A fuga nos cilindros hidráulicos é um dos problemas mais comuns nos sistemas hidráulicos. Um cilindro com fuga pode perder pressão, mover-se lentamente, desviar-se sob carga, não conseguir manter a posição ou reduzir a eficiência global da máquina. Em casos graves, a fuga pode levar à paragem do equipamento, a riscos de segurança, à contaminação do óleo e a custos de reparação elevados.
Uma bancada de ensaio de cilindros hidráulicos é uma das formas mais fiáveis de verificar se há fugas no cilindro antes da entrega, após a reparação ou antes de o cilindro ser reinstalado no equipamento. Permite que o cilindro seja testado sob condições controladas de pressão, caudal e movimento, facilitando a deteção e avaliação de fugas.
As fugas nos cilindros hidráulicos podem ser divididas em dois tipos principais: fugas externas e fugas internas. As fugas externas são normalmente visíveis no exterior do cilindro, enquanto as fugas internas ocorrem no interior do cilindro quando o óleo contorna a vedação do pistão, passando de uma câmara para outra. O fugo interno é frequentemente mais difícil de identificar, uma vez que pode não haver óleo visível no exterior do cilindro, mas este continua a perder força ou a não conseguir manter a pressão. Estudos sobre o fugo nos cilindros hidráulicos explicam também que o fugo interno entre as câmaras de pressão pode reduzir gradualmente o desempenho sem sinais externos evidentes.
O que é uma fuga num cilindro hidráulico?
Uma fuga num cilindro hidráulico significa que o óleo hidráulico está a escapar da zona onde deveria estar vedado. A fuga pode ocorrer no exterior ou no interior do cilindro.
As fugas externas surgem normalmente em torno da vedação da haste, da ligação da porta, da tampa terminal, da junta soldada, da manga guia, dos acessórios ou das mangueiras hidráulicas. Este tipo de fuga é mais fácil de detetar, uma vez que é possível ver óleo na superfície do cilindro ou em torno da área de ligação.
A fuga interna, também designada por «bypass do pistão», ocorre quando o óleo hidráulico passa através da vedação do pistão no interior do corpo do cilindro. O óleo desloca-se da câmara de alta pressão para a câmara de baixa pressão. O cilindro pode não apresentar fugas de óleo para o exterior, mas pode perder pressão, não conseguir suportar a carga, apresentar desvio ou mover-se com pouca força.
É por isso que a inspeção visual, por si só, não é suficiente. Um cilindro pode parecer limpo por fora, mas ainda assim apresentar fugas internas graves. Uma bancada de ensaio para cilindros hidráulicos ajuda a detetar problemas de fuga, tanto visíveis como ocultos.
Por que utilizar uma bancada de ensaio para testes de fugas?
Testar um cilindro hidráulico diretamente numa máquina pode ser difícil. O cilindro pode estar ligado a válvulas, mangueiras, bombas, válvulas de retenção de carga e outros componentes hidráulicos. Se o cilindro apresentar desvios ou perder pressão, o problema pode ter origem no próprio cilindro, na válvula, na ligação da mangueira ou em todo o circuito hidráulico.
Uma bancada de ensaio para cilindros hidráulicos isola o cilindro da máquina. Isto permite ao operador testar apenas o cilindro em condições controladas. A bancada de ensaio pode aplicar pressão, manter a pressão, submeter o cilindro a ciclos, medir a queda de pressão, inspecionar fugas externas e verificar se o óleo está a passar pela vedação do pistão.
Para os fabricantes, os testes de estanqueidade ajudam a garantir que cada cilindro cumpre os requisitos de qualidade antes do envio. Para as oficinas de reparação, confirmam se o cilindro reparado está pronto para voltar a ser utilizado. Para as equipas de manutenção, ajudam a evitar instalações e remoções repetidas causadas por problemas de estanqueidade não resolvidos.
Principais testes de estanqueidade para cilindros hidráulicos
Uma bancada de ensaio de cilindros hidráulicos permite realizar vários ensaios relacionados com fugas. Os mais comuns incluem:
- Inspeção de fugas externas
- Ensaio de manutenção da pressão
- Teste de fuga interna ou de desvio do pistão
- Teste de estanqueidade da vedação da haste
- Teste de estanqueidade das portas e dos encaixes
- Teste de estanqueidade da tampa terminal e da zona soldada
- Teste de funcionamento em curso completo com observação de fugas
Um procedimento padrão de ensaio de cilindros pode incluir ciclos de curso completo, ensaios de pressão de prova e ensaios de derivação interna. Por exemplo, o procedimento de ensaio de cilindros hidráulicos publicado pela Parker descreve a realização de ciclos do cilindro ao longo de todo o seu curso, a rejeição de cilindros com fugas externas ou deformações e a realização de um ensaio de derivação interna em cilindros de dupla ação.
Passo 1: Preparar o cilindro hidráulico
Antes de iniciar o teste de estanqueidade, o cilindro deve ser limpo e inspecionado visualmente. Sujeira, resíduos de óleo, acessórios danificados ou ligações soltas podem afetar o resultado do teste.
Verifique o corpo do cilindro, a haste do pistão, as aberturas, as juntas, as juntas soldadas, as extremidades de montagem e o estado da superfície. Se a haste estiver riscada, dobrada ou danificada, poderá ocorrer uma fuga, mesmo que a própria junta esteja nova. Se a rosca da abertura ou a superfície de encaixe estiver danificada, poderá ocorrer uma fuga externa durante os ensaios.
O cilindro deve também ser verificado em relação ao desenho ou à especificação. Confirme o diâmetro interno, o diâmetro da haste, o curso, o tipo de montagem, a pressão de funcionamento e a pressão de ensaio. Estes detalhes ajudam o operador a escolher o dispositivo de fixação, a configuração de pressão, a ligação da mangueira e o processo de ensaio corretos.
Passo 2: Montar o cilindro na bancada de ensaio
O cilindro deve ser montado de forma segura na bancada de ensaio de cilindros hidráulicos. O dispositivo de fixação deve corresponder ao tamanho do cilindro e ao tipo de ligação, tal como ligação por manilha, olhal, flange, munhão ou pino.
No caso de cilindros de curso longo ou para serviços pesados, é muito importante que haja um suporte adequado. Se o cilindro não estiver devidamente apoiado, a haste pode dobrar-se, o ponto de fixação pode deslocar-se ou o ensaio pode tornar-se inseguro.
O cilindro deve ser posicionado de forma a que o operador possa observar a vedação da haste, as tampas das extremidades, as aberturas, as áreas soldadas e as ligações das mangueiras durante o ensaio. Devem ser utilizadas proteções de segurança durante o ensaio de cilindros de grandes dimensões ou de alta pressão.
Passo 3: Ligar as tubagens hidráulicas
Ligue as mangueiras hidráulicas da bancada de ensaio às portas do cilindro. As mangueiras, os racores e os acoplamentos rápidos devem ser adequados à pressão e ao caudal exigidos.
Antes de pressurizar o sistema, certifique-se de que todas as ligações estão bem apertadas. Uma ligação solta pode causar fugas externas e levar a um resultado de teste incorreto. O operador deve também certificar-se de que a porta correta está ligada ao circuito de teste correto, especialmente no caso de cilindros de dupla ação.
Se a bancada de ensaio incluir dispositivos de medição de fugas, sensores de pressão, medidores de caudal ou sistemas de aquisição de dados, estes devem ser ligados e verificados antes do início do ensaio.
Passo 4: Retirar o ar do cilindro
O ar presente no interior do cilindro hidráulico pode afetar os ensaios de estanqueidade. Pode causar movimentos instáveis, flutuações de pressão, ruído, vibração ou resultados imprecisos na manutenção da pressão.
Antes de realizar o teste formal de estanqueidade, o cilindro deve ser estendido e retraído várias vezes a baixa pressão. Isto ajuda a eliminar o ar retido nas câmaras do cilindro e nas condutas hidráulicas.
Durante este processo, observe se o cilindro se move suavemente. Se o cilindro tremer, avançar lentamente ou mover-se de forma irregular, o sistema poderá ainda conter ar, ou poderão existir problemas de montagem, atrito nas juntas, contaminação ou problemas de alinhamento da haste.
Passo 5: Realizar o teste de fugas externas
O teste de fugas externas é normalmente realizado através da pressurização do cilindro e da verificação visual de todas as áreas de vedação e ligação.
O operador deve verificar:
- Área da vedação da haste
- Ligações às portas
- Acessórios para mangueiras
- Juntas de extremidade
- Áreas soldadas
- Manga guia
- Superfície do tubo do cilindro
- Ligação por válvula ou coletor, se incluída
Se aparecer óleo na parte exterior do cilindro, deve identificar-se a origem da fuga. As causas mais comuns incluem vedantes da biela danificados, má instalação dos vedantes, superfície da biela riscada, conexões soltas, danos nas aberturas, defeitos de soldadura, seleção incorreta dos vedantes ou pressão excessiva.
No caso da produção de cilindros novos, uma fuga externa significa, normalmente, que o cilindro tem de ser reparado, remontado ou rejeitado, de acordo com a norma de qualidade. No caso dos cilindros reparados, uma fuga externa indica que a reparação ainda não está concluída.
Passo 6: Realizar o teste de manutenção da pressão
O ensaio de manutenção da pressão é utilizado para verificar se o cilindro consegue manter a pressão durante um período de tempo especificado. O cilindro é pressurizado até à pressão de ensaio exigida e a pressão é mantida enquanto o operador monitoriza o manómetro ou o sensor.
Se a pressão baixar significativamente, poderá haver uma fuga no interior do cilindro, uma fuga no exterior do cilindro, uma fuga através do circuito de ensaio ou ar retido no sistema. Por conseguinte, a própria bancada de ensaio também deve estar em boas condições e devidamente vedada.
No caso dos cilindros de dupla ação, a retenção de pressão deve, normalmente, ser testada tanto na direção de extensão como na de retração. Isto ajuda a verificar o desempenho de vedação de ambas as câmaras.
Um ensaio de manutenção da pressão é especialmente importante para os cilindros utilizados em aplicações de elevação, fixação, prensagem, suporte e posicionamento. Estes cilindros têm de manter a força ou a posição sob carga. Se o cilindro não conseguir manter a pressão, a máquina pode deslocar-se ou avariar durante o funcionamento.
Passo 7: Realizar o teste de fuga interna ou de derivação do pistão
O ensaio de fuga interna é um dos ensaios de fuga mais importantes para os cilindros hidráulicos de dupla ação. O objetivo é verificar se o óleo está a contornar a vedação do pistão no interior do cilindro.
Um método de teste comum consiste em deslocar o cilindro até ao fim do curso, aplicar pressão num dos lados e verificar se há fuga de óleo pela porta oposta. Se se verificar um fluxo contínuo de óleo pela porta oposta, isso indica, normalmente, uma fuga na vedação do pistão.
Por exemplo, ao realizar ensaios na posição totalmente estendida, pode ser aplicada pressão no lado do pistão, enquanto se monitoriza a orifícia do lado da haste. Se o óleo continuar a sair pela orifícia do lado da haste, é possível que a vedação do pistão apresente uma fuga interna. O mesmo princípio pode ser aplicado na direção oposta, dependendo do design do cilindro e do procedimento de ensaio.
O desvio interno pode ser causado por vedantes do pistão gastos, vedantes danificados, instalação incorreta dos vedantes, riscos no cilindro, acabamento superficial deficiente, contaminação, pressão excessiva ou folga incorreta do pistão.
Este teste é importante porque as fugas internas podem não ser visíveis do exterior. Sem uma bancada de ensaio, o cilindro pode ser instalado numa máquina e só então revelar problemas como desvios, força insuficiente ou movimento instável.
Passo 8: Registar os resultados do teste
Após a conclusão do ensaio de estanqueidade, o resultado do ensaio deve ser registado. No caso de uma bancada de ensaio manual, o operador pode registar manualmente a pressão, a duração do ensaio, o estado de estanqueidade e o resultado da inspeção.
No caso de uma bancada de ensaio de cilindros hidráulicos controlada por PLC ou por software, o sistema pode registar automaticamente dados relativos à pressão, caudal, temperatura, fugas, tempo de manutenção e curvas de ensaio. Também permite exportar relatórios de ensaio para efeitos de rastreabilidade da qualidade.
Os registos de ensaio são úteis para o controlo de qualidade da produção, a inspeção por parte do cliente, a gestão da garantia e o histórico de reparações. No caso da produção em lote de cilindros, a existência de registos consistentes ajuda a garantir que cada cilindro seja testado nas mesmas condições.
Sinais comuns de fuga num cilindro hidráulico
As fugas nos cilindros hidráulicos podem apresentar vários sintomas durante o funcionamento ou os ensaios:
- Óleo visível à volta da vedação da haste ou das aberturas
- O cilindro desliza sob carga
- O cilindro não consegue manter a pressão
- O cilindro move-se lentamente ou de forma irregular
- O cilindro perde a força de elevação ou de empurrar
- Quedas de pressão durante o ensaio de manutenção
- Derivações de óleo a partir da porta oposta
- A temperatura do cilindro aumenta de forma anormal
- O movimento da máquina torna-se instável
Caso estes sintomas se manifestem, deve ser realizado um teste de estanqueidade antes de substituir outros componentes hidráulicos. Em muitos casos, o cilindro deve ser isolado e testado separadamente para confirmar se o problema se encontra realmente no interior do cilindro.
Vantagens de testar a estanqueidade dos cilindros com uma bancada de ensaio
A utilização de uma bancada de ensaio de cilindros hidráulicos para a realização de ensaios de estanqueidade oferece várias vantagens.
Em primeiro lugar, melhora a precisão. O cilindro é testado separadamente da máquina, o que ajuda a identificar se a fuga é causada pelo próprio cilindro.
Em segundo lugar, melhora a segurança. A bancada de ensaio proporciona uma pressão controlada, dispositivos de fixação adequados e condições de funcionamento mais seguras, em comparação com os ensaios realizados diretamente no equipamento.
Em terceiro lugar, melhora o controlo de qualidade. Os fabricantes podem testar cada cilindro antes do envio e reduzir o risco de reclamações por parte dos clientes.
Em quarto lugar, melhora a fiabilidade da reparação. As oficinas de reparação podem verificar o cilindro após a substituição das juntas, o polimento da haste, a reparação do cano ou a remontagem do cilindro.
Por fim, disponibiliza registos de testes. Graças à gravação de dados e à exportação de relatórios, os resultados dos testes podem ser documentados e partilhados com os clientes.
Soluções da AiSoar para bancos de ensaio de estanqueidade de cilindros hidráulicos
A AiSoar Hydraulics fornece soluções de bancos de ensaio para cilindros hidráulicos destinadas a ensaios de pressão, manutenção da pressão, inspeção de fugas externas, ensaios de fugas internas, ensaios de extensão e retração dos cilindros e exportação de relatórios de ensaio.
A bancada de ensaio pode ser personalizada de acordo com o diâmetro interno do cilindro, o diâmetro da biela, o curso, a pressão máxima, o caudal, o peso do cilindro, o método de controlo, o processo de ensaio e os requisitos de registo de dados. As configurações disponíveis podem incluir controlo manual, controlo por PLC, controlo por software, sistema de arrefecimento e filtração, ligações rápidas, proteções de segurança, medição de fugas e exportação automática de relatórios.
Para os fabricantes de cilindros hidráulicos, oficinas de reparação e centros de manutenção, uma bancada de ensaio devidamente concebida ajuda a detetar fugas antes da instalação, a reduzir os riscos de avaria, a melhorar a qualidade do produto e a fornecer cilindros hidráulicos mais fiáveis aos clientes.
Se precisar de testar com precisão e eficiência as fugas num cilindro hidráulico, a AiSoar pode ajudá-lo a conceber uma bancada de ensaio adequada para cilindros hidráulicos, com base nas especificações do seu cilindro e nos requisitos de ensaio.
