O ensaio de um cilindro hidráulico de grande diâmetro ou de curso longo é mais exigente do que o ensaio de um cilindro industrial padrão. O cilindro pode exigir um maior volume de óleo, uma maior força de reação, um comprimento de apoio mais longo e uma fixação mais cuidadosa durante a extensão e a retração.
No caso dos cilindros para serviços pesados, a bancada de ensaio tem, por isso, de fazer mais do que apenas gerar pressão. O sistema de ensaio completo tem de gerir pressão, caudal, suporte do cilindro, montagem, movimento, medição de fugas e segurança do operador como um único sistema.
Um processo prático de ensaio de cilindros de grandes dimensões inclui normalmente verificações dimensionais e visuais, ciclos de baixa pressão, ensaios funcionais, ensaios de pressão de prova, manutenção da pressão, inspeção de fugas e registo dos dados dos ensaios.
Por que razão os cilindros hidráulicos de grandes dimensões necessitam de uma configuração de ensaio diferente
Um cilindro de grande diâmetro contém significativamente mais óleo do que um cilindro pequeno. Isto afeta o caudal necessário para atingir uma velocidade de ensaio prática e a quantidade de óleo que tem de ser movimentada durante o ciclo.
Os cilindros de curso longo representam outro desafio. À medida que a haste do pistão se estende, o comprimento efetivo do cilindro aumenta e o centro de gravidade altera-se. Sem suportes adequados, o cilindro e a haste podem ceder, deslocar-se ou exercer uma carga lateral indesejada sobre as juntas e os componentes de guia.
O peso do cilindro também se torna um fator importante. Um cilindro pesado não pode ser simplesmente colocado numa bancada de trabalho normal nem ser fixado apenas por mangueiras hidráulicas. A estrutura de ensaio, os suportes e os pontos de fixação têm de suportar com segurança tanto o peso do cilindro como as forças de reação geradas durante o ensaio.
Por estas razões, os ensaios em cilindros de grande dimensão devem ser planeados de acordo com a situação real diâmetro do furo, diâmetro da haste, curso, comprimento fechado, comprimento estendido, peso, tipo de montagem e pressão de ensaio.
Prepare o cilindro hidráulico antes do teste
Antes de aplicar pressão hidráulica, o cilindro deve ser inspecionado e as suas principais especificações devem ser verificadas.
O técnico responsável pelo ensaio deve verificar o diâmetro interior, o diâmetro da haste, o curso, a configuração de montagem, a dimensão das aberturas, a pressão nominal de funcionamento e a pressão de ensaio exigida. As superfícies exteriores, as soldaduras, o estado da haste, as aberturas e os pontos de fixação devem também ser inspecionados para detetar eventuais danos visíveis.
O fluido hidráulico utilizado nos ensaios deve ser compatível com o cilindro e suficientemente limpo para os componentes a ensaiar. As mangueiras, os racores e os adaptadores de ensaio devem ter classificações de pressão adequadas à pressão de ensaio prevista.
No caso dos cilindros reparados, deve prestar-se especial atenção ao estado de montagem, à instalação da gaxeta, à fixação da porca do pistão e à substituição da vedação antes de o cilindro ser ligado à bancada de ensaio.
Apoiar e fixar corretamente os cilindros de curso longo
O apoio mecânico é uma das diferenças mais importantes entre os ensaios com cilindros padrão e com cilindros longos.
O corpo do cilindro deve ser apoiado em pontos adequados para evitar que role, sofra deflexão excessiva ou se desloque durante o ciclo de funcionamento. No caso de cilindros muito longos, poderá ser necessário utilizar vários suportes ou berços de alta resistência ao longo do corpo do cilindro.
A haste também necessita de apoio à medida que se estende. Um carrinho de suporte móvel ou um suporte guiado podem ajudar a reduzir a flacidez e a carga lateral durante cursos longos.
A extremidade de montagem deve ser firmemente fixada utilizando um dispositivo de fixação adequado ao tipo de montagem do cilindro, tal como montagem com olhal, manilha, pino, flange ou munhão.
Uma disposição típica de cilindros longos pode, portanto, incluir:
Fixação de extremidade fixa → Suportes cilíndricos → Proteção antirrolamento → Suporte de haste → Área de extensão segura
No caso de cilindros cujo comprimento exceda o de uma estrutura de ensaio convencional, pode ser utilizado um sistema de ensaio do tipo dividido ou externo. Neste caso, os suportes, os dispositivos de fixação, o traçado das mangueiras e a zona de segurança tornam-se ainda mais importantes.
Procedimento de ensaio de cilindros hidráulicos de grande diâmetro e curso longo
Passo 1: Ligar o cilindro ao sistema de ensaio hidráulico
O circuito de ensaio deve fornecer um caudal hidráulico controlado a ambas as câmaras do cilindro, permitindo simultaneamente a monitorização precisa da pressão.
No caso de um cilindro de dupla ação, as conexões na extremidade da tampa e na extremidade da haste são ligadas ao sistema de ensaio através de mangueiras com a classificação adequada ou de tubagem rígida. Os sensores ou manómetros de pressão devem ser colocados de forma a poderem medir a pressão real aplicada ao cilindro.
O sistema de ensaio deve também dispor de um dispositivo de alívio de pressão, de modo a que a garrafa não possa ser acidentalmente submetida a uma pressão superior ao valor previsto para o ensaio.
No caso de cilindros longos testados a alguma distância da unidade hidráulica principal, o comprimento da mangueira e a perda de pressão também devem ser tidos em conta. As mangueiras longas devem ter classificações de pressão adequadas e devem ser encaminhadas de forma a ficarem protegidas contra danos mecânicos durante o ensaio.
Passo 2: Realizar primeiro os ciclos de baixa pressão
Antes de aplicar a pressão de ensaio total, o cilindro hidráulico deve, normalmente, ser submetido a vários ciclos a uma pressão relativamente baixa.
O ciclo de baixa pressão ajuda a eliminar o ar retido, a distribuir o óleo hidráulico pelo cilindro e a verificar se o pistão e a haste se movem suavemente ao longo de todo o curso.
Durante esta fase, o técnico de ensaio deve estar atento a ruídos anormais, movimentos irregulares, encravamentos, resistência inesperada ou fugas em torno da gaxeta e das portas.
No caso de cilindros de curso longo, o alinhamento da biela e o movimento do suporte também devem ser observados com atenção. A disposição do suporte deve permitir que a biela se estenda e se retraia sem introduzir uma carga lateral excessiva.
Se o cilindro não se mover suavemente durante o ciclo de baixa pressão, deve-se investigar a causa antes de se proceder ao ensaio de pressão de prova.
Passo 3: Teste da pressão de serviço, da pressão de prova e da manutenção da pressão
Após a confirmação do funcionamento do ciclo, o cilindro pode ser testado à pressão necessária.
A pressão exata de ensaio e o tempo de manutenção devem ser determinados de acordo com as especificações aplicáveis ao cilindro, os requisitos do cliente ou o procedimento de ensaio interno. A pressão deve ser aumentada gradualmente, em vez de ser aplicada de forma repentina.
Durante os ensaios de pressão, o sistema deve verificar se o cilindro consegue atingir e manter a pressão exigida, sem quedas de pressão anormais nem fugas externas.
Uma sequência típica pode incluir:
| Fase de teste | Objetivo principal |
|---|---|
| Ciclos de baixa pressão | Retire o ar e verifique se o movimento é suave |
| Ensaio de pressão funcional | Verificar se a extensão e a retracção ocorrem normalmente |
| Ensaio de pressão de prova | Verificar a capacidade estrutural de resistência à pressão |
| Ensaio de manutenção da pressão | Verificar a estabilidade da pressão |
| Inspeção de fugas | Detetar fugas internas e externas |
Tanto a extremidade da tampa como a extremidade da haste devem ser testadas sempre que necessário, uma vez que os componentes sujeitos a pressão e as áreas efetivas são diferentes em cada direção.
Passo 4: Verificar se há fugas internas e externas
A verificação de fugas externas é normalmente efetuada em torno da vedação da haste, do anel de vedação, das juntas soldadas, das aberturas, dos acessórios e de outras áreas sob pressão.
A fuga interna é mais difícil de observar, uma vez que o óleo pode contornar a vedação do pistão sem se manifestar no exterior do cilindro.
Dependendo do método de ensaio, a fuga interna pode ser avaliada através da monitorização da queda de pressão, da medição do caudal de fuga ou do isolamento de um dos lados do cilindro, enquanto se aplica pressão à câmara oposta.
Um cilindro que atinge a pressão, mas não consegue mantê-la, pode apresentar uma fuga interna através das juntas do pistão ou outro problema de estanqueidade interna.
Os critérios de aceitação de fugas devem ser definidos antes dos ensaios, para que o resultado possa ser registado de forma consistente como APROVADO ou REPROVADO.
Passo 5: Controlo da segurança durante os ensaios com cilindros de grande dimensão
Os cilindros hidráulicos de grandes dimensões podem armazenar uma quantidade significativa de energia hidráulica e mecânica. Por conseguinte, a segurança deve ser considerada como parte integrante da conceção do ensaio e não como um elemento adicional.
Durante os ensaios de alta pressão, os operadores devem permanecer fora das zonas de movimento direto e de potencial falha. As funções de paragem de emergência devem estar acessíveis, sendo que a operação remota é útil quando a configuração do ensaio exige que o operador permaneça afastado do cilindro.
As mangueiras e os acessórios não devem ser tocados nem ajustados enquanto estiverem sob pressão. O cilindro deve também ser imobilizado, de modo a que nenhum movimento inesperado possa fazer com que o conjunto role, se desloque ou se afaste dos seus suportes.
Para ensaios em cilindros externos ou muito longos, é particularmente importante definir claramente uma zona de segurança e um procedimento operacional.
Passo 6: Registar os dados do teste do cilindro hidráulico
No caso de testes de produção ou de reparação profissional, o resultado deve ser documentado, em vez de se basear apenas na inspeção visual.
Um relatório de ensaio de um cilindro hidráulico pode incluir:
- Identificação do cilindro ou número do trabalho
- Diâmetro do furo, diâmetro da biela e curso
- Pressão de ensaio
- Tempo de manutenção da pressão
- Resultado da medição de fugas
- Resultado do teste funcional
- Dados de pressão e tempo
- Resultado final: APROVADO / REPROVADO
As bancadas de ensaio controladas por PLC podem automatizar partes da sequência de ensaio e registar a pressão, a temperatura e outros valores medidos. Isto é especialmente útil para os fabricantes de cilindros que necessitam de ensaios repetíveis e de rastreabilidade entre os lotes de produção.
O que verificar ao selecionar uma bancada de ensaio para cilindros de grandes dimensões
Uma bancada de ensaio para cilindros de grande dimensão deve ser selecionada tendo em conta mais do que apenas a pressão máxima de ensaio.
As dimensões reais do cilindro são igualmente importantes. O diâmetro interno máximo, o diâmetro externo, o comprimento fechado, o curso, o comprimento estendido e o peso devem ser comparados com a estrutura de ensaio e o sistema de manuseamento.
Os requisitos de pressão e caudal também devem ser considerados em conjunto. Um sistema pode ter capacidade de pressão suficiente, mas mesmo assim operar um cilindro de grandes dimensões demasiado lentamente se o caudal disponível for insuficiente.
A flexibilidade dos dispositivos de fixação é outro fator importante, uma vez que os cilindros de grandes dimensões podem utilizar diferentes tipos de montagem. Os projetos com cilindros longos podem também exigir suportes personalizados, mangueiras prolongadas, suportes móveis para hastes ou um sistema de ensaio externo.
O sistema de ensaio adequado depende, portanto, tanto do requisitos dos ensaios hidráulicos e as características físicas do cilindro.
Conclusão
O teste de cilindros hidráulicos de grande diâmetro e curso longo requer uma combinação de capacidade hidráulica, suporte mecânico e procedimentos operacionais seguros.
O processo básico é o seguinte:
Inspeção do cilindro → Apoio e fixação seguros → Ligação hidráulica → Ciclos de baixa pressão → Teste funcional → Teste de pressão de prova → Manutenção da pressão → Teste de estanqueidade → Registo de dados
No caso de cilindros de grandes dimensões ou muito longos, o sistema de suporte, a orientação da haste, a disposição das mangueiras e a zona de segurança são tão importantes quanto a pressão e o caudal.
Uma bancada de ensaio de cilindros hidráulicos devidamente concebida permite verificar o desempenho dos cilindros de forma segura e consistente, ao mesmo tempo que fornece dados de ensaio fiáveis para a produção, reparação e controlo de qualidade.
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Os sistemas de ensaio podem ser configurados de acordo com o diâmetro interior do cilindro, o diâmetro da biela, o curso, o comprimento total, o peso, a pressão de trabalho, a pressão de ensaio, o caudal necessário, o tipo de montagem e os requisitos de automatização.
No âmbito de um projeto de ensaio de cilindros de grandes dimensões, o fornecimento dos desenhos dos cilindros e do procedimento de ensaio necessário pode ajudar a nossa equipa de engenharia a avaliar as dimensões da estrutura de ensaio, o sistema hidráulico, os dispositivos de fixação, os suportes e a configuração do sistema de controlo.
