, os técnicos instalaram os sensores na coroa e na parte inferior do eixo — locais que permitiram monitorar também o rolamento.

Com o monitoramento, foi possível identificar falhas na pista externa de mancais de rolamento. Esse problema geralmente se manifesta como uma sucessão de picos igualmente espaçados no domínio do tempo, que representam a passagem de elementos rolantes sobre trincas formadas ao longo da vida útil do rolamento.

No redutor coroa e sem-fim mencionado, a forma de onda linear e circular indicou erro na transmissão de força e movimento no componente, destacado principalmente pelas diferentes amplitudes na forma de onda. Na forma de onda circular, é possível ver exatamente o número de dentes da coroa de bronze (53).

A aplicação da análise de envelope mostrou harmônicos da rotação, um indicativo de folga na engrenagem, com origem no eixo de saída. Isso gera um desajuste no contato dos dentes, deixando um lado mais curto e outro mais longo. A forma de onda do envelope também apontou sintomas de folga e roçamento no rolamento de saída.

A partir dessas análises e da identificação das falhas, foi possível planejar a intervenção e a manutenção corretiva do equipamento antes de uma parada não programada.

➡️Quer entender esse diagnóstico com mais profundidade? Leia: Instalação interna de sensores identifica defeito na engrenagem de redutores

Perguntas frequentes sobre redutores de velocidade