Filtro Parker

2,777 views
2,675 views

Published on

Published in: Technology, Travel
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,777
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
82
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Filtro Parker

  1. 1. MANUAL DE FILTRAGEM HIDRÁULICA
  2. 2. O objetivo do Manual de Filtragem Hidráulica é familiarizar o usuário com todos os aspectos da filtragem do óleo hidráulico e lubrificante, desde a tecnologia básica até a avançada. O propósito deste manual é ser uma fonte de referência, apresentando de forma clara e abrangente o assunto ao usuário, não levan- do em conta o nível de conhecimento do mesmo. A escolha e o uso apropriado dos dispositivos hidráulicos é uma ferramenta importante na busca de aumentar a produção enquanto se reduz os custos da manufatura. Este Manual ajudará o usuário a tomar decisões bem fundamentadas sobre a Filtragem Hidráulica.
  3. 3. ÍNDICE Seção Página Basesda Contaminação Bases da Contaminação 2 Tipos e Fontes de Contaminação 4 Padrões de Limpeza do Fluido 12 Tipos e Graus de Meios Filtrantes 16 Escolha do Meio Filtrante 20 Vida do Elemento Filtrante 22 Escolha do Filtro 24 Tipos e Localizações dos Filtros Tipos e Fontes de Contaminação 28 Análise de Fluidos 32 Apêndice 34 1
  4. 4. Bases de Contaminação Filtragem - Fato A Contaminação causa a Maioria das Falhas Hidráulicas Se uma destas quatro funções for impedida, o sistema hidráulico não se desempenhará conforme projetado. A experiência de projetistas e usuários O resultado da parada pode facil- O projeto adequado, a de sistemas de óleos hidráulicos e mente custar muito mais do que lubrificantes tem demonstrado o imaginado por hora de manufatura. instalação e a filtragem seguinte fato: mais de 75% das A manutenção do fluido hidráulico falhas de sistemas são resultantes ajuda a prevenir ou reduzir a parada hidráulica têm um papel diretas da contaminação. não planejada. Isto é conseguido através de um programa contínuo de chave no planejamento O custo devido a contaminação é de melhoria que minimiza e remove os estarrecer, resultante de: contaminantes. da manutenção preventiva. w Perda de produção (paradas) Danos do Contaminante w Custos de reposição dos Filtragem - Fato componentes w Reposição frequente do fluido w Bloqueio dos orifícios w Desgaste dos componentes A função de um filtro w Baixa vida dos componentes w Aumento dos custos da manuten- w Formação de ferrugem ou outra não é limpar o óleo mas ção geral oxidação reduzir custos operacionais. w Aumento do índice de sucata w Formação de componentes químicos Funções do Fluido Hidráulico w Deficiência dos aditivos A contaminação interfere em quatro funções do fluido hidráulico: w Formação de contaminantes 1. Atuar como um meio de transmi- biológicos são de energia. 2. Lubrificar as partes internas dos O que se espera do fluido hidráulico componentes. é que ele crie um filme lubrificante 3. Atuar como um meio trocador de para manter as peças de precisão calor. separadas. O ideal é um filme fino o 4. Preencher a folga entre os compo- suficiente para preencher completa- nentes móveis. mente a folga entre as peças. Fotomicrográfica da partícula contaminante. (Ampliado 100x Escala: 1 divisão = 20 mícrons) 2
  5. 5. Bases de Contaminação Esta condição resulta em baixo índice de desgaste. Quando o índice de desgaste é mantido baixo o sufi- Folga Típica de ciente, o componente pode alcançar Componentes Hidráulicos sua expectativa de vida, o que pode ser milhões de ciclos de Componente Mícrons pressurização. A espessura de um filme lubrificante Rolamentos anti-fricção de depende da viscosidade do fluido, rolos e esferas 0.5 carga aplicada e velocidade relativa das duas superfícies. Em muitos Bomba de Palheta 0.5-1 componentes, cargas mecânicas são Bomba de Engrenagens (engrenagem extremamente altas que comprimem o lubrificante em um filme fino, com com a tampa) 0.5-5 espessura menor que 1 mícron. Se as Servo Válvulas (carretel com a luva) 1-4 cargas forem altas Rolamentos hidrostásticos que excedam ao limite, o filme será 1-25 perfurado pela aspereza da superfí- Rolamentos de Pistão (pistão com cie de duas peças em movimento. O camisa) resultado contribuirá para uma 5-40 fricção desgastante. Servo Válvula 18-63 Atuadores 50-250 Orifício de Servo Válvula 130-450 Escala Micrômetro Tamanho Relativo das Partículas Os tamanhos das partículas geral- mente são medidos em uma escala micrométrica. Um micrômetro Substância Mícrons Polegadas. (ou “mícron”) é uma milionésima Grão de sal refinado 100 .0039 parte de um metro ou 39 milionési- Cabelo humano 70 .0027 mos de uma polegada. O limite da visibilidade humana é aproximada- Limite máx. de visibilidade 40 .0016 mente 40 mícrons. Tenha em mente Farinha de trigo 25 .0010 que a maioria das partículas que causam danos aos sistemas de Células verm. do sangue 8 .0003 lubrificação ou hidráulicos são Bactéria 2 .0001 menores que 40 mícrons. Portanto, elas são microscópicas e não podem ser vistas a olho nu. 3
  6. 6. Tipos e Fontes de Contaminação Filtragem - Fato O fluido novo não é necessaria- mente um fluido limpo. Tipicamente, um fluido novo tirado do tambor não é próprio para ser usado em sistemas hidráulicos ou lubrificantes. Filtragem - Fato Contaminação da Partícula Aditivos em fluidos Tipos hidráulicos são geralmente A contaminação por partículas geral- mente é classificada como sedimento menores que 1 mícron e ou pequenas partículas. Sedimento pode ser definido como o acúmulo de são insensíveis aos partículas menores que 5µm. Este tipo de contaminação também causa métodos de filtragem falha no sistema/componente ao decorrer do tempo. Por outro lado, as padrão. pequenas partículas são contami- nantes maiores que 5µm e podem causar falhas catastróficas imediatas. Sedimento e pequenas partículas podem ser classificadas como: Partículas Duras Partículas Maleáveis v Sílica v Borracha v Carbono v Fibras v Metal v Microorganismos 4
  7. 7. Tipos e Fontes de Contaminação Danos A B Se não forem adequadamente A. As interações absorvidos, os contaminantes da mecânicas de três manufatura ou montagem serão corpos podem resultar deixados no sistema. em interferência. B. O desgaste de dois Estes contaminantes incluem corpos é comum em sujeira, respingo de solda, partí- componentes culas de borracha de mangueiras e hidráulicos. vedações, areia de fundição e sedi- C D Os efeitos das partículas podem mentos de metal dos componentes iniciar um desgaste da superfície. C. Partículas duras usinados. Também quando o fluido podem criar um é inicialmente adicionado ao sistema, desgaste entre três a contaminação é introduzida. corpos para gerar Durante o sistema de operação a mais partículas. contaminação entra através das tampas de respiro, vedações gastas e outros sistemas de abertura. A operação do sistema também gera Fontes contaminação interna. Isto ocorre quando o desgaste do sedimento do w Formada durante os processos w Inserção externa durante a metal e os produtos químicos reagem de manufatura e montagem. operação. com as superfícies dos componentes para gerar mais contaminação. w Adicionado com novos fluidos. w Gerado internamente durante a operação (veja quadro abaixo). Contaminante Gerado Desgaste Abrasivo - partículas duras Desgaste Erosivo - partículas finas ligando duas superfícies em movimen- em fluxos de alta velocidade do fluido to, desgastando uma ou ambas. desgasta um canto ou uma superfície crítica. Desgaste por Cavitação - fluxo de entrada restrito para a bomba causa Desgaste Adesivo - perda do filme vazios de fluido que implodem, cau- de óleo permite o contato metal com sando choques e ocasionando peque- metal entre superfícies em movimento. nas quebras na superfície do material. Desgaste Corrosivo - contaminação Desgaste por Fadiga - partículas pas- por água ou química no fluido causa sando pela folga causam tensão na ferrugem ou reação química que superfície, que se expande ocasionan- degrada a superfície. do escamas devido ao repetido ten- sionamento da área danificada. 5
  8. 8. Tipos e Fontes de Contaminação Filtragem - Fato Fontes de Contaminação Externa Sinais de Advertência da Contaminação do Sistema • Solenóide queimada. • Descentralização do carretel da válvula, vazamento e trepidação. • Falha na bomba, perda de vazão e reposições frequentes. • Vazamento no cilindro e riscos. • Aumento da histerese da servo. Filtragem - Fato A maioria das inserções de Níveis de Inserção para Sistemas Típicos contaminantes entra no sistema através das tampas Equipamento Móbil 108-1010 por minuto* antigas de respiro do reservatório e das vedações Fábricas de Manufatura 106-108 por minuto* da haste do cilindro. Linha de Montagem 105-106 por minuto* * Número de partículas maior que 10 mícrons inseridas no sistema por todas as fontes. Prevenção w Usar filtros unidade-selada para os respiros do ar do reservatório. w Limpar todo o sistema antes da partida inicial. w Especificar gaxetas e substituir vedações dos atuadores. w Aplicar tampões nas mangueiras e manifolds durante manuseio e manutenção. w Filtrar todo o fluido antes de colocá-lo no reservatório. 6
  9. 9. Tipos e Fontes de Contaminação Contaminação da Água Tipos Há algo mais para manutenção adequada do fluido do que somente Pontos Típicos de Saturação remover o problema de partículas. A água é virtualmente um contami- Tipo de Fluido PPM % nante universal e, como os contami- nantes de partículas sólidas, deve Fluido Hidráulico 300 .03% ser removida dos fluidos de opera- ção. A água pode estar no estado dissolvido ou no estado “livre”. Fluido Lubrificante 400 .04% A água livre, ou emulsificada, é definida como a água acima do ponto de saturação de um fluido Fluido de Transformador 50 .005% específico. Neste ponto, o fluido não pode dissolver ou reter mais água. A água livre geralmente é percebida como uma descoloração “leitosa” do fluido. Efeitos Visuais da Água no Óleo 50 PPM 250 PPM 2000 PPM 7
  10. 10. Tipos e Fontes de Contaminação Danos Filtragem - Fato w Corrosão das superfícies do metal congelamento é alcançado, forma-se cristais de gelo de uma forma adversa Um simples “teste de w Desgaste abrasivo acelerado afetando totalmente a função do sis- w Fadiga do rolamento tema. As funções de operação podem estalo” lhe dirá se há w Falha do aditivo do fluido tornar-se vagarosa ou errante. w Variação da viscosidade água livre em seu fluido. A condução elétrica torna-se um w Aumento na condução elétrica problema quando a contaminação Aplique uma chama da água enfraquece as propriedades Aditivos anti-desgaste falham na de isolação de um fluido, decrescen- presença de água e formam ácidos. do assim sua força dielétrica kV. em baixo do container. Se A combinação de água, calor e metais diferentes encorajam a ação borbulhar e houver estalos galvénica. Superfícies de metal pon- teadas e corroídas como resultado do ponto onde foi aplicado final. Maiores complicações ocorrem quando a temperatura decresce e o o aquecimento, a água fluido tem menos habilidade para reter a água. Quando o ponto de livre está presente em seu fluido. Filtragem - Fato Os fluidos hidráulicos têm a capacidade de “reter” mais água a medida em que a temperatura aumenta. Um fluido turvo pode tornar-se claro conforme o sistema for aquecendo-se. Resultados típicos de desgaste de bomba devido a partículas e contaminação da água. 8
  11. 11. Tipos e Fontes de Contaminação Efeito do Óleo com Água na Vida dos Rolamentos 250 % Vida Remanescente do Rolamento 200 0.0025% = 25 ppm 0.01% = 100 ppm 0.05% = 500 ppm 150 0.10% = 1000 ppm 0.15% = 1500 ppm 0.25% = 2500 ppm 0.50% = 5000 ppm 100 50 0 0.0025 0.01 0.05 0.10 0.15 0.25 0.50 % Água no Óleo Efeito da água no óleo na vida do rolamento (com base em 100% de vida a 0.01% de água no óleo) Referência: " Machine Design" Julho 1986, "Como a sujeira e a água afetam a vida do rolamento" por Timkem Bearing Co. Fontes w Vedação do atuador desgastado Os fluidos estão constantemente A água pode adentrar num sistema expostos a água e vapor de água através de cilindro desgastado, w Vazamento na abertura do enquanto são manuseados e vedações do atuador ou através de reservatório armazenados. Por exemplo, é aberturas dos reservatórios. A con- w Condensação comum em armazenamento densação é também uma fonte w Vazamento no trocador de calor externos de tanques e barris. A água primária da água. Como os fluidos pode assentar no topo interno dos resfriam-se em um reservatório ou containers dos fluidos e cair ao fundo tanque, o vapor d’água condensará no container durante as mudanças de nas superfícies internas causando temperatura. A água também pode ferrugem ou outros problemas de ser introduzida quando da abertura corrosão. ou enchimento destes containers. 9
  12. 12. Tipos e Fontes de Contaminação Filtragem - Fato Prevenção Normalmente excessiva quantidade padrão de filtros e são geralmente usados quando pequenos volumes de água pode ser removida do sistema. de água estão envolvidos. A água livre é mais pesada As mesmas medidas preventivas tomadas para minimizar a inserção Centrifugação que o óleo, portanto, de partículas sólidas no sistema podem ser aplicadas para a contaminação de Separa a água do óleo através da assentará no fundo do centrifugação. Este método também é água. Entretanto, uma vez que o exces- so de água é detectado, ele pode ser eficaz somente com água livre mas reservatório, onde a eliminado por um dos métodos abaixo: para grandes volumes. maioria dela poderá ser Desidratação à Vácuo Absorção facilmente removida Separa a água do óleo através de Isto pode ser conseguido por elemen- um processo à vácuo e secante. tos de filtros que são projetados abrindo-se a válvula dreno. Este método também é para grande especificamente para retirar água livre. volume de água mas é eficaz com Eles usualmente consistem de um os estados livres e dissolvido. material tipo laminado que transforma a água livre em um gel que é acondi- Filtragem - Fato cionado dentro do elemento. Estes elementos fixam-se dentro de carcaças Os elementos de filtros de absorção têm ótimo desempenho em aplicações de baixo fluxo e baixa viscosidade. Sistema de desidratação à vácuo 10
  13. 13. Tipos e Fontes de Contaminação Contaminação do Ar Tipos Danos Fontes Em um sistema líquido, o ar pode w Perda de força transmitida w Vazamento no sistema existir tanto no estado dissolvido w Redução na saída da bomba w Aeração da bomba como livre ou indissolvido. O ar w Perda de lubrificação w Turbulência do fluido no dissolvido pode não acarretar um w Aumento da temperatura de reservatório problema, mantendo-o em solução. Quando um líquido contém o ar operação indissolvido, problemas podem w Espuma do fluido no reservatório Prevenção ocorrer na passagem pelo w Reações químicas w Sistema de sangramento do ar sistema/componentes. Pode haver w Linha de sucção sempre com óleo alterações de pressão que O ar, em qualquer forma, é uma fonte comprimem o ar e produzam uma w Projeto apropriado para o potencial de oxidação nos líquidos. reservatório grande quantidade de calor em Ele acelera a corrosão das peças de pequenas bolhas de ar. Este calor w Difusores na linha de retorno metal, particularmente quando a água pode destruir os aditivos e até também está presente. A oxidação mesmo o fluido base. dos aditivos pode também ocorrer. Ambos os processos produzem óxi- Se a quantidade de ar dissolvido dos que promovem a formação de tornar-se alta o suficiente, ocorrerá partículas, ou formam um tipo de um efeito negativo na quantidade de lodo no líquido. Desgaste e interfe- trabalho desempenhado pelo rência aumentam se os sedimentos sistema. O trabalho desempenhado da oxidação não forem prevenidos em um sistema hidráulico baseia-se ou removidos. no fluido ser relativamente incom- primível mas o ar reduz o módulo de elasticidade do fluido. Isto deve-se ao fato de que o ar é até 20000 vezes mais compressível que o líquido onde está dissolvido. Quando o ar está presente, a bomba trabalha mais para comprimir o ar e trabalha menos para o sistema. Nesta situação, o sistema é chamado de “esponjoso”. 11
  14. 14. Padrões de Limpeza do Fluido Filtragem - Fato A fim de detectar ou corrigir os problemas, é usada a escala de referência de contaminação. A A ISO 4406 (International Standards Organization), nível padrão de limpe- za, tem obtido uma vasta aceitação Saber o nível de limpeza do contagem de partículas é o método em muitas indústrias de hoje. Uma mais comum para obter-se níveis de versão modificada vastamente utiliza- fluido é a base para as padrão de limpeza. São usados da deste padrão, refere-se ao número instrumentos ópticos muito sensíveis de partículas maior que 2, 5 e 15 medidas de controle de para contar o número de partículas mícrons* em um certo volume, geral- em várias faixas de tamanho. Estas mente 1 mililitro ou 100 mililitros. O contaminação. contagem são reportadas como um número de partículas 2+ e 5+ mícrons número de partículas maiores que um é usado como ponto de referência Filtragem - Fato certo tamanho encontradas em um específico volume de fluido. para partículas sedimentadas. O tamanho 15+ indica a quantidade de partículas maiores presentes que Os números do índice da contribuem grandemente para uma possível falha catastrófica do ISO nunca podem aumentar componente. conforme aumenta o tamanho das partículas. (Exemplo: 18/20/22) Código ISO 18 / 16 / 13 Partículas > 2 mícrons Partículas > 15 mícrons Partículas > 5 mícrons Uma classificação ISO de 18/16/13 pode ser definida como: Faixa Mícron Faixa de Contagem 18 2+ 1.300 - 2.500 16 5+ 320 - 640 13 15+ 40 - 80 * Os códigos ISO descritos aqui são para o formato 2, 5 e 15. Um formato 5, 15 mícrons que atualmente atende ao padrão ISO, pode ainda ser usado em algumas publicações (Exemplo: um código ISO de 16/13 referia-se 12 a partículas em faixas de 5+ e 15+ mícrons somente).
  15. 15. Padrões de Limpeza do Fluido Quadro ISO 4406 Número de Número de partículas por ml Partículas Mais de Até e inclusive 24 80.000 160.000 23 40.000 80.000 22 20.000 40.000 21 10.000 20.000 20 5.000 10.000 19 2.500 5.000 18 1.300 2.500 17 640 1.300 16 320 640 15 160 320 14 80 160 13 40 80 12 20 40 11 10 20 10 5 10 9 2.5 5 8 1.3 2.5 7 .64 1.3 6 .32 .64 Fluido ISO 21/19/17 (ampliação 100x). Fluido ISO 16/14/11 (ampliação100x). 13
  16. 16. Padrões de Fluido para Limpeza Padrões de Limpeza para o Componente Filtragem - Fato Muitos fabricantes de equipamentos hidráulicos e rolamentos de carga especificam um ótimo nível de Muitos fabricantes de limpeza requerido para seus compo- nentes. Submeter os componentes a máquinas e componentes um fluido com níveis maiores de con- taminação pode resultar em uma vida hidráulicos especificam um mais curta para o componente. objetivo de nível de limpeza Na tabela abaixo veja alguns componentes e seus níveis de ISO para o equipamento, limpeza recomendados. É sempre a fim de alcançar ótimos bom consultar o fabricante do componente para obter por escrito padrões de desempenho. as recomendações do nível de contaminação do fluido. Esta informação é necessária para selecionar o nível de filtragem Filtragem - Fato correto. Pode servir também como garantia contra possíveis reclamações A cor não é um bom futuras, visto que pode delinear a linha entre o Limpeza do Fluido Requerida para indicador do nível de uso normal e operação Tópicos Componentes Hidráulicos excessiva ou abusiva. Componentes Código pureza do fluido. ISO Controle de servo válvulas 16/14/11 Válvulas proporcionais 17/15/12 Bombas/motores de palheta e pistão 18/16/13 Válvulas de controle direcional e pressão 18/16/13 Bombas de engrenagem s/ motores 19/17/14 Válvulas de controle de fluxo, cilindros 20/18/15 Fluido novo não usado 20/18/15 14
  17. 17. Padrões de Limpeza para o Componente Tabela de Correlação dos Níveis de Limpeza Partículas/ Mililitros NAS 1638 SAE Nível Cód. ISO ≥ 2 Mícrons ≥ 5 Mícrons ≥ 15 Mícrons (1964) (1963) 23/21/18 80.000 20.000 2.500 12 – 22/20/18 40.000 10.000 2.500 – – 22/20/17 40.000 10.000 1.300 11 – 22/20/16 40.000 10.000 640 – – 21/19/16 20.000 5.000 640 10 – 20/18/15 10.000 2.500 320 9 6 19/17/14 5.000 1.300 160 8 5 18/16/13 2.500 640 80 7 4 17/15/12 1.300 320 40 6 3 16/14/12 640 160 40 – – 16/14/11 640 160 20 5 2 15/13/10 320 80 10 4 1 14/12/9 160 40 5 3 0 13/11/8 80 20 2.5 2 – 12/10/8 40 10 2.5 – – 12/10/7 40 10 1.3 1 – 12/10/6 40 10 .64 – – 15
  18. 18. Tipos e Níveis de Elementos Filtrantes O meio filtrante é aquela parte Meio Filtrante de Profundidade Filtragem - Fato do elemento que remove o contaminante. Para tipos de meio filtrantes de profun- Meio filtrante de superfície Geralmente o meio filtrante vem em didade, o fluido deve tomar caminhos forma de folhas e então é plissado para indiretos através do material que forma pode ser limpo e reutilizado. expor mais área da superfície para o o meio filtrante. As partículas são fluxo do fluido. Isto reduz a pressão depositadas nas aberturas em forma Um equipamento ultra-sônico diferencial enquanto aumenta a de labirinto por todo o meio filtrante. capacidade de retenção de contami- Por causa de sua construção, um meio geralmente é o melhor nantes. Em alguns casos, o meio filtrante tipo profundo tem muitos filtrante pode ter camadas múltiplas poros de vários tamanhos. Dependendo método. Tipicamente meio e telas para atingir certo critério de da distribuição dos tamanhos dos desempenho. Depois de plissado e poros, este meio filtrante pode ter uma filtrante de profundidade cortado no comprimento apropriado, alta faixa de captura de partículas com as duas pontas são ligadas usando-se tamanhos pequenos. não pode ser limpo, nem um clipe especial, adesivo ou outro mecanismo selador. O meio filtrante A natureza do meio filtrante e o reutilizado. mais comum inclui tela de aço, celu- processo de entrada do contaminante lose, compostos da fibra de vidro ou no elemento do filtro explica porque outros materiais sintéticos. O meio fil- alguns elementos duram muito mais do trante é geralmente classificado de que outros. Em geral, o meio filtrante superfície ou profundidade. contém milhões de pequeníssimos poros formados pelas fibras do meio filtrante. Superfície do Meio Filtrante Os poros têm um faixa de diferentes tamanhos e são interconectados por Para meio filtrante do tipo superfície, o todas as camadas do meio filtrante fluido basicamente tem um caminho para formar um caminho tortuoso direto para a passagem do meio para o fluxo do fluido. filtrante. O contaminante é capturado na superfície do elemento onde passa o fluxo do fluido. Os elementos filtrantes de superfície geralmente são feitos de telas. Visto que o processo usado no 74 m entrelaçamento do fio pode ser contro- lado com acuracidade, os elementos fil- trantes de superfície tem um poro de tamanho consistente. Este poro de tamanho consistente é o diâmetro da partícula esférica mais larga que pas- sará através do elemento sob teste em condições específicas. Entretanto, a formação do contaminante superfície do elemento, permitirá ao meio filtrante capturar partículas menores do que a Superfície do Meio Filtrante faixa de tamanho do poro. Da mesma forma, as partículas que têm diâmetro menor mas que podem ser maiores em comprimento (tais como forma de fibra), pode passar para o lado filtrado do meio filtrante. 16
  19. 19. Tipos e Níveis de Elementos Filtrantes Direção do Fluxo Meio Filtrante de Profundidade Os dois tipos básicos de meio filtrante de profundidade, que são usados para elemen- tos de filtros, são celulose e fibra de vidro. Construção típica da fibra de vidro grossa (100x) Construção típica da fibra de vidro fina (100x) Os poros no meio filtrante de celulose tende a ter uma vasta faixa de tamanhos e são muito irregulares em formas, devido ao tamanho e forma irregulares das fibras. Em contraste, o meio filtrante de fibra de vidro consiste de vários tamanhos de fibras que são muito uniformes em tamanho e forma. As fibras são geralmente mais finas que as fibras de celulose e têm uma seção circular uniforme. As diferenças típicas das fibras contam para a vantagem Comparação Geral do Meio Filtrante de desempenho do meio filtrante de fibra Material do Eficiência Cap. de Pressão Vida no Custo de vidro. Fibras mais finas significam mais Meio Filtrante de Captura Retenção Diferencial Sistema Geral poros reais em um dado espaço. Além do Fibra de vidro Alta Alta Moderada Alta Moderada para alta mais, fibras mais finas podem ser arranjadas mais perto uma das outras para produzir poros menores para filtragem fina. Celulose (papel) Moderada Moderada Alta Moderada Baixa Como resultado a capacidade de retenção de contaminante, assim como a eficiência Tela Baixa Baixa Baixa Moderada Moderada para alta da filtragem, são aumentadas. 17
  20. 20. Tipos e Níveis de Elementos Filtrantes Filtragem - Fato O Teste de Múltipla Passagem Teste de Múltipla Passagem A indústria de filtragem Contaminante Os níveis de meio filtrante usa os procedimentos da Amostra do ISO 4572 “Procedimento Lado Filtrado expressos como Razão Beta para Teste de Múltipla Medidor de vazão Passagem” para avaliar o indicam a eficiência de desempenho do elemento de filtro. Este procedi- Filtro de remoção de partículas do DP Medidor mento é também Teste reconhecido pela meio filtrante. ANSI* e NFPA**. Reservatório Durante o Teste de Bomba de Rotação Variável Múltipla Passagem, o fluido circula através Amostra do Lado não Filtrado Filtragem - Fato do circuito sob condições precisamente controladas e monitoradas. A pressão diferencial pelo elemento Como um exemplo de como a Razão Os resultados do teste de de teste é continuamente anotada, Beta é derivada do Teste de Múltipla conforme uma quantidade de contami- Passagem, assuma que 50.000 múltipla passagem são nante constantemente injetado no lado partículas, 10 mícrons e maiores, do óleo não filtrado do elemento. foram contadas no lado não filtrado muito dependentes das Sensores de partículas à laser determi- do filtro de teste e 10.000 partículas nam os níveis de contaminantes no da mesma faixa de tamanho foram seguintes variáveis: lado filtrado e não filtrado do elemento contadas no lado filtrado do filtro de de teste. Este atributo de desempenho teste. A Razão Beta correspondente • Vazão (Razão Beta) é determinado para seria igual a 5, como visto no seguinte vários tamanhos de partículas. Três exemplo: • Diferencial de pressão final importantes características de desempenho do elemento são resulta- • Tipo de contaminante do do Teste de Múltipla Passagem: 1. Capacidade de retenção de contaminante 2. Diferencial de pressão de elemento de filtro de teste. No de partículas lado não Bx = filtrado 3. Eficiência de filtragem ou separação, expressada como “Razão Beta” No de partículas lado filtrado Razão Beta A Razão Beta, também conhecida “x” está em um tamanho de como a razão filtragem, é a medida partícula específico da eficiência de captura de partículas por um elemento de filtro. Ela é, 50.000 B10 = =5 portanto, uma razão de desempenho. 10.000 * ANSI - American National Standards Institute ** NFPA - National Fluid Power Association 18
  21. 21. Tipos e Níveis de Elementos Filtrantes O exemplo poderia ser lido: Então, no exemplo, o filtro testado Beta 10 é igual a 5. Agora, um número possui 80% de eficiência ao remover de Razão Beta sozinho 10 mícrons e significa muito pouco. Ele é um partículas passo preliminar para achar-se a maiores. Para cada Razão Beta/Eficiências eficiência de captura de contami- 5 partículas intro- nante pelo filtro. Esta eficiência, duzidas no filtro Razão Beta Eficiência de separação (a um tamanho de ( o mesmo tamanho expressada como percentual, pode nesta faixa de partícula estipulado) de partícula) ser encontrada através de uma tamanho, 4 eram 1.01 1,0% simples equação: retiradas pelo meio 1.1 9,0% filtrante do filtro. A 1.5 33,3% Razão Beta/tabela de Eficiências 2.0 50,0% mostra alguns 5.0 80,0% Eficiênciax = (1- 1 ) 100 números Razão 10.0 90,0% Beta Beta comuns e suas 20.0 95,0% correspondentes 75.0 98,7% Eficiênciay10 = (1- 1 ) 100 eficiências. 5 100 99,0% = 80% 200 99,5% 1000 99,9% Razão Beta Partículas do Lado Filtrado Razão Beta (x) Efic.(x) Partículas do Lado 100.000 Não Filtrado 50.000 = 2 50,0% 50.000 100.000 = 5.000 20 95,0% 5.000 100.000 = 1.333 75 98,7% 1.333 100.000 > (x) mícrons 100.000 = 100 1.000 99,0% 1.000 100.000 500 = 200 99,5% 500 100.000 = 1000 100 99,9% 100 19
  22. 22. Escolha do Meio Filtrante Filtragem - Fato Tabela A Pressão e Ciclos de Trabalho Tabela E Responsabilidade Ecônomica do Componente (Levar em conta a pressão de operação Relaciona o custo da reposição do Nao há correlação direta componente normal e sua oscilação, tanto em magni- tude como em frequência). Exemplos Índice entre usar um meio filtrante Pressão: Escolha da pressão de operação Muita alta Bombas grandes de pistão, motores Serviço: de baixa velocidade e alto torque 4 LEVE Operação contínua em Alta Cilindros, servo válvulas, bombas específico e atá-lo a uma pressão especificada ou menor. de pistão 3 MÉDIO Alterações médias de pressão Média Linha válvulas montadas 2 classificação de limpeza até a pressão especificada. Baixa Válvulas montadas em sub-base, PESADA Zero à pressão especificada. bombas de engrenagens baratas 1 SEVERA Zero à pressão especificada Índice Nº específica ISO. transições em alta frequência (0,6Hz) (exemplo: unidade Tabela F hidráulica alimentando uma Responsabilidade Ecônomica Operacional Outras numerosas variáveis prensa perfuradora). Selecione Relaciona o custo de parada. o índice da tabela abaixo: seriam consideradas, tais Exemplos Índice Pressão Serviço Muito alta Parada muito cara de certos como ingressão de PSI Bar Lev Méd. Pes. Sev. equipamentos de laminação 0-1015 0-70 1 2 3 4 de papel e de aço e 1015-2175 70-150 1 3 4 5 equipamento automotivo 5 partículas, o fluxo do 2175-3625 150-250 2 3 4 6 Alta Equipamento de produção de altos volumes 3 3625-5075 250-350 3 5 6 7 Média Crítico, mas equipamento fluido pelos filtros e 5075+ 350+ 4 6 7 8 não produtivo 2 Baixa Equipamento não crítico Tabela B Índice Nº localização dos filtros. para produção 1 Meio Ambiente Índice Nº Exemplos Índice Bom Áreas limpas, laboratórios 0 Tabela G Médio Instalações de máquinas em Risco de Segurança geral, linhas de montagem 1 Relaciona a necessidade para segurança Pobre Automotivo, laminadores adicional de operação (metal e papel) 2 Exemplos Índice Hostil Fundições, também onde a ingressão de contaminantes é Alto Sistemas de transmissão esperada ser muito alta 3 dos freios para içamento em minas 3 Índice Nº Médio Onde falha é provável de Tabela C Sensibilidade do Componente causar danos 1 Baixo Alguns bancos de testes Examplos Índice de componentes hidráulicos, Muito alta Servo válvulas de alto desempenho 8 riscos por negligência 0 Alta Servo válvulas industriais 6 Acima Bombas de pistão, válvulas Índice Nº Média Proporcionais, controles fluxo compensados 4 Índice total de todas as tabelas Média Bombas de palheta, válvulas de Depois de obter o índice total, adicio- carretel 3 nando os sete índices individuais das Abaixo Bombas de engrenagens, válvulas Tabelas A - G, encontre o número no Médio Manuais e válvulas de gatilho 2 eixo vertical localizado no gráfico de Mínima Bombas de êmbolo e cilindros 1 índice total. Desenhe uma linha Tabela D Índice Nº horizontal do número do índice total para interseccionar a faixa de razão Expectativa de vida em dois pontos. Leia estes pontos Vida em funcionamento requerida para no eixo horizontal para a razão os componentes do meio filtrante. Horas Índice 0-1.000 0 1.000-5.000 1 5.000-10.000 2 10.000-20.000 3 20.000+ 5 Índice Nº 20
  23. 23. Escolha do Meio Filtrante Um número inter-relacionado de na importância relativa dos principais Razão Beta é igual a ou maior que 75 fatores do sistema, determina o meio fatores do sistema. Simplesmente adi- (98,7% de eficiência). Deve ser enfati- filtrante mais adequado para uma cione os fatores de índice individual zado que a faixa de razão obtida pode aplicação em especial. O seguinte das sete tabelas de parâmetros do somente ser considerada como uma método de escolha de meio filtrante sistema. Consulte então o “Gráfico de aproximação. Parâmetros precisos de foi desenvolvido pela British Fluid Índice Total” para encontrar a faixa operação são difíceis para quantificar, Power Association (B.F.P.A.). Este de razão apropriada ao meio tanto pelo usuário como pelo fabri- processo de escolha de meio filtrante filtrante. Esta faixa de razão é basea- cante do equipamento de filtragem. usa um sistema de “índice” baseado da na razão do meio filtrante, onde a Gráfico de Índice Total 26 25 24 23 Ra 22 tin 21 gR a ng Fatores de Índice Total 20 19 e 18 17 16 15 EXEMPLO 14 (veja abaixo) 13 12 11 10 9 2 5 10 15 20 25 30 40 50 65 Razão Beta do Filtro (Bx 375) Exemplo: Sensibilidade do Componente (Tabela C) Responsabilidade Econômica (Operacional) (Tabela F) Considere uma enorme escavadeira hidráulica Apesar da maioria dos componentes serem Custos causados por paradas variam dependendo da operando em uma pedreira. O sistema hidráulico considerados de média sensibilidade, as bombas estão situação específica da mina, mas o alto custo de capital inclui bombas de pistão de pressão compensada acima da média. Índice = 4 do sistema coloca-o na categoria “Alta” e Índice = 3 e grandes cilindros de levantamento Expectativa de Vida (Tabela D) Risco de Segurança (Tabela G) Pressão de Operação e Ciclo de Trabalho (Tabela A) O uso anual é de 2.000 horas e a expectativa de vida do Nenhum adicional para índice de segurança é O sistema opera com o extremo do fluxo e flutuações componente é de 4 anos, portanto, 8000 horas e um requerido. da pressão em um ciclo que é repetido aproximada- Índice = 2 Indice Total (Somatória dos Indices Individuais) =18 mente quatro vezes todo minuto. Por esta razão ele Confiabilidade Econômica (Componentes) (Tabela E) A razão selecionada está na faixa de 4 a 13 mícrons. é considerado como “pesado”. Índice = 4 Componentes como cilindros de levantamento e O meio filtrante escolhido deveria ter uma Razão Beta Meio ambiente (Tabela B) bombas variáveis de pistão são muito caras para o mínima de B13=75 (98,7% de eficiência). O meio ambiente em que esta máquina está usuário final comprar. O custo dos componentes são trabalhando pode, em tempo seco, estar muito sujo. altos, portanto, Índice = 3 Ingressões são prováveis de serem muito altas. Índice = 2 21
  24. 24. Vida do Elemento Filtrante Filtragem - Fato Carga de Contaminante A entrada do contaminante no forma e o arranjo dos poros através Conforme o elemento elemento é simplesmente o processo do elemento são algumas razões para de bloquear os poros por todo o alguns elementos terem vidas filtrante recebe elemento. Visto que o elemento fica mais longas que outros. bloqueado com partículas de contaminantes, a pressão contaminantes, há poucos poros Para uma dada espessura de meio para o fluxo do fluido e a pressão filtrante e nível de filtragem, há diferencial aumentará no requerida para manter o fluxo através menos poros no meio filtrante de do meio filtrante aumenta. celulose do que meio filtrante de decorrer do tempo; primeiro Inicialmente, a pressão diferencial fibra de vidro. através do elemento aumenta vagarosamente, depois vagarosamente porque há uma O meio filtrante de fibra de vidro abundância de poros do meio com múltiplas camadas, relativa- muito rapidamente, visto filtrante para o fluido passar, e o mente não é afetado por entrada de processo de bloqueio do poro tem contaminante por um longo período. que o elemento está pouco efeito na perda de pressão O elemento captura seletivamente as geral. Entretanto, alcança-se um partículas de vários tamanhos, próximo a sua vida máxima. ponto em que sucessivos bloqueios conforme o fluido passa por ele. Os dos poros do meio filtrante reduzem poros muito pequenos no meio significativamente o número de filtrante nao são bloqueados por poros disponíveis para o fluxo do grandes partículas. Estes pequenos fluido através do elemento. poros do lado filtrado permanecem Neste ponto, a pressão diferencial disponíveis para toda a grande pelo elemento aumenta exponencial- quantidade de pequenas partículas mente. A quantidade, o tamanho, a presentes no fluido. Curva de Entrada de Contaminantes no Elemento Pressão Diferencial Incremento de vida Tempo 22
  25. 25. Vida do Elemento Filtrante Perfil da Vida do Elemento Todo elemento tem uma relação de reportar as variações na perda de Então a quantidade, o tamanho, o for- diferencial de pressão característico pressão do elemento está raramente mato e a disposição dos poros no ele- versus entrada de contaminante. disponível. A maioria dos usuários mento determinam o perfil Este relacionamento pode ser e projetistas de máquinas simples- característico de vida. Os elementos definido como o “perfil da vida do mente especificam a carcaça do filtro que são fabricados de meio filtrante elemento”. O perfil real da vida é com indicadores de pressão diferen- de celulose, meio filtrante de fibra obviamente afetado pelas condições cial para avisar quando o elemento de vidro de uma só camada e de do sistema operante. Variações no deve ser substituído. várias camadas, têm todos um perfil fluxo do sistema e a viscosidade do de vida diferente. O gráfico compara- fluido afetam o diferencial de Os dados do Teste de Múltipla tivo de três meios filtrantes com pressão para o elemento limpo e Passagem podem ser usados para configurações mais comuns mostra têm um efeito bem definido sobre desenvolver o relacionamento do claramente a vantagem de vida do o perfil real da vida do elemento. diferencial de pressão versus a entra- elemento de fibra de vidro de da de contaminante, definido como o múltiplas camadas. É muito difícil avaliar o perfil de perfil de vida do elemento. Como já vida do elemento nos sistemas de mencionado, tais condições de operações reais. O sistema operante operação como: vazão de fluxo e versus o tempo em operação suave, viscosidade do fluido afetam o perfil o ciclo de trabalho e a mudança de vida para um elemento. As com- das condições ambientais de parações do perfil de vida só podem contaminação afetam o perfil de ser feitas quando estas condições de vida do elemento. Além do mais, a operação são idênticas e os elemen- instrumentação de alta precisão para tos do mesmo tamanho. Comparativo de Vida dos Tipos de Elementos 100 Celulose Fibra de vidro com Fibra de vidro com 90 1 camada várias camadas 6 PRESSÃO DIFERENCIAL (bar) PRESSÃO DIFERENCIAL (psi) 80 5 70 60 4 50 3 40 30 2 20 10 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 CAPACIDADES (GRAMAS) 23
  26. 26. Escolha do Filtro Filtragem - Fato Carcaças do Filtro A carcaça do filtro é um vaso de Pressão de Trabalho A localização do filtro no circuito é o Sempre use um indicador pressão que contém o elemento de determinante principal da pressão de filtro. Normalmente, consiste de duas trabalho. As carcaças são projetadas de condição do elemento ou mais sub-montagens, tais como: genericamente para três localizações uma cabeça (ou tampa) e um copo em um circuito: sucção, pressão ou com qualquer filtro, para permitir o acesso ao elemento. linhas de retorno. Uma característica A carcaça tem canais de entrada e destas localizações é sua pressão saída, permitindo ser instalada em máxima de operação. Filtros para especialmente com aqueles um sistema de fluido. Características sucção e linha de retorno são projeta- adicionais da carcaça podem incluir dos para pressões mais baixas, até que não têm uma válvula furos de montagem, válvulas bypass e 500 psi (34 bar). As locali- indicadores da condição do elemento. zações dos filtros de pressão podem bypass. Indicador visual e elétrico da condição do elemento Filtragem - Fato Conjunto da válvula de alívio Um elemento carregado de (bypass) contaminante continuará a Canal de entrada aumentar em diferencial Canal de de pressão até que: saída • O elemento seja substituído. Carcaça de pressão • A válvula bypass seja aberta. • Ocorra falha do elemento. Elemento de filtro Os conceitos básicos para a escolha requerer taxas de 1500 psi a 6000 psi da carcaça do filtro inclui métodos (103 a 414 bar). É essencial analisar de montagem, opções de conexões, o circuito para frequentes picos de opções de indicadores e pressão de pressão, assim como condições trabalho. Todos, com exceção da constantes. Algumas carcaças têm pressão de trabalho, dependem do faixas de pressão de fadiga menores design do sistema físico e as prefe- ou restritas. Em circuitos com rências do projetista. A pressão de frequentes picos de alta pressão, trabalho da carcaça é bem menos deve ser usado outro tipo de arbitrária. Pode ser determinada carcaça para prevenir as falhas antes da escolha do tipo de carcaça. relacionadas à fadigas. 24
  27. 27. Escolha do Filtro A Válvula Bypass (Alívio) A válvula bypass é usada para sem a bypass ou com a opção 12 prevenir o colapso ou quebra do bypass bloqueada. Isto evita elemento quando este torna-se que qualquer fluido não filtra- 10 altamente carregado de contami- do entre no lado filtrado. Em B10 de Efetiva Filtragem nante. Ela também previne cavitação filtros sem válvulas bypass, 8 ha da Beta ec por Ciclo da bomba no caso da linha de sucção. devem ser usados elementos nt eF me de Vazão Conforme os contaminantes se com resistência ao colapso tal 6 To la acumulam no elemento, a pressão mais alto, especialmente em lvu da Vá Fecha d Fecha a l- lmente ve lmente diferencial pelo elemento aumenta. filtros de pressão. Aplicações tá la Tota la Tota 4 Es Válvu te -- V á lvu ula xo ilante scilan ura Válv A uma pressão bem mais abaixo com uso da opção “sem Flu Fluxo Osc e Abert - 10% d scilante do ponto de falha do elemento, a bypass” incluem servo Fluxo O Válvula 2 20% de Abertura Flu xo Oscilante - válvula bypass abre-se, permitindo válvulas e outro componente Abertura Válvula Fluxo Oscilante - 40% de que o fluxo passe pelo elemento. de proteção sensível. Quando 0 especificar um filtro sem 0 2 4 6 8 10 12 B10 do Teste de Múltipla Passagem Alguns tipos bypass têm a opção bypass, certifique-se de que o Decréscimo da Performance Beta por Ciclo de Vazão e Abertura do Bypass “bypass ao tanque”. Isto permite elemento tenha faixa de que o fluxo bypass não filtrado pressão diferencial perto retorne ao tanque através de uma da pressão de operação fabricante projetou o filtro para terceira conexão, prevenindo que o máxima do sistema. Quando suportar a pressão diferencial da fluido não filtrado entre no sistema. especificar um filtro tipo bypass, é válvula bypass quando a mesma Outros filtros podem ser fornecidos necessário levar em conta que o se abre. Após a escolha do tipo de carcaça e da faixa de pressão, deve ser escolhida a válvula bypass. A configuração da válvula bypass deve ser selecionada antes de dimensionar a carcaça. Após tudo Filtro Bypass Filtro Bypass ter sido escolhido, deve-se escolher Bloqueado ainda a pressão bypass mais alta disponível pelo fabricante. Isto fornecerá uma vida mais longa ao elemento de um dado tamanho 950 psi Medida da 0 psi de filtro. Ocasionalmente, pode (66 bar) Válvula (0 bar) ser selecionada uma configuração Bypass mais baixa para ajudar a minimizar 50 psi a perda de energia do sistema, (3.4 bar) ou a reduzir o retorno de pressão em outro componente. Em filtros Filtro de sucção, é usada uma válvula (Elementos bypass de 2 ou 3 psi (0,14 ou 0,2 Bloqueados) bar) para minimizar a chance potencial de cavitação da bomba. 1000 psi 1000 psi (69 bar) Vazão (69 bar) 25
  28. 28. Escolha do Filtro Filtragem - Fato Indicadores da Condição do Elemento Sempre considere condições O indicador da condição do elemento Por exemplo, o gráfico da próxima indica quando o elemento deve ser página ilustra os tipos de curvas de baixa temperatura limpo ou substituído. Geralmente, o fluxo/diferencial de pressão que indicador tem marcas de calibração são usadas para dimensionar a quando dimensionar filtros. que também indicam se a válvula carcaça. Como pode ser visto, o bypass foi aberta. O indicador especificador necessita saber a Aumento da viscosidade pode ser ligado mecanicamente à viscosidade do fluido de operação e válvula bypass ou pode ser um a máxima vazão de fluxo (ao invés no fluido pode causar uma dispositivo sensitivo de pressão de uma média) para certificar-se que diferencial totalmente independente. o filtro não estará operando em uma considerada elevação no Os indicadores podem dar sinais grande parte do tempo em bypass elétricos, visuais ou ambos. devido ao aumento do fluxo. Isto é Normalmente, os indicadores são particularmente importante nos diferencial de pressão configurados para várias indicações filtros da linha de retorno, onde a até 5-25% antes que a válvula multiplicação do fluxo dos cilindros através da montagem bypass se abra. pode aumentar o fluxo de retorno comparado com a vazão da bomba. do filtro. Dimensionamento da Carcaça e Elemento Filtragem - Fato O tamanho da carcaça deve ser o suficiente para alcançar pelo menos O diferencial de pressão uma razão 2:1 entre a configuração da válvula bypass e o diferencial de pressão do filtro com elemento limpo em uma montagem instalado. É preferível que esta razão seja 3:1 ou até mesmo maior para de filtro depende de: elemento com alta vida. 1. Tamanho do elemento e carcaça Tamanho do Elemento de Filtro 2. Meio filtrante 3. Viscosidade do fluido 4. Vazão Pressão de abertura Pressão Diferencial da válvula VIDA bypass 3:1 faixa ótima P Elemento Limpo 26

×