Um cilindro hidráulico pode operar normalmente quando a máquina está fria, mas começar a vazar após o equipamento estar em funcionamento por algum tempo.
O óleo pode começar a aparecer ao redor do selo da haste do pistão, a força do cilindro pode diminuir, ou o sistema pode não manter pressão tão efetivamente quanto fazia durante a operação a frio. Este é um problema comum em equipamentos hidráulicos operando durante o verão ou em condições contínuas de trabalho pesado.
A alta temperatura do óleo nem sempre é a única causa de vazamento. Em muitos casos, o calor simplesmente torna problemas existentes mais visíveis, como selos desgastados, folgas internas excessivas, óleo hidráulico inadequado, hastes de pistão danificadas, cargas laterais ou flutuações de pressão anormais.
Para resolver o problema corretamente, é necessário determinar se o vazamento é externo ou interno e identificar por que a temperatura do óleo hidráulico continua aumentando.
O óleo hidráulico se torna mais fino à medida que a temperatura aumenta
A viscosidade do óleo hidráulico diminui à medida que a temperatura do óleo aumenta.
Quando o óleo se torna mais fino, ele pode passar mais facilmente através de pequenas folgas ao redor dos selos do pistão, selos da haste, componentes guias e válvulas hidráulicas.
Durante a operação a frio, o óleo de maior viscosidade pode compensar temporariamente o desgaste leve do selo ou folgas excessivas dos componentes. À medida que o sistema aquece, o óleo se torna menos resistente ao fluxo e os caminhos de vazamento existentes se tornam mais significativos.
Isto pode resultar em:
- Infiltração de óleo ao redor da haste do pistão
- Força do cilindro reduzida
- Mudanças na velocidade do cilindro
- Tempo de retenção de pressão mais curto
- Aumento de vazamento interno
Por essa razão, um cilindro que vaza apenas quando quente não necessariamente possui um novo problema. O calor pode simplesmente revelar desgaste ou dano que já estava presente.
Altas temperaturas alteram a dureza e elasticidade do selo
Cilindros hidráulicos geralmente usam selos feitos de poliuretano, borracha nitrílica, borracha de fluorocarbono, PTFE ou outros materiais engenheirados.
Cada material possui limites de temperatura, características de dureza e compatibilidade com fluidos hidráulicos diferentes.
Quando exposto a temperaturas além de sua faixa de operação adequada, um selo pode amolecer, inchar, endurecer, encolher ou perder elasticidade.
Se o selo ficar muito macio, a borda de vedação pode não manter mais contato estável com a haste do pistão ou com o furo do cilindro. Sob alta pressão, o material do selo também pode ser forçado a entrar no espaço entre os componentes, causando extrusão, corte, rasgo ou deformação permanente.
A exposição prolongada a altas temperaturas também pode causar um efeito de compressão. Uma vez que isso acontece, o selo pode não recuperar sua forma original mesmo após a temperatura do óleo voltar ao normal, portanto, o vazamento continua.
A expansão térmica altera os folgas de vedação
O tubo do cilindro, pistão, haste do pistão, bucha guia, tampa do cilindro, selos e anéis de desgaste todos respondem às mudanças de temperatura.
Como esses componentes podem usar materiais, dimensões e estruturas diferentes, eles não sempre se expandem na mesma taxa.
Mudanças de temperatura podem alterar os espaços entre:
- O pistão e o furo do cilindro
- A haste do pistão e a bucha guia
- O selo e sua ranhura
- O anel de desgaste e a superfície de apoio
Se um espaço se tornar maior, o óleo hidráulico pode passar pela área de vedação com mais facilidade.
Se um espaço local se tornar muito pequeno, o atrito pode aumentar. Isso cria calor adicional ao redor da borda de vedação e pode acelerar o desgaste do selo.
Vazamentos em alta temperatura, portanto, não são apenas um problema de material de selo. Podem também estar relacionados às tolerâncias do cilindro, ao design da guia, à condição do anel de desgaste e às dimensões da ranhura do selo.
Seals desgastados apresentam vazamentos mais facilmente com óleo quente
As bordas dos selos se desgastam gradualmente durante a operação normal.
À medida que o desgaste aumenta, a pressão de contato do selo diminui. Quando o óleo está frio e relativamente espesso, um desgaste menor pode não causar vazamento visível.
Depois que o óleo fica quente e mais fino, ele pode passar mais facilmente pela superfície de vedação desgastada. Um pequeno problema de vazamento em estado frio pode, portanto, se tornar um vazamento visível durante a operação contínua.
Se o selo já tiver rachaduras, cortes, áreas endurecidas, bordas faltando ou deformação permanente, a redução apenas da temperatura do óleo não resolverá completamente o problema.
O selo deve ser inspecionado e substituído, mas a razão para o dano prematuro também deve ser identificada.
Danos à haste do pistão aumentam o vazamento em estado quente
A haste do pistão permanece em contato contínuo com o selo da haste, portanto, sua condição de superfície afeta diretamente o vazamento externo.
Arranhões, corrosão, picotamento, rachaduras no cromado, amassados ou rugosidade de superfície incorreta podem impedir que o selo da haste mantenha um filme de óleo estável.
Quando o óleo se torna mais quente e mais fino, ele pode se deslocar mais facilmente ao longo de arranhões ou defeitos de superfície e escapar além do selo da haste.
A carga lateral da haste, a flexão ou o desalinhamento incorreto do cilindro também podem fazer com que um lado do selo desgaste mais rapidamente que o outro. Altas temperaturas aceleram ainda mais esse processo de desgaste.
Ao substituir um selo de haste, a superfície da haste do pistão, o folga guia, o alinhamento do cilindro, os pinos de montagem e os mancais também devem ser verificados. Caso contrário, um novo selo pode começar a vazar novamente após apenas um curto período de operação.
Flutuações de pressão aumentam a tensão do selo
Durante a operação contínua, a rápida extensão e retração, as frequentes mudanças de direção, os impactos de carga e a pressão de retorno podem produzir flutuações de pressão dentro do cilindro.
Quando altas temperaturas de óleo e picos de pressão ocorrem juntos, os selos amolecidos têm mais chances de deformar ou extrudar.
O risco aumenta quando:
- As folgas dos sulcos do selo são muito grandes
- Os anéis de desgaste ou componentes guia estão desgastados
- A pressão de retorno é excessiva
- A válvula de alívio está ajustada incorretamente
- O sistema experimenta pressão de pico anormal
Alguns cilindros não vazam continuamente sob pressão estável. Em vez disso, o vazamento se torna mais evidente durante a partida, mudanças de direção, paradas súbitas ou mudanças rápidas de carga.
Nesses casos, o circuito hidráulico e as condições de pressão devem ser verificados juntamente com os selos do cilindro.
Óleo oxidado ou contaminado danifica as superfícies de vedação
O óleo hidráulico se oxida mais rapidamente quando opera continuamente em alta temperatura.
Óleo degradado pode formar lodo, verniz, depósitos semelhantes ao carbono ou outros contaminantes. Esses materiais podem se acumular ao redor das bordas dos selos, superfícies das hastes, canais dos selos e passagens hidráulicas.
Partículas metálicas, poeira e outros contaminantes duros também podem atuar como abrasivos, arranhando tanto os selos quanto as superfícies metálicas.
Se a água entrar no sistema hidráulico, a alta temperatura pode contribuir para a emulsificação do óleo e a corrosão interna. Hastens de pistão e cilindros corroídos podem danificar repetidamente novos selos, resultando em vazamentos recorrentes.
Portanto, a troca de selos deve ser combinada com uma inspeção da condição do óleo, sistema de filtração, respiro, reservatório e nível de contaminação.
Qual é a diferença entre vazamento externo e interno?
Vazamentos externos podem ser normalmente vistos diretamente.
Exemplos comuns incluem óleo ao redor do selo da haste, cabeçote do cilindro, selos estáticos, portas hidráulicas, conexões, mangueiras, soldas ou conexões roscadas.
Vazamento interno ocorre dentro do cilindro hidráulico. O óleo pode passar do lado de alta pressão do pistão para a câmara oposta através do selo do pistão.
O cilindro pode permanecer seco externamente, mas o equipamento pode experimentar força reduzida, velocidade instável, má retenção de pressão ou desvio do cilindro.
Ambos os tipos de vazamento podem aumentar à medida que a temperatura do óleo sobe. No entanto, o desvio do cilindro e o diagnóstico de vazamento interno requerem testes separados e não devem ser julgados apenas pelo óleo visível ao redor do cilindro.
Como o vazamento em estado quente deve ser inspecionado?
Quando um cilindro hidráulico vaza após aquecer, compare seu desempenho em estado frio e quente antes de desmontá-lo.
Verifique a temperatura real do óleo, a classificação de viscosidade do óleo hidráulico, a localização do vazamento, a superfície da haste, o tempo de serviço do selo, a pressão de trabalho, a pressão de retorno e a instalação do cilindro.
Limpe o exterior do cilindro antes de operar o equipamento novamente. Isso facilita a determinação se o óleo vem do selo da haste, cabeçote do cilindro, conexão da porta, mangueira, conexão ou outro componente próximo.
Se o vazamento interno for suspeito, realize um teste de retenção de pressão ou um teste de vazamento interno em condições controladas.
Como o vazamento do cilindro hidráulico a altas temperaturas pode ser reduzido?
Reduzir vazamentos no estado quente requer tanto o controle da temperatura do óleo quanto a correção de problemas existentes no cilindro.
Utilize uma classificação de viscosidade do óleo hidráulico adequada para a temperatura ambiente e as condições reais de operação. O volume do reservatório, o resfriador, o fluxo de ar, a filtração e a capacidade de dissipação de calor também devem ser adequados para operação contínua.
Para equipamentos que operam regularmente em altas temperaturas, selecione materiais de selo que sejam compatíveis com o fluido hidráulico e adequados para temperaturas de óleo contínuas e de pico.
A haste do pistão, anéis de desgaste, buchas guia, canais de selo e folgas dos componentes também devem ser inspecionados. Carga lateral, contaminação, pressão de retorno excessiva e picos de pressão devem ser corrigidos.
Apenas instalar um selo mais duro ou aumentar a compressão do selo nem sempre resolve o vazamento. Compressão excessiva pode aumentar o atrito, a geração de calor e o desgaste do selo.
Conclusão
Cilindros hidráulicos vazam mais facilmente quando o óleo aquece, pois a viscosidade do óleo diminui, as propriedades dos selos mudam, as folgas dos componentes se deslocam e o desgaste ou danos na superfície existentes se tornam mais significativos.
Portanto, o vazamento no estado quente é geralmente o resultado de vários fatores relacionados, em vez de um único selo com falha.
Uma inspeção completa deve considerar a temperatura do óleo, a viscosidade do óleo, a condição das vedações, a qualidade da haste do pistão, o alinhamento do cilindro, os folgas internas, contaminação, flutuações de pressão e o circuito hidráulico.
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