Apostila Tecnologia Eletrohidráulica Parker

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(Parte 2 de 6)

Filtros Hidráulicos Todos os fluidos hidráulicos contêm uma certa quantidade de contaminantes. A necessidade do filtro, no entanto, não é reconhecida na maioria das vezes, pois o acréscimo deste componente particular não aumenta, de forma aparente, a ação da máquina. Mas o pessoal experiente de manutenção concorda que a grande maioria dos casos de mau funcionamento de componentes e sistemas é causada por contaminação. As partículas de sujeira podem fazer com que máquinas caras e grandes falhem.

A Contaminação Interfere nos Fluidos Hidráulicos

A contaminação causa problemas nos sistemas hidráulicos porque interfere no fluido, que tem quatro funções.

1. Transmitir energia. 2. Lubrificar peças internas que estão em movimento. 3. Transferir calor. 4. Vedar folgas entre peças em movimento.

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Elementos de Filtro de Profundidade

Os elementos do filtro de profundidade forçam o fluido a passar através de uma espessura apreciável de várias camadas de material. A contaminação é retida por causa do entrelaçamento das fibras e a consequente trajetória irregular que o fluido deve tomar.

Os papéis tratados e os materiais sintéticos são usados comumente como materiais porosos de elementos de filtro de profundidade.

Direção do Fluxo

Meio Filtrante de Profundidade

Elementos do Tipo de Superfície

Num filtro do tipo de superfície, um fluxo de fluido tem uma trajetória direta de fluxo através de uma camada de material. A sujeira é retida na superfície do elemento que está voltada para o fluxo. Telas de arame ou metal perfurado são tipos comuns de materiais usados como elemento de filtro de superfície.

Material Eficiência Cap. de Pressão Vida no Custo Meio Filtrante de Captura Retenção Diferencial Sistema Geral

Comparação Geral de Meio Filtrante

Fibra de Vidro Alta Alta Moderada AltaModerada para alta

Moderada Moderada Alta Moderada BaixaCelulose (papel)

Tela Baixa Baixa Baixa Moderada Moderada para alta

Construção típica da fibra de vidro grossa (100x)

Construção típica da fibra de vidro fina (100x)

74 µm Superfície do Meio Filtrante

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Tipo de Filtragem pela Posição no Sistema

O filtro é a proteção para o componente hidráulico. Seria ideal que cada componente do sistema fosse equipado com o seu próprio filtro, mas isso não é economicamente prático na maioria dos casos. Para se obterem melhores resultados, a prática usual é colocar filtros em pontos estratégicos do sistema.

Filtros de Sucção Existem 2 tipos de filtro de sucção:

Filtro de Sucção Interno:

São os mais simples e mais utilizados. Têm a forma cilíndrica com tela metálica com malha de 74 a 150 mícrons, não possuem carcaça e são instalados dentro do reservatório, abaixo, no nível do fluido. Apesar de serem chamados de filtro, impedem apenas a passagem de grandes partículas (na língua inglesa são chamados de “strainer”, que significa peneira).

Vantagens:

1. Protegem a bomba da contaminação do reservatório.

2. Por não terem carcaça são filtros baratos. Desvantagens:

1. São de difícil manutenção, especialmente se o fluido está quente.

3. Podem bloquear o fluxo de fluido e prejudicar a bomba se não estiverem dimensionados correta- mente, ou se não conservados adequadamente.

4. Não protegem os elementos do sistema das partículas geradas pela bomba.

Filtro de Sucção Externo

Pelo fato de possuírem carcaça estes filtros são instalados diretamente na linha de sucção fora do reservatório. Existem modelos que são instalados no topo ou na lateral dos reservatórios. Estes filtros possuem malha de filtragem de 3 a 238 mícrons.

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Vantagens:

1. Filtram partículas muito finas visto que a pressão do sistema pode impulsionar o fluido através do elemento.

2. Pode proteger um componente específico contra o perigo de contaminação por partículas.

Desvantagens:

1. A carcaça de um filtro de pressão deve ser projetada para alta pressão.

2. São caros porque devem ser reforçados para suportar altas pressões, choques hidráulicos e diferencial de pressão.

Filtro de Linha de Retorno

Está posicionado no circuito próximo do reservatório. A dimensão habitualmente encontrada nos filtros de retorno é de 5 a 40 mícrons.

Vantagens:

1. Protegem a bomba da contaminação do reservatório. 2. Indicador mostra quando o elemento está sujo.

de sucção do reservatório.

3. Podem ser trocados sem a desmontagem da linha Desvantagens:

1. Podem bloquear o fluxo de fluido e prejudicar a bomba se não estiverem dimensionados corretamente, ou se não conservados adequadamente.

2. Não protegem os elementos do sistema das partículas geradas pela bomba.

Filtro de Pressão

Um filtro de pressão é posicionado no circuito, entre a bomba e um componente do sistema. A malha de filtragem dos filtros de pressão é de 3 a 40 mícrons. Um filtro de pressão pode também ser posicionado entre os componentes do sistema.

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Vantagens:

1. Retém contaminação no sistema antes que ela entre no reservatório.

2. A carcaça do filtro não opera sob pressão plena de sistema, por esta razão é mais barata do que um filtro de pressão.

3. O fluido pode ter filtragem fina, visto que a pressão do sistema pode impulsionar o fluido através do elemento.

Desvantagens:

1. Não há proteção direta para os componentes do circuito.

2. Em filtros de retorno, de fluxo pleno, o fluxo que surge da descarga dos cilindros, dos atuadores e dos acumuladores pode ser considerado quando dimensionado.

3. Alguns componentes do sistema podem ser afetados pela contrapressão gerada por um filtro de retorno.

Bocal de Enchimento ou Respiro

Consiste em um bocal com tampa e um filtro tipo tela por onde se completa o nível de óleo no reservatório.

Visor de Nível e Temperatura

Através do visor de nível e temperatura é possível o monitoramento das condições de nível e temperatura do óleo no reservatório, o visor possui um indicador de nível mínimo e máximo que deve ser observado.

O Teste de Membrana não é nada mais que uma análise visual de uma amostra do fluido. Normalmente compõe-se da tomada de uma amostra do fluido e de sua passagem por um meio filtrante de membrana. A membrana é então analisada por microscópio para cor e conteúdo e comparada aos padrões ISO. Usando esta comparação, o usuário pode ter uma estimativa "passa, não-passa" do nível de pureza do sistema.

Um outro uso do teste de membrana menos comum seria a contagem das partículas vistas através do microscópio. Estes números seriam então extrapolados para um nível de pureza ISO.

A margem de erro para ambos os métodos é realmente alta devido ao fator humano.

Método de Análise de Fluido

Teste de Membrana Contador de Partículas Portátil Análise de Laboratório

A análise do fluido é a parte essencial de qualquer programa de manutenção. A análise do fluido assegura que o fluido está conforme as especificações do fabricante, verifica a composição do fluido e determina seu nível de contaminação geral.

Teste de Membrana

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Contador de Partículas PortátilAnálise Laboratorial

A análise laboratorial é uma visão completa de uma amostra de fluido. A maioria dos laboratórios qualificados oferecerá os seguintes testes e características como um pacote:

Viscosidade Número de neutralização Conteúdo de água Contagem de partículas

Análise espectrométrica (desgaste dos metais e análises suplementares reportadas em partes por milhões, ou ppm)

Gráficos de tendência Foto micrográfica Recomendações

Ao tomar-se uma amostra de fluido de um sistema, deve-se tomar cuidado para que a amostra seja realmente um representativo do sistema. Para isto, o recipiente para o fluido deve ser limpo antes de tomar a amostra e o fluido deve ser corretamente extraído do sistema.

Há uma norma da National Fluid Power Association (NFPA) para a extração de amostras de fluidos de um reservatório de um sistema de fluido hidráulico operante (NFPAT2.9.1-1972). Há também o método da American National Standard (ANSI B93.13-1972) para a extração de amostras de fluidos hidráulicos para análise de partículas contaminantes. Ambos os métodos de extração são recomendados.

Em qualquer caso, a amostra de um fluido representativo é a meta. As válvulas para retirada de amostra devem ser abertas e descarregadas por no mínimo 15 segundos. O recipiente da amostra deve ser mantido por perto até que o fluido e a válvula estejam prontos para a amostragem. O sistema deve estar a uma temperatura operacional por no mínimo 30 minutos antes que a amostra seja retirada.

O mais promissor desenvolvimento na análise de fluidos é o contador de partículas a laser portátil. Os contadores de partículas a laser são comparáveis a unidades laboratoriais completas na contagem de partículas menores que a faixa de micronagem 2+. Reforços para esta recente tecnologia incluem: precisão, repetição, portabilidade e agilidade. Um teste geralmente leva menos que um minuto. Os contadores de partículas a laser fornecerão somente contagens de partículas e classificações do nível de pureza. Testes de conteúdo de água, viscosidade e análise espectrométrica poderão requerer uma análise laboratorial completa.

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Procedimento para Amostragem

Para obter-se uma amostra de fluido para contagem de partículas e/ou análise envolvem-se passos importantes para assegurar que você está realmente retirando uma amostra representativa. Normalmente, procedimentos de amostragem errôneos irão disfarçar os níveis reais de limpeza do sistema. Use um dos seguintes métodos para obter uma amostra representativa do sistema.

Para sistemas com uma válvula de amostragem

A. Opere o sistema pelo menos por meia hora. B. Com o sistema em operação, abra a válvula de amostragem permitindo que 200ml a 500ml do fluido escapem pela conexão de amostragem (o tipo da válvula deverá prover um fluxo turbulento através da conexão de amostragem).

C. Usando um recipiente com bocal amplo e prélimpo, remova a tampa e coloque-o no fluxo do fluido da válvula de amostragem. NÃO lave o recipiente com a amostra inicial. Não encha o recipiente com mais de 25 m da borda.

Depois, feche a válvula da amostragem (coloque outro recipiente para reter o fluido enquanto remove-se a garrafa do fluxo da amostra).

E. Etiquete o recipiente com a amostra com os dados: data, número da máquina, fornecedor do fluido, código do fluido, tipo de fluido e tempo decorrido desde a última amostragem (se houver).

Sistema sem válvula de amostragem

Há dois locais para obter-se amostra do sistema sem uma válvula de amostragem: no tanque e na linha. O procedimento é o seguinte:

A. Amostras no Tanque

1. Opere o sistema por meia hora, no mínimo. 2. Use recipiente com bombeamento manual ou "seringa" para extrair a amostra. Insira o dispositivo de amostragem no tanque na metade da altura do fluido. Provavelmente você terá que pesar o tubo de amostras. Seu objetivo é obter uma amostra do meio do tanque. Evite o topo ou o fundo do tanque. Não deixe que a seringa ou o tubo entrem em contato com as laterais do tanque.

3. Coloque o fluido extraído no recipiente apropriado, conforme descrito no método de válvula de amostragem acima. 4. Feche imediatamente. 5. Etiquete com as informações descritas no método de válvula de amostragem.

B. Amostra da Linha

1. Opere o sistema por meia hora, no mínimo. 2. Coloque uma válvula adequada no sistema onde um fluxo turbulento possa ser obtido (de preferência uma válvula de esfera). Se não tiver tal válvula, coloque uma conexão que possa ser facilmente aberta para providenciar um fluxo turbulento (tee ou cotovelo). 3. Limpe a válvula ou a ponta da conexão com um solvente filtrado. Abra a válvula ou a conexão e deixe vazar adequadamente (cuidado com este passo. Direcione a amostra de volta ao tanque ou para um recipiente largo. Não é necessário desfazer-se deste fluido). 4. Posicione um recipiente de amostra aprovado debaixo da corrente de fluxo para os métodos de válvula acima. 5. Feche o recipiente imediatamente. 6. Etiquete com informações importantes conforme o método por válvula de amostragem. Nota: Selecione uma válvula ou conexão onde a pressão for limitada a 200 pisg (14 bar) ou menos.

Com referência ao método a ser usado, observe as regras comuns. Qualquer equipamento que for usado para o procedimento de amostragem do fluido deve ser lavado e enxaguado com um solvente filtrado. Isto inclui bombas a vácuo, seringas e tubos. Seu objetivo é contar somente as partículas que já estão no sistema. Recipientes contaminados e amostras não representativas levarão a conclusões errôneas e custarão mais no decorrer do tempo.

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Bombas de Engrenagem

A bomba de engrenagem consiste basicamente de uma carcaça com orifícios de entrada e de saída, e de um mecanismo de bombeamento composto de duas engrenagens. Uma das engrenagens, a engrenagem motora, é ligada a um eixo que é conectado a um elemento acionador principal. A outra engrenagem é a engrenagem movida.

Bombas Hidráulicas

As bombas hidráulicas convertem a energia mecânica transmitida pelo acionador principal (motor elétrico, motor de combustão interna), em energia de trabalho hidráulico.

A ação de bombeamento é a mesma para cada bomba. Todas as bombas geram um volume crescente no lado da pressão.

Entretanto, os elementos que desem-penham a ação de bombeamento não são os mesmos em todas as bombas.

O tipo de bomba usada em um sistema hidráulico industrial é uma bomba de deslocamento positivo.

Há muitos tipos de bomba de deslocamento positivo. Por esta razão, precisamos ser seletivos e nos concentrar nas mais comuns. Essas são as bombas de engrenagem, de palheta e de pistão.

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Como funciona uma Bomba de Engrenagem

No lado da entrada, os dentes das engrenagens desengrenam, o fluido entra na bomba, sendo conduzido pelo espaço existente entre os dentes e a carcaça, para o lado da saída onde os dentes das engrenagens engrenam e forçam o fluido para fora do sistema.

Uma vedação positiva neste tipo de bomba é realizada entre os dentes e a carcaça, e entre os próprios dentes de engrenamento. As bombas de engrenagem têm geralmente um projeto não compensado.

Bomba de Engrenagem Externa

A bomba de engrenagem que foi descrita acima é uma bomba de engrenagem externa, isto é, ambas as engrenagens têm dentes em suas circunferências externas. Estas bombas são às vezes chamadas de bombas de dentes-sobre-dentes. Há basicamente três tipos de engrenagens usadas em bombas de engrenagem externa; as de engrenagens de dentes retos, as helicoidais e as que têm forma de espinha de peixe. Visto que as bombas de engrenagem de dentes retos são as mais fáceis de fabricar, este tipo de bomba é o mais comum.

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