Quando cilindros hidráulicos sofrem repetidamente com falha de vedação, marcas no cilindro, corrosão da haste do êmbolo ou movimento instável em condições de alta temperatura, o calor pode não ser o único problema.
Ar, água e contaminantes sólidos podem entrar no óleo hidráulico e circular pelo cilindro. Eles afetam continuamente as vedações do êmbolo, as vedações da haste, os anéis de desgaste, os cilindros, as hastes do êmbolo e os componentes da válvula.
A alta temperatura não cria contaminação por si só. No entanto, acelera a oxidação do óleo, reduz a viscosidade do óleo e enfraquece o filme de lubrificante. Como resultado, um pequeno problema de contaminação pode se desenvolver mais rapidamente em desgaste, corrosão, vazamento e danos aos componentes.
O ar aprisionado causa formação de espuma e movimento instável
O ar pode entrar em um sistema hidráulico através de linhas de sucção com vazamento, conexões soltas, baixos níveis de óleo no reservatório, projeto inadequado da linha de retorno ou sangria incompleta após a manutenção.
O óleo hidráulico também pode conter pequenas bolhas de ar que não são imediatamente visíveis.
Diferentemente do óleo hidráulico, o ar é compressível. Quando o óleo aerado entra em um cilindro hidráulico, parte da pressão aplicada é usada para comprimir as bolhas de ar antes que o cilindro comece a se mover.
Isto pode causar:
- Resposta atrasada do cilindro
- Movimento fraco ou esponjoso
- Deslocamento em baixa velocidade
- Instabilidade de posição
- Flutuações de pressão
- Espuma no reservatório
Bolhas de ar também podem interromper o filme lubrificante em torno dos selos do pistão, selos de haste, anéis de desgaste e componentes guias. O movimento repetido do cilindro pode, então, produzir fricção seca local, calor adicional e desgaste acelerado dos selos.
Água e condensação podem entrar no sistema hidráulico
Água pode entrar no óleo hidráulico através de ar úmido, lavagem de equipamentos, chuva, resfriadores com vazamentos, óleo novo contaminado, respiros danificados ou reservatórios abertos.
A condensação é outra fonte comum.
Após o equipamento operar em alta temperatura e em seguida ser desligado, o ar dentro do reservatório e dos dutos esfria. A umidade do ar que entra pode se condensar e se acumular dentro do sistema.
A água pode existir no óleo hidráulico em três formas:
- Água dissolvida: Normalmente invisível a olho nu
- Água emulsificada: Faz o óleo parecer turvo ou leitoso
- Água livre: Se acumula no fundo do reservatório ou em outros pontos baixos
Um sistema pode, portanto, conter umidade prejudicial mesmo quando o óleo não parece visivelmente contaminado.
A água reduz a lubrificação e causa emulsificação do óleo
A água enfraquece o desempenho lubrificante do óleo hidráulico e pode reagir com os aditivos do óleo.
Quando o óleo se emulsifica, o filme lubrificante entre o pistão, anéis de desgaste, o furo do cilindro, componentes guia e a haste do pistão se torna instável.
Isso aumenta a possibilidade de contato direto entre superfícies e pode acelerar:
- Desgaste do pistão e do furo do cilindro
- Dano ao anel de desgaste
- Desgaste da haste e bucha guia
- Dano na borda do selo
- Vazamento interno
A água também promove a formação de lodo e acelera a oxidação do óleo. Quando alta temperatura, umidade e pressão estão presentes ao mesmo tempo, o óleo hidráulico pode deteriorar muito mais rápido.
A umidade causa corrosão do cilindro e da haste do êmbolo
A água que permanece dentro de um cilindro hidráulico pode corroer o furo do cilindro, o pistão, as portas hidráulicas, os sulcos do selo e outras superfícies metálicas.
Pontos de ferrugem e corrosão no furo do cilindro criam uma superfície áspera que danifica repetidamente o selo do pistão.
Danos por corrosão ou desgaste na barra do pistão também podem arranhar o selo da barra e o limpador sempre que o cilindro se move. Isso eventualmente leva a vazamentos externos e permite que mais contaminantes entrem no cilindro.
Partículas de ferrugem podem então circular com o óleo e entrar em outras folgas no sistema hidráulico.
A contaminação por água, portanto, causa tanto corrosão direta quanto contaminação sólida adicional.
Partículas sólidas causam desgaste abrasivo
Contaminantes sólidos comuns incluem:
- Poeira e areia
- Partículas de desgaste metálico
- Detritos de soldagem
- Fibras
- Fragmentos de tinta
- Partículas de ferrugem
- Pedaços de selos deteriorados
Quando essas partículas entram em um cilindro hidráulico, elas podem ficar presas entre o selo da barra e a barra do pistão ou entre o pistão, os anéis de desgaste e o furo do cilindro.
O resultado pode incluir:
- Arranhões na barra do pistão
- Marcas no furo do cilindro
- Bordas de selo cortadas ou danificadas
- Dano acelerado no anel de desgaste
- Aumento do vazamento da vedação do pistão
O desgaste causado pela contaminação cria partículas metálicas adicionais. Isso produz um ciclo:
Contaminação → desgaste do componente → novas partículas → nova contaminação e desgaste
Óleo de alta temperatura tem menor viscosidade e fornece um filme lubrificante mais fino. As partículas podem, portanto, entrar em contato com as superfícies metálicas e de vedação de forma mais direta, causando danos mais rapidamente.
Alta temperatura acelera a oxidação do óleo, lodo e verniz
O óleo hidráulico oxida mais rapidamente quando permanece em alta temperatura.
À medida que o óleo e seus aditivos se deterioram, lodo, depósitos e verniz podem se formar.
Esses contaminantes macios podem não arranhar imediatamente o cilindro, mas podem grudar nos pistões, ranhuras de vedação, passagens de amortecimento, portas e superfícies de válvula.
Depósitos podem impedir que as vedações se movimentem livremente ou restringir pequenas passagens de óleo.
Os sintomas possíveis incluem:
- Aumento da resistência ao arranque
- Deslocamento em baixa velocidade
- Amortecimento anormal
- Aumento de vazamento interno
- Movimento lento ou instável do cilindro
Água, ar, alta pressão e temperatura excessiva podem acelerar essa degradação química.
A cavitação pode causar danos por picotamento
A cavitação ocorre quando a pressão local cai o suficiente para que cavidades ou bolhas de vapor se formem no óleo hidráulico.
Quando essas cavidades entram em uma área de maior pressão, elas colapsam rapidamente e produzem impactos locais repetidos.
Com o tempo, a cavitação pode criar pequenas cavidades em:
- Portas hidráulicas
- Superfícies de cilindro
- Pistões
- Componentes de válvula
- Ranhuras de vedação
À medida que a superfície se torna mais áspera, o vazamento interno aumenta e as vedações podem ser arranhadas ou cortadas.
A entrada de ar, o efeito diesel e a cavitação não devem ser tratados como exatamente o mesmo problema:
- Entrada de ar principalmente causa compressibilidade, formação de espuma e movimento instável.
- O efeito diesel é causado pela compressão rápida de bolhas de ar e geração de calor local.
- Cavitação envolve a formação e colapso de cavidades de vapor em áreas de baixa pressão.
Essas condições podem ocorrer juntas, mas suas causas e mecanismos de dano são diferentes.
Como o ar, a água e as partículas criam uma cadeia de danos?
Em condições de alta temperatura, os problemas de contaminação frequentemente se reforçam mutuamente:
Ar e água entram no sistema
→ a oxidação do óleo e o desempenho da lubrificação deterioram
→ as vedações e superfícies metálicas começam a se desgastar
→ partículas adicionais e caminhos de vazamento são produzidos
→ o atrito e o vazamento interno aumentam
→ a temperatura do sistema continua a subir
O resultado final pode ser a falha repetida das vedações, marcação da haste, picotamento do cilindro, movimento instável, corrosão e desempenho de retenção de pressão ruim.
Sinais de alerta de contaminação do óleo hidráulico
Ar, água e contaminação sólida devem ser investigados quando:
- O óleo hidráulico espuma continuamente no reservatório
- O óleo se torna leitoso, turvo ou incomumente escuro
- O cilindro rasteja, vibra ou produz ruído anormal
- A barra do pistão apresenta ferrugem, arranhões ou danos no revestimento
- Novas vedações começam a vazar novamente após um curto período de operação
- Depósitos pretos ou partículas metálicas aparecem no óleo
- Pitting é encontrado no furo, pistão, portas ou sulcos de vedação
- O desempenho do cilindro se torna menos estável após o aquecimento do óleo
Esses sintomas não devem ser tratados apenas com a substituição das vedações do cilindro.
Como a contaminação pode ser reduzida?
Para reduzir a entrada de ar, inspecione as linhas de sucção, conexões, conexões de entrada da bomba e níveis de óleo do reservatório. Evite que o óleo de retorno seja descarregado diretamente acima da superfície do óleo e sangrar o sistema adequadamente após a substituição ou manutenção do cilindro.
Para controlar a umidade, use um respirador de reservatório adequado, proteja o sistema da chuva e lavagem em alta pressão e inspecione o reservatório, o trocador de calor e o óleo hidráulico quanto à contaminação por água.
Para controlar partículas, utilize a filtração de retorno, pressão ou off-line apropriada. O novo óleo hidráulico também deve ser filtrado antes de entrar no sistema.
Cilindros, tubos, mangueiras, coletores e válvulas devem ser limpos de forma completa antes da montagem. O desempenho da filtração, a condição do respirador e a limpeza do óleo devem ser verificados regularmente.
Conclusão
Alta temperatura por si só não causa falhas em todos os cilindros hidráulicos, mas aumenta significativamente os danos causados por ar, água e contaminantes.
O ar pode causar espuma, movimento instável e aquecimento local por efeito diesel. A água pode causar emulsificação, corrosão e redução da lubrificação. Partículas sólidas podem arranhar vedações, barras de pistão e furos de cilindros. Produtos de oxidação do óleo e cavitação podem criar depósitos, restrições e danos por pitting.
Quando um cilindro hidráulico vaza repetidamente ou desgasta sob condições de alta temperatura, a solução deve incluir mais do que a substituição das vedações.
O conteúdo de ar do óleo hidráulico, o nível de umidade, a limpeza, o sistema de filtração, o respirador do reservatório e todo o processo de controle de contaminação devem ser inspecionados.
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