CONTAMINAÇÃO E FILTRAGEM

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Luna Garrau Castelhano
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com os requisitos de filtragem exigidos pelos nossos equipamentos. Os sistemas hidráulicos atuais possuem performance muito superior aos equipamentos utilizados, por exemplo, há 20 ou 30 anos atrás.

1 CONTAMINAÇÃO E FILTRAGEM As três linhas da figura são nada mais do que fios de cabelo humano, com espessura média entre 40 a 70 micra. 1 - Introdução É imprescindível nos sistemas atuais que o fluido a ser utilizado no circuito hidráulico, seja o Óleo Mineral ou do tipo Resistente ao Fogo, esteja em condições de operação compatíveis com os requisitos de filtragem exigidos pelos nossos equipamentos. Os sistemas hidráulicos atuais possuem performance muito superior aos equipamentos utilizados, por exemplo, há 20 ou 30 anos atrás. Requisitos do aumento de produtividade das maquinas e equipamentos e da qualidade do produto final acarretaram em um aumento significativo dos níveis de pressão de trabalho, incorporado ao uso cada vez mais freqüente de sistemas eletro-eletrônicos para comando de válvulas e atuadores, como no uso de válvulas proporcionais e servo-válvulas. Assim, as tolerâncias entre elementos móveis (carretel e corpo de válvula, por exemplo) ficaram bem mais estreitas. Enquanto em uma válvula TN-6 do tipo on-off a tolerância entre esses elementos está na faixa de 6 a 8 micra, esse valor cai para 3 a 4 micra em válvulas proporcionais do mesmo tamanho. A figura abaixo nos mostra uma amostra de óleo com contaminantes perceptíveis apenas ao microscópio. Nosso olho não é capaz de visualizar partículas inferiores a 40 micra (equivalente a um grão de poeira). 2 - Classificação de Contaminantes NAS 1638 Uma norma ainda muito empregada pela indústria para controle da contaminação nos fluidos hidráulicos é a norma americana NAS (National Aerospace Standard) Desenvolvida na década de 60 pela aviação militar americana para controle de contaminação das aeronaves, foi posteriormente utilizada pela indústria principalmente nas décadas de 70 e 80 para referência dos níveis de contaminação. Apesar de já extinta, em razão da padronização adotada pela norma ISO, ainda é utilizada e frequentemente mencionada em catálogos de produtos e manuais de operação. No padrão NAS é utilizada uma tabela de referência com valores de 00 a 12, indicando a qualidade do fluido em função do tamanho e da quantidade de partículas em uma amostra de 100 ml. Fonte: Catálogo de Produtos Tyrone Para contagem de partículas são empregados métodos como ferrografia, espectrometria, análise microscópica, gravimetria, dentre outros. 63

ISO 4406 Revisões da Norma: Exemplo de codificação

cada 100 ml de fluido Contador de Partículas Fonte:

receberá o índice NAS 4 (até 4000 partículas para a

2 ISO 4406 Revisões da Norma: Exemplo de codificação pela ISO 4406 Quantidade máxima de contaminantes a cada 100 ml de fluido Contador de Partículas Fonte: Apostila Parker Caso em uma amostra de fluido de 100 ml encontrarmos partículas com até 15 micra, esse fluido receberá o índice NAS 4 (até 4000 partículas para a primeira faixa), desde que respeitados os limites estabelecidos pelas demais faixas. 64

Tipos de Filtros: Os tipos de filtros mais utilizados em um circuito hidráulico são: Filtros de Sucção São filtros construídos em tela metálica (filtros de superfície), com capacidade nominal de

3 IMPORTANTE!! Localização no Circuito Hidráulico: O ÓLEO NOVO PRECISA SER FILTRADO DURANTE O ABASTECIMENTO NO RESERVATÓRIO!! Apesar de novo, um galão de 20 litros de óleo possui normalmente índice de contaminação NAS - 10 Apostila de Hidráulica Festo Níveis de contaminação exigidos para alguns componentes hidráulicos: 3 Tipos de Filtros: Os tipos de filtros mais utilizados em um circuito hidráulico são: Filtros de Sucção São filtros construídos em tela metálica (filtros de superfície), com capacidade nominal de retenção de partículas a partir de 150 micra, o que equivale a uma tela metálica de 100 mesh. Não possuem uma alta retenção de partículas, visto que para tal seriam necessários filtros de profundidade, do tipo celulose por exemplo. Como consequência a perda de carga na linha de sucção da bomba seria elevada, com iminente risco de cavitação. Em bombas de pistões não devemos utilizá-los, em razão do baixo poder de sucção desse tipo de bomba. O uso do filtro de sucção, portanto, será restrito aos casos em que o risco de contaminação externa do sistema hidráulico é elevado, como proteção à bomba contra a ação de partículas de maior dimensão e até mesmo pequenos objetos presentes no reservatório (fato esse totalmente inadmissível em sistemas hidráulicos). SUCÇÃO RETORNO LINHA DE PRESSÃO Apostila de Hidráulica Parker 65

Filtros de Retorno São os mais empregados nas instalações hidráulicas, visto que possibilitam uma maior retenção de partículas, geralmente na faixa de 10 a 25 micra.

4 Filtros de Retorno São os mais empregados nas instalações hidráulicas, visto que possibilitam uma maior retenção de partículas, geralmente na faixa de 10 a 25 micra. Possuem um elemento filtrante do tipo profundidade, geralmente em celulose ou fibra de vidro, montado no interior de uma carcaça e que permite a substituição apenas desse elemento em casos de saturação. Em paralelo ao elemento filtrante existe uma válvula de retenção, denominada válvula "by-pass", a qual irá abrir mediante um diferencial de pressão ( p) pré-estabelecido, por exemplo, 2 bar. Essa válvula irá abrir quando do início de saturação do elemento, permitindo que inicialmente parte do fluido hidráulico retorne ao reservatório sem ser filtrado. Quando da saturação total do elemento filtrante o fluido continuará escoando ao reservatório em razão da abertura total da válvula "by-pass". Nesse instante o operador do sistema hidráulico será alertado pelo indicador de contaminação do filtro, o qual poderá ser simplesmente um manômetro com indicação da escala de saturação ou até mesmo um transdutor de pressão, cujo sinal será enviado ao comando da máquina para bloqueio do sistema até a substituição do elemento. Filtros de Pressão Utilizados quando os requisitos de qualidade do fluido hidráulico são superiores, comumente empregados em sistemas com válvulas de comando eletrônico tais como servo-válvulas e proporcionais. São instalados diretamente na linha de pressão, sendo aqui necessária uma construção mais robusta e compatível com os níveis de pressão de trabalho do sistema. Possuem um elemento filtrante substituível com capacidades de retenção, dentre outras, de 10 micra, 6 micra e 2 micra. Eficiência do Filtro / Razão Beta A qualidade do fluido hidráulico dependerá principalmente da eficiência do filtro selecionado para o sistema. Na prática observamos que um filtro com capacidade nominal de 10 micra, por exemplo, não será capaz de reter todas as partículas superiores àquela dimensão. Ou seja, algumas partículas (maiores e menores que sua capacidade nominal) conseguirão passar por esse filtro. Logo, não será possível um filtro com eficiência igual a 100%. Observe as duas situações a seguir: Apostila de Hidráulica Parker 66

A Razão Beta de um filtro será dada pela relação entre o número de partículas de determinada dimensão existentes antes do

000 de partículas superiores a uma dada dimensão antes do elemento filtrante. Após passar por esse elemento teremos 500.

Em outra situação, para as mesmas 1.000.000 de partículas teremos na saída do filtro apenas 5.000 partículas.

Como é impossível um filtro de eficiência igual a 100%, consideramos um filtro "absoluto" para aqueles cuja Razão Beta seja

Cavitação Superaquecimento por deficiência na lubrificação Exemplos de Danos causados por Contaminantes Diversos A seguir

5 A Razão Beta de um filtro será dada pela relação entre o número de partículas de determinada dimensão existentes antes do elemento filtrante e a quantidade de partículas na saída desse elemento. Supondo, por exemplo, que tenhamos de partículas superiores a uma dada dimensão antes do elemento filtrante. Após passar por esse elemento teremos partículas. A eficiência desse filtro será então de 50%, ou ainda, diremos que a Razão Beta desse filtro será igual a 2. Em outra situação, para as mesmas de partículas teremos na saída do filtro apenas partículas. A eficiência será de 99,5% e, portanto, a Razão Beta será igual a 200. Como é impossível um filtro de eficiência igual a 100%, consideramos um filtro "absoluto" para aqueles cuja Razão Beta seja igual ou superior a 75 (eficiência superior a 98,7%). Cavitação Superaquecimento por deficiência na lubrificação Exemplos de Danos causados por Contaminantes Diversos A seguir ilustramos alguns componentes de bombas de engrenagens danificados por falha do controle de contaminação do sistema hidráulico: Fonte: Apostila Tyrone de Bombas de Engrenagens Vedações danificados por excesso de temperatura Falha por lubrificação deficiente e posterior geração de partículas Contaminação Externa 67

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