Ruídos invulgares na bomba, óleo hidráulico espumoso, pressão instável e movimentos bruscos do atuador são, frequentemente, sinais de que se estão a desenvolver problemas relacionados com a presença de ar no interior de um sistema hidráulico. Dois dos problemas mais comuns são cavitação e aeração.
Embora os sintomas possam, por vezes, parecer semelhantes, a cavitação e a aeração não são a mesma avaria.
A cavitação ocorre quando o óleo hidráulico não consegue encher adequadamente a entrada da bomba, fazendo com que a pressão local desça ao ponto de se formarem bolhas de vapor. Quando estas bolhas se deslocam para uma zona de maior pressão, colapsam rapidamente e podem danificar as superfícies da bomba.
A aeração ocorre quando o ar exterior entra no óleo hidráulico e fica arrastado pelo fluido. O ar circula pelo sistema sob a forma de bolhas, o que afeta a estabilidade da pressão, a lubrificação e a resposta do atuador.
É importante identificar corretamente qual é a situação que se verifica, uma vez que as causas e as medidas corretivas são diferentes.
Cavitação vs. aeração num sistema hidráulico
A forma mais fácil de compreender a diferença é observar de onde vêm as bolhas.
Na cavitação, formam-se bolhas no interior do fluido hidráulico porque a pressão na entrada da bomba fica demasiado baixa. O óleo vaporiza-se parcialmente e produz cavidades de vapor. Estas cavidades colapsam quando atingem zonas de maior pressão no interior da bomba.
Na aeração, as bolhas provêm de ar exterior que entra no circuito hidráulico, normalmente através do lado de sucção da bomba, um nível baixo no reservatório ou um retorno de óleo mal controlado.
| Condição | Cavitação | Aeração |
|---|---|---|
| Fonte de bolhas | Vapor de óleo causado pela baixa pressão de entrada | Ar exterior que entra no óleo hidráulico |
| Localização comum | Entrada da bomba | Tubo de sucção, reservatório, ligações |
| Som típico | Batidas fortes ou ruído semelhante ao de cascalho | Ruídos de chiado, batida ou irregulares |
| Aspecto do óleo | Pode não apresentar sempre uma aparência espumosa | Frequentemente espumoso ou turvo |
| Risco principal | Erosão da bomba e danos na superfície | Má lubrificação, movimento instável e calor |
Ambas as situações podem reduzir o desempenho do sistema hidráulico e devem ser corrigidas antes que se verifiquem danos a longo prazo nos componentes.
O que causa a cavitação nos sistemas hidráulicos?
A cavitação numa bomba hidráulica ocorre normalmente quando a bomba tenta aspirar mais óleo do que o lado de entrada consegue fornecer.
Sucção restrita da bomba
Um filtro de sucção entupido, uma mangueira de sucção com dimensões insuficientes, uma mangueira colapsada ou um encaixe que restrinja o fluxo podem reduzir o fluxo de óleo para a bomba. À medida que a bomba continua a rodar, a pressão de entrada diminui e podem começar a formar-se cavidades de vapor.
As tubagens de sucção devem, por conseguinte, ser dimensionadas de forma a proporcionar um percurso de fluxo de baixa resistência entre o reservatório e a bomba.
Óleo hidráulico com viscosidade excessiva
O óleo hidráulico frio pode ficar muito mais espesso do que o normal. Se a bomba arrancar a alta velocidade antes de o óleo atingir uma viscosidade adequada, a linha de sucção poderá não fornecer fluido com a rapidez necessária.
Esta é uma das razões pelas quais os sistemas hidráulicos que funcionam em ambientes frios podem exigir a escolha de um óleo adequado, procedimentos de aquecimento ou outras medidas de gestão da temperatura.
Nível baixo de óleo no reservatório
Se o nível de óleo no reservatório estiver demasiado baixo, a entrada da bomba poderá não receber um fornecimento contínuo de óleo hidráulico. Isto pode contribuir tanto para a cavitação como para a aeração, dependendo das condições reais.
O nível de óleo deve ser verificado com o cilindro na posição correta, uma vez que o volume de óleo do sistema pode variar à medida que os cilindros hidráulicos se estendem e retraem.
Velocidade excessiva da bomba
Uma bomba que funcione a uma velocidade superior à prevista pode necessitar de um caudal de entrada superior ao que o circuito de sucção consegue fornecer. Mesmo uma mangueira de sucção com as dimensões adequadas pode tornar-se insuficiente se a velocidade da bomba for aumentada significativamente.
A velocidade da bomba, o caudal e as condições de admissão devem, por isso, ser avaliados em conjunto.
O que provoca a aeração nos sistemas hidráulicos?
A aeração ocorre quando o ar exterior é aspirado para o fluido hidráulico.
Uma das causas mais comuns é uma fuga no lado de sucção da bomba. Uma vez que a linha de sucção funciona abaixo da pressão atmosférica, uma mangueira mal fixada ou danificada pode aspirar ar para o interior sem que haja fuga de óleo hidráulico para o exterior. Isto torna as fugas de ar no lado da sucção mais difíceis de detetar do que as fugas externas normais de óleo.
Um nível baixo de óleo no reservatório também pode fazer com que a entrada da bomba aspire ar. Além disso, o óleo de retorno que entra no reservatório acima do nível do fluido ou demasiado próximo da sucção da bomba pode criar turbulência e permitir que o ar se misture com o óleo hidráulico.
Uma purga inadequada do sistema após a manutenção é outra possível causa. O ar retido nos cilindros, nas mangueiras ou nos coletores pode permanecer no circuito e provocar um movimento instável até ser devidamente eliminado.
Sintomas comuns de cavitação e aeração
A cavitação e a aeração afetam frequentemente, em primeiro lugar, a bomba hidráulica, mas os seus efeitos podem manifestar-se em todo o sistema.
Uma bomba hidráulica afetada por cavitação pode produzir um ruído agudo semelhante a uma batida, um chocalhar ou um som a cascalho. Com o tempo, o colapso das bolhas de vapor pode corroer as superfícies metálicas no interior da bomba.
A aeração costuma provocar um ruído agudo ou irregular da bomba, juntamente com óleo turvo ou espumoso no reservatório. Como o ar é compressível, o sistema hidráulico pode também parecer menos responsivo.
Outros sintomas podem incluir pressão instável, resposta lenta do atuador, movimento irregular do cilindro, força hidráulica reduzida, aumento da temperatura do óleo e desempenho inconsistente da máquina.
O ruído, por si só, não deve ser utilizado para identificar o problema. O desgaste da bomba, a vibração mecânica e o funcionamento da válvula de alívio podem produzir sons semelhantes, pelo que também se deve verificar o estado do óleo e as condições na entrada.
Como diagnosticar a cavitação e a aeração, passo a passo
Uma inspeção estruturada pode ajudar a determinar se o sistema hidráulico está a sofrer de cavitação, aeração ou outro problema.
Passo 1: Verificar o nível e o aspeto do óleo hidráulico
Comece por verificar o nível de óleo no reservatório nas condições de funcionamento corretas. Se o nível estiver baixo, determine se o sistema apresenta uma fuga externa ou se o reservatório foi enchido incorretamente.
Verifique também o aspeto do óleo. A presença de espuma persistente ou um aspeto turvo podem indicar a existência de ar misturado no fluido.
Passo 2: Inspecionar a tubagem de sucção da bomba
Verifique toda a linha entre o depósito e a bomba hidráulica. Procure por ligações soltas, mangueiras rachadas, juntas danificadas, mangueiras achatadas ou restrições excessivas.
Preste especial atenção às ligações do lado da sucção. Uma ligação pode aspirar ar para o interior sem que se verifique uma fuga de óleo evidente.
Passo 3: Verificar os filtros e os crivos
Um filtro de sucção entupido ou um filtro muito sujo pode restringir o caudal na entrada da bomba. Verifique o estado do filtro e compare qualquer indicação de pressão ou vácuo com o intervalo de funcionamento aceitável indicado pelo fabricante.
Substituir um filtro sem identificar a origem da contaminação pode resolver o problema apenas temporariamente.
Passo 4: Verificar a temperatura e a viscosidade do óleo
Se o problema ocorrer principalmente durante o arranque a frio, o óleo hidráulico poderá ser demasiado viscoso para as condições de entrada da bomba. Se o problema surgir após um período prolongado de funcionamento, a temperatura excessiva poderá ter alterado a viscosidade do óleo e as características de fuga do sistema.
O óleo hidráulico selecionado deve, por conseguinte, ser adequado à gama de temperaturas de funcionamento prevista.
Passo 5: Verificar a velocidade da bomba e a conceção do sistema
Verifique se a bomba está a funcionar dentro do intervalo de velocidade recomendado e se a tubagem de sucção tem as dimensões adequadas. Se a bomba tiver sido recentemente substituída por um modelo de maior cilindrada ou estiver a funcionar a uma velocidade superior à anterior, o circuito de entrada existente poderá já não ser adequado.
Uma sequência útil para a resolução de problemas é a seguinte:
Nível de óleo → Aspecto do óleo → Linha de sucção → Filtros → Viscosidade do óleo → Velocidade da bomba → Conceção do sistema
Como prevenir a cavitação e a aeração
Prevenir estes problemas é, normalmente, mais fácil do que reparar uma bomba hidráulica danificada.
O circuito de sucção deve ser concebido com um diâmetro de mangueira adequado, o mínimo de restrições desnecessárias e ligações devidamente vedadas. A bomba deve dispor de um abastecimento de óleo fiável em todas as condições normais de funcionamento.
O design do reservatório também é importante. O óleo de retorno deve entrar no reservatório de forma a reduzir a turbulência e a dar ao ar arrastado tempo suficiente para se separar antes de o óleo voltar a chegar à entrada da bomba.
O óleo hidráulico deve ser selecionado de acordo com a temperatura de funcionamento, os requisitos da bomba e as condições ambientais do equipamento. Os filtros e os coadores devem ser submetidos a manutenção em intervalos adequados, em vez de se deixar que fiquem gravemente obstruídos.
Após a manutenção ou a substituição de componentes, o circuito hidráulico deve também ser devidamente enchido e purgado, de acordo com a conceção do sistema.
Erros comuns no diagnóstico do ruído das bombas hidráulicas
Um erro comum é partir do princípio de que qualquer bomba hidráulica ruidosa está a sofrer cavitação. A aeração, o desgaste da bomba, problemas nos rolamentos e a vibração mecânica podem produzir sintomas semelhantes.
Outro erro é substituir a bomba antes de verificar o circuito de sucção. Uma bomba nova instalada na mesma tubagem de sucção obstruída ou com fugas pode rapidamente apresentar o mesmo problema.
É igualmente importante não ignorar a presença de óleo espumoso. A contaminação por ar afeta a lubrificação e pode contribuir para a oxidação, a geração de calor e um controlo instável, mesmo que a máquina continue a funcionar.
A melhor abordagem consiste em verificar todas as condições da entrada e do reservatório antes de concluir que a própria bomba está avariada.
Conclusão: Proteger o sistema hidráulico contra a cavitação e a aeração
A cavitação e a aeração são, ambas, problemas hidráulicos relacionados com o ar, mas surgem por razões diferentes.
Cavitação está principalmente associado a um abastecimento insuficiente de óleo e a uma baixa pressão na entrada da bomba, enquanto aeração ocorre quando o ar exterior entra e se mistura com o fluido hidráulico.
Linhas de sucção obstruídas, filtros entupidos, elevada viscosidade do óleo, baixo nível no reservatório e velocidade excessiva da bomba podem contribuir para a cavitação. Ligações de sucção soltas, mangueiras danificadas, má conceção do reservatório e purga incompleta são causas comuns de aeração.
Quando surgirem sintomas como ruído da bomba, óleo espumoso, pressão instável ou movimento irregular do atuador, o sistema hidráulico deve ser inspecionado de forma sistemática, em vez de se proceder imediatamente à substituição da bomba.
Uma conceção correta do sistema de sucção, a utilização do óleo hidráulico adequado, condições adequadas do reservatório e uma manutenção regular podem reduzir significativamente o risco tanto de cavitação como de aeração.
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