MANUAL
DE FILTRAGEM
HIDRULICA
MANUAL
DE FILTRAGEM
HIDRULICA
O objetivo do Manual de
Filtragem Hidrulica
familiarizar o usurio com
todos os aspectos da
filtragem do leo hidrulico e
lubrificante, desde a
tecnologia bsica at a
avanada.
O propsito deste manual
ser uma fonte de
referncia, apresentando de
forma clara e abrangente o
assunto ao usurio, no levan-
do em conta o nvel de
conhecimento do mesmo.
A escolha e o uso apropriado
dos dispositivos hidrulicos
uma ferramenta importante na
busca de aumentar a produo
enquanto se reduz os custos
da manufatura. Este Manual
ajudar o usurio a tomar
decises bem fundamentadas
sobre a Filtragem Hidrulica.
Tipos e Fontes de Contaminao 4
Padres 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 Localizaes dos FiltrosTipos e Fontes de Contaminao 28
Anlise de Fluidos 32
Apndice 34
NDICE
1
PginaSeo
Bases da ContaminaoBases da Contaminao 2
A Contaminao causa aMaioria das Falhas HidrulicasA experincia de projetistas e usuriosde sistemas de leos hidrulicos elubrificantes tem demonstrado oseguinte fato: mais de 75% dasfalhas de sistemas so resultantesdiretas da contaminao.
O custo devido a contaminao deestarrecer, resultante de:
Perda de produo (paradas)
Custos de reposio doscomponentes
Reposio frequente do fluido
Baixa vida dos componentes
Aumento dos custos da manuten-o geral
Aumento do ndice de sucata
Funes do Fluido Hidrulico
A contaminao interfere em quatrofunes do fluido hidrulico:1. Atuar como um meio de transmi-
so de energia.2. Lubrificar as partes internas dos
componentes.3. Atuar como um meio trocador de
calor.4. Preencher a folga entre os compo-
nentes mveis.
Se uma destas quatro funes forimpedida, o sistema hidrulico no sedesempenhar conforme projetado. O resultado da parada pode facil-mente custar muito mais do queimaginado por hora de manufatura.A manuteno do fluido hidrulicoajuda a prevenir ou reduzir a paradano planejada. Isto conseguido atravs de um programa contnuo demelhoria que minimiza e remove oscontaminantes.
Danos do Contaminante
Bloqueio dos orifcios
Desgaste dos componentes
Formao de ferrugem ou outraoxidao
Formao de componentesqumicos
Deficincia dos aditivos
Formao de contaminantesbiolgicos
O que se espera do fluido hidrulico que ele crie um filme lubrificantepara manter as peas de precisoseparadas. O ideal um filme fino osuficiente para preencher completa-mente a folga entre as peas.
Bases de Contaminao
2
Filtragem - FatoO projeto adequado, a
instalao e a filtragem
hidrulica tm um papel
chave no planejamento
da manuteno preventiva.
Filtragem - FatoA funo de um filtro
no limpar o leo mas
reduzir custos operacionais.
Fotomicrogrfica da partcula contaminante.(Ampliado 100x Escala: 1 diviso = 20 mcrons)
Esta condio resulta em baixondice de desgaste. Quando o ndicede desgaste mantido baixo o sufi-ciente, o componente pode alcanarsua expectativa de vida, o quepode ser milhes de ciclos depressurizao.A espessura de um filme lubrificantedepende da viscosidade do fluido,carga aplicada e velocidade relativadas duas superfcies. Em muitoscomponentes, cargas mecnicas soextremamente altas que comprimemo lubrificante em um filme fino, comespessura menor que 1 mcron. Se ascargas forem altasque excedam ao limite, o filme serperfurado pela aspereza da superf-cie de duas peas em movimento. Oresultado contribuir para umafrico desgastante.
Bases de Contaminao
3
Folga Tpica de Componentes Hidrulicos
Mcrons
0.5 0.5-1
0.5-51-4
1-25
5-4018-63
50-250130-450
ComponenteRolamentos anti-frico derolos e esferasBomba de PalhetaBomba de Engrenagens (engrenagem com a tampa)Servo Vlvulas (carretel com a luva)Rolamentos hidroststicosRolamentos de Pisto (pisto com camisa)Servo VlvulaAtuadoresOrifcio de Servo Vlvula
Tamanho Relativo das Partculas
Polegadas..0039.0027.0016.0010.0003.0001
Mcrons10070402582
Substncia Gro de sal refinadoCabelo humanoLimite mx. de visibilidade Farinha de trigoClulas verm. do sangueBactria
Escala MicrmetroOs tamanhos das partculas geral-mente so medidos em uma escalamicromtrica. Um micrmetro(ou mcron) uma milionsimaparte de um metro ou 39 milionsi-mos de uma polegada. O limite da visibilidade humana aproximada-mente 40 mcrons. Tenha em menteque a maioria das partculas quecausam danos aos sistemas delubrificao ou hidrulicos somenores que 40 mcrons. Portanto,elas so microscpicas e no podemser vistas a olho nu.
Contaminao daPartcula TiposA contaminao por partculas geral-mente classificada como sedimentoou pequenas partculas. Sedimentopode ser definido como o acmulo de partculas menores que 5m. Estetipo de contaminao tambm causafalha no sistema/componente aodecorrer do tempo. Por outro lado, as pequenas partculas so contami-nantes maiores que 5m e podemcausar falhas catastrficas imediatas.Sedimento e pequenas partculaspodem ser classificadas como:
Tipos e Fontes de Contaminao
4
Filtragem - FatoO fluido novo no necessaria-
mente um fluido limpo.
Tipicamente, um fluido novo
tirado do tambor no
prprio para ser usado em
sistemas hidrulicos ou
lubrificantes.
Filtragem - FatoAditivos em fluidos
hidrulicos so geralmente
menores que 1 mcron e
so insensveis aos
mtodos de filtragem
padro.
Partculas Duras
Slica
Carbono
Metal
Partculas Maleveis Borracha
Fibras
Microorganismos
Danos
Fontes
Formada durante os processosde manufatura e montagem.
Adicionado com novos fluidos.
Insero externa durante a operao.
Gerado internamente durante aoperao (veja quadro abaixo).
Se no forem adequadamente absorvidos, os contaminantes damanufatura ou montagem sero deixados no sistema.
Estes contaminantes incluemsujeira, respingo de solda, part-culas de borracha de mangueiras evedaes, areia de fundio e sedi-mentos de metal dos componentesusinados. Tambm quando o fluido inicialmente adicionado ao sistema,a contaminao introduzida.Durante o sistema de operao a contaminao entra atravs dastampas de respiro, vedaes gastase outros sistemas de abertura.A operao do sistema tambm geracontaminao interna. Isto ocorrequando o desgaste do sedimento dometal e os produtos qumicos reagemcom as superfcies dos componentespara gerar mais contaminao.
Tipos e Fontes de Contaminao
5
Os efeitos das partculas podem iniciar um desgaste da
superfcie.
A B
C D
A. As interaes mecnicas de trs corpos podem resultar em interferncia.
B. O desgaste de dois corpos comum em componentes hidrulicos. C. Partculas duras podem criar um desgaste entre trs corpos para gerar mais partculas.
Contaminante Gerado
Desgaste Abrasivo - partculas durasligando duas superfcies em movimen-to, desgastando uma ou ambas.
Desgaste por Cavitao - fluxo deentrada restrito para a bomba causavazios de fluido que implodem, cau-sando choques e ocasionando peque-nas quebras na superfcie do material.
Desgaste por Fadiga - partculas pas-sando pela folga causam tenso nasuperfcie, que se expande ocasionan-do escamas devido ao repetido ten-sionamento da rea danificada.
Desgaste Erosivo - partculas finasem fluxos de alta velocidade do fluidodesgasta um canto ou uma superfciecrtica.
Desgaste Adesivo - perda do filme de leo permite o contato metal commetal entre superfcies em movimento.
Desgaste Corrosivo - contaminaopor gua ou qumica no fluido causaferrugem ou reao qumica quedegrada a superfcie.
Tipos e Fontes de Contaminao
6
Equipamento Mbil 108-1010 por minuto*
Fbricas de Manufatura 106-108 por minuto*
Linha de Montagem 105-106 por minuto*
* Nmero de partculas maior que 10 mcrons inseridas no sistema por todas as fontes.
Nveis de Insero para Sistemas Tpicos
Fontes de Contaminao ExternaFiltragem - FatoSinais de Advertnciada Contaminao doSistema
Solenide queimada.
Descentralizao do
carretel da vlvula,
vazamento e trepidao.
Falha na bomba, perda
de vazo e reposies
frequentes.
Vazamento no cilindro e
riscos.
Aumento da histerese
da servo.
Filtragem - FatoA maioria das inseres de
contaminantes entra no
sistema atravs das tampas
antigas de respiro do
reservatrio e das vedaes
da haste do cilindro.
Preveno Usar filtros unidade-selada para os respiros do ar do reservatrio.
Limpar todo o sistema antes da partida inicial.
Especificar gaxetas e substituir vedaes dos atuadores.
Aplicar tampes nas mangueiras e manifolds durante manuseio emanuteno.
Filtrar todo o fluido antes de coloc-lo no reservatrio.
Contaminao da gua
Tipos
H algo mais para manutenoadequada do fluido do que somenteremover o problema de partculas.A gua virtualmente um contami-nante universal e, como os contami-nantes de partculas slidas, deveser removida dos fluidos de opera-o. A gua pode estar no estadodissolvido ou no estado livre.A gua livre, ou emulsificada, definida como a gua acima doponto de saturao de um fluidoespecfico. Neste ponto, o fluidono pode dissolver ou reter maisgua. A gua livre geralmente percebida como uma descoloraoleitosa do fluido.
Tipos e Fontes de Contaminao
7
Pontos Tpicos de Saturao
Fluido Hidrulico
Fluido Lubrificante
Fluido de Transformador
300
400
50
.03%
.04%
.005%
Tipo de Fluido PPM %
50 PPM 250 PPM 2000 PPM
Efeitos Visuais da gua no leo
Danos
Corroso das superfcies do metal
Desgaste abrasivo acelerado
Fadiga do rolamento
Falha do aditivo do fluido
Variao da viscosidade
Aumento na conduo eltrica
Aditivos anti-desgaste falham napresena de gua e formam cidos.A combinao de gua, calor e metais diferentes encorajam a aogalvnica. Superfcies de metal pon-teadas e corrodas como resultadofinal. Maiores complicaes ocorremquando a temperatura decresce e ofluido tem menos habilidade parareter a gua. Quando o ponto de
congelamento alcanado, forma-secristais de gelo de uma forma adversaafetando totalmente a funo do sis-tema. As funes de operao podemtornar-se vagarosa ou errante.
A conduo eltrica torna-se umproblema quando a contaminaoda gua enfraquece as propriedadesde isolao de um fluido, decrescen-do assim sua fora dieltrica kV.
Tipos e Fontes de Contaminao
8
Filtragem - FatoUm simples teste de
estalo lhe dir se h
gua livre em seu fluido.
Aplique uma chama
em baixo do container. Se
borbulhar e houver estalos
do ponto onde foi aplicado
o aquecimento, a gua
livre est presente em
seu fluido.
Filtragem - FatoOs fluidos hidrulicos tm
a capacidade de reter
mais gua a medida em
que a temperatura
aumenta.
Um fluido turvo pode
tornar-se claro conforme o
sistema for aquecendo-se.Resultados tpicos de desgaste de bomba devido a partculas e contaminao da gua.
Fontes
Vedao do atuador desgastado
Vazamento na abertura do reservatrio
Condensao
Vazamento no trocador de calor
Os fluidos esto constantementeexpostos a gua e vapor de guaenquanto so manuseados earmazenados. Por exemplo, comum em armazenamento externos de tanques e barris. A guapode assentar no topo interno doscontainers dos fluidos e cair ao fundono container durante as mudanas detemperatura. A gua tambm podeser introduzida quando da aberturaou enchimento destes containers.
A gua pode adentrar num sistemaatravs de cilindro desgastado,vedaes do atuador ou atravs deaberturas dos reservatrios. A con-densao tambm uma fonteprimria da gua. Como os fluidosresfriam-se em um reservatrio outanque, o vapor dgua condensarnas superfcies internas causando ferrugem ou outros problemas de corroso.
Tipos e Fontes de Contaminao
9
250
200
150
100
50
0
% gua no leo0.0025
Efeito da gua no leo na vida do rolamento (com base em 100% de vida a 0.01% de gua no leo)Referncia: " Machine Design" Julho 1986, "Como a sujeira e a gua afetam a vida do rolamento" por Timkem Bearing Co.
0.01 0.05 0.10 0.15 0.25 0.50
% V
ida
Rem
anes
cent
e do
Rol
amen
to
Efeito do leo com gua na Vida dos Rolamentos
0.0025%0.01%0.05%0.10%0.15%0.25%0.50%
=======
25 ppm 100 ppm 500 ppm1000 ppm1500 ppm2500 ppm5000 ppm
Preveno
Normalmente excessiva quantidadede gua pode ser removida do sistema.As mesmas medidas preventivastomadas para minimizar a inserode partculas slidas no sistema podemser aplicadas para a contaminao degua. Entretanto, uma vez que o exces-so de gua detectado, ele pode sereliminado por um dos mtodos abaixo:
AbsoroIsto pode ser conseguido por elemen-tos de filtros que so projetadosespecificamente para retirar gua livre.Eles usualmente consistem de ummaterial tipo laminado que transformaa gua livre em um gel que acondi-cionado dentro do elemento. Estes elementos fixam-se dentro de carcaas
padro de filtros e so geralmente usados quando pequenos volumes de gua esto envolvidos.
Centrifugao
Separa a gua do leo atravs da centrifugao. Este mtodo tambm eficaz somente com gua livre maspara grandes volumes.
Desidratao VcuoSepara a gua do leo atravs deum processo vcuo e secante. Este mtodo tambm para grande volume de gua mas eficaz com os estados livres e dissolvido.
Tipos e Fontes de Contaminao
10
Filtragem - FatoA gua livre mais pesada
que o leo, portanto,
assentar no fundo do
reservatrio, onde a
maioria dela poder ser
facilmente removida
abrindo-se a vlvula dreno.
Filtragem - FatoOs elementos de filtros de
absoro tm timo
desempenho em aplicaes
de baixo fluxo e baixa
viscosidade.
Sistema de desidratao vcuo
Contaminao do Ar
TiposEm um sistema lquido, o ar podeexistir tanto no estado dissolvidocomo livre ou indissolvido. O ar dissolvido pode no acarretar umproblema, mantendo-o em soluo.Quando um lquido contm o ar indissolvido, problemas podem ocorrer na passagem pelosistema/componentes. Pode haveralteraes de presso que comprimem o ar e produzam umagrande quantidade de calor em pequenas bolhas de ar. Este calorpode destruir os aditivos e at mesmo o fluido base.
Se a quantidade de ar dissolvidotornar-se alta o suficiente, ocorrerum efeito negativo na quantidade de trabalho desempenhado pelo sistema. O trabalho desempenhadoem um sistema hidrulico baseia-seno fluido ser relativamente incom-primvel mas o ar reduz o mdulo de elasticidade do fluido. Isto deve-se ao fato de que o ar at20000 vezes mais compressvel que o lquido onde est dissolvido.Quando o ar est presente, a bombatrabalha mais para comprimir o are trabalha menos para o sistema.Nesta situao, o sistema chamado de esponjoso.
Danos Perda de fora transmitida
Reduo na sada da bomba
Perda de lubrificao
Aumento da temperatura de operao
Espuma do fluido no reservatrio
Reaes qumicas
O ar, em qualquer forma, uma fontepotencial de oxidao nos lquidos.Ele acelera a corroso das peas demetal, particularmente quando a gua tambm est presente. A oxidaodos aditivos pode tambm ocorrer.Ambos os processos produzem xi-dos que promovem a formao departculas, ou formam um tipo delodo no lquido. Desgaste e interfe-rncia aumentam se os sedimentos da oxidao no forem prevenidos ou removidos.
Fontes Vazamento no sistema
Aerao da bomba
Turbulncia do fluido no reservatrio
Preveno Sistema de sangramento do ar
Linha de suco sempre com leo
Projeto apropriado para o reservatrio
Difusores na linha de retorno
Tipos e Fontes de Contaminao
11
A fim de detectar ou corrigir os problemas, usada a escala de referncia de contaminao. A contagem de partculas o mtodomais comum para obter-se nveis depadro de limpeza. So usados instrumentos pticos muito sensveispara contar o nmero de partculasem vrias faixas de tamanho. Estascontagem so reportadas como umnmero de partculas maiores que umcerto tamanho encontradas em umespecfico volume de fluido.
A ISO 4406 (International StandardsOrganization), nvel padro de limpe-za, tem obtido uma vasta aceitaoem muitas indstrias de hoje. Umaverso modificada vastamente utiliza-da deste padro, refere-se ao nmerode partculas maior que 2, 5 e 15mcrons* em um certo volume, geral-mente 1 mililitro ou 100 mililitros. Onmero de partculas 2+ e 5+ mcrons usado como ponto de refernciapara partculas sedimentadas. Otamanho 15+ indica a quantidade departculas maiores presentes quecontribuem grandemente para umapossvel falha catastrfica docomponente.
Padres de Limpeza do Fluido
12
Filtragem - FatoSaber o nvel de limpeza do
fluido a base para as
medidas de controle de
contaminao.
Filtragem - FatoOs nmeros do ndice da
ISO nunca podem aumentar
conforme aumenta o
tamanho das partculas.
(Exemplo: 18/20/22)
Partculas> 2 mcrons
Partculas> 5 mcrons
Partculas> 15 mcrons
Cdigo ISO 18 / 16 / 13
18
16
13
2+
5+
15+
1.300 - 2.500
320 - 640
40 - 80
Faixa Mcron Faixa de Contagem
Uma classificao ISO de 18/16/13 pode ser definida como:
* Os cdigos ISO descritos aqui so para o formato 2, 5 e 15. Um formato 5, 15 mcrons que atualmente atende ao padro ISO, pode ainda ser usado em algumas publicaes (Exemplo: um cdigo ISO de 16/13 referia-sea partculas em faixas de 5+ e 15+ mcrons somente).
13
Padres de Limpeza do Fluido
Quadro ISO 4406
2423222120191817161514131211109876
Nmero dePartculas Mais de At e inclusive
Nmero de partculas por ml
80.00040.00020.00010.0005.0002.5001.300
640320160804020105
2.51.3
.64.32
160.00080.00040.00020.00010.0005.0002.5001.300
640320160804020105
2.51.3.64
Fluido ISO 21/19/17 (ampliao 100x). Fluido ISO 16/14/11 (ampliao100x).
Padres de Limpeza para o Componente
Muitos fabricantes de equipamentoshidrulicos e rolamentos de cargaespecificam um timo nvel delimpeza requerido para seus compo-nentes. Submeter os componentes aum fluido com nveis maiores de con-taminao pode resultar em uma vidamais curta para o componente.
Na tabela abaixo veja algunscomponentes e seus nveis delimpeza recomendados. semprebom consultar o fabricante do componente para obter por escrito as recomendaes do nvel de contaminao do fluido. Estainformao necessria para selecionar o nvel de filtragem correto. Pode servir tambm comogarantia contra possveis reclamaesfuturas, visto que podedelinear a linha entre ouso normal e operaoexcessiva ou abusiva.
Padres de Fluido para Limpeza
14
Limpeza do Fluido Requerida para Tpicos Componentes Hidrulicos
Componentes Cdigo ISO
Controle de servo vlvulas 16/14/11Vlvulas proporcionais 17/15/12Bombas/motores de palheta e pisto 18/16/13Vlvulas de controle direcional e presso 18/16/13Bombas de engrenagems/ motores 19/17/14Vlvulas de controle defluxo, cilindros 20/18/15Fluido novo no usado 20/18/15
Filtragem - FatoMuitos fabricantes de
mquinas e componentes
hidrulicos especificam um
objetivo de nvel de limpeza
ISO para o equipamento,
a fim de alcanar timos
padres de desempenho.
Filtragem - FatoA cor no um bom
indicador do nvel de
pureza do fluido.
Padres de Limpeza para o Componente
15
Tabela de Correlao dos Nveis de Limpeza
23/21/1822/20/1822/20/1722/20/1621/19/1620/18/1519/17/1418/16/1317/15/1216/14/1216/14/1115/13/1014/12/913/11/812/10/812/10/712/10/6
Cd. ISO 2 McronsPartculas/ Mililitros
80.00040.00040.00040.00020.00010.0005.0002.5001.300
64064032016080404040
5 Mcrons20.00010.00010.00010.0005.0002.5001.300
64032016016080402010 1010
NAS 1638(1964)
SAE Nvel(1963) 15 Mcrons
2.5002.5001.300
64064032016080404020105
2.52.51.3.64
121110987654321
6543210
O meio filtrante aquela parte do elemento que remove o contaminante.Geralmente o meio filtrante vem emforma de folhas e ento plissado paraexpor mais rea da superfcie para ofluxo do fluido. Isto reduz a pressodiferencial enquanto aumenta a capacidade de reteno de contami-nantes. Em alguns casos, o meio filtrante pode ter camadas mltiplas e telas para atingir certo critrio dedesempenho. Depois de plissado e cortado no comprimento apropriado, as duas pontas so ligadas usando-seum clipe especial, adesivo ou outromecanismo selador. O meio filtrantemais comum inclui tela de ao, celu-lose, compostos da fibra de vidro ououtros materiais sintticos. O meio fil-trante geralmente classificado desuperfcie ou profundidade.
Superfcie do Meio Filtrante
Para meio filtrante do tipo superfcie, ofluido basicamente tem um caminhodireto para a passagem do meio filtrante. O contaminante capturadona superfcie do elemento onde passa ofluxo do fluido. Os elementos filtrantesde superfcie geralmente so feitos detelas. Visto que o processo usado noentrelaamento do fio pode ser contro-lado com acuracidade, os elementos fil-trantes de superfcie tem um poro detamanho consistente. Este poro detamanho consistente o dimetro dapartcula esfrica mais larga que pas-sar atravs do elemento sob teste emcondies especficas. Entretanto, a formao do contaminante superfciedo elemento, permitir ao meio filtrantecapturar partculas menores do que afaixa de tamanho do poro.Da mesma forma, as partculas que tmdimetro menor mas que podem sermaiores em comprimento (tais comoforma de fibra), pode passar para o ladofiltrado do meio filtrante.
Meio Filtrante de Profundidade
Para tipos de meio filtrantes de profun-didade, o fluido deve tomar caminhosindiretos atravs do material que formao meio filtrante. As partculas sodepositadas nas aberturas em forma de labirinto por todo o meio filtrante.Por causa de sua construo, um meiofiltrante tipo profundo tem muitosporos de vrios tamanhos. Dependendoda distribuio dos tamanhos dosporos, este meio filtrante pode ter umaalta faixa de captura de partculas comtamanhos pequenos.
A natureza do meio filtrante e o processo de entrada do contaminanteno elemento do filtro explica porquealguns elementos duram muito mais doque outros. Em geral, o meio filtrante contm milhes de pequenssimos porosformados pelas fibras do meio filtrante. Os poros tm um faixa de diferentes tamanhos e so interconectados portodas as camadas do meio filtrante para formar um caminho tortuoso para o fluxo do fluido.
Tipos e Nveis de Elementos Filtrantes
16
Superfcie do Meio Filtrante
74 m
Filtragem - FatoMeio filtrante de superfcie
pode ser limpo e reutilizado.
Um equipamento ultra-snico
geralmente o melhor
mtodo. Tipicamente meio
filtrante de profundidade
no pode ser limpo, nem
reutilizado.
Os dois tipos bsicos de meio filtrante deprofundidade, que so usados para elemen-tos de filtros, so celulose e fibra de vidro.
Os poros no meio filtrante de celulose tende a ter uma vasta faixa de tamanhos eso muito irregulares em formas, devido ao tamanho e forma irregulares das fibras.
Em contraste, o meio filtrante de fibra de vidro consiste de vrios tamanhos de fibras que so muito uniformes em tamanho e forma. As fibras so geralmentemais finas que as fibras de celulose e tmuma seo circular uniforme. As diferenastpicas das fibras contam para a vantagemde desempenho do meio filtrante de fibrade vidro. Fibras mais finas significam maisporos reais em um dado espao. Alm domais, fibras mais finas podem ser arranjadas mais perto uma das outras paraproduzir poros menores para filtragem fina.Como resultado a capacidade de retenode contaminante, assim como a eficinciada filtragem, so aumentadas.
Tipos e Nveis de Elementos Filtrantes
17
Direo do Fluxo
Meio Filtrante de Profundidade
Construo tpica da fibra de vidro grossa (100x) Construo tpica da fibra de vidro fina (100x)
Comparao Geral do Meio FiltranteCustoGeral
Material do Meio Filtrante
Eficincia de Captura
Cap. de Reteno
Presso Diferencial
Vida no Sistema
Fibra de vidro Alta Alta Moderada Alta Moderada para alta
Celulose (papel) Moderada Moderada Alta Moderada Baixa
Tela Baixa Baixa Baixa Moderada Moderada para alta
O Teste deMltipla PassagemA indstria de filtragemusa os procedimentos daISO 4572 Procedimentopara Teste de MltiplaPassagem para avaliar odesempenho do elementode filtro. Este procedi-mento tambm reconhecido pela ANSI* e NFPA**. Durante o Teste deMltipla Passagem, o fluido circula atravs do circuito sob condiesprecisamente controladase monitoradas. A presso diferencial pelo elementode teste continuamente anotada,conforme uma quantidade de contami-nante constantemente injetado no ladodo leo no filtrado do elemento.Sensores de partculas laser determi-nam os nveis de contaminantes nolado filtrado e no filtrado do elementode teste. Este atributo de desempenho(Razo Beta) determinado paravrios tamanhos de partculas. Trsimportantes caractersticas de desempenho do elemento so resulta-do do Teste de Mltipla Passagem:1. Capacidade de reteno de
contaminante
2. Diferencial de presso de elementode filtro de teste.
3. Eficincia de filtragem ou separao,expressada como Razo Beta
Razo BetaA Razo Beta, tambm conhecidacomo a razo filtragem, a medidada eficincia de captura de partculaspor um elemento de filtro. Ela ,portanto, uma razo de desempenho.
Como um exemplo de como a RazoBeta derivada do Teste de MltiplaPassagem, assuma que 50.000 partculas, 10 mcrons e maiores, foram contadas no lado no filtrado do filtro de teste e 10.000 partculasda mesma faixa de tamanho foramcontadas no lado filtrado do filtro deteste. A Razo Beta correspondenteseria igual a 5, como visto no seguinteexemplo:
Tipos e Nveis de Elementos Filtrantes
18
Medidor de vazoAmostra do
Lado Filtrado
Amostra doLado no Filtrado
Filtro deTeste
DP Medidor
Reservatrio
Contaminante
Bomba de Rotao Varivel
Teste de Mltipla PassagemFiltragem - FatoOs nveis de meio filtrante
expressos como Razo Beta
indicam a eficincia de
remoo de partculas do
meio filtrante.
Filtragem - FatoOs resultados do teste de
mltipla passagem so
muito dependentes das
seguintes variveis:
Vazo
Diferencial de presso final
Tipo de contaminante
Bx =
* ANSI - American National Standards Institute** NFPA - National Fluid Power Association
No de partculas lado nofiltrado
No de partculas lado filtrado
B10 = =550.00010.000
x est em um tamanho departcula especfico
O exemplo poderia ser lido: Beta 10 igual a 5. Agora, um nmerode Razo Beta sozinhosignifica muito pouco. Ele umpasso preliminar para achar-se a eficincia de captura de contami-nante pelo filtro. Esta eficincia,expressada como percentual, podeser encontrada atravs de uma simples equao:
Ento, no exemplo, o filtro testadopossui 80% de eficincia ao remover10 mcrons epartculas maiores. Para cada5 partculas intro-duzidas no filtro nesta faixa detamanho, 4 eramretiradas pelo meiofiltrante do filtro. ARazo Beta/tabelade Eficincias mostra algunsnmeros RazoBeta comuns e suascorrespondenteseficincias.
Tipos e Nveis de Elementos Filtrantes
19
Razo BetaPartculas doLado Filtrado
Partculas do LadoNo Filtrado
Razo Beta (x) Efic.(x)
100.00050.000
100.0005.000
100.0001.333
100.0001.000
100.000500
100.000100
=
=
=
=
=
=
2
20
75
100
200
1000
50.000
5.000
1.333
1.000
500
100
50,0%
95,0%
98,7%
99,0%
99,5%
99,9%
100.000 > (x) mcrons
Eficinciax = (1- 1 ) 100Beta
Eficinciay10 = (1- 1 ) 100
= 80%5
Razo Beta/EficinciasRazo Beta Eficincia de separao
(a um tamanho de ( o mesmo tamanho partcula estipulado) de partcula)
1.01 1,0%
1.1 9,0%
1.5 33,3%
2.0 50,0%
5.0 80,0%
10.0 90,0%
20.0 95,0%
75.0 98,7%
100 99,0%
200 99,5%
1000 99,9%
Escolha do Meio Filtrante
20
Tabela APresso e Ciclos de Trabalho(Levar em conta a presso de operaonormal e sua oscilao, tanto em magni-tude como em frequncia).Presso: Escolha da presso de operaoServio:LEVE Operao contnua em
presso especificada ou menor.MDIO Alteraes mdias de presso
at a presso especificada.PESADA Zero presso especificada.SEVERA Zero presso especificada
transies em alta frequncia (0,6Hz) (exemplo: unidade hidrulica alimentando uma prensa perfuradora). Selecione o ndice da tabela abaixo:
ndice N
Servio
PSI0-10151015-21752175-36253625-50755075+
Bar0-7070-150150-250250-350350+
Lev11234
Md.23356
Pes.34467
Sev.45678
Presso
Tabela BMeio Ambiente
Bom reas limpas, laboratrios 0Mdio Instalaes de mquinas em
geral, linhas de montagem 1Pobre Automotivo, laminadores
(metal e papel) 2Hostil Fundies, tambm onde a
ingresso de contaminantes esperada ser muito alta 3
Exemplos ndice
Tabela EResponsabilidade Ecnomica do ComponenteRelaciona o custo da reposio docomponente
Muita alta Bombas grandes de pisto, motoresde baixa velocidade e alto torque 4
Alta Cilindros, servo vlvulas, bombasde pisto 3
Mdia Linha vlvulas montadas 2Baixa Vlvulas montadas em sub-base,
bombas de engrenagens baratas 1
Exemplos ndice
Exemplos ndice
Tabela CSensibilidade do Componente
Muito alta Servo vlvulas de alto desempenho 8Alta Servo vlvulas industriais 6Acima Bombas de pisto, vlvulas Mdia Proporcionais, controles fluxo
compensados 4Mdia Bombas de palheta, vlvulas de
carretel 3Abaixo Bombas de engrenagens, vlvulas Mdio Manuais e vlvulas de gatilho 2Mnima Bombas de mbolo e cilindros 1
Examplos ndice
Tabela DExpectativa de vidaVida em funcionamento requerida paraos componentes
ndice N
0-1.000 1.000-5.0005.000-10.00010.000-20.000
20.000+
01235
Horas ndice
ndice total de todas as tabelas
Depois de obter o ndice total, adicio-nando os sete ndices individuais dasTabelas A - G, encontre o nmero noeixo vertical localizado no grfico dendice total. Desenhe uma linhahorizontal do nmero do ndice totalpara interseccionar a faixa de razoem dois pontos. Leia estes pontosno eixo horizontal para a razodo meio filtrante.
Filtragem - FatoNao h correlao direta
entre usar um meio filtrante
especfico e at-lo a uma
classificao de limpeza
especfica ISO.
Outras numerosas variveis
seriam consideradas, tais
como ingresso de
partculas, o fluxo do
fluido pelos filtros e
localizao dos filtros.
ndice N
ndice N
ndice N
Tabela FResponsabilidade Ecnomica OperacionalRelaciona o custo de parada.
Exemplos ndice
Muito alta Parada muito cara de certosequipamentos de laminaode papel e de ao eequipamento automotivo 5
Alta Equipamento deproduo de altos volumes 3
Mdia Crtico, mas equipamentono produtivo 2
Baixa Equipamento no crtico para produo 1
ndice N
Tabela GRisco de SeguranaRelaciona a necessidade para seguranaadicional de operao
Alto Sistemas de transmisso dos freios para iamentoem minas 3
Mdio Onde falha provvel de causar danos 1
Baixo Alguns bancos de testes de componentes hidrulicos, riscos por negligncia 0
ndice N
Um nmero inter-relacionado de
fatores do sistema, determina o meio
filtrante mais adequado para uma
aplicao em especial. O seguinte
mtodo de escolha de meio filtrante
foi desenvolvido pela British Fluid
Power Association (B.F.P.A.). Este
processo de escolha de meio filtrante
usa um sistema de ndice baseado
na importncia relativa dos principais
fatores do sistema. Simplesmente adi-
cione os fatores de ndice individual
das sete tabelas de parmetros do
sistema. Consulte ento o Grfico de
ndice Total para encontrar a faixa
de razo apropriada ao meio
filtrante. Esta faixa de razo basea-
da na razo do meio filtrante, onde a
Razo Beta igual a ou maior que 75
(98,7% de eficincia). Deve ser enfati-
zado que a faixa de razo obtida pode
somente ser considerada como uma
aproximao. Parmetros precisos de
operao so difceis para quantificar,
tanto pelo usurio como pelo fabri-
cante do equipamento de filtragem.
Escolha do Meio Filtrante
21
Fato
res d
e n
dice
Tot
al
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
92 5 10 15 20 25 30 40 50 65
Razo Beta do Filtro (Bx 375)
EXEMPLO(veja abaixo)
Rating Range
Grfico de ndice Total
Exemplo:Considere uma enorme escavadeira hidrulicaoperando em uma pedreira. O sistema hidrulicoinclui bombas de pisto de presso compensadae grandes cilindros de levantamentoPresso de Operao e Ciclo de Trabalho (Tabela A)O sistema opera com o extremo do fluxo e flutuaesda presso em um ciclo que repetido aproximada-mente quatro vezes todo minuto. Por esta razo ele considerado como pesado. ndice = 4Meio ambiente (Tabela B)O meio ambiente em que esta mquina est trabalhando pode, em tempo seco, estar muito sujo. Ingresses so provveis de serem muito altas.ndice = 2
Sensibilidade do Componente (Tabela C)Apesar da maioria dos componentes serem considerados de mdia sensibilidade, as bombas estoacima da mdia. ndice = 4Expectativa de Vida (Tabela D)O uso anual de 2.000 horas e a expectativa de vida docomponente de 4 anos, portanto, 8000 horas e umndice = 2Confiabilidade Econmica (Componentes) (Tabela E)Componentes como cilindros de levantamento e bombas variveis de pisto so muito caras para o usurio final comprar. O custo dos componentes soaltos, portanto, ndice = 3
Responsabilidade Econmica (Operacional) (Tabela F)Custos causados por paradas variam dependendo dasituao especfica da mina, mas o alto custo de capitaldo sistema coloca-o na categoria Alta e ndice = 3Risco de Segurana (Tabela G)Nenhum adicional para ndice de segurana requerido.Indice Total (Somatria dos Indices Individuais) =18A razo selecionada est na faixa de 4 a 13 mcrons. O meio filtrante escolhido deveria ter uma Razo Beta mnima de B13=75 (98,7% de eficincia).
Carga de Contaminante
A entrada do contaminante noelemento simplesmente o processode bloquear os poros por todo oelemento. Visto que o elemento ficabloqueado com partculas decontaminantes, h poucos poros para o fluxo do fluido e a pressorequerida para manter o fluxo atravsdo meio filtrante aumenta.Inicialmente, a presso diferencialatravs do elemento aumentavagarosamente porque h umaabundncia de poros do meiofiltrante para o fluido passar, e oprocesso de bloqueio do poro tempouco efeito na perda de pressogeral. Entretanto, alcana-se umponto em que sucessivos bloqueiosdos poros do meio filtrante reduzemsignificativamente o nmero deporos disponveis para o fluxo dofluido atravs do elemento.Neste ponto, a presso diferencialpelo elemento aumenta exponencial-mente. A quantidade, o tamanho, a
forma e o arranjo dos poros atravsdo elemento so algumas razes paraalguns elementos terem vidas mais longas que outros.
Para uma dada espessura de meiofiltrante e nvel de filtragem, hmenos poros no meio filtrante decelulose do que meio filtrante defibra de vidro.
O meio filtrante de fibra de vidrocom mltiplas camadas, relativa-mente no afetado por entrada decontaminante por um longo perodo. O elemento captura seletivamente aspartculas de vrios tamanhos,conforme o fluido passa por ele. Osporos muito pequenos no meiofiltrante nao so bloqueados porgrandes partculas. Estes pequenosporos do lado filtrado permanecemdisponveis para toda a grande quantidade de pequenas partculaspresentes no fluido.
Vida do Elemento Filtrante
22
Pres
so
Dife
renc
ial
Tempo
Incrementode vida
Curva de Entrada de Contaminantes no Elemento
Filtragem - FatoConforme o elemento
filtrante recebe
contaminantes, a presso
diferencial aumentar no
decorrer do tempo; primeiro
vagarosamente, depois
muito rapidamente, visto
que o elemento est
prximo a sua vida mxima.
Perfil da Vida do Elemento
Todo elemento tem uma relao dediferencial de presso caractersticoversus entrada de contaminante.Este relacionamento pode serdefinido como o perfil da vida doelemento. O perfil real da vida obviamente afetado pelas condiesdo sistema operante. Variaes nofluxo do sistema e a viscosidade dofluido afetam o diferencial depresso para o elemento limpo e tm um efeito bem definido sobre o perfil real da vida do elemento.
muito difcil avaliar o perfil devida do elemento nos sistemas deoperaes reais. O sistema operanteversus o tempo em operao suave,o ciclo de trabalho e a mudana das condies ambientais decontaminao afetam o perfil devida do elemento. Alm do mais, ainstrumentao de alta preciso para
reportar as variaes na perda depresso do elemento est raramentedisponvel. A maioria dos usuriose projetistas de mquinas simples-mente especificam a carcaa do filtrocom indicadores de presso diferen-cial para avisar quando o elementodeve ser substitudo.
Os dados do Teste de MltiplaPassagem podem ser usados paradesenvolver o relacionamento dodiferencial de presso versus a entra-da de contaminante, definido como operfil de vida do elemento. Como jmencionado, tais condies de operao como: vazo de fluxo e viscosidade do fluido afetam o perfilde vida para um elemento. As com-paraes do perfil de vida s podemser feitas quando estas condies deoperao so idnticas e os elemen-tos do mesmo tamanho.
Ento a quantidade, o tamanho, o for-mato e a disposio dos poros no ele-mento determinam o perfil caracterstico de vida. Os elementosque so fabricados de meio filtrantede celulose, meio filtrante de fibra de vidro de uma s camada e devrias camadas, tm todos um perfilde vida diferente. O grfico compara-tivo de trs meios filtrantes comconfiguraes mais comuns mostraclaramente a vantagem de vida doelemento de fibra de vidro demltiplas camadas.
Vida do Elemento Filtrante
00 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
102030
40
5060
7080
90 6
5
4
3
2
1
100
CAPACIDADES (GRAMAS)
Celulose Fibra de vidro com vrias camadas
Fibra de vidro com1 camada
PRES
SO
DIF
EREN
CIA
L (p
si)
PRES
SO
DIF
EREN
CIA
L (b
ar)
Comparativo de Vida dos Tipos de Elementos
23
Carcaas do Filtro
A carcaa do filtro um vaso depresso que contm o elemento de filtro. Normalmente, consiste de duasou mais sub-montagens, tais como:uma cabea (ou tampa) e um copopara permitir o acesso ao elemento.A carcaa tem canais de entrada esada, permitindo ser instalada emum sistema de fluido. Caractersticasadicionais da carcaa podem incluirfuros de montagem, vlvulas bypass eindicadores da condio do elemento.
Os conceitos bsicos para a escolhada carcaa do filtro inclui mtodos de montagem, opes de conexes,opes de indicadores e presso detrabalho. Todos, com exceo dapresso de trabalho, dependem dodesign do sistema fsico e as prefe-rncias do projetista. A presso detrabalho da carcaa bem menosarbitrria. Pode ser determinadaantes da escolha do tipo de carcaa.
Presso de Trabalho
A localizao do filtro no circuito odeterminante principal da presso detrabalho. As carcaas so projetadasgenericamente para trs localizaesem um circuito: suco, presso oulinhas de retorno. Uma caractersticadestas localizaes sua pressomxima de operao. Filtros parasuco e linha de retorno so projeta-dos para presses mais baixas, at500 psi (34 bar). As locali-zaes dos filtros de presso podem
requerer taxas de 1500 psi a 6000 psi(103 a 414 bar). essencial analisaro circuito para frequentes picos depresso, assim como condiesconstantes. Algumas carcaas tmfaixas de presso de fadiga menoresou restritas. Em circuitos comfrequentes picos de alta presso,deve ser usado outro tipo decarcaa para prevenir as falhasrelacionadas fadigas.
Escolha do Filtro
24
Filtragem - FatoSempre use um indicador
de condio do elemento
com qualquer filtro,
especialmente com aqueles
que no tm uma vlvula
bypass.
Filtragem - FatoUm elemento carregado de
contaminante continuar a
aumentar em diferencial
de presso at que:
O elemento seja substitudo.
A vlvula bypass seja aberta.
Ocorra falha do elemento.
Indicador visual e eltrico dacondio do elemento
Conjunto da vlvula de alvio (bypass)
Carcaa de presso
Canal de entrada
Elemento defiltro
Canal desada
A Vlvula Bypass (Alvio)
A vlvula bypass usada paraprevenir o colapso ou quebra doelemento quando este torna-sealtamente carregado de contami-nante. Ela tambm previne cavitaoda bomba no caso da linha de suco. Conforme os contaminantes seacumulam no elemento, a pressodiferencial pelo elemento aumenta.A uma presso bem mais abaixodo ponto de falha do elemento, avlvula bypass abre-se, permitindoque o fluxo passe pelo elemento.
Alguns tipos bypass tm a opobypass ao tanque. Isto permiteque o fluxo bypass no filtradoretorne ao tanque atravs de umaterceira conexo, prevenindo que ofluido no filtrado entre no sistema.Outros filtros podem ser fornecidos
sem a bypass ou com a opobypass bloqueada. Isto evitaque qualquer fluido no filtra-do entre no lado filtrado. Emfiltros sem vlvulas bypass,devem ser usados elementoscom resistncia ao colapsomais alto, especialmente emfiltros de presso. Aplicaescom uso da opo sembypass incluem servo vlvulas e outro componentede proteo sensvel. Quandoespecificar um filtro sembypass, certifique-se de que oelemento tenha faixa de presso diferencial perto da presso de operao mxima do sistema. Quandoespecificar um filtro tipo bypass, necessrio levar em conta que o
fabricante projetou o filtro parasuportar a presso diferencial davlvula bypass quando a mesmase abre.
Aps a escolha do tipo de carcaae da faixa de presso, deve serescolhida a vlvula bypass. A configurao da vlvula bypassdeve ser selecionada antes dedimensionar a carcaa. Aps tudoter sido escolhido, deve-se escolherainda a presso bypass mais altadisponvel pelo fabricante. Istofornecer uma vida mais longa aoelemento de um dado tamanho de filtro. Ocasionalmente, pode ser selecionada uma configuraomais baixa para ajudar a minimizara perda de energia do sistema,ou a reduzir o retorno de pressoem outro componente. Em filtrosde suco, usada uma vlvulabypass de 2 ou 3 psi (0,14 ou 0,2 bar) para minimizar a chancepotencial de cavitao da bomba.
Escolha do Filtro
25
950 psi(66 bar) 0 psi
(0 bar)
1000 psi(69 bar)1000 psi(69 bar)
Filtro(Elementos
Bloqueados)
Medida daVlvulaBypass50 psi
(3.4 bar)
Filtro Bypass Filtro BypassBloqueado
Vaz
o
0
2
Decrscimo da Performance Beta por Ciclo de Vazo e Abertura do Bypass
B 10
de
Efet
iva
Filtr
agem
4
6
Fluxo
Estve
l - Vlv
ula To
talment
e Fech
ada
Fluxo Oscilant
e - Vlvula To
talmente Fech
ada
8
10
0 2 4 6 8 10 12
12
Fluxo Oscilant
e - Vlvula Tot
almente Fech
ada
Fluxo Oscilante - 20% de Abertura V
lvula
Fluxo Oscilante - 40% de Abertura Vlvula
B10 do Teste de Mltipla Passagem
Betapor Ciclode Vazo
Fluxo Oscilante - 10
% de Abertura Vlv
ula Flu
xo Est
vel - V
lvula
Totalm
ente F
echada
Indicadores da Condiodo Elemento
O indicador da condio do elementoindica quando o elemento deve serlimpo ou substitudo. Geralmente, o indicador tem marcas de calibraoque tambm indicam se a vlvulabypass foi aberta. O indicador pode ser ligado mecanicamente vlvula bypass ou pode ser um dispositivo sensitivo de presso diferencial totalmente independente.Os indicadores podem dar sinaiseltricos, visuais ou ambos.Normalmente, os indicadores soconfigurados para vrias indicaesat 5-25% antes que a vlvulabypass se abra.
Dimensionamento daCarcaa e Elemento
O tamanho da carcaa deve ser osuficiente para alcanar pelo menosuma razo 2:1 entre a configuraoda vlvula bypass e o diferencial depresso do filtro com elemento limpoinstalado. prefervel que esta razoseja 3:1 ou at mesmo maior paraelemento com alta vida.
Por exemplo, o grfico da prximapgina ilustra os tipos de curvasfluxo/diferencial de presso que so usadas para dimensionar a carcaa. Como pode ser visto, oespecificador necessita saber aviscosidade do fluido de operao ea mxima vazo de fluxo (ao invs de uma mdia) para certificar-se queo filtro no estar operando em umagrande parte do tempo em bypassdevido ao aumento do fluxo. Isto particularmente importante nosfiltros da linha de retorno, onde amultiplicao do fluxo dos cilindros pode aumentar o fluxo de retornocomparado com a vazo da bomba.
Escolha do Filtro
26
Filtragem - FatoSempre considere condies
de baixa temperatura
quando dimensionar filtros.
Aumento da viscosidade
no fluido pode causar uma
considerada elevao no
diferencial de presso
atravs da montagem
do filtro.
Filtragem - FatoO diferencial de presso
em uma montagem
de filtro depende de:
1. Tamanho do elemento
e carcaa
2. Meio filtrante
3. Viscosidade do fluido
4. Vazo
Tamanho do Elemento de Filtro
3:1 faixatima
P Elemento
Limpo
Pres
so
Dife
renc
ial
VID
A
Pressode aberturada vlvula
bypass
Se o filtro descrito no grfico foiconfigurado com uma vlvulabypass de 50 psi (3,4 bar), odiferencial de presso inicial(limpo) no deve ser maior que25 psi (1,7 bar) e preferivelmente16,7 psi (1,1 bar) ou menor. Isto calculado da razo 3:1 e 2:1 da configurao bypass e dodiferencial de presso inicial.
Muitas montagens padro dos filtrosusam uma vlvula bypass para limitarqueda mxima de presso pelo elemento. Visto que o elemento torna-se bloqueado com contami-nantes, o diferencial de pressoaumenta at que o ponto mximo de presso da vlvula bypass sejaatingido. Neste ponto, o fluxo internamente ao filtro no passa pelo elemento de filtro e sim pelavlvula bypass. Esta ao limita odiferencial de presso mximoatravs do elemento. O tpico importante que algumas partculascontaminantes do sistema tambmpassam pelo bypass e no pelo ele-mento. Quando isto acontece, a efic-cia do elemento fica comprometida eos nveis de pureza do fluido. Montagens padro de filtro normal-mente tem uma presso de aberturada vlvula bypass entre 25 e 100 psi(1,7 e 6,9 bar).
O relacionamento entre o diferencialde presso inicial atravs do elemen-to limpo e a configurao da pressoda vlvula bypass devem ser consi-derados. Um elemento de celulose
tem uma faixa estreita de aumento depresso exponencial. Por esta razo a relao entre o diferencial depresso inicial e a configurao da presso da vlvula bypass so muito importantes. Esta relao emvigor determina a vida til do elemento.
Em contraste, a vida til dos elemen-tos de fibra de vidro de uma ou multi-camadas estabelecida pela regiolinear horizontal do aumento de baixapresso relativa, no a regio deaumento de presso exponencial. Damesma forma, a presso da vlvulabypass de montagem do filtro, se 25ou 75 psi (1,7 ou 5,2 bar), tem poucoimpacto na vida til do elemento.Assim, o diferencial de presso iniciale a configurao da vlvula bypassso fatores de dimensionamento amenos quando for considerado um meio filtrante de fibra de vidro.
Escolha do Filtro
27
Curva Tpica de Vazo/Presso para um Especfico Meio Filtrante
0 25 50 75 100 125 150 200 225 250 275 300 325 350 375
0
0.25
0.5
0.75
1.
1.25
1.5
1.75
0
5
10
100 SUS200 SUS15
20
25
100 20 30 40 50 60 70 80 90 100Vazo(gpm) (lpm)
(psi
) Pr
ess
o Di
fere
ncia
l (ba
r)
Razo 3:1
50/3 = 16 23 psid (1.1 bar)
Razo 2:1
50/2 = 25 psid (1.7 bar)
Em fludo 200 sus, a faixa mximade fluxo seria entre 42 gpm e 54gpm (159 lpm e 204 lpm).
Tipos de Filtros eLocalizaes
Suco Retorno
Presso Off-line
Filtros de Suco
Os filtros de sucoservem para proteger abomba da contaminaodo fluido. Eles so loca-lizados antes da conexode entrada da bomba.Alguns podem ser de telasubmersos no fluido.Outros podem ser monta-dos externamente. Emambos os casos eles usamelementos muito abertos,devido aos limites da ca-vitao das bombas. Poreste motivo eles no so usados como proteo primria contra a contaminao. Algunsfabricantes de bombas no recomen-
Filtros de Presso
Os filtros de pressoso localizados aps abomba. So projetadospara proteger o sistemade presso e dimensiona-dos para uma faixaespecfica de fluxo nalinha de presso.
Os filtros de presso so adequados especial-mente para proteger oscomponentes sensveisdo lado filtrado do filtro,tais como servo vlvulas.Localizados logo aps a bomba, eles tambm protegem o sistema
dam o uso do filtro de suco.Consulte sempre o fabricantes debombas para as restries da entrada.
todo da contaminao gerada pela bomba.
Tipos e Localizaes dos Filtros
28
Para o Sistema
Filtragem - FatoOs filtros de tela de suco
geralmente referem-se ao
tamanho da malha:
malha 6560 = 238 mcrons
malha 100 = 149 mcrons
malha 200 = 74 mcrons
Filtragem - FatoO uso de filtros de suco
e filtros de tela tem
decrescido grandemente na
filtragem moderna.
Filtro deSuco
Para o Sistema
Filtro dePresso
Filtros de Retorno
Quando a bomba um componentesensvel no sistema, o filtro deretorno pode ser a melhor escolha. Na maioria dos sistemas o filtro deretorno o ltimo componentepelo qual passa o fluido antes deentrar no reservatrio. Assim, captura sedimentos do desgastedos componentes do sistema epartculas que entram atravs dasvedaes do cilindro antes que taiscontaminantes possam entrar noreservatrio e serem circulados.Uma vez que este filtro localizado imediatamente acima do reser-vatrio, sua faixa de presso ecusto podem ser relativamentebaixos.
Em alguns casos, cilindros com largos dimetros da haste podemresultar em multiplicao do fluxo.
O aumento da faixa do fluxo nalinha de retorno pode levar a vlvu-la bypass a ser aberta, permitindoque o fluxo no filtrado passe para o lado filtrado. Isto pode ser indese-jvel e deve-se tomar cuidado nodimensionamento do filtro.
Ambos os filtros de presso eretorno podem ser encontrados emuma verso duplex. Sua mais not-vel caracterstica a filtragem con-tnua, a qual feita com duas oumais cmaras de filtro e inclui ovalvulamento necessrio para per-mitir a filtragem contnua e ininterrupta. Quando um elementoprecisa de manuteno, a vlvuladuplex acionada, desviando ofluxo para a cmara do filtro oposta.Assim o elemento sujo pode ser substitudo, enquanto o fluxo con-tinua a passar pela montagem do fil-tro. Tipicamente, a vlvula duplexprevine qualquer bloqueio de fluxo.
Tipos e Localizaes dos Filtros
29
A linha de retorno projetada para 250 lpm (66 gpm).A presso geralmente menorque 25 psi (1,7 bar).
125 lpm(33 gpm)
Cilindro tem razo 2:1(rea da cmara/rea da suco da haste)
Filtros da Linhade Retorno
Montagem de Filtro Duplex
FiltragemOff-Line
Tambm referidacomo recirculagem,ou filtragem auxiliar, este sis-tema totalmenteindependente deum sistema hidru-lico principal deuma mquina. A filtragem off-lineconsiste de umabomba, filtro,motor eltrico e os sistemas de conexes. Estescomponentes soinstalados fora dalinha como um pequeno subsistemaseparado das linhas de trabalho ouincludo em um de resfriamento. Ofluido bombeado fora do reser-vatrio atravs do filtro e retornapara o reservatrio em um ciclo contnuo. Com este efeito polidor, afiltragem off-line capaz de manterum fluido em um nvel constante decontaminao. Como com o filtro dalinha de retorno, este tipo de sistemaadequa-se melhor para manter a
pureza, mas no fornece proteo especfica aos componentes.Uma circulaao contnua da filtragem off-line tem a vantagemadicional de ser relativamente fcil dese adequar em um sistema existente que tenha filtragem inadequada.Mais ainda, a manuteno do filtro pode ser feita sem desligar o sistema principal. Muitos sistemasse beneficiariam grandemente
de uma combinao de filtros de suco, presso, retorno e off-line. A tabela da direita podeajudar na escolha da localizao do sistema.
Tipos e Localizaes dos Filtros
30
Filtragem - FatoDimensione o fluxo da
bomba de um pacote
off-line a um mnimo
de 10% do volume do
reservatrio principal.
Filtragem - FatoO nvel de limpeza de um
sistema diretamente
proporcional vazo
sobre o sistema de filtros.
Efeito de Vazo sobre a Performance daFiltrao Off-Line
.01
.1
23/21/18
20/18/1519/17/14
18/16/1316/14/12
15/13/10
- Para filtros Razo Beta com mni-mo de Razo (10)= 75
- (Nmero de partculas > 10 mcrons entrando por minuto)
- Fonte baseado no Fitch, E.C. Fluid Contamination Control, FES, Inc. Stillwater, Oklahoma, 1988
Nm
ero
de p
artc
ulas
por
milil
itro
do la
do n
o fi
ltrad
o, m
aior
tipo
de
refe
rnc
ia
Corr
ela
o IS
O
1
10
1 GP
M (3
.8 lpm
)
10 G
PM (3
8 lpm
)
10
0 GPM
(380
lpm)
102
103
103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012
104
105
106
Razo de Contaminao
Filtro Fora de Linha
Respiros SistemaHidrulico ouLubrificante
Existente
Bomba
Filtro Off-line
Resfriador Opcional
Tipos e Localizaes dos Filtros
31
Comparativo dos Tipos de Filtros e LocalizaesLocalizao Vantagens Desvantagensdo Filtro
Suco(Montado externamente)
Presso
Retorno
Off-Line
ltima chance de proteo bomba
Muito mais fcil de se fazermanuteno do que o detela no fundo do reservatrio.
Proteo especfica doscomponentes
Contribui para todo o nvel delimpeza do sistema.
Pode usar elementos de filtro dealta eficincia e filtragem fina.
Captura dos sedimentos do desgaste da bomba.
Captura dos sedimentos do des-gaste dos componentes e sujeiraentrando atravs da vedaogasta da haste antes que entre no reservatrio.
Menores faixas de presso resul-tam em menores custos.
Pode ser na linha ou no tanquepara facilitar instalao.
Polimento contnuo do fluidodo sistema hidrulico principal,mesmo se o sistema estiver parado.
Possibilidade de manutenosem parada do sistema central.
Os filtros no so afetados peloaumento repentino do fluxo, permitindo tima vida e desem-penho para o elemento.
A linha de descarga pode ser dire-cionada para a bomba do sistemacentral para fornecer superdescar-ga com fluido limpo e refrigerado.
Nveis de pureza podem ser obtidose manuseados com preciso.
A refrigerao do fluido pode serfacilmente incorporada.
Deve usar meio filtrante relativamente aberto e/oucarcaa grande para manter a queda de pressobaixa devido s condiesda entrada da bomba.
Custo relativamente alto No protege os compo-
nentes ps bomba dos sedi-mentos do desgaste dabomba.
Pode no ser adequadopara bombas com volumemuito variveis.
Proteo mnima do sistema.
A carcaa relativamentecara porque deve suportar a total presso do sistema.
No captura os sedimentosdo desgaste dos compo-nentes em trabalho do ladops-bomba
Sem proteo para a conta-minao gerada pela bomba.
O aumento repentino dofluxo da linha de retornopode reduzir o desempenhodo filtro.
Sem proteo direta docomponente
Custo relativo inicial alto.
Custo relativo inicial alto. Requer espao adicional. Sem proteo direta ao
componente.
Mtodos de Anlise de Fluido
Teste de Membrana
Contador de Partculas Porttil
Anlise de Laboratrio
A anlise do fluido a parte essencial de qualquer programa demanuteno. A anlise do fluido assegura que o fluido est conformes especificaes do fabricante, verifica a composiao do fluido edetermina seu nvel de contaminaogeral.
Teste de Membrana
O Teste de Membrana no nadamais que uma anlise visual de umaamostra do fluido. Normalmentecompe-se da tomada de umaamostra do fluido que passada por
um meio filtrante de membrana. A membrana ento analisada pormicroscpio para cor e contedoe comparado aos padres ISO.Usando-se esta comparao, ousurio pode ter uma estimativapassa, no-passa do nvel de purezado sistema.
Um outro uso do teste de membranamenos usado seria a contagem daspartculas vistas atravs domicroscpio. Estes nmeros seriamento extrapolados para um nvel de pureza ISO.
A margem de erro para ambos osmtodos relativamente alta devido ao fator humano.
Anlise de Fluido
32
Filtragem - FatoO nico meio de se saber
a condio de um fluido
atravs da anlise do
mesmo. O exame visual
no um mtodo preciso.
Filtragem - FatoQualquer anlise de fluido
sempre deve incluir a
contagem de partculas
e o cdigo ISO
correspondentes.
Kit Teste de Membrana
Contador de Partculas Porttil
O mais promissor desenvolvimento na anlise de fluidos o contador de partculas a laser porttil. Os conta-dores de partculas a laser so com-parveis a unidades laboratoriais completas na contagem de partculasmenores que a faixa de micronagem 2+. Reforos para esta recente tecnologiainclui: preciso, repetio, portabili-dade e agilidade. Um teste geralmenteleva menos que um minuto.Os contadores de partculas a laserfornecero somente contagens departculas e classificaes do nvel depureza. Testes de contedo de gua,viscosidade e anlise espectromtricapodero requerer uma anlise labora-torial completa.
Anlise Laboratorial
A anlise laboratorial uma visocompleta de uma amostra de fluido. A maioria dos laboratrios qualifica-dos oferecero os seguintes testes ecaractersticas como um pacote:
Viscosidade
Nmero de neutralizao
Contedo de gua
Contagem de partculas
Anlise espectromtrica(desgaste dos metais e anlises suplementares reportadas em partes por milhes, ou ppm)
Grficos de tendncia
Foto microgrfica
Recomendaes
Ao tomar-se uma amostra de fluido de um sistema, deve-setomar cuidado para que aamostra seja realmente um representativo do sistema. Para isto, o recipiente para o fluido deve ser limpo antes detomar a amostra e o fluido deveser corretamente extrado do sistema.
H uma norma da National FluidPower Association (NFPA) para aextrao de amostras de fluidos deum reservatrio de um sistema de fluido hidrulico operante (NFPAT2.9.1-1972). H tambm o mtodo da American National Standard (ANSI B93.13-1972) para a extraode amostras de fluidos hidrulicospara a anlise de partculas contaminantes. Ambos os mtodos de extrao so recomendados.
Em qualquer caso, a amostra de umfluido representativo a meta. Asvlvulas para retirada de amostradevem ser abertas e descarregadas nomnimo por 15 segundos. O recipiente da amostra deve ser mantido por perto at que o fluidoe a vlvula estejam prontos para aamostragem. O sistema deve estar auma temperatura operacional no mnimo por 30 minutos antes que aamostra seja retirada.
Veja um procedimento completono apndice.
Anlise de Fluido
Contador de Partculas Porttil
Anlise de Laboratrio
33
Apndice
4. Posicione um reci-piente de amostraaprovado debaixo dacorrente de fluxopara os mtodos devlvula acima.
5. Feche o recipienteimediatamente.
6. Etiquete com infor-maes importantesconforme o mtodopor vlvula deamostragem.Nota: Selecione umavlvula ou conexoonde a presso forlimitada a 200 psig(14 bar) ou menos.
Com referncia ao mto-do a ser usado, observeas regras comuns.Qualquer equipamentoque for usado para oprocedimento deamostragem do fluidodeve ser lavado e enxaguado com um solvente filtrado. Isto inclui bombas vcuo,seringas e tubos. Seuobjetivo contarsomente as partculasque j esto no sistema. Recipientes contamina-dos e amostras no representativas levaroa concluses errneas e custaro mais no decorrer do tempo.
Modelo xxxx No do Relatrio xxxxElemento xx Data xxVazo 30 Gpm Testado por xxxFab.Int. 10 pol. gua Amostra no. xxxFluido Mil-H-5606/Shell Asa-3 Contador na-linha
98/102F;14.77-15.3 C
Presso Diferencial (PSID) Fluido injetadoFinal 235.0 Gravimtrico (MG/L) Vazo (L/Min)Inicial 5.0 Inicial 1226.8 7 PointCarcaa 3.2 Final 1279.4 AverageElemento 1.8 Average 1253.1 0.453lquido 233.2Sistema Gravimtrico (MG/L): Base: 5.0 Final: 11.8
% liq. Tempo P Gramas Fluxo Anlise de distrib. de PartculasFiltro/ Adic. de inj. (Acima/Abaixo/Beta) Tamanho da ParticulaElem. 2 3 5 7 10 12
Clean 4.89 2.22 1.11 0.89 0.22 0.00Fluid 8.32 1.75 0.44 0.00 0.00 0.002.5 25.4 10.8 14.4 0.451 13,178.00 6,682.00 2,678.00 1,382.00 643.30 436.10
7.6 10,168.00 2,863.00 340.30 39.55 3.18 0.231.30 2.33 7.85 34.9 200 1,900
5 31.1 16.7 17.7 0.455 14,060.00 7,214.00 2,822.00 1,427.00 673.00 463.2013.5 11,056.03 3,391.00 406.48 35.91 1.59 0.23
1.27 2.13 6.94 39.7 420 2,00010 35.8 28.3 20.3 0.455 13,900.00 7,207.00 2,817.00 Cont. da Part. lado no filtrado
25.1 10,590.00 3,274.00 395.301.31 2.20 7.13
20 39.0 51.6 22.1 0.453 14,950.00 7,833.00 3,201.00 Cont. da Part. lado filtrado48.4 9,496.00 2,869.00 375.00
1.57 2.73 8.54 Razo Beta40 42.6 98.3 24.2 0.455 12,410.00 6,696.00 2,857.00 1,495.00 700.70 474.68
95.1 7,843.00 2,277.83 380.58 38.83 1.82 0.461.58 2.94 9.51 49.8 390 1,000
80 45.1 191.6 25.6 0.453 11,420.00 6,299.00 2,768.00 1,456.00 681.10 469.30188.4 6,152.00 1,709.00 234.30 32.28 5.46 2.50
1.86 3.69 11.8 45.1 120 190100 45.9 238.2 26.1 0.451 11,130.00 6,136.00 2,717.00 1,427.00 669.40 460.90
235.0 6,013.00 1,690.00 262.50 41.14 8.87 5.231.85 3.63 10.4 34.7 75.5 88.1
Minimum Beta: Ratios 1.27 2.13 6.94 32.6 75.5 88.1Time Avg. Beta Ratios 1.36 2.42 7.97 37.2 220 800
Aditivo Anti-Esttico noFluido de Teste
Diferencial dePresso deTrmino de Teste
Valores
% do PsiLiquido
Durao doteste (minutos)
Filtro DPsi
Elemento DPsi
Capacidadeacumulativa(Gramas)
Fluxo deinjeo
Capacidade Final (Gramas): Aparente: 26.1 Retido: 25.8
Razo Beta Mnima por tamanhode partcula durante o teste
Mdia Ponderada de Razo Beta no Acumulado de Contaminante Quantidade decorrer do teste por tamanho injetado durante o teste calculada de de partcula reteno em
gramas
Relatrio Laboratorial de Amostra de Mltipla Passagem
35
Apndice
36
Ta b e l a d e C o n v e r s o d eV i s c o s i d a d e
Ta b e l a d e C o n v e r s o M t r i c a
PARA CONVERTER EM MULTIPLIQUE POR Polegadas Milmetros 25.40Milmetros Polegadas .03937Gales Litros 3.785Litros Gales .2642Libras Quilogramas .4536Quilogramas Libras 2.2046psi Bar .06804Bar psi 14.5Centgrado Fahrenheit (7C x 95) +32Fahrenheit Centgrado (7F - 32) /1.8Mcrons Polegadas .000039Mcrons Metros .000001
cSt (Centistokes) SUS (Saybolt Universal Seconds)*10 4620 9325 11630 13932.4 15040 18550 23270 32490 417
Comparaes so feitas 100 F (38 C). Para outras converses aproximadas: cSt =
* NOTA: Saybolt universal seconds tambm pode ser abreviada como SSU.
SUS4.635
Apndice
37
Viscosidade X Temperatura
2000
1000 500
200
100 50 20 10 8 6 4 3 2 1.5 1 .9 .8 .7 .6
-60
-40
-20
020
4060
8010
015
020
025
030
035
040
050
0
-51
-40
-29
-18
-74
1627
3838
6693
121
149
204
260 1
0,00
05,
000
1,00
0
500
250
100
50 40 35
Viscosidade CinemticaCentistokes
Viscosidade - SUS
Tem
pera
tura
8F
Tem
pera
tura
8C
SAE 6
0SA
E 50
Bunk
er "C
" & SA
E 50
Hydr
aulic
Flui
d M
IL-O
-560
6
MIL-
L-780
8
AN-0-
9 Gra
de 10
10
No. 4
Fuel
No. 3
Fuel
No. 2
Fuel
Dies
el Fu
elJP
-5 Ke
rose
ne
JP-4
Aver
age
Aviat
ion G
asoli
ne
Aver
age
SAE 7
0SA
E 40
SAE 3
0
SAE 2
0SA
E 10
Parker Hannifin Ind. e Com. Ltda.Diviso FiltrosVia Anhanguera Km 25,305275-000 Perus, SPTel: 11 3917-1407Fax: 11 [email protected]
HTM-2 - BR
Top Related