Manual de Filtragem

5/28/2018 Manual de Filtragem

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M A NUAL

DE FILTRAGEM

HIDRULICA

M A NUAL

DE FILTRAGEM

HIDRULICA


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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 manuf atura. Este Manual

ajudar o usurio a tomar

decises bem fundamentadas

sobre a Filtragem Hidrulica.


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Tipos e Font es de Cont aminao 4

Padr es de Limpeza do Fluido 12

Tipos e Gr aus de M eios Fil t r ant es 16

Es c olha do M eio Filt r ant e 2 0

Vida do Element o Fi lt r ant e 2 2

Es c olha do Fil t r o 2 4

Tipos e Localizaes d os Fi l tr os

Tipos e Font es de Cont amina o 2 8

Anlis e de Fluidos 32

Apndic e 34

NDICEPginaSeo

Bases da ContaminaoBases da Cont aminao 2


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A Contaminao causa aMaioria das Falhas Hidrulicas

A experincia de projetistas e usuriosde sistemas de leos hidrulicos e

lubrificantes 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 doscomponentes.

3. Atuar como um meio trocador decalor.

4. Preencher a folga entre os compo-nentes mveis.

Se uma destas quatro funes forimpedida, o sistema hidrulico nodesempenhar conforme projetadO resultado da parada pode facil-mente custar muito mais do queimaginado por hora de manufaturaA manuteno do fluido hidrulicoajuda a prevenir ou reduzir a paradno planejada. Isto conseguidoatravs de um programa contnuo dmelhoria que minimiza e remove ocontaminantes.

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 hidrulic que ele crie um filme lubrificantepara manter as peas de precisoseparadas. O ideal um filme fino suficiente para preencher completamente a folga entre as peas.

Bases de Contaminao

2

Fi l t ragem - Fa toO projeto adequado, a

instalao e a filtragem

hidrulica tm um papel

chave no planejamento

da manuten o preventiva.

Fi l t ragem - Fa toA funo de um filtro

no limpar o leo mas

reduzir custos operacionais.

Fotomicrogrfica da partcula contaminante.

(Ampliado 100x Escala: 1 diviso =20 mcrons)


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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 ser

perfurado pela aspereza da superf-cie de duas peas em movimento. Oresultado contribuir para umafrico desgastante.

Bases de Contaminao

Folga Tpica deComponentes Hidrulicos

Mcrons

0.5

0.5-1

0.5-5

1-4

1-25

5-40

18-63

50-250

130-450

ComponenteRolamentos anti-frico derolos e esferasBomba de PalhetaBomba de Engrenagens (engrenagemcom a tampa)Servo Vlvulas (carretel com a luva)Rolamentos hidroststicos

Rolamentos de Pisto (pisto comcamisa)Servo VlvulaAtuadoresOrifcio de Servo Vlvula

Tamanho Relativo das PartculasPolegadas..0039.0027.0016.0010.0003.0001

Mcrons10070402582

SubstnciaGro de sal refinadoCabelo humanoLimite mx. de visibilidadeFarinha de trigoClulas verm. do sangueBactria

Escala Micrmetro

Os 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 davisibilidade 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.


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Contaminao daPartcula

Tipos

A 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, aspequenas 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

Fi l t ragem - Fa toO 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.

Fi l t ragem - Fa toAditivos em fluidos

hidrulicos so geralmente

menores que 1 mcron e

so insensveis aos

mtodos de filtragem

padro.

Partculas Duras

Slica

Carbono

Metal

Partculas M aleveis

Borracha

Fibras

Microorganismos


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Danos

Fontes

Formada durante os processosde manufatura e montagem.

Adicionado com novos fluidos.

Insero externa durante aoperao.

Gerado internamente durante aoperao (veja quadro abaixo).

Se no forem adequadamenteabsorvidos, os contaminantes da

manufatura ou montagem serodeixados no sistema.

Estes contaminantes incluemsujeira, respingo de solda, part-culas de borracha de mangueiras vedaes, areia de fundio e sedmentos de metal dos componenteusinados. Tambm quando o fluid inicialmente adicionado ao sistea contaminao introduzida.Durante o sistema de operao acontaminao entra atravs dastampas de respiro, vedaes gastae outros sistemas de abertura.A operao do sistema tambm gcontaminao interna. Isto ocorrequando o desgaste do sedimento dmetal e os produtos qumicos reagcom as superfcies dos componenpara gerar mais contaminao.


Os efeitos das partculas podeminiciar um desgaste da

superfcie.

A B

C D

A.As interaes

mecnicas de trscorpos podem resultarem interferncia.

B.O desgaste de doiscorpos comum emcomponenteshidrulicos.C.Partculas duraspodem criar umdesgaste entre trscorpos para gerar

mais partculas.

Contaminante Gerado

Desgaste Abrasivo - partculas duras

ligando duas superfcies em movimen-

to, desgastando uma ou ambas.

Desgaste por Cavitao - fluxo de

entrada restrito para a bomba causa

vazios 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 na

superfcie, que se expande ocasionan-

do escamas devido ao repetido ten-

sionamento da rea danificada.

Desgaste Erosivo - partculas finas

em fluxos de alta velocidade do fluido

desgasta um canto ou uma superfcie

crtica.

Desgaste Adesivo - perda do filme

de leo permite o contato metal com

metal entre superfcies em movimento.

Desgaste Corrosivo - contaminao

por gua ou qumica no fluido causa

ferrugem ou reao qumica que

degrada a superfcie.


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Equipamento Mbil 108-1010por minuto*

Fbricas de Manufatura 106-108por minuto*

Linha de Montagem 105-106por minuto*

* Nmero de partculas maior que 10 mcrons inseridas

no sistema por todas as fontes.

Nveis de Insero para Sistemas Tpicos

Fontes de Contaminao ExternaFi l t ragem - Fa toSinais de A dvertncia

da Contaminao doSistema

Solenide queimada.

Descentralizao do

carretel da vlvula,

vazamento e trepidao.

Falha na bomba, perda

de vazo e reposies

frequentes.

Vazamento no c i lindro e

riscos.

Aumento da his terese

da servo.

Fi l t ragem - Fa toA 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.


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Contaminao dagua

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 do

ponto de saturao de um fluidoespecfico. Neste ponto, o fluidono pode dissolver ou reter maisgua. A gua livre geralmente percebida como uma descoloraoleitosa do fluido.


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


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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 emetais diferentes encorajam a aogalvnica. Superfcies de metal pon-teadas e corrodas como resultadofinal. Maiores complicaes ocorrem

quando a temperatura decresce e ofluido tem menos habilidade parareter a gua. Quando o ponto de

congelamento alcanado, forma-cristais de gelo de uma forma adveafetando totalmente a funo do s

tema. As funes de operao podtornar-se vagarosa ou errante.

A conduo eltrica torna-se umproblema quando a contaminaoda gua enfraquece as propriedadede isolao de um fluido, decrescedo assim sua fora dieltrica kV.


8

Fi l t ragem - Fa toUm 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.

Fi l t ragem - Fa toOs fluidos hidrulicos tm

a capacidade de reter

mais gua a medida em

que a tem peratura

aumenta.

Um fluido turvo pode

tornar-se claro co nforme o

sistema for aquec endo-se.Resultados tpicos de desgaste de bomba devido a partculas e contaminao da gua.


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Fontes

Vedao do atuador desgastado

Vazamento na abertura doreservatrio

Condensao

Vazamento no trocador de calor

Os fluidos esto constantementeexpostos a gua e vapor de guaenquanto so manuseados earmazenados. Por exemplo,

comum em armazenamentoexternos 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 sistematravs de cilindro desgastado,vedaes do atuador ou atravs daberturas dos reservatrios. A co

densao tambm uma fonteprimria da gua. Como os fluidoresfriam-se em um reservatrio otanque, o vapor dgua condensanas superfcies internas causandoferrugem ou outros problemas decorroso.


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" J ulho 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%Vida

Remanescen

tedo

Ro

lamen

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 ppm100 ppm500 ppm1000 ppm1500 ppm2500 ppm5000 ppm


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Preveno

Normalmente excessiva quantidadede gua pode ser removida do sistema.As mesmas medidas preventivas

tomadas 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:

Absoro

Isto 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. Esteselementos fixam-se dentro de carcaas

padro de filtros e so geralmenteusados quando pequenos volumesde gua esto envolvidos.

Centrifugao

Separa a gua do leo atravs dacentrifugao. Este mtodo tambmeficaz somente com gua livre maspara grandes volumes.

Desidratao VcuoSepara a gua do leo atravs deum processo vcuo e secante.Este mtodo tambm para grandevolume de gua mas eficaz com

os estados livres e dissolvido.


10

Fi l t ragem - Fa toA 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.

Fi l t ragem - Fa toOs elementos de filtros de

absoro tm timo

desempenho em aplicaes

de baixo fluxo e baixaviscosidade.

Sistema de desidratao vcuo


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Contaminao do Ar

Tipos

Em um sistema lquido, o ar pode

existir tanto no estado dissolvidocomo livre ou indissolvido. O ardissolvido pode no acarretar umproblema, mantendo-o em soluo.Quando um lquido contm o arindissolvido, problemas podemocorrer na passagem pelosistema/componentes. Pode haveralteraes de presso quecomprimem o ar e produzam umagrande quantidade de calor empequenas bolhas de ar. Este calorpode destruir os aditivos e atmesmo o fluido base.

Se a quantidade de ar dissolvidotornar-se alta o suficiente, ocorrerum efeito negativo na quantidade detrabalho desempenhado pelosistema. O trabalho desempenhadoem um sistema hidrulico baseia-seno fluido ser relativamente incom-primvel mas o ar reduz o mdulode elasticidade do fluido. Istodeve-se ao fato de que o ar at

20000 vezes mais compressvelque 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 deoperao

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 sedimentosda oxidao no forem prevenidosou removidos.

Fontes

Vazamento no sistema

Aerao da bombaTurbulncia do fluido no

reservatrio

Preveno

Sistema de sangramento do ar

Linha de suco sempre com

Projeto apropriado para oreservatrio

Difusores na linha de retorno



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A fim de detectar ou corrigir osproblemas, usada a escala dereferncia de contaminao. Acontagem de partculas o mtodo

mais comum para obter-se nveis depadro de limpeza. So usadosinstrumentos 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 StandardOrganization), nvel padro de limpza, tem obtido uma vasta aceitaoem muitas indstrias de hoje. Uma

verso modificada vastamente utilda deste padro, refere-se ao nmede partculas maior que 2, 5 e 15mcrons* em um certo volume, germente 1 mililitro ou 100 mililitros. nmero de partculas 2+ e 5+ mcr usado como ponto de refernciapara partculas sedimentadas. Otamanho 15+ indica a quantidade dpartculas maiores presentes quecontribuem grandemente para umapossvel falha catastrfica do

componente.

Padr es de Limpeza do Fluido

12

Fi l t ragem - Fa toSaber o nvel de limpeza do

fluido a base para as

medidas de controle de

contaminao.

Fi l t ragem - Fa toOs 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 atualmenteatende ao padro ISO, pode ainda ser usado em algumas publicaes (Exemplo: um cdigo ISO de 16/13 referia-a partculas em faixas de 5+e 15+mcrons somente).


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Padr es de Limpeza do Fluido

Quadro ISO 4406

2423222120191817

161514131211109876

Nmero dePartculas Mais de At e inclusive

Nmero de partculas por ml

80.00040.00020.00010.0005.0002.5001.300

640

320160804020105

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).


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Padres de Limpezapara 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 escritoas recomendaes do nvel decontaminao do fluido. Estainformao necessria paraselecionar o nvel de filtragemcorreto. Pode servir tambm comogarantia contrapossveis reclamaesfuturas, visto que podedelinear a linha entre ouso normal e operaoexcessiva ou abusiva.

Padr es de Fluido par a Limpeza

14

Limpeza do Fluido Requerida paraTpicos Componentes Hidrulicos

Componentes CdigoISO

Controle de servo vlvulas 16/14/11Vlvulas proporcionais 17/15/12Bombas/motoresde palheta e pisto 18/16/13Vlvulas de controledirecional e presso 18/16/13Bombas de engrenagems/ motores 19/17/14

Vlvulas de controle defluxo, cilindros 20/18/15Fluido novo no usado 20/18/15

Fi l t ragem - Fa toMuitos fabricantes demquinas e componentes

hidrulicos especificam um

objetivo de nvel de limpeza

ISO para o equipamento,

a fim de alcanar timos

padres de desempenho.

Fi l t ragem - Fa toA cor no um bom

indicador do nvel de

pureza do fluido.


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Padr es de Limpeza par a o Component e

Tabela de Correlao dos Nveis de Limpeza

23/21/18

22/20/18

22/20/1722/20/16

21/19/16

20/18/15

19/17/14

18/16/13

17/15/12

16/14/12

16/14/11

15/13/1014/12/9

13/11/8

12/10/8

12/10/7

12/10/6

Cd. ISO 2 McronsPartculas/ Mililitros

80.000

40.000

40.00040.000

20.000

10.000

5.000

2.500

1.300

640

640

320

160

80

40

40

40

5 Mcrons

20.000

10.000

10.00010.000

5.000

2.500

1.300

640

320

160

160

80

40

20

10

10

10

NAS 1638(1964)

SAE Nvel(1963)15 Mcrons

2.500

2.500

1.300640

640

320

160

80

40

40

20

10

5

2.5

2.5

1.3

.64

12

11

10

9

8

7

6

5

43

2

1

6

5

4

3

2

10


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O meio fi l tr an te aqu ela par te

do elemento que r emove o

contaminante.

Geralmente o meio filtrante vem em

forma de folhas e ento plissado paraexpor mais rea da superfcie para ofluxo do fluido. Isto reduz a pressodiferencial enquanto aumenta acapacidade de reteno de contami-nantes. Em alguns casos, o meiofiltrante pode ter camadas mltiplase telas para atingir certo critrio dedesempenho. Depois de plissado ecortado no comprimento apropriado,as duas pontas so ligadas usando-seum clipe especial, adesivo ou outro

mecanismo 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, aformao 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 Profundida

Para tipos de meio filtrantes de profudidade, o fluido deve tomar caminho

indiretos atravs do material que formo meio filtrante. As partculas sodepositadas nas aberturas em formade labirinto por todo o meio filtrantePor causa de sua construo, um mefiltrante tipo profundo tem muitosporos de vrios tamanhos. Dependenda distribuio dos tamanhos dosporos, este meio filtrante pode ter umalta faixa de captura de partculas cotamanhos pequenos.

A natureza do meio filtrante e oprocesso de entrada do contaminantno elemento do filtro explica porquealguns elementos duram muito mais doque outros. Em geral, o meio filtrantecontm milhes de pequenssimos porformados pelas fibras do meio filtranteOs poros tm um faixa de diferentestamanhos e so interconectados portodas as camadas do meio filtrantepara formar um caminho tortuosopara o fluxo do fluido.

Tipos e Nv eis de Element os Fi l t r ant es

16

Superfcie do Meio Filtran

74 m

Fi l t ragem - Fa toMeio 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.


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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 celulosetende a ter uma vasta faixa de tamanhos eso muito irregulares em formas, devidoao tamanho e forma irregulares das fibras.

Em contraste, o meio filtrante de fibrade vidro consiste de vrios tamanhos defibras que so muito uniformes emtamanho 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.


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 doMeio Filtrante

Eficinciade Captura

Cap. deReteno

PressoDiferencial

Vida noSistema

Fibra de vidro Alta Alta Moderada Alta Moderada para alt

Celulose (papel) Moderada Moderada Alta Moderada Baixa

Tela Baixa Baixa Baixa Moderada Moderada para alt


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O Teste deMltipla Passagem

A indstria de filtragemusa os procedimentos da

ISO 4572 Procedimentopara Teste de MltiplaPassagem para avaliar odesempenho do elementode filtro. Este procedi-mento tambmreconhecido pelaANSI* e NFPA**.Durante o Teste deMltipla Passagem, ofluido circula atravsdo circuito sob condiesprecisamente controladase monitoradas. A pressodiferencial 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. Trs

importantes caractersticas dedesempenho 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 conhecida

como 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 50.000partculas, 10 mcrons e maiores,foram contadas no lado no filtradodo filtro de teste e 10.000 partculasda mesma faixa de tamanho foramcontadas no lado filtrado do filtro dteste. A Razo Beta correspondenteseria igual a 5, como visto no seguinexemplo:


18

Medidor de vazo Amostra doLado Filtrado

Amostra doLado no Filtra

Filtro deTeste

DP Medidor

Reservatrio

Contaminante

Bomba de Rotao Varivel

Teste de Mltipla PassagemFi l t ragem - Fa toOs nveis de meio filtrante

expressos como Razo Beta

indicam a eficincia de

remoo de partculas do

meio filtrante.

Fi l t ragem - Fa toOs resultados do teste demltipla 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 nfiltrado

No de partculas lado

filtrado

B10= =550.000

10.000

x est emumtamanho de

partcula especfico


21/38

O exemplo poderia ser lido:Beta 10 igual a 5. Agora, um nmerode Razo Beta sozinhosignifica muito pouco. Ele umpasso preliminar para achar-se aeficincia de captura de contami-nante pelo filtro. Esta eficincia,expressada como percentual, podeser encontrada atravs de umasimples equao:

Ento, no exemplo, o filtro testadopossui 80%de eficincia ao remover10 mcrons epartculasmaiores. Para cada5 partculas intro-duzidas no filtronesta faixa detamanho, 4 eramretiradas pelo meiofiltrante do filtro. ARazo Beta/tabelade Eficinciasmostra algunsnmeros RazoBeta comuns e suascorrespondentes

eficincias.


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 umtamanho 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%


22/38

Escolha do Meio Fi l t rante

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: unidadehidrulica alimentando umaprensa perfuradora). Selecioneo ndice da tabela abaixo:

ndice N

Servio

PSI

0-1015

1015-2175

2175-3625

3625-5075

5075+

Bar

0-70

70-150

150-250

250-350

350+

Lev

1

1

2

3

4

Md.

2

3

3

5

6

Pes.

3

4

4

6

7

Sev.

4

5

6

7

8

Presso

Tabela BMeio Ambiente

Bom reas limpas, laboratrios 0Mdio Instalaes de mquinas em

geral, l inhas de montagem 1Pobre Automotivo, laminadores

(metal e papel) 2Hosti l 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, vlvulasMdia Proporcionais, controles fluxo

compensados 4Mdia Bombas de palheta, vlvulas de

carretel 3

Abaixo Bombas de engrenagens, vlvulasMdio 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

0-1.0001.000-5.0005.000-10.00010.000-20.000

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.

Fi l t ragem - Fa toNao 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 crticopara produo 1

ndice N

Tabela GRisco de SeguranaRelaciona a necessidade para seguranaadicional de operao

Alto Sistemas de transmissodos freios para iamentoem minas 3

Mdio Onde falha provvel decausar danos 1

Baixo Alguns bancos de testesde componentes hidrulicos,riscos por negligncia 0

ndice N


23/38

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 filtrantefoi 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 dendice 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 qu

(98,7%de eficincia). Deve ser en

zado que a faixa de razo obtida

somente ser considerada como u

aproximao. Parmetros precisooperao so difceis para quant

tanto pelo usurio como pelo fab

cante do equipamento de filtrage

Escolha do Meio Fi l t rante

FatoresdendiceTotal

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)

RatingRange

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 esttrabalhando 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 seremconsiderados 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 ebombas variveis de pisto so muito caras para ousurio 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 Betamnima de B13=75 (98,7% de eficincia).


24/38

Carga de Contaminante

A entrada do contaminante noelemento simplesmente o processo

de bloquear os poros por todo oelemento. Visto que o elemento ficabloqueado com partculas decontaminantes, h poucos porospara 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 o

processo 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 atravdo elemento so algumas razes p

alguns elementos terem vidasmais 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 d

contaminante por um longo perodO elemento captura seletivamente partculas de vrios tamanhos,conforme o fluido passa por ele. Oporos muito pequenos no meiofiltrante nao so bloqueados porgrandes partculas. Estes pequenosporos do lado filtrado permanecemdisponveis para toda a grandequantidade de pequenas partculaspresentes no fluido.

Vida do Elemento Fi l t rante

22

PressoDiferencial

Tempo

Incrementode vida

urva e ntra a e ontamnantes no emento

Fi l t ragem - Fa toConforme 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.


25/38

Perfil da Vida do Elemento

Todo elemento tem uma relao dediferencial de presso caracterstico

versus 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 etm um efeito bem definido sobreo 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 mudanadas 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 raramente

disponvel. 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 o

perfil de vida do elemento. Como jmencionado, tais condies deoperao como: vazo de fluxo eviscosidade 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, mato e a disposio dos poros no

mento determinam o perfilcaracterstico de vida. Os elemenque so fabricados de meio filtrade celulose, meio filtrante de fibrde vidro de uma s camada e devrias camadas, tm todos um pde vida diferente. O grfico comptivo de trs meios filtrantes comconfiguraes mais comuns mosclaramente a vantagem de vida delemento de fibra de vidro demltiplas camadas.

Vida do Element o Fi l t r ant e

00 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

10

20

30

40

50

60

70

80

90 6

5

4

3

2

1

100

CAPACIDADES (GRAMAS)

Celulose Fibra de vidro comvrias camadas

Fibra de vidro com1 camada

PRESSODIFERE

NCIAL(psi)

P R E S S O D I F E R E

N C I A L ( b )

Comparativo de Vida dos Tipos de Elementos


26/38

Carcaas do Filtro

A carcaa do filtro um vaso depresso que contm o elemento defiltro. 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 escolha

da carcaa do filtro inclui mtodosde 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 determinante principal da presso trabalho. As carcaas so projetadgenericamente para trs localizaem um circuito: suco, presso oulinhas de retorno. Uma caracterstdestas localizaes sua pressomxima de operao. Filtros parasuco e linha de retorno so projedos para presses mais baixas, at500 psi (34 bar). As locali-zaes dos filtros de presso pode

requerer taxas de 1500 psi a 6000 p

(103 a 414 bar). essencial analisao circuito para frequentes picos depresso, assim como condiesconstantes. Algumas carcaas tmfaixas de presso de fadiga menoreou restritas. Em circuitos comfrequentes picos de alta presso,deve ser usado outro tipo decarcaa para prevenir as falhasrelacionadas fadigas.

Escolha do Fi l t ro

24

Fi l t ragem - Fa toSempre use um indicador

de condio do elemento

com qualquer filtro,

especialmente com aqueles

que no tm uma vlvula

bypass.

Fi l t ragem - Fa toUm 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


27/38

A Vlvula Bypass (Alvio)

A vlvula bypass usada paraprevenir o colapso ou quebra do

elemento 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 evita

que 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 servovlvulas e outro componentede proteo sensvel. Quandoespecificar um filtro sem

bypass, certifique-se de que oelemento tenha faixa depresso diferencial pertoda presso de operaomxima 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 carcae da faixa de presso, deve serescolhida a vlvula bypass. Aconfigurao da vlvula bypass

deve ser selecionada antes dedimensionar a carcaa. Aps tudter sido escolhido, deve-se escolhainda a presso bypass mais altadisponvel pelo fabricante. Istofornecer uma vida mais longa aelemento de um dado tamanhode filtro. Ocasionalmente, podeser selecionada uma configuramais baixa para ajudar a minimiza 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 0,2bar) para minimizar a chancepotencial de cavitao da bomba

Es c olha do Fi l t r o

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

Vazo

0

2

Decrscimo da Performance Beta por Ciclo de Vazo e Abertura do Byp

B10deEfetivaFiltragem

4

6

Fluxo

Est

vel-

Vlv

ulaTotalm

ente

Fechada

FluxoOsci

lante-V

lvulaTota

lmenteFe

chada

8

10

0 2 4 6 8 10

12

FluxoOsci

lante-Vl

vulaTotalm

enteFecha

da

FluxoOscilante-20%de

AberturaVlvula

FluxoOscilante-40%deAberturaVlvula

B10

do Teste de Mltipla Passagem

Betapor Ciclode Vazo

FluxoOscilant

e-10%deAb

erturaVlvul

a

Fluxo

Est

vel-

Vlv

ulaTotalm

ente

Fechada


28/38

Indicadores da Condiodo Elemento

O indicador da condio do elemento

indica quando o elemento deve serlimpo ou substitudo. Geralmente, oindicador tem marcas de calibraoque tambm indicam se a vlvulabypass foi aberta. O indicadorpode ser ligado mecanicamente vlvula bypass ou pode ser umdispositivo sensitivo de pressodiferencial totalmente independente.Os indicadores podem dar sinaiseltricos, visuais ou ambos.Normalmente, os indicadores soconfigurados para vrias indicaes

at 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 razo

seja 3:1 ou at mesmo maior paraelemento com alta vida.

Por exemplo, o grfico da prxima

pgina ilustra os tipos de curvasfluxo/diferencial de presso queso usadas para dimensionar acarcaa. Como pode ser visto, oespecificador necessita saber aviscosidade do fluido de operao a mxima vazo de fluxo (ao invsde uma mdia) para certificar-se quo filtro no estar operando em umgrande parte do tempo em bypassdevido ao aumento do fluxo. Isto particularmente importante nosfiltros da linha de retorno, onde a

multiplicao do fluxo dos cilindropode aumentar o fluxo de retornocomparado com a vazo da bomba

Escolha do Fi l t ro

26

Fi l t ragem - Fa toSempre 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.

Fi l t ragem - Fa toO 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

PElementoLimpo

PressoDiferencial

VIDA

Presso

de aberturada vlvulabypass


29/38

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 daconfigurao bypass e dodiferencial de presso inicial.

Muitas montagens padro dos filtrosusam uma vlvula bypass para limitarqueda mxima de presso peloelemento. Visto que o elementotorna-se bloqueado com contami-nantes, o diferencial de pressoaumenta at que o ponto mximode presso da vlvula bypass sejaatingido. Neste ponto, o fluxointernamente ao filtro no passapelo elemento de filtro e sim pelavlvula bypass. Esta ao limita odiferencial de presso mximoatravs do elemento. O tpicoimportante 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 aumenpresso exponencial. Por esta raza relao entre o diferencial depresso inicial e a configuraoda presso da vlvula bypass somuito importantes. Esta relao vigor determina a vida til doelemento.

Em contraste, a vida til dos elemtos de fibra de vidro de uma ou mcamadas estabelecida pela regilinear horizontal do aumento de presso relativa, no a regio deaumento de presso exponenciamesma forma, a presso da vlvubypass de montagem do filtro, seou 75 psi (1,7 ou 5,2 bar), tem po

impacto na vida til do elementoAssim, o diferencial de presso ie a configurao da vlvula bypaso fatores de dimensionamento menos quando for consideradoum meio filtrante de fibra de vid

Es c olha do Fi l t r o

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)PressoDiferencial(bar

)

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 mxima

de fluxo seria entre 42 gpm e 54

gpm (159 lpm e 204 lpm).


30/38

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 sousados como proteo primriacontra 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 faixa

especfica de fluxo nalinha de presso.

Os filtros de pressoso 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 entra

todo da contaminao gerada pelabomba.

Tipos e Local izaes dos Fi l t r os

28

Para o Sistema

Fi l t ragem - Fa toOs filtros de tela de suco

geralmente referem-se ao

tamanho da malha:

malha 6560 = 238 mcrons



Fi l t ragem - Fa toO uso de filtros de sucoe filtros de tela tem

decrescido grandemente na

filtragem moderna.

Filtro deSuco

Para o Sistema

Filtro dePresso


31/38

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 localizadoimediatamente acima do reser-

vatrio, sua faixa de presso ecusto podem ser relativamentebaixos.

Em alguns casos, cilindros comlargos dimetros da haste podemresultar em multiplicao do fluxo.

O aumento da faixa do fluxo nalinha de retorno pode levar a vla bypass a ser aberta, permitinque o fluxo no filtrado passe p

o lado filtrado. Isto pode ser indjvel e deve-se tomar cuidado ndimensionamento do filtro.

Ambos os filtros de presso eretorno podem ser encontradosuma verso duplex. Sua mais nvel caracterstica a filtragem ctnua, a qual feita com duas omais cmaras de filtro e inclui ovalvulamento necessrio para pmitir a filtragem contnua eininterrupta. Quando um elemeprecisa de manuteno, a vlvuduplex acionada, desviando ofluxo para a cmara do filtro opAssim o elemento sujo pode sesubstitudo, enquanto o fluxo cotinua a passar pela montagem dtro. Tipicamente, a vlvula duplprevine qualquer bloqueio de fl


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


32/38

FiltragemOff-Line

Tambm referida

como recirculagem,ou filtragemauxiliar, este sis-tema totalmenteindependente deum sistema hidru-lico principal deuma mquina.A filtragem off-lineconsiste de umabomba, filtro,motor eltrico eos 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 ciclocontnuo. Com este efeito polidor, afiltragem off-line capaz de manterum fluido em um nvel constante de

contaminao. Como com o filtro dalinha de retorno, este tipo de sistemaadequa-se melhor para manter a

pureza, mas no fornece proteespecfica aos componentes.Uma circulaao contnuada filtragem off-line tem a vantadicional de ser relativamentese adequar em umsistema existente que tenhafiltragem inadequada.Mais ainda, a manuteno dofiltro pode ser feita sem desligsistema principal. Muitos sistemse beneficiariam grandemente

de uma combinao de filtrode suco, presso, retorno off-line. A tabela da direita pajudar na escolha da localizado sistema.


30

Fi l t ragem - Fa toDimensione o fluxo da

bomba de um pacote

off-line a um mnimo

de 10% do volume do

reservatrio principal.

Fi l t ragem - Fa toO nvel de limpeza de umsistema 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

Nmerodepartculaspormililitrodoladonofiltrado,maiortipodereferncia

Correlao

ISO

1

101GPM

(3.8lp

m)

10GPM

(38lp

m)

100GPM

(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 SistemaHidrulicoouLubrificanteExistente

Bomba

FiltroOff-line

ResfriadorOpcional


33/38


Comparativo dos Tipos de Filtros e LocalizaesLocalizao Vantagens Desvantagensdo Filtro

Suco(Montadoexternamente)

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 dodesgaste da bomba.

Captura dos sedimentos do des-

gaste dos componentes e sujeiraentrando atravs da vedaogasta da haste antes que entreno 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 pelo

aumento 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 filtranterelativamente aberto e/oucarcaa grande paramanter 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 adequado

para bombas com volumemuito variveis.

Proteo mnima do sistema.

A carcaa relativamentecara porque deve suportara 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.


34/38

Mtodos de Anlisede Fluido

Teste de Membrana

Contador de Partculas Porttil Anlise de Laboratrio

A anlise do fluido a parteessencial de qualquer programa demanuteno. A anlise do fluidoassegura 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 por

microscpio para cor e contedoe comparado aos padres ISO.Usando-se esta comparao, ousurio pode ter uma estimativapassa, no-passa do nvel de puredo sistema.

Um outro uso do teste de membranmenos 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 altadevido ao fator humano.

Anlise de Fluido

32

Fi l t ragem - FatoO nico meio de se saber

a condio de um fluido

atravs da anlise do

mesmo. O exame visual

no um mtodo preciso.

Fi l t ragem - FatoQualquer anlise de fluido

sempre deve incluir a

contagem de partculas

e o cdigo ISO

correspondentes.

Kit Teste de Membrana


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Contador de Partculas Porttil

O mais promissor desenvolvimento

na anlise de fluidos o contadorde partculas a laser porttil. Os conta-dores de partculas a laser so com-parveis a unidades laboratoriaiscompletas 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 eanlises suplementaresreportadas em partes pormilhes, ou ppm)

Grficos de tendncia

Foto microgrfica

Recomendaes

Ao tomar-se uma amostra defluido de um sistema, deve-setomar cuidado para que aamostra seja realmente umrepresentativo do sistema.Para isto, o recipiente para ofluido deve ser limpo antes detomar a amostra e o fluido deveser corretamente extrado dosistema.

H uma norma da National FluidPower Association (NFPA) para extrao de amostras de fluidos um reservatrio de um sistema dfluido hidrulico operante (NFPAT2.9.1-1972). H tambm o mtodda American National Standard(ANSI B93.13-1972) para a extrade amostras de fluidos hidrulicopara a anlise de partculascontaminantes. Ambos os mtodde extrao so recomendados.

Em qualquer caso, a amostra de fluido representativo a meta. Avlvulas para retirada de amostradevem ser abertas e descarregad

mnimo por 15 segundos. Orecipiente da amostra deve sermantido por perto at que o fluide a vlvula estejam prontos para amostragem. O sistema deve estauma temperatura operacional nomnimo por 30 minutos antes queamostra seja retirada.

Veja um procedimento completono apndice.

Anlise de Fluido

Contador de Partculas Porttil

Anlise de Laboratrio


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Apndice

4. Posicione um reci-piente de amostra

aprovado 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 conexo

onde 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 eenxaguado com umsolvente filtrado. Istoinclui bombas vcuo,seringas e tubos. Seuobjetivo contarsomente as partculasque j esto no sistema.Recipientes contamina-dos e amostras norepresentativas levaroa concluses errneas ecustaro mais nodecorrer do tempo.

Modelo xxxx No do Relatrio xxxx

Elemento 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 Partculas

Filtro/ Adic. de inj. (Acima/Abaixo/Beta) Tamanho da PartElem. 2 3 5 7 10 12

Clean 4.89 2.22 1.11 0.89 0.22 0.0

Fluid 8.32 1.75 0.44 0.00 0.00 0.0

2.5 25.4 10.8 14.4 0.451 13,178.00 6,682.00 2,678.00 1,382.00 643.30 436

7.6 10,168.00 2,863.00 340.30 39.55 3.18 0.2

1.30 2.33 7.85 34.9 200 1,9

5 31.1 16.7 17.7 0.455 14,060.00 7,214.00 2,822.00 1,427.00 673.00 463

13.5 11,056.03 3,391.00 406.48 35.91 1.59 0.2

1.27 2.13 6.94 39.7 420 2,0

10 35.8 28.3 20.3 0.455 13,900.00 7,207.00 2,817.00 Cont. da Part. lado no f

25.1 10,590.00 3,274.00 395.30

1.31 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 filtrad

48.4 9,496.00 2,869.00 375.00

1.57 2.73 8.54 Razo Beta

40 42.6 98.3 24.2 0.455 12,410.00 6,696.00 2,857.00 1,495.00 700.70 474

95.1 7,843.00 2,277.83 380.58 38.83 1.82 0.4

1.58 2.94 9.51 49.8 390 1,0

80 45.1 191.6 25.6 0.453 11,420.00 6,299.00 2,768.00 1,456.00 681.10 469

188.4 6,152.00 1,709.00 234.30 32.28 5.46 2.5

1.86 3.69 11.8 45.1 120 190

100 45.9 238.2 26.1 0.451 11,130.00 6,136.00 2,717.00 1,427.00 669.40 460

235.0 6,013.00 1,690.00 262.50 41.14 8.87 5.2

1.85 3.63 10.4 34.7 75.5 88.

Minimum Beta: Ratios 1.27 2.13 6.94 32.6 75.5 88.Time Avg. Beta Ratios 1.36 2.42 7.97 37.2 220 800

AditivoAnti-Esttico noFluido de Teste

Diferencial dePresso deTrmino de Teste

Valores

% doPsiLiquido

Durao doteste (minutos)

FiltroDPsi

ElementoDPsi

Capacidadeacumulativa(Gramas)

Fluxo deinjeo

Capacidade Final (Gramas): Aparente: 26.1Retid

Razo Beta Mnima por tamanhode partcula durante o teste

Mdia Ponderada de Razo Beta no Acumulado de Contaminante Quantidadedecorrer do teste por tamanho injetado durante o teste calculada dede partcula reteno em

gramas

Relatrio Laboratorial de Amostra de Mltipla Passagem


37/38

Apndice

36

Tabela de Converso de

Viscosidade

Tabela de Converso Mtrica

PARA CONVERTER EM MULTIPLIQUE PORPolegadas Milmetros 25.40Milmetros Polegadas .03937

Gales Litros 3.785Litros Gales .2642

Libras Quilogramas .4536Quilogramas Libras 2.2046

psi Bar .06804Bar psi 14.5

Centgrado Fahrenheit (C x95)+32Fahrenheit Centgrado (F-32) /1.8

Mcrons Polegadas .000039Mcrons Metros .000001

cSt (Centistokes) SUS(Saybolt Universal Seconds)*10 4620 9325 11630 13932.4 15040 18550 232

70 32490 417Comparaes so feitas 100 F (38 C). Para outras converse

aproximadas: cSt =

* NOTA: Saybolt universal seconds tambm pode ser abreviada como SSU.

SUS4.635


38/38

Apndice

Viscosidade X Temperatura

2000

100050

0200

10050 20 10 8 6 4 3 2 1.

5 1 .9 .8 .7 .6

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

150

200

250

300

350

400

500

-51

-40

-29

-18

-7

4

16

27

38

38

66

93

121

149

204

2601

0,0

00

5,00

0

1,00

0

500250 100 50 40 35

Viscosidade CinemticaCentistokes

Viscosidade - SUS

Tempera

tura8F

Tempera

tura8C

SAE6

0

SAE5

0

Bunker"C"

&SAE50

Hydraul

icFluidMIL

-O-5606

MIL-L

-7808

AN-0-

9Grad

e1010

No.4Fu

el

No.3Fuel

No.2Fuel

Dies

elFu

el

JP-5

Keros

ene

JP-4Av

erage

Aviat

ionGasolin

eAv

erage

SAE7

0

SAE

40

SAE30

SAE2

0

SAE1

0

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