A alta temperatura raramente danifica apenas uma parte de um sistema hidráulico. Na maioria dos casos, a primeira alteração ocorre no óleo hidráulico. À medida que o óleo aquece, a sua viscosidade diminui, a película lubrificante torna-se mais fina e as fugas internas aumentam. Se a temperatura se mantiver elevada, a oxidação acelera e o óleo começa a formar verniz, lamas e outros depósitos.
O resultado é uma reação em cadeia. As bombas e os motores perdem eficiência volumétrica, as válvulas tornam-se menos estáveis, os cilindros suportam as cargas com menor eficácia, as juntas e as mangueiras envelhecem mais rapidamente e os filtros ficam obstruídos com maior frequência. É possível substituir um componente, mas se a fonte de calor original permanecer, a mesma avaria volta frequentemente a ocorrer.
Uma inspeção a alta temperatura não deve, portanto, começar apenas por perguntar: “Qual é a peça que avariou?” Uma pergunta mais adequada seria: “Que alteração no estado do óleo ou na eficiência do sistema deu origem ao padrão de avaria?”
O óleo hidráulico é, normalmente, o ponto de partida
O óleo hidráulico não se limita a transmitir pressão. Lubrifica as superfícies em movimento, veda as folgas internas, dissipa o calor, protege os componentes metálicos e conduz as impurezas para os filtros.
Quando a temperatura do óleo aumenta, a viscosidade diminui. Abaixo do intervalo recomendado para a bomba e as válvulas, as fugas através das folgas internas aumentam e a película lubrificante torna-se menos fiável. A temperatura elevada também acelera a oxidação, reduzindo a vida útil do óleo e criando depósitos que afetam as passagens estreitas das válvulas e os elementos filtrantes.
A temperatura do óleo deve, por isso, ser avaliada em conjunto com a viscosidade. Uma temperatura aceitável para um fluido pode não ser adequada para outro, razão pela qual as especificações das bombas incluem normalmente ambos os limites. A Danfoss, por exemplo, afirma que os requisitos relativos à temperatura e à viscosidade do fluido devem ser cumpridos em simultâneo, em vez de serem considerados como limites separados.
Os sinais de deterioração incluem escurecimento, cheiro a queimado, espuma persistente, verniz, vida útil reduzida do filtro e uma diferença crescente entre o desempenho a frio e a quente. Substituir o óleo sem identificar a fonte de calor geralmente proporciona apenas uma melhoria temporária.
As bombas, as válvulas e os motores perdem eficiência antes de avariarem
As bombas, as válvulas de controlo e os motores hidráulicos apresentam folgas internas reduzidas. O seu desempenho depende de o óleo manter uma viscosidade suficiente.
Uma bomba pode continuar a gerar pressão quando está quente, mas fornecer um caudal menor. Por isso, verificar apenas o manómetro pode ser enganador. Um teste mais adequado consiste em comparar o caudal da bomba à mesma velocidade e pressão com óleo frio e óleo quente. Se o caudal em estado quente diminuir significativamente, ou se o caudal de drenagem da caixa aumentar, isso significa que o fuga interna está a aumentar.
Um corpo de bomba que fica mais quente do que a tubagem circundante pode indicar uma fuga interna, más condições na entrada, sobrecarga ou desgaste. Esta observação torna-se útil quando comparada com o caudal, o volume de drenagem do corpo da bomba, o vácuo na entrada e a pressão do sistema.
As válvulas apresentam um padrão semelhante. O óleo mais fino escorre mais facilmente pelas folgas do carretel, do obturador e da sede. O resultado pode ser uma má manutenção da pressão, uma velocidade instável do atuador ou uma resposta direcional mais lenta. As válvulas proporcionais e servo-válvulas são mais sensíveis, uma vez que os pequenos orifícios de controlo também podem ser afetados por verniz e contaminação.
Os motores hidráulicos podem perder binário ou velocidade à medida que o fugo aumenta. O funcionamento a baixa velocidade e com carga elevada é particularmente exigente, uma vez que o motor depende de uma película de óleo estável, enquanto as cargas de contacto internas se mantêm elevadas. A temperatura excessiva do óleo é também apontada pela Danfoss como uma possível causa do aumento do fugo interno nos motores e nas válvulas.
Se vários atuadores ficarem mais lentos após o aquecimento, verifique primeiro a bomba e o bloco de válvulas principal. É improvável que vários cilindros ou motores tenham apresentado a mesma avaria ao mesmo tempo.
Os cilindros, as juntas e as mangueiras apresentam fugas e sinais de envelhecimento do material
Os cilindros hidráulicos são afetados tanto pelo óleo quente como pelas alterações nas propriedades das juntas.
À medida que a viscosidade diminui, a fuga através da vedação do pistão torna-se mais percetível. Um cilindro que mantém a estanqueidade quando frio pode começar a apresentar desvio quando quente. No entanto, o desvio do cilindro não prova automaticamente uma falha na vedação do pistão. A fuga através de uma válvula direcional, de uma válvula de contrapeso ou de uma válvula de retenção pilotada pode produzir o mesmo sintoma.
Compare a queda de pressão com o movimento real da carga e, em seguida, isole o cilindro do circuito de controlo, sempre que a conceção da máquina o permita. Se o cilindro se mantiver estável após o isolamento, é mais provável que o problema se situe no circuito da válvula.
As fugas na vedação da haste tendem a agravar-se quando a temperatura elevada se combina com cargas laterais, uma superfície danificada da haste, folga excessiva na guia ou pressão de retorno. O calor pode não ser a causa original, mas reduz a margem disponível para a vedação e torna o desgaste existente mais visível.
As juntas e os anéis em O não devem ser selecionados apenas com base na temperatura máxima admissível. A compatibilidade com o fluido, a pressão, a velocidade, o acabamento da superfície, a folga de extrusão e o tempo de exposição contínua também são fatores importantes. Uma vedação pode resistir a um pico de temperatura de curta duração, mas endurecer, amolecer, encolher ou perder elasticidade durante o funcionamento contínuo. Temperaturas elevadas do fluido podem reduzir a lubrificação e a vida útil da vedação, mesmo quando os componentes individuais apresentam características aparentemente adequadas.
As mangueiras apresentam a mesma limitação. A temperatura local da mangueira junto a um motor, tubo de escape ou forno pode ser muito superior à temperatura do óleo no reservatório. A combinação de alta pressão e alta temperatura pode reduzir a vida útil da mangueira. A inspeção deve incluir a verificação de endurecimento, fissuras, bolhas, inchaço, descoloração e deformação junto aos encaixes.
A temperatura máxima indicada para a mangueira não deve ser considerada como um valor-alvo recomendado para utilização contínua. A Parker salienta que a combinação de temperatura elevada e alta pressão pode reduzir a vida útil da mangueira.
Os filtros, os radiadores e os reservatórios são frequentemente afetados de forma indireta
Os filtros não costumam ser danificados diretamente pelo calor. São afetados pelos efeitos que o calor tem sobre o óleo.
Os produtos de oxidação, os resíduos e o verniz acumulam-se no elemento filtrante e aumentam a pressão diferencial. Uma válvula de derivação pode então abrir, permitindo que o óleo contaminado circule. O desgaste daí resultante aumenta as fugas internas e gera mais calor.
Um intervalo de manutenção do filtro invulgarmente curto deve, por isso, ser considerado como uma condição do sistema e não apenas como um problema do filtro. É necessário verificar o estado do óleo, a limpeza do reservatório, o desempenho do respirador e a temperatura de funcionamento. A limpeza do fluido hidráulico está diretamente relacionada com a fiabilidade do sistema, a eficiência e a vida útil dos componentes.
Os refrigeradores também podem parecer ser o componente defeituoso quando o verdadeiro problema reside noutro local. Um refrigerador de ar obstruído, uma direção incorreta do ventilador, ventilação deficiente, recirculação de ar quente, caudal de água insuficiente ou incrustações internas reduzirão a dissipação de calor. Um refrigerador pode ainda apresentar uma queda de temperatura entre a entrada e a saída e, mesmo assim, ser demasiado pequeno para a carga térmica real.
Se a temperatura do reservatório continuar a aumentar, deve-se verificar o caudal de alívio a longo prazo, o estrangulamento da válvula, as fugas da bomba e a contrapressão elevada no retorno antes de instalar um radiador de maior dimensão. A capacidade do radiador depende do caudal de óleo e da diferença de temperatura entre o óleo e o fluido de arrefecimento, e não apenas do caudal máximo da bomba hidráulica.
O reservatório facilita a dissipação de calor, a libertação de ar e a sedimentação de contaminantes. Defletores inadequados, elevada velocidade de retorno, baixo nível de óleo ou óleo de retorno quente a entrar na zona de sucção podem reduzir a estabilidade. Um respirador entupido ou inadequado pode causar flutuações de pressão e permitir a entrada de poeira ou humidade.
Os componentes elétricos podem atingir o seu limite primeiro
As unidades de potência hidráulica costumam alojar o motor, as bobinas dos solenóides, os sensores, os relés e o controlador no mesmo invólucro que os componentes hidráulicos.
Num armário fechado, a temperatura do ar em torno do equipamento elétrico pode ser superior à temperatura do óleo no reservatório. O óleo pode ainda estar abaixo do seu nível de alarme, enquanto uma bobina solenóide ou um enrolamento de motor já se encontra próximo do seu limite de funcionamento contínuo.
Os sintomas incluem funcionamento intermitente da válvula, desvio do sensor, desligamentos térmicos do motor, redução da potência nominal do controlador ou alarmes repetidos durante ciclos longos.
Verifique a temperatura do invólucro, a ventilação, o desempenho do ventilador, a corrente do motor, a capacidade nominal da bobina e as fontes de calor externas. A instalação de um ventilador não será útil se o ar quente expelido permanecer retido no interior do invólucro.
Como identificar o componente que está efetivamente a ser afetado
A comparação do desempenho em estado frio e em estado quente é um dos métodos de diagnóstico mais úteis.
| Condição observada | Medidas a tomar | Componentes a inspecionar em primeiro lugar |
|---|---|---|
| O caudal diminui após o aquecimento | Caudal da bomba a velocidade e pressão constantes; caudal de drenagem da caixa | Bomba |
| Vários atuadores abrandam | Caudal da bomba, queda de pressão na válvula principal, pressão de retorno | Bomba e bloco de válvulas principal |
| Um cilindro desvia-se | Queda de pressão, movimento do cilindro, teste de isolamento | Vedante do cilindro e válvula de retenção de carga |
| A pressão é elevada, mas a pressão da carga útil é mais baixa | Pressão a montante e a jusante das válvulas, filtros e componentes de retorno | Bloco de válvulas, tubagem, filtros |
| A fuga externa aumenta quando está quente | Temperatura local, pressão de retorno, estado da vedação e da mangueira | Juntas, mangueiras, acessórios |
| Os filtros entopem-se constantemente | Pressão diferencial, estado do óleo, inspeção do reservatório | Óleo, reservatório, respirador |
| O radiador apresenta uma descida de temperatura, mas o óleo continua a aquecer | Corrente de ar ou caudal de água, carga térmica, perdas do sistema | Eficiência do refrigerador e do circuito |
| Os disparos elétricos ocorrem antes do alarme de óleo | Temperatura do armário, corrente do motor, temperatura da bobina | Motor, bobinas, ventilação da caixa |
As medições de temperatura devem ser realizadas sob cargas comparáveis. Um componente que esteja mais quente do que as peças vizinhas pode apresentar fugas, restrições ou atrito excessivos, mas a temperatura, por si só, não é suficiente.
A pressão, o caudal, a corrente do motor, o volume de drenagem da caixa, a pressão diferencial do filtro e o movimento efetivo do atuador fornecem as informações necessárias para localizar a avaria. Comparar o comportamento da máquina antes e depois do aquecimento é, geralmente, mais útil do que basear-se numa única leitura de temperatura ou substituir primeiro o componente mais quente.
Conclusão
A exposição prolongada a altas temperaturas provoca normalmente uma perda de margem operacional em todo o sistema, em vez de uma falha isolada.
O processo começa frequentemente com uma viscosidade do óleo mais baixa e uma oxidação mais rápida. As bombas, válvulas e motores perdem eficiência; os cilindros e os circuitos de retenção de carga apresentam mais fugas; as juntas e as mangueiras envelhecem mais rapidamente; os filtros acumulam produtos de oxidação; e os radiadores e reservatórios têm dificuldade em manter o equilíbrio térmico.
A substituição do componente visivelmente danificado sem corrigir a fonte de calor conduz frequentemente a avarias repetidas.
Uma inspeção profissional deve comparar o desempenho a frio e a quente, verificar o estado do óleo, medir o caudal da bomba e a drenagem da caixa, verificar as perdas de pressão nas válvulas e na linha de retorno, inspecionar a retenção de carga, avaliar o desempenho do radiador e confirmar que os componentes elétricos não estão a funcionar em ambiente com ar quente retido.
O objetivo não é apenas identificar o que foi danificado pela temperatura elevada. Trata-se de determinar por que razão o sistema aqueceu e qual foi a primeira alteração no desempenho a surgir. Essas são as informações necessárias para evitar que a mesma avaria volte a ocorrer.
