Algumas máquinas hidráulicas podem manter sua posição normalmente imediatamente após a partida. No entanto, após operação contínua e um aumento na temperatura do óleo hidráulico, a plataforma, a lança, o braço auxiliar ou o acessório de trabalho podem começar a descer lentamente.
Essa condição é comumente descrita como deriva do cilindro hidráulico, creep do cilindro ou afundamento de carga.
Uma máquina que afunda após aquecer não necessariamente tem um cilindro hidráulico danificado. Mais comumente, a temperatura mais alta do óleo reduz a viscosidade do óleo hidráulico e aumenta o vazamento através das folgas existentes no cilindro, válvula de controle direcional, trava hidráulica ou válvula de contrapeso.
Um diagnóstico correto é, portanto, importante. Substituir os selos do cilindro sem verificar todo o circuito hidráulico pode não resolver o problema.
O Óleo Hidráulico Quente Tem Viscosidade Mais Baixa
O óleo hidráulico fica mais fino à medida que sua temperatura aumenta.
Quando o equipamento está frio, a viscosidade relativamente alta do óleo pode ajudar a limitar vazamentos através de pequenas folgas internas. Desgaste menor em um selo de pistão, espigão de válvula, válvula de retenção ou válvula de suporte de carga pode não causar movimento perceptível.
Após algum tempo de operação do sistema, o óleo se torna mais fino e pode passar mais facilmente por:
- Folgas do selo do pistão
- Folgas do espigão da válvula direcional
- Superfícies de vedação da válvula de retenção e trava hidráulica
- Assentos de válvula de compensação
- Outros passagens hidráulicas internas
À medida que o óleo deixa gradualmente a câmara de sustentação, a pressão diminui e o cilindro começa a se mover sob a carga aplicada.
Isso pode aparecer como uma plataforma de elevação descendo, um estabilizador retratando, um braço caindo ou um acessório mudando de posição gradualmente.
O Vazamento Interno do Selo do Pistão Pode Aumentar
O selo do pistão separa a câmara do lado da haste da câmara do lado da tampa dentro de um cilindro hidráulico.
Após a operação a longo prazo, o selo pode se desgastar, endurecer, cortar, extrudar ou deformar permanentemente. O vazamento pode permanecer limitado quando o óleo está frio, mas o óleo quente e de baixa viscosidade pode passar mais facilmente pela área de vedação danificada.
Isso altera o equilíbrio de pressão entre as duas câmaras do cilindro e pode permitir que a haste do pistão se mova sob carga.
No entanto, o vazamento do selo do pistão por si só não causa sempre um movimento contínuo do cilindro. Se ambas as portas do cilindro estiverem completamente bloqueadas, o óleo deslocado ainda requer um caminho de fluxo.
Por essa razão, a afundamento no estado quente não deve ser automaticamente atribuído ao selo do pistão. A válvula de controle e o circuito de retenção de carga também devem ser inspecionados.
O Vazamento da Válvula de Controle Direcional Pode Ser a Principal Causa
Em muitos sistemas hidráulicos, o cilindro permanece conectado à válvula de controle direcional após o operador soltar a alavanca de controle.
O êmbolo da válvula e o corpo da válvula operam com pequenas folgas. Essas folgas permitem que o êmbolo se mova, mas também criam caminhos possíveis de vazamento interno.
Quando o óleo esquenta e fica fino, o fluido da câmara do cilindro de sustentação pode passar pela válvula e retornar ao reservatório ou entrar em outra parte do circuito.
O cilindro pode então flutuar mesmo quando o selo do pistão ainda está em condição aceitável.
A válvula de controle direcional deve ser suspeita quando:
- Vários cilindros começam a afundar após o sistema aquecer
- O problema permanece após a substituição dos selos do cilindro
- O cilindro mantém sua posição após suas portas serem isoladas
- A área da válvula de controle fica incomumente quente
- A taxa de flutuação muda quando outra função hidráulica é operada
Desgaste do êmbolo da válvula, contaminação, arranhões internos ou retorno incompleto do êmbolo podem aumentar o vazamento.
Em muitas máquinas, o vazamento da válvula de controle é mais comum do que o vazamento sério do selo do pistão.
Os Travas Hidráulicas e Válvulas de Contrapeso Podem Vazar
Plataformas elevatórias, guindastes, braços de equipamentos de construção e estabilizadores hidráulicos frequentemente utilizam bloqueios hidráulicos, válvulas de retenção acionadas por piloto ou válvulas de contrabalanço.
Essas válvulas são projetadas para aprisionar óleo dentro do cilindro e prevenir o movimento descontrolado da carga.
Se a sede da válvula, o obturador, o spool ou a superfície de vedação estiverem desgastados, arranhados ou contaminados, a válvula pode não fechar completamente. O óleo quente e de baixa viscosidade pode então passar pela área de vedação danificada mais facilmente.
Uma válvula de retenção de carga também pode permanecer ligeiramente aberta devido a:
- Pressão residual do piloto
- Ajuste incorreto da válvula
- Excesso de contrapressão
- Contaminação ao redor da sede da válvula
- Um canal de piloto restrito
- Instalação incorreta
Nessa situação, o cilindro pode ainda ser mecanicamente capaz de suportar a carga. O problema é que a válvula responsável por bloquear o óleo não está vedando corretamente.
Para equipamentos de levantamento críticos para a segurança, uma válvula direcional padrão não deve ser o único componente mantendo uma carga elevada.
Altas Temperaturas Podem Afectar o Desempenho do Selo do Pistão
As vedações hidráulicas são projetadas para faixas de temperatura específicas.
Quando a temperatura real do óleo ultrapassa a faixa adequada, uma vedação pode amolecer, inchar, endurecer, encolher ou perder elasticidade.
Uma vedação de pistão amolecida pode não manter mais uma pressão de contato suficiente contra o cilindro. Sob alta pressão, o material da vedação também pode extrudar na folga entre o pistão e o tubo do cilindro.
A exposição prolongada ao calor pode causar deformação permanente. Uma vez que isso ocorre, a vedação pode continuar vazando mesmo depois que a máquina esfria.
Um cilindro que funciona normalmente quando frio, mas desce quando quente, pode, portanto, indicar que o material da vedação não é adequado para a temperatura contínua real do óleo.
O Desgaste Interno Pode Criar Caminhos de Vazamento Maiores
Carregamento lateral, desalinhamento e componentes de montagem desgastados podem causar desgaste desigual dentro de um cilindro hidráulico.
Quando os anéis de desgaste ou componentes guias se desgastam, o pistão pode se inclinar dentro do furo do cilindro. A vedação do pistão então sofre pressão desigual e pode perder o contato de vedação de um lado.
O desgaste do cilindro, diâmetro excessivo do furo, baixa circularidade ou rugosidade superficial anormal também podem criar caminhos de vazamento interno.
Óleo quente passa mais facilmente por essas áreas desgastadas.
Substituir apenas a vedação do pistão pode temporariamente reduzir a taxa de afundamento. No entanto, o problema pode retornar se o furo do cilindro, anéis de desgaste, pinos, buchas, alinhamento ou condições de carga lateral externa não forem corrigidos.
Mudanças de Ar e Temperatura Podem Causar Movimento Limitado
Ar misturado com óleo hidráulico também pode afetar a posição do cilindro.
Ao contrário do óleo hidráulico, o ar é compressível. Sob carga, bolhas de ar dentro da câmara do cilindro podem se comprimir e permitir que a haste do pistão se mova ligeiramente.
O ar aprisionado também pode causar:
- Movimento esponjoso do cilindro
- Arraste
- Vibração
- Ruído anormal
- Flutuações de pressão
No entanto, o ar geralmente causa movimento limitado ou posicionamento instável em vez de afundamento contínuo a longa distância.
Óleo hidráulico e componentes metálicos também se expandem quando aquecidos e se contraem quando resfriados. Se as portas do cilindro estiverem bloqueadas, essa mudança de temperatura pode causar uma pequena alteração na pressão da câmara e na posição do cilindro.
Se uma plataforma, braço ou estabilizador continuar descendo de forma constante, o vazamento interno é mais provável do que a compressão do ar ou a expansão térmica sozinha.
Como Você Pode Determinar Se o Cilindro ou a Válvula Está Vazando?
O equipamento deve ser verificado em condições de operação tanto frias quanto quentes.
Registre a temperatura do óleo hidráulico, a carga aplicada, a posição do cilindro e a taxa de afundamento. Uma comparação medida é mais confiável do que um julgamento visual.
Uma sequência prática de inspeção inclui:
- Verifique o cilindro, mangueiras, conexões e tubos em busca de vazamentos externos.
- Meça a taxa de afundamento enquanto o óleo estiver frio.
- Repita a medição após o óleo atingir sua temperatura de operação normal.
- Inspecione a válvula direcional, o bloqueio hidráulico, a válvula de verificação e a válvula de contrapeso.
- Verifique se há temperatura anormal da válvula, contaminação ou pressão residual do piloto.
- Isolar as portas do cilindro em condições controladas.
- Realizar um teste de retenção de pressão ou de vazamento interno, se necessário.
- Inspecione o selo do pistão, os anéis de desgaste, o furo do cilindro, os pinos de montagem e as buchas.
Se o cilindro parar de se mover após suas portas serem isoladas de forma segura, é mais provável que a fuga esteja na válvula de controle ou na válvula de retenção de carga.
Se o cilindro continuar se movendo após o isolamento correto, os selos do cilindro ou a condição mecânica interna requerem uma inspeção mais detalhada.
Qualquer teste envolvendo uma carga suspensa ou elevada deve ser realizado com suportes mecânicos adequados e procedimentos de segurança aprovados.
Como o Afundamento da Carga em Estado Quente Pode Ser Reduzido?
O primeiro passo é controlar a temperatura de operação do sistema hidráulico.
A capacidade do reservatório, o resfriador de óleo, o fluxo de ar, o nível de óleo e as condições de dissipação de calor devem corresponder ao ciclo operacional do equipamento. A classificação de viscosidade do óleo hidráulico também deve ser adequada tanto para a temperatura ambiente quanto para a temperatura normal do óleo.
Outras medidas preventivas incluem:
- Selecionar selos adequados para a temperatura real do óleo
- Usar bloqueios hidráulicos ou válvulas de contrapeso adequadamente dimensionados
- Manter o óleo hidráulico limpo
- Inspecionar os assentos e os carretéis das válvulas quanto ao desgaste
- Verificar a pressão do piloto e as configurações da válvula
- Reduzir a pressão de retorno excessiva
- Substituir os anéis de desgaste e os componentes de guia desgastados
- Corrigir desalinhamentos do cilindro e carregamento lateral
- Testar o desempenho de retenção de carga após o óleo aquecer
Equipamentos que suportam cargas elevadas devem utilizar uma válvula de retenção adequada ou um dispositivo mecânico de segurança. Não devem depender apenas de uma válvula direcional ou vedação do pistão para evitar movimento.
Conclusão
Equipamentos hidráulicos muitas vezes começam a afundar após aquecerem, pois a temperatura mais alta do óleo reduz a viscosidade do óleo hidráulico e aumenta a vazão interna existente.
A vazão pode ocorrer através da vedação do pistão, válvula de controle direcional, bloqueio hidráulico, válvula de retenção ou válvula de contrapeso.
O afundamento da carga, portanto, não significa automaticamente que o cilindro hidráulico está danificado.
Um diagnóstico correto requer a separação da vazão do cilindro da vazão da válvula de controle e da válvula de retenção. A temperatura do óleo, a viscosidade do óleo, a condição da vedação, a condição da válvula, a contaminação, o desgaste interno e a carga do equipamento devem ser todos considerados.
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