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 3917-1623www.parker.com.brfiltration@parker.com.br

HTM-2 - BR