15/04/2013

Contaminação da Partícula
 
Tipos

A contaminação por partículas geralmente é classificada como sedimento ou pequenas partículas. Sedimento pode ser definido como o acúmulo de partículas menores que 5µm. Este tipo de contaminação também causa falha no sistema/componente ao decorrer do tempo. Por outro lado, as pequenas partículas são contaminantes maiores que 5µm e podem causar falhas catastróficas imediatas. Sedimento e pequenas partículas podem ser classificadas como:

Filtragem - Fato - O fluido novo não é necessariamente um fluido limpo. Tipicamente, um fluido novo tirado do tambor não é próprio para ser usado em sistemas hidráulicos ou lubrificantes.

Filtragem - Fato - Aditivos em fluidos hidráulicos são geralmente menores que 1 mícron e são insensíveis aos métodos de filtragem padrão.

Partículas Duras - Sílica, Carbono e Metal

Partículas Maleáveis - Borracha, Fibras e Micro-organismos
 

Danos

Fontes 

•Formada durante os processos de manufatura e montagem.

•Adicionado com novos fluidos.

•Inserção externa durante a operação.

•Gerado internamente durante a operação.

Se não forem adequadamente absorvidos, os contaminantes da manufatura ou montagem serão deixados no sistema. Estes contaminantes incluem sujeira, respingo de solda, partículas de borracha de mangueiras e vedações, areia de fundição e sedimentos de metal dos componentes usinados. Também quando o fluido é inicialmente adicionado ao sistema, a contaminação é introduzida. Durante o sistema de operação a contaminação entra através das tampas de respiro, vedações gastas e outros sistemas de abertura. A operação do sistema também gera contaminação interna. Isto ocorre quando o desgaste do sedimento do metal e os produtos químicos reagem com as superfícies dos componentes para gerar mais contaminação.

A. As interações mecânicas de três corpos podem resultar em interferência.

B. O desgaste de dois corpos é comum em componentes hidráulicos.

C. Partículas duras podem criar um desgaste entre três corpos para gerar mais partículas.

Contaminante Gerado

Desgaste Abrasivo - partículas duras ligando duas superfícies em movimento, desgastando uma ou ambas.

Desgaste por Cavitação - fluxo de entrada restrito para a bomba causa vazios de fluido que implodem, causando choques e ocasionando pequenas quebras na superfície do material.

Desgaste por Fadiga -partículas passando pela folga causam tensão na superfície, que se expande ocasionando escamas devido ao repetido tensionamento da área danificada.

Desgaste Erosivo - partículas finas em fluxos de alta velocidade do fluido desgasta um canto ou uma superfície crítica.

Desgaste Adesivo - perda do filme de óleo permite o contato metal com metal entre superfícies em movimento.

Desgaste Corrosivo - contaminação por água ou química no fluido causa ferrugem ou reação química que degrada a superfície.

Fontes de Contaminação Externa.

Níveis de Inserção para Sistemas Típicos
Equipamento Móbil	108-1010 por minuto*
Linha de Montagem	105-106 por minuto*
Fábricas de Manufatura	106-108 por minuto*

 
 
Fontes de Contaminação Externa

Filtragem – Fato - Sinais de Advertência da Contaminação do Sistema

• Solenóide queimada.

• Descentralização do carretel da válvula, vazamento e trepidação.

•Falha na bomba, perda de vazão e reposições frequentes.

•Vazamento no cilindro e riscos.

•Aumento da histerese da servo.

Filtragem - Fato - A maioria das inserções de contaminantes entra no sistema através das tampas antigas de respiro do reservatório e das vedações da haste do cilindro.

Prevenção 

•Usar filtros unidade-selada para os respiros do ar do reservatório.

•Limpar todo o sistema antes da partida inicial. 

•Especificar gaxetas e substituir vedações dos atuadores.

•Aplicar tampões nas mangueiras e manifolds durante manuseio e manutenção.

•Filtrar todo o fluido antes de colocá-lo no reservatório.
 

Contaminação da Água

Tipos

Há algo mais para manutenção adequada do fluido do que somente remover o problema de partículas. A água é virtualmente um contaminante universal e, como os contaminantes de partículas sólidas, deve ser removida dos fluidos de operação. A água pode estar no estado dissolvido ou no estado “livre”. A água livre, ou emulsificada, é definida como a água acima do ponto de saturação de um fluido específico. Neste ponto, o fluido não pode dissolver ou reter mais água. A água livre geralmente é percebida como uma descoloração “leitosa” do fluido.

Pontos Típicos de Saturação
Tipo de Fluido	PPM	%
Fluido Hidráulico	300	03%
Fluido Lubrificante	400	04%
Fluido de Transformador	50	005%

 
 
Danos 

•Corrosão das superfícies do metal 

•Desgaste abrasivo acelerado 

•Fadiga do rolamento 

•Falha do aditivo do fluido 

•Variação da viscosidade 

•Aumento na condução elétrica

Aditivos anti-desgaste falham na presença de água e formam ácidos. A combinação de água, calor e metais diferentes encorajam a ação galvénica. Superfícies de metal ponteadas e corroídas como resultado final. Maiores complicações ocorrem quando a temperatura decresce e o fluido tem menos habilidade para reter a água. Quando o ponto de congelamento é alcançado, forma-se cristais de gelo de uma forma adversa afetando totalmente a função do sistema. As funções de operação podem tornar-se vagarosa ou errante. A condução elétrica torna-se um problema quando a contaminação da água enfraquece as propriedades de isolação de um fluido, decrescendo assim sua força dielétrica kV.

Filtragem – Fato - Um simples “teste de estalo” lhe dirá se há água livre em seu fluido. Aplique uma chama em baixo do container. Se borbulhar e houver estalos do ponto onde foi aplicado o aquecimento, a água livre está presente em seu fluido.

Filtragem - Fato - Os fluidos hidráulicos têm a capacidade de “reter” mais água a medida em que a temperatura aumenta. Um fluido turvo pode tornar-se claro conforme o sistema for aquecendo-se.
 

 
Resultados típicos de desgaste de bomba devido a partículas e contaminação da água.
 
 
Fontes 

•Vedação do atuador desgastado 

•Vazamento na abertura do reservatório 

•Condensação 

•Vazamento no trocador de calor

Os fluidos estão constantemente expostos a água e vapor de água enquanto são manuseados e armazenados. Por exemplo, é comum em armazenamento externos de tanques e barris. A água pode assentar no topo interno dos containers dos fluidos e cair ao fundo no container durante as mudanças de temperatura. A água também pode ser introduzida quando da abertura ou enchimento destes containers. A água pode adentrar num sistema através de cilindro desgastado, vedações do atuador ou através de aberturas dos reservatórios. A condensação é também uma fonte primária da água. Como os fluidos resfriam-se em um reservatório ou tanque, o vapor d’água condensará nas superfícies internas causando ferrugem ou outros problemas de corrosão.

Prevenção

Normalmente excessiva quantidade de água pode ser removida do sistema. As mesmas medidas preventivas tomadas para minimizar a inserção de partículas sólidas no sistema podem ser aplicadas para a contaminação de água. Entretanto, uma vez que o excesso de água é detectado, ele pode ser eliminado por um dos métodos abaixo:

Absorção - Isto pode ser conseguido por elementos de filtros que são projetados especificamente para retirar água livre. Eles usualmente consistem de um material tipo laminado que transforma a água livre em um gel que é acondicionado dentro do elemento. Estes elementos fixam-se dentro de carcaças padrão de filtros e são geralmente usados quando pequenos volumes de água estão envolvidos.

Centrifugação - Separa a água do óleo através da centrifugação. Este método também é eficaz somente com água livre mas para grandes volumes.

Desidratação à Vácuo - Separa a água do óleo através de um processo à vácuo e secante. Este método também é para grande volume de água mas é eficaz com os estados livres e dissolvido.

Filtragem - Fato - A água livre é mais pesada que o óleo, portanto, assentará no fundo do reservatório, onde a maioria dela poderá ser facilmente removida abrindo-se a válvula dreno.

Filtragem - Fato - Os elementos de filtros de absorção têm ótimo desempenho em aplicações de baixo fluxo e baixa viscosidade.



 
Sistema de desidratação à vácuo
 
 
Contaminação do Ar

Tipos

Em um sistema líquido, o ar pode existir tanto no estado dissolvido como livre ou indissolvido. O ar dissolvido pode não acarretar um problema, mantendo-o em solução. Quando um líquido contém o ar indissolvido, problemas podem ocorrer na passagem pelo sistema/componentes. Pode haver alterações de pressão que comprimem o ar e produzam uma grande quantidade de calor em pequenas bolhas de ar. Este calor pode destruir os aditivos e até mesmo o fluido base. Se a quantidade de ar dissolvido tornar-se alta o suficiente, ocorrerá um efeito negativo na quantidade de trabalho desempenhado pelo sistema. O trabalho desempenhado em um sistema hidráulico baseia-se no fluido ser relativamente incomprimível mas o ar reduz o módulo de elasticidade do fluido. Isto deve-se ao fato de que o ar é até 20000 vezes mais compressível que o líquido onde está dissolvido. Quando o ar está presente, a bomba trabalha mais para comprimir o ar e trabalha menos para o sistema. Nesta situação, o sistema é chamado de “esponjoso”.

Danos 

•Perda de força transmitida 

•Redução na saída da bomba
 
•Perda de lubrificação  

•Aumento da temperatura de operação 

•Espuma do fluido no reservatório 

•Reações químicas

O ar, em qualquer forma, é uma fonte potencial de oxidação nos líquidos. Ele acelera a corrosão das peças de metal, particularmente quando a água também está presente. A oxidação dos aditivos pode também ocorrer. Ambos os processos produzem óxidos que promovem a formação de partículas, ou formam um tipo de lodo no líquido. Desgaste e interferência aumentam se os sedimentos da oxidação não forem prevenidos ou removidos.

Fontes 

•Vazamento no sistema 

•Aeração da bomba 

•Turbulência do fluido no reservatório

Prevenção 

•Sistema de sangramento do ar 

•Linha de sucção sempre com óleo 

•Projeto apropriado para o reservatório 

•Difusores na linha de retorno.

A fim de detectar ou corrigir os problemas, é usada a escala de referência de contaminação. A contagem de partículas é o método mais comum para obter-se níveis de padrão de limpeza. São usados instrumentos ópticos muito sensíveis para contar o número de partículas em várias faixas de tamanho. Estas contagem são reportadas como um número de partículas maiores que um certo tamanho encontradas em um específico volume de fluido.
 
A ISO 4406 (International Standards Organization), nível padrão de limpeza, tem obtido uma vasta aceitação em muitas indústrias de hoje. Uma versão modificada vastamente utilizada deste padrão, refere-se ao número de partículas maior que 2, 5 e 15 mícrons* em um certo volume, geralmente 1 mililitro ou 100 mililitros. O número de partículas 2+ e 5+ mícrons é usado como ponto de referência para partículas sedimentadas. O tamanho 15+ indica a quantidade de partículas maiores presentes que contribuem grandemente para uma possível falha catastrófica do componente.