Uma bancada de ensaio hidráulica permite realizar uma vasta gama de ensaios em componentes hidráulicos e sistemas hidráulicos completos. É utilizada para verificar se um componente funciona em segurança, mantém a pressão, controla o caudal, evita fugas e cumpre os requisitos de desempenho exigidos antes da entrega, após a reparação ou antes da instalação.
Dependendo do projeto, uma bancada de ensaio hidráulica pode ser utilizada para cilindros hidráulicos, bombas, motores, válvulas, unidades de potência hidráulica, conjuntos de mangueiras, coletores e sistemas hidráulicos completos. Muitas bancadas de ensaio hidráulicas são concebidas como plataformas de ensaio multifuncionais para componentes como bombas, motores, cilindros e válvulas.
Para os fabricantes, oficinas de reparação e fabricantes de equipamento OEM, os ensaios hidráulicos não são apenas uma etapa final da inspeção. São uma forma de reduzir as avarias dos produtos, verificar o desempenho, melhorar o controlo de qualidade e fornecer registos de ensaio fiáveis.
Que ensaios pode um banco de ensaios hidráulicos realizar?
Ensaios de pressão
O ensaio de pressão é uma das funções mais importantes de uma bancada de ensaio hidráulica. O objetivo é verificar se o componente hidráulico consegue suportar a pressão de funcionamento ou a pressão de ensaio exigida sem sofrer danos, deformações, fugas anormais ou um desempenho instável.
No caso dos cilindros hidráulicos, os ensaios de pressão são habitualmente utilizados para verificar o corpo do cilindro, a vedação do pistão, a vedação da haste, a estrutura soldada, as orifícias e as ligações nas extremidades. O cilindro é pressurizado de acordo com o procedimento de ensaio exigido e o operador verifica se o cilindro consegue suportar a pressão em segurança.
No caso das válvulas, os ensaios de pressão permitem verificar se o corpo da válvula, as juntas e as passagens internas suportam a pressão exigida. No que diz respeito às unidades e sistemas hidráulicos, os ensaios de pressão ajudam a confirmar se a bomba, as válvulas, as tubagens, os acessórios e os dispositivos de segurança estão a funcionar corretamente.
Os ensaios de pressão são especialmente importantes para equipamentos hidráulicos de alta pressão, uma vez que um pequeno defeito pode transformar-se numa avaria grave quando o componente for instalado numa máquina.
Ensaio de manutenção da pressão
Um ensaio de manutenção da pressão verifica se um componente hidráulico consegue manter a pressão durante um determinado período de tempo. Durante este ensaio, o componente é pressurizado até um valor-alvo e a pressão é mantida durante um período de tempo definido.
Se a pressão baixar demasiado depressa, isso pode indicar uma fuga interna, uma fuga externa, uma falha na vedação, uma fuga na válvula, uma precisão de maquinagem insuficiente ou problemas de ligação.
No caso dos cilindros hidráulicos, a manutenção da pressão é frequentemente utilizada para inspecionar o desempenho das juntas do pistão e a estanqueidade das câmara. No caso das válvulas hidráulicas, pode ser utilizada para verificar se a válvula consegue manter a pressão sem fugas internas excessivas. No caso dos sistemas hidráulicos, ajuda a verificar se o circuito completo consegue manter uma pressão estável em condições controladas.
Este teste é importante porque muitas falhas hidráulicas não são visíveis de imediato. Um componente pode passar num teste simples de movimento, mas mesmo assim não conseguir manter a pressão sob carga.
Teste de estanqueidade
O ensaio de estanqueidade é outra função essencial de uma bancada de ensaio hidráulica. As fugas podem ser divididas em fugas externas e fugas internas.
As fugas externas são normalmente visíveis. Podem surgir em torno da vedação da haste, da ligação da porta, da zona soldada, do corpo da válvula, do encaixe da mangueira ou da superfície do coletor. As fugas externas são mais fáceis de detetar, uma vez que o óleo é visível no exterior do componente.
A fuga interna é mais difícil de detetar. Ocorre quando o óleo passa por áreas de vedação internas, como por exemplo através da vedação do pistão de um cilindro hidráulico ou no interior de uma válvula. Um cilindro hidráulico com fuga interna pode apresentar desvios, perder força, mover-se lentamente ou não conseguir suportar a carga. Estudos sobre fugas em cilindros hidráulicos também indicam que as fugas internas podem ser mais difíceis de identificar do que as fugas externas, uma vez que ocorrem entre câmaras de pressão e podem reduzir o desempenho sem que haja uma fuga externa de óleo evidente.
Uma bancada de ensaio hidráulica ajuda a detetar fugas através da aplicação de pressão, da monitorização da queda de pressão, da verificação do caudal de óleo, da medição do volume de fuga e da observação do componente durante o ensaio. Algumas bancadas de ensaio avançadas podem incluir dispositivos específicos de medição de fugas, para obter resultados mais precisos.
Testes de fluxo
Os ensaios de caudal são utilizados para determinar se o componente ou sistema hidráulico é capaz de fornecer, controlar ou permitir a passagem do caudal de óleo necessário. O caudal é um parâmetro fundamental, uma vez que afeta diretamente a velocidade do atuador, a eficiência do sistema, a geração de calor e o desempenho da máquina.
No caso das bombas hidráulicas, os ensaios de caudal verificam se a bomba consegue fornecer o caudal de saída esperado a diferentes pressões e velocidades. Se o caudal real for inferior ao esperado, a bomba poderá apresentar desgaste interno, fugas, perda de eficiência ou cilindrada incorreta.
No caso das válvulas hidráulicas, os ensaios de caudal permitem verificar se a válvula consegue permitir a passagem do caudal exigido sem uma queda de pressão excessiva. No caso de sistemas hidráulicos completos, os ensaios de caudal ajudam a confirmar se o óleo é distribuído corretamente pelos diferentes atuadores.
No caso dos cilindros hidráulicos, o caudal afeta a velocidade de extensão e de retração. Uma bancada de ensaio pode ajudar a verificar se o cilindro se move de forma suave e se o caudal fornecido corresponde à velocidade de funcionamento necessária.
As bancadas de ensaio hidráulicas utilizam habitualmente medidores de caudal e sensores de pressão para gerar dados mensuráveis que permitam a comparação com os requisitos de funcionamento. Alguns sistemas de bancadas de ensaio hidráulicas são concebidos para gerar e verificar os dados de caudal e pressão dos componentes antes da sua instalação.
Testes de funcionalidade
O teste de funcionamento verifica se o componente hidráulico executa corretamente a sua operação básica.
No caso de um cilindro hidráulico, os testes de funcionamento podem incluir a extensão, a retração, a verificação do curso, a suavidade do movimento, o efeito de amortecimento, ruídos anormais, vibrações e o comportamento na posição final.
No caso de uma válvula hidráulica, os ensaios de funcionamento podem incluir a comutação direcional, o ajuste da pressão, a abertura da válvula de alívio, o controlo do caudal, o funcionamento da válvula de retenção, a resposta do solenóide e o funcionamento em modo manual.
No caso de uma unidade de potência hidráulica, os testes de funcionamento podem incluir o arranque do motor, o caudal da bomba, o funcionamento das válvulas, o aumento da pressão, a descarga, o retorno do óleo, a função de arrefecimento, o estado da filtragem e a resposta do controlo elétrico.
O teste de funcionamento é importante porque um componente hidráulico pode passar num teste de pressão estática, mas mesmo assim apresentar falhas durante o funcionamento real. Uma bancada de ensaio simula as condições de funcionamento, para que o operador possa confirmar o desempenho funcional real.
Testes de desempenho
Os ensaios de desempenho vão além dos ensaios funcionais básicos. Medem o desempenho do componente hidráulico em diferentes condições de funcionamento.
No caso das bombas, os ensaios de desempenho podem incluir o caudal, a capacidade de pressão, a eficiência volumétrica, o aumento de temperatura e o desempenho sob carga. No caso dos motores, podem incluir a velocidade, o binário, a pressão, o consumo de caudal e a estabilidade de funcionamento. No caso das válvulas, podem incluir a resposta, a queda de pressão, as fugas, a precisão do controlo do caudal e a repetibilidade. Algumas bancadas de ensaio de componentes hidráulicos são concebidas para testar a pressão, o caudal e a eficiência de bombas, motores, válvulas e cilindros.
Os testes de desempenho são especialmente úteis para fabricantes, centros de reparação e equipas de I&D. Ajudam a comparar os resultados reais dos testes com os requisitos de conceção, as especificações dos clientes ou registos de testes anteriores.
Ensaio de extensão e retração do cilindro
No caso de uma bancada de ensaio de cilindros hidráulicos, os ensaios de extensão e retração constituem um dos itens de ensaio mais comuns. O cilindro é ligado ao circuito hidráulico e acionado repetidamente para verificar a qualidade do movimento.
Durante este teste, o operador pode verificar se o cilindro se move de forma suave, se há lentidão, trepidação, ruído anormal, deformação da haste, atrito nas juntas ou velocidade irregular. O teste também permite confirmar se o comprimento do curso está correto e se o cilindro consegue atingir corretamente ambas as posições finais.
No caso dos cilindros de dupla ação, tanto a extensão como a retração são testadas sob pressão e caudal controlados. No caso dos cilindros de ação simples, o ensaio pode incluir a extensão sob pressão e o retorno por carga, mola ou força externa, dependendo do projeto do cilindro.
No caso de cilindros de grandes dimensões ou para serviços pesados, a bancada de ensaio pode também necessitar de suportes mecânicos resistentes, dispositivos de fixação ajustáveis e proteções de segurança.
Teste de simulação de carga
Algumas bancadas de ensaio hidráulicas permitem simular condições de carga. Isto significa que o componente não só funciona sem resistência, como também é testado em condições mais próximas das aplicações reais.
No caso dos cilindros hidráulicos, a simulação de carga pode ajudar a verificar a força de empurrar, a força de puxar, a estabilidade e a resposta à pressão. No caso das bombas e dos motores, a simulação de carga pode ajudar a avaliar o desempenho de saída sob pressão de trabalho. No caso dos sistemas hidráulicos, pode ajudar a verificar se o circuito funciona corretamente quando o atuador enfrenta resistência.
A simulação de carga é muito útil para os fabricantes de equipamento OEM, pois ajuda a identificar problemas de conceção ou montagem antes de o sistema hidráulico ser instalado na máquina final.
Monitorização da temperatura e da limpeza do óleo
A temperatura do óleo hidráulico afeta a viscosidade, o desempenho das vedações, a eficiência e a estabilidade do sistema. Durante ciclos de ensaio prolongados ou ensaios de alta potência, a temperatura do óleo pode aumentar rapidamente. Por isso, muitas bancadas de ensaio hidráulicas incluem sistemas de monitorização da temperatura e de arrefecimento do óleo.
A limpeza do óleo também é importante. O óleo contaminado pode danificar bombas, válvulas, vedantes e componentes de precisão. Uma bancada de ensaio com filtragem adequada ajuda a proteger os componentes testados e a garantir resultados de ensaio mais estáveis.
No caso de sistemas de ensaio avançados, a monitorização da temperatura e da limpeza pode ser integrada na interface de controlo e no relatório de ensaio.
Registo de dados e exportação de relatórios de ensaio
As bancadas de ensaio hidráulicas modernas estão cada vez mais equipadas com funções de registo de dados e exportação de relatórios. Em vez de depender apenas da leitura manual e das anotações do operador, o sistema pode recolher automaticamente dados relativos à pressão, caudal, temperatura, fugas, deslocamento, tempo e outros parâmetros de ensaio.
Isto é especialmente importante para a produção em lote, a inspeção por parte do cliente, a gestão da garantia e a rastreabilidade da qualidade. Algumas soluções de bancos de ensaio hidráulicos incluem funções automatizadas de aquisição de dados e de geração de relatórios de ensaio, para apoiar os ensaios de componentes e o diagnóstico de avarias.
Uma bancada de ensaios hidráulica controlada por software permite visualizar curvas em tempo real, armazenar registos históricos, exportar relatórios de ensaio e ajudar os utilizadores a comparar o desempenho real com as normas exigidas. Para os fabricantes, isto torna o controlo de qualidade mais profissional e mais fácil de documentar.
Como escolher os itens de teste necessários
Nem todas as bancadas de ensaio hidráulicas precisam de realizar todos os ensaios. Os ensaios necessários dependem do tipo de produto e da aplicação.
No que diz respeito aos ensaios de cilindros hidráulicos, os aspetos fundamentais são, normalmente, o ensaio de pressão, a manutenção da pressão, a inspeção de fugas, os ensaios de extensão e retração, a verificação do curso e a inspeção do amortecimento.
No que diz respeito aos ensaios de bombas hidráulicas, os parâmetros fundamentais são, normalmente, a pressão, o caudal, a velocidade, a eficiência, a temperatura, o ruído e o desempenho sob carga.
No que diz respeito aos ensaios de válvulas hidráulicas, os aspetos fundamentais são, normalmente, a regulação da pressão, a função de comutação, as fugas, a queda de pressão, a resposta e o controlo do caudal.
No que diz respeito aos ensaios de unidades hidráulicas, os aspetos fundamentais são, normalmente, a pressão do sistema, o caudal da bomba, a lógica das válvulas, o funcionamento do motor, a temperatura do óleo, a filtração e o funcionamento global do sistema.
Antes de adquirir ou personalizar um banco de ensaio hidráulico, os clientes devem indicar o objeto de ensaio, a pressão máxima, o caudal necessário, as dimensões dos componentes, o processo de ensaio, o método de controlo, os requisitos de registo de dados e o formato do relatório.
Soluções de bancos de ensaio hidráulicos da AiSoar
A AiSoar Hydraulics fornece soluções de bancos de ensaio hidráulicos, tanto padrão como personalizadas, para cilindros hidráulicos, bombas, motores, válvulas, unidades de potência hidráulica e sistemas hidráulicos completos. O banco de ensaio pode ser configurado para ensaios de pressão, inspeção de fugas, ensaios de caudal, ensaios funcionais, verificação de desempenho, registo de dados e exportação de relatórios de ensaio, de acordo com os requisitos do cliente.
Uma bancada de ensaio hidráulico devidamente concebida ajuda os fabricantes e as oficinas de reparação a detetar problemas antes da instalação, a reduzir as avarias dos produtos, a melhorar a eficiência dos ensaios e a fornecer componentes hidráulicos mais fiáveis aos clientes.
Se precisar de testar componentes hidráulicos em condições controladas de pressão, caudal, temperatura e carga, a AiSoar pode ajudá-lo a conceber uma bancada de ensaio hidráulica adequada, com base no tipo de produto, na norma de ensaio, no nível de automatização e no processo de controlo de qualidade.
