Ícone Whatss
FLUIDOS HIDRÁULICOS I
Lubrificação

Publicado por Eng. José Cesário Neto

23 NOV 2021 | 15h25

Olá! Estou de volta e desta vez vou falar sobre os fluidos utilizados em sistemas hidráulicos. 

 

A palavra "hidráulica" provém do grego "hydro" que significa água. O primeiro uso documentado da hidráulica, aplicada como tecnologia para o bem-estar humano, se refere à utilização da água do rio Nilo por parte dos egípcios. Todo ano o rio Nilo inundava as terras desérticas do Egito, permitindo que pudessem ser cultivadas e dando origem ao assentamento de grupos nômades, o que permitiu o desenvolvimento destas novas civilizações.           

 

Embora a hidráulica seja um dos mais antigos ramos da ciência, só há algumas décadas é que o conhecimento das leis básicas dos fluidos foi posto em uso prático na indústria. Há pelo menos cinquenta anos seria impossível a aplicação da hidráulica como nós o fazemos hoje. Máquinas operatrizes para a produção de peças de precisão ainda não existiam. E ainda mais, a tecnologia dos lubrificantes ainda não havia progredido o bastante para produzir um óleo que justificasse seu uso na hidráulica.

 

Entretanto, à medida que a tecnologia foi avançando, a hidráulica foi se destacando e ganhando espaço como um meio de transmissão de energia nos mais variados segmentos, sendo a aplicação Industrial e de equipamentos móveis as que apresentaram um maior crescimento. Não há a menor dúvida de que o aumento da automação provocou um enorme desenvolvimento em equipamentos hidráulicos e dentre as principais vantagens, podemos destacar: 

 

     * Eliminação de mecanismos mecânicos complexos como excêntricos, engrenagens, alavancas, etc.

     * Possibilidade de projetar sistemas mais compactos e eficientes

     * O óleo lubrificante não está sujeito a quebras, como estão as peças mecânicas

     * Os componentes do sistema hidráulico não estão sujeitos a grandes desgastes

  * A força aplicada pode ser rapidamente gerada e transmitida a distâncias consideráveis, sem grandes perdas

    * Pode produzir uma grande variedade de movimentos tanto na transmissão rotativa de força como na transmissão direta

 

Com relação aos fluidos, os mais usados em sistemas hidráulicos são os óleos minerais derivados de petróleo. A água encontra aplicação somente em um número muito pequeno de instalações hidráulicas. Fluídos sintéticos e fluídos com alta resistência ao fogo invadiram o campo hidráulico, sendo seu uso quase obrigatório em algumas operações onde o risco de fogo está presente.

 

A primeira função de um fluido, hidráulico é transmitir força e também reproduzir instantaneamente qualquer mudança de direção ou magnitude de uma forma. Para que isso aconteça o líquido deve ser relativamente incompressível. Os líquidos possuem propriedades físicas que lhes dão a possibilidade de transmitir força em múltiplas direções. Líquidos não são compressíveis. Mesmo quando um líquido é submetido a uma pressão de milhares de libras por polegada quadrada, a mudança no volume é insignificante. A lição prática desse fato é que a força pode ser transmitida sem perda, em todas as direções, quando ela é aplicada em uma das superfícies de um líquido confinado. Pascal descobriu este princípio em 1620. Sua lei diz que "uma pressão exercida sobre um líquido confinado é transmitida sem perda em todas as direções e atua com força igual em todas as áreas iguais". Isso quer dizer que uma pressão aplicada a um líquido em um determinado ponto, será transmitida a qualquer ponto que o líquido alcance.  Sendo os líquidos incompressíveis, eles possuem uma vantagem distinta na transmissão de força.

 

 

FLUIDOS HIDRÁULICOS I

A Lei de Pascal pode ser ilustrada, aplicando uma força de 1 libra sobre um pistão de uma área transversal de 1 polegada quadrada. A pressão resultante é de 1 libra de força por polegada quadrada e se

Observe-se que os manômetros situados em locais diferentes registram exatamente a mesma pressão à medida em que se aumenta a força sobre o cilindro.

Da mesma forma, na Lei de Pascal se especifica a multiplicação da força se variarmos as áreas. Como se pode verificar na figura, a área do pistão da direita é 10 vezes a área do pistão da esquerda.

 

Se uma força de 1 lbf for aplicada sobre o pistão da esquerda, será gerada uma pressão de 1 lbf/polegada2 sobre o fluido que está comprimindo. Ao transmitir esta pressão através do fluido até o pistão da direita, que tem uma área de 10 polegadas2, será multiplicada a pressão por 10, obtendo-se uma pressão de   10lbf/polegadas2, e assim sucessivamente, como se pode verificar na animação. À medida que a pressão varia no cilindro da esquerda, a pressão que se obterá à direita será equivalente a dez vezes a esta.

FLUIDOS HIDRÁULICOS I

FLUIDOS HIDRÁULICOS

 

O equipamento hidráulico possui um custo elevado. Dessa forma, justifica-se o fato de querer obter-se deles o máximo rendimento com um mínimo de manutenção. Um dos principais fatores que se deve levar em consideração para que se estabeleça um bom rendimento e pouca manutenção, é a escolha correta do fluido hidráulico a ser utilizado. 

 

Portanto, o fluido hidráulico moderno deve satisfazer, principalmente, a quatro finalidades básicas: 

 

  1. Transmitir com eficiência a potência que lhe é fornecida
  2. Lubrificar, satisfatoriamente, os componentes internos do sistema
  3. Vedar folgas existentes 
  4. Refrigeração

 

E ter as seguintes características:

 

  1. Ser incompressível
  2. Ser bom lubrificante e compatível com os materiais componentes do sistema
  3. Possuir altíssimo índice de viscosidade, ou seja, mínima variação de viscosidades em uma faixa de temperatura muito ampla (-50 a 260oC)
  4. Ter um ponto de fluidez extremamente baixo
  5. Ser quimicamente estável em serviço mesmo em altas temperaturas e proteger as superfícies metálicas da corrosão
  6. Possuir grande resistência ao cisalhamento
  7. Não ser tóxico 
  8. Boa relação custo-benefício e grande disponibilidade
  9. Liberar ar instantaneamente e se separar rapidamente da água
  10. Não ser inflamável
  11. Não absorver ar nem umidade
  12. Grande capacidade de dissipar calor

 

Dentre os fluidos utilizados em sistemas hidráulicos, podemos destacar os seguintes tipos:   

 

  • Óleo mineral
  • Fluidos hidráulicos resistentes ao fogo 
  • Fluidos hidráulicos sintéticos
  • Fluidos hidráulicos vegetais

 

ÓLEO MINERAL 

 

Quando nos referimos a "óleo-hidráulico", normalmente subentende-se que, estamos falando sobre óleo mineral. O óleo mineral, aplicado em sistemas óleo-hidráulicos, é o óleo derivado do petróleo feito através de um cuidadoso processo de refinamento, que consiste em separar os diversos derivados do petróleo. O óleo deve possuir uma série de qualidades, algumas inerentes e outras que são adicionadas (aditivos), a fim de que seja assegurada uma boa performance ao sistema hidráulico.

 

FLUIDOS HIDRÁULICOS RESISTENTES AO FOGO 

 

Fluidos hidráulicos resistentes ao fogo são produtos que devem ser utilizados em sistemas hidráulicos, quando se fizerem presentes, condições combinadas de altas temperaturas, altas vazões e altas pressões. Tais situações tendem a diminuir a vida útil do fluido hidráulico e a aumentar seu potencial de facilitar o risco de fogo, visto que, um pequeno vazamento, poderá causar um escapamento em forma de névoa, facilmente inflamável por uma faísca acidental ou mais particularmente, pelo contado do fluido com superfícies quentes. Se estivermos utilizando óleos minerais convencionais, e se ocorrerem tais fatos, estes óleos uma vez inflamados, continuarão a se queimar e a propagar o fogo a outros equipamentos vizinhos, estendendo-se a prédios, etc., ocasionando sérios prejuízos à indústria, além da paralisação parcial ou total da produção.

 

Fluidos hidráulicos resistentes ao fogo se dividem em duas categorias principais: óleos sintéticos e óleos contendo água. 

 

  • Emulsões de óleo em água: Estes foram desenvolvidos a fim de se ter um fluido resistente ao fogo de baixo custo. Suas propriedades lubrificantes se aproximam das dos óleos hidráulicos minerais e suas propriedades de resistência ao fogo são semelhantes aos das emulsões de água em óleo. A quantidade de óleo adicionado a essas emulsões pode variar conforme a maior ou menor resistência ao fogo que se queira; contém geralmente 5 a 15% de óleo. 

 

  • Soluções químicas: Estes produtos podem ter várias aplicações, sendo as mais comuns as de características anticongelantes para fins automotivos; tais fluidos contêm glicóis e agentes inibidores de corrosão. 

 

  • Emulsões de água em óleo: São fluidos compostos de aproximadamente 40% de água e 60% de óleo. A água é finamente dispersa no óleo sob a forma de pequeninas partículas da ordem de 2 micra de diâmetro, e aditivos antidesgaste e inibidores de oxidação são incorporados ao mesmo. Atualmente são essas emulsões, as mais usadas industrialmente. 

 

  • Água/glicol: Contém, aproximadamente, 40-50% de água e etileno glicol ou polialquileno glicol, juntamente com aditivos antidesgaste e inibidores de oxidação; possuem um bom nível de viscosidade/temperatura, existindo no entanto limitações, quanto as temperaturas de utilização devido a presença de água, cuja redução proporciona um aumento da viscosidade da solução, tendência à corrosão, diminuição de poder lubrificante e altos custos de manutenção.

 

FLUIDOS HIDRÁULICOS SINTÉTICOS

 

Os fluidos sintéticos podem ser divididos segundo os seguintes tipos:

 

  • Ester Fosfatado: A maioria desses fluidos possui aumentadores do índice de viscosidade para reduzir os efeitos da temperatura sobre a viscosidade, sem os quais teriam um I.V. bem menor que os óleos hidráulicos minerais convencionais. Cuidados especiais devem ser tomados quando da escolha dos retentores e partes de borracha do sistema.

 

  • Sintéticos clorados: Estes produtos contêm geralmente 40-50% de cloro combinado. A grande desvantagem desses fluidos é sua alta densidade, a qual pode causar dificuldades com a bomba de sucção e também aumentar a absorbância de potência do sistema. 

 

  • Fosfatados/Clorados: Apresentam normalmente problemas pelo uso de fluidos sintéticos clorados e por esta razão são misturados com Ester-fosfatados. Estas misturas, entretanto, têm uma densidade entre as dos fluidos sintéticos clorados e as dos Ester-fosfatados, tendo a possuir propriedades de resistência ao fogo, peculiares as dos fluidos sintéticos clorados. 

 

  • Misturas de óleo mineral com compostos clorados/fosfatados: São fluidos desenvolvidos com a finalidade da obtenção de compostos de baixo preço. Suas propriedades lubrificantes se aproximam das dos óleos minerais puros e sua resistência ao fogo é igual a das emulsões água em óleo. A quantidade de óleo incorporado a estes fluidos pode variar de acordo com o maior ou menor grau de resistência ao fogo que se deseje. 

 

ÓLEOS HIDRÁULICOS VEGETAIS

 

Os tipos de óleos hidráulicos vegetais são produzidos principalmente a partir de óleo de canola. Sua estrutura química é semelhante à estrutura dos ésteres de poliol. Os fluidos vegetais hidráulicos possuem propriedades de lubrificação muito satisfatórias e alto índice de viscosidade (sensibilidade baixa à temperatura de viscosidade). Esse tipo de fluido de lubrificação não apresenta toxicidade e é biodegradável. A principal desvantagem dos óleos vegetais hidráulicos é sua resistência à oxidação relativamente baixa.

 

Bem pessoal, era isso o que eu tinha para hoje. No próximo Correio Técnico falarei sobre os aspectos que devemos levar em conta na hora de escolher o produto a ser usado no sistema hidráulico de um equipamento. Então, até o próximo Correio Técnico!

 

Qualquer dúvida, basta usar o espaço destinado a comentários.

(0) Comentário(s)

*Campo obrigatório