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Selecionando Fluido Hidráulico para sua Bomba Hidráulica

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O fluido hidráulico em um sistema é um dos componentes mais importantes, embora seja frequentemente esquecido; o fluido é o meio para a transmissão de força, sem fluido suficiente, nenhum trabalho pode ocorrer.

Também desempenha funções como lubrificação, transferência de calor e permite o transporte de detritos e contaminação.

Como os fluidos hidráulicos afetam o desempenho da bomba

Bomba Eaton Vickers PVB PFBOs componentes hidráulicos e o fluido hidráulico trabalham juntos para operar o sistema hidráulico, com a função crítica do fluido hidráulico, o tipo de fluido apropriado, a viscosidade e a qualidade são requisitos essenciais para a seleção do fluido. Se o fluido errado for selecionado, o sistema operará a uma taxa abaixo do padrão e pode causar falhas catastróficas de componentes, como diminuição da eficiência do sistema, falta de lubrificação, redução da vida útil do fluido e do componente, corrosão, erosão, formação de lama e verniz e geração excessiva de calor .

Além das propriedades e qualidade do fluido, a contaminação também afeta significativamente o desempenho do sistema. A contaminação geralmente pode se originar de quatro fontes: óleo contaminado, contaminação embutida, contaminação ingressada e contaminação gerada internamente. Isso pode levar à redução da eficiência, desgaste dos componentes e outros impactos adversos. Estudos indicam que mais de 70 por cento das falhas do sistema hidráulico são devidas à contaminação e podem reduzir a eficiência hidráulica em até 20 por cento antes que um mau funcionamento do sistema seja detectado.

Propriedades do fluido a serem consideradas

Existem várias propriedades diferentes que podem afetar o desempenho de um fluido. A viscosidade é indiscutivelmente o mais importante. A viscosidade descreve a resistência de um fluido ao fluxo. A viscosidade é responsável pela eficiência volumétrica e mecânica, geração de calor, lubrificação de componentes e outras propriedades, como dissipação de calor, filtrabilidade e liberação de ar.

A baixa viscosidade pode causar danos aos componentes do sistema, pois a lubrificação inadequada causa o contato metal com metal dentro dos componentes, levando ao desgaste e potencial contaminação. A baixa viscosidade também reduz a eficiência volumétrica das bombas e motores por meio de maiores vazamentos internos.

Por outro lado, a alta viscosidade causa diminuição da eficiência mecânica devido ao aumento da resistência ao fluxo. O aumento da resistência ao fluxo também causará um aumento no excesso de calor, elevando as temperaturas do fluido. A alta viscosidade pode levar à cavitação e erosão causada pelo colapso de uma bolha de ar ou bolha de vácuo. Além disso, os lubrificantes podem não atingir as áreas com folgas apertadas, causando falhas devido à lubrificação inadequada.

A própria viscosidade é afetada pela temperatura. O fluido de grau de viscosidade adequado precisa ser selecionado para cada aplicação com base nas temperaturas operacionais. A viscosidade do fluido na temperatura operacional deve atender às recomendações de viscosidade dos componentes do sistema, principalmente da bomba. As temperaturas de operação mínima, normal e máxima precisam ser consideradas para a seleção do grau de viscosidade do fluido.

A eficiência geral dos componentes hidráulicos está relacionada à eficiência mecânica e à eficiência volumétrica. A eficiência mecânica está relacionada às perdas por atrito e arrasto devido à viscosidade do fluido, e a eficiência volumétrica está relacionada a vazamentos internos. As eficiências volumétrica e mecânica dependem da viscosidade do fluido. A faixa particular de viscosidade na qual a eficiência geral é máxima é normalmente selecionada como a faixa ótima para os componentes específicos. As recomendações de viscosidade devem ser consideradas para todos os componentes do sistema, mas as recomendações de viscosidade para bombas e motores devem receber importância primordial.

As propriedades antidesgaste (AW) dos fluidos são outro parâmetro crucial a ser considerado. Boas propriedades AW são necessárias para maximizar o desempenho do sistema hidráulico e a vida útil dos componentes. A névoa de fluido deve ser formulada adequadamente e aditivos AW adequados. Os aditivos AW formam uma camada fina nas superfícies de contato e ajudam a evitar o contato de metal com metal em condições de lubrificação de limite.

Propriedades insuficientes do AW podem levar à soldagem a frio e desgaste no regime de lubrificação de limite, resultando na remoção do material da superfície. As propriedades antidesgaste são essenciais para o contato de rolamento e deslizamento, mas o requisito de contatos deslizantes é mais crítico, pois pode ocorrer movimento tipo stick-and-slip.

Mesmo as melhores superfícies usinadas têm asperezas (colinas e vales). Quando as asperezas entram em contato com uma carga pesada, elas podem ser unidas por soldagem a frio. Se a força aplicada for grande o suficiente para quebrar a soldagem, o objeto se move repentinamente. Isso causa a remoção de material das superfícies. Uma alta reserva de aditivo é recomendada para aplicações severas, para permitir que as superfícies deslizem ou rolem umas sobre as outras sem qualquer dano à superfície.

Outras propriedades a serem consideradas incluem:

1. Índice de Viscosidade (VI)

Número empírico sem unidade que indica o efeito da mudança de temperatura na viscosidade cinemática de um óleo. Os líquidos tornam-se menos viscosos quando aquecidos. Um VI alto indica uma mudança relativamente pequena de viscosidade com a temperatura. Fluidos de alto VI (multi-grade) são recomendados para aplicações em amplas temperaturas de operação ou em condições ambientais extremas. Em geral, os fluidos de alto VI são recomendados para aplicações móveis, pois estão expostos a mudanças ambientais e altas temperaturas de operação. (Você pode ler mais em nosso artigo: Informações sobre a viscosidade do óleo hidráulico. )

2. Estabilidade de cisalhamento

Esta é a medida da resistência de um fluido ao cisalhamento. Os melhoradores de polímeros, conhecidos como VI, são usados ​​para fazer com que os fluidos de alto VI com baixa estabilidade ao cisalhamento se decomponham rapidamente, resultando no afinamento do óleo. A viscosidade após cisalhamento também deve ser considerada para aplicações com fluidos VI melhorados.

3. Estabilidade Térmica e Oxidativa

A oxidação é a reação química do oxigênio com o óleo, gerando subprodutos ácidos. A taxa de oxidação é acelerada por altas temperaturas, água, ácidos gerados devido à oxidação e presença de catalisadores metálicos como o cobre. A regra é: a oxidação dobra com o aumento da temperatura a cada 10oC. A oxidação levará ao aumento da viscosidade, número de ácido total (TAN), geração de verniz e lama e escurecimento do fluido. A taxa de oxidação pode ser reduzida reduzindo a temperatura do fluido e usando fluidos formulados com óleos básicos de qualidade, aditivos antioxidantes e aditivos AW termicamente estáveis.

4. Estabilidade hidrolítica

A hidrólise é a degradação química dos lubrificantes por reação com a água. Os aditivos lubrificantes, especialmente os à base de zinco, irão reagir com a água, formando subprodutos ácidos. A presença de metais como o cobre pode atuar como um catalisador. Os estoques básicos do tipo éster também hidrolisam na presença de água. Lubrificantes com boa estabilidade hidrolítica resistem à hidrólise.

5. Filtrabilidade

Filtros finos usados ​​em sistemas hidráulicos podem apresentar entupimento prematuro do filtro devido a formulações inadequadas, contaminação da água e degradação do fluido. A medição da capacidade de filtração ajuda a prever o comportamento do fluido em aplicações de filtração, antes do uso em um sistema.

6. Demulsibilidade

A capacidade de liberar água de uma mistura de água e óleo. Essa característica é importante para os equipamentos que operam em climas úmidos, onde a possibilidade de contaminação da água é alta.

7. Inibição de Ferrugem e Corrosão

Os fluidos hidráulicos são geralmente formulados com inibidores de ferrugem e corrosão. Os inibidores de ferrugem se depositam como uma película fina nas superfícies de metal e permitem a proteção contra a ferrugem. Os aditivos de corrosão impedem a hidrólise e evitam a formação de materiais ácidos que causam corrosão. A capacidade de um fluido de prevenir ferrugem e corrosão pode ser medida por um teste de ferrugem usando água destilada, água salgada e um corpo de prova de aço.

8. Compatibilidade de Material

Diferentes componentes de borracha e elastômero, incluindo mangueiras, bexigas de acumulador, vedações e gaxetas, são usados ​​em sistemas hidráulicos e têm composições ou receitas diferentes. Por causa dessas composições variáveis, os fluidos são testados quanto à sua compatibilidade com os elastômeros mais comumente usados ​​para prever a vida e o desempenho com aquele fluido específico.

9. Liberação de ar

O ar suspenso em suspensão pode causar muitas anormalidades, como baixa eficiência do sistema, falha do sistema por erosão (semelhante à cavitação) e degradação do fluido por microdieseling. O microdieseling ocorre quando as bolhas de ar se movem de uma área de pressão baixa ou negativa para uma área de alta pressão, aquecem devido à compressão e carbonizam o óleo na interface da bolha, resultando em subprodutos de carbono e oxidação. As características de liberação de ar têm mais importância em sistemas com tempo de resíduo relativamente curto. Um teste de liberação de ar pode identificar a capacidade de um lubrificante para separar o ar aprisionado.

10. Tendência de formação de espuma

A formação de espuma é um problema comum em sistemas hidráulicos. Grandes volumes de espuma podem causar transbordamento dos reservatórios. Os fatores que levam à formação de espuma são contaminação, fluido degradado, entrada de ar e projeto de sistema deficiente. As formulações de fluido hidráulico contêm inibidores de espuma, mas dosagens muito maiores podem causar efeitos adversos. O teste de tendência de formação de espuma descreve o volume de espuma gerado imediatamente após o fluido ser agitado e aerado. A estabilidade da espuma mede o volume de espuma remanescente após um tempo específico desde a interrupção da aeração.

11. Volatilidade

Volatilidade é a tendência de um fluido se vaporizar rapidamente. Embora geralmente não seja tão crítico para fluidos hidráulicos quanto para óleos de motor devido à exposição limitada ou nenhuma exposição a altas temperaturas e temperaturas operacionais mais baixas de fluidos hidráulicos, a volatilidade ainda é um parâmetro a ser considerado. Os óleos básicos minerais são misturas de hidrocarbonetos de tamanhos diferentes. Em altas temperaturas de operação, moléculas menores podem escapar do óleo, diminuindo o volume do óleo e aumentando a viscosidade do fluido. A seleção e a mistura inadequadas do óleo base podem levar a uma maior volatilidade.

Impactos do uso do fluido errado

O que acontece se um fluido com correspondência inadequada for usado em uma bomba? A resposta pode variar, dependendo do grau de incompatibilidade. Conforme observado anteriormente, os fluidos totalmente formulados devem ter propriedades equilibradas. A variação excessiva em qualquer parâmetro pode causar impactos diretos ou indiretos. Por exemplo, um fluido incompatível com certos materiais de borracha pode causar falha de juntas e outros componentes. Um único problema pode causar falha catastrófica: sistemas com manutenção insuficiente podem falhar catastroficamente devido a um ou mais motivos. A contaminação, junto com fluidos incompatíveis, pode levar a falhas de componentes.

Resumo

Ao selecionar o fluido hidráulico correto, você deve considerar todos os fatores relacionados ao sistema, às condições de operação e à aplicação envolvida. Falhas hidráulicas podem ser catastróficas para componentes e aplicações. Sempre considere os efeitos de uma avaria ao projetar uma aplicação e selecionar um fluido hidráulico; o fluido deve ser adequado para todos os componentes do sistema e adequado para o ambiente operacional. Esta é a chave para um sistema saudável e duradouro.

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