Solucionar problemas de contaminação do ar em um sistema hidráulico
A contaminação do ar é muito comum em um sistema hidráulico.
Um contaminante é definido como qualquer coisa que prejudique o desempenho do sistema hidráulico e de seus componentes. A contaminação do ar em um sistema hidráulico pode ser encontrada no fluido hidráulico em quatro formas diferentes:
- Ar dissolvido – o fluido hidráulico normalmente contém 6-12% do ar dissolvido por volume;
- Ar livre – por exemplo, uma bolsa de ar presa em qualquer lugar dentro do sistema. Os componentes de pré-enchimento e o sangramento adequado do sistema hidráulico durante a inicialização geralmente eliminam o ar livre;
- Espuma – corpos maiores de ar, geralmente maiores que 1 mm de diâmetro, encontrados se reunindo na parte superior do fluido; pequenas quantidades de espuma são geralmente cosméticas e geralmente não causam problemas;
- Ar preso – bolhas muito pequenas de ar, com menos de 1 mm de diâmetro, dispersas por todo o fluido hidráulico.
O último deles, o ar aprisionado, causa a maioria dos problemas e pode levar a:
- Níveis de ruído inaceitáveis;
- Compressibilidade reduzida do fluido hidráulico, criando uma resposta pobre e esponjosa do componente;
- Viscosidade do fluido reduzida, deixando as superfícies vulneráveis ao desgaste;
- Aumento da carga de calor;
- Condutividade térmica reduzida;
- Grave degradação de fluidos, levando a danos aos componentes como resultado da redução da lubrificação, superaquecimento e queima das vedações;
- Dano de cavitação;
- Eficiência geral dos sistemas diminuída.
Danos de cavitação
Cavitação é a rápida formação e colapso de cavidades de vapor, “bolhas”, em líquidos como resultado de forças que atuam sobre o líquido. Geralmente ocorre quando um líquido é submetido a mudanças rápidas de pressão que causam a formação de cavidades onde a pressão é relativamente baixa.
Quando submetidos a pressões mais elevadas, os vazios implodem e podem gerar uma onda de choque intensa. A cavitação causa desgaste extremo em contextos de engenharia – nas pás da hélice e no equipamento hidráulico – e mesmo na natureza, nas nadadeiras dos peixes enquanto nadam na água. As barbatanas podem sarar, o equipamento hidráulico e as máquinas não!
A cavitação nem sempre pode ser vista, mas uma demonstração aqui no centro de treinamento da Eaton em Ohio, mostra um exemplo extremo dos efeitos do excesso de ar no fluido hidráulico.
Além da presença de espuma, outros sintomas de contaminação do ar são:
Ruído excessivo ou anormal – geralmente causado por aeração ou cavitação no sistema hidráulico. A aeração é causada quando o ar é introduzido no fluido hidráulico e o ruído é criado quando esses fluidos são comprimidos. A cavitação ocorre quando os níveis de fluido hidráulico diminuem e o ar entra no sistema.
Alta pressão – geralmente causada quando as mangueiras e tubulações têm um diâmetro muito pequeno para transferir fluidos em grandes quantidades, o que significa que bloqueios de ar ocorrem inevitavelmente. A drenagem do sistema e a instalação de mangueiras maiores podem corrigir o problema.
Conforme mencionado acima, o fluido hidráulico contém até 12% de ar dissolvido por volume. Esse ar dissolvido pode sair do fluido hidráulico sob certas condições, resultando em ar aprisionado; este processo é conhecido como cavitação gasosa.
Diminuição da pressão estática
Quando a temperatura do fluido aumenta ou a pressão estática diminui, a solubilidade do ar é reduzida e bolhas podem se formar dentro do fluido. Uma diminuição na pressão estática e subsequente liberação de ar dissolvido pode ocorrer na entrada da bomba, devido a:
- Filtros de sucção ou filtros de entrada entupidos;
- Respirador de reservatório subdimensionado ou obstruído;
- Linha de entrada restrita;
- Turbulência causada por válvulas de isolamento da linha de admissão;
- Entrada mal projetada;
- Distância vertical excessiva entre a entrada da bomba e o nível mínimo de fluido.
Outras causas de diminuição da pressão estática também podem ser causadas por mudanças na velocidade do fluido através do sistema, transientes de fluxo e válvulas de anti-cavitação ou de controle de carga ajustadas incorretamente ou com defeito.
O ar preso também pode ser causado por ingestão externa. Como a cavitação gasosa, isso geralmente ocorre na bomba como resultado de: braçadeiras ou acessórios da linha de entrada soltos, linhas de entrada porosas, nível baixo de fluido no reservatório ou uma vedação do eixo defeituosa na bomba. Também pode ocorrer devido a válvulas de controle de carga com defeito ou ajustadas incorretamente, fazendo com que o ar seja puxado pela sobreposta dos cilindros de dupla ação e o fluido de retorno mergulhe no reservatório (tubos de queda estendendo-se abaixo do nível mínimo de fluido devem ser instalados em todos os retornos penetrações).
Como sempre, é melhor prevenir do que remediar, e os sistemas hidráulicos proativos e a manutenção de equipamentos evitarão a ocorrência da maioria dos problemas de contaminação do ar.
