Sistemas Hidráulicos II V01

Consultoria em Lubrificantes e Lubrificação

Filtros Ultrafinos Micfil®

Sistemas para Diálise e Filtra-

gem de Óleo Hidráulico

SOLUÇÕES EM FILTRAGEM E PURIFICAÇÃO DE ÓLEOS LUBRIFICANTES

Purificadores a Vácuo

2

INTRODUÇÃO

A segunda parte do Compêndio sobre Lubrificantes e

Lubrificação traz algumas informações importantes so-

bre lubrificantes e seleção de lubrificantes para siste-

mas hidráulicos.

Atualmente a variedade de lubrificantes disponíveis no

mercado é enorme. Muitos fabricantes de lubrificantes

podem fornecer dezenas de óleos minerais diferentes

além de muitos óleos sintéticos e ainda há centenas de

fabricantes, bem como fornecedores especializados.

A escolha do lubrificante é de fato muitas vezes sub-

consciente, seguindo práticas anteriores ou o que pare-

ce ser uma prática normal para um tipo particular de

máquina ou componente. Por exemplo, seria quase au-

tomático o uso de óleo em uma caixa de engrenagem

de uma máquina-ferramente ou graxa em um rolamento

de esferas isolado. Na maioria dos casos não surgem

problemas e a máquina opera satisfatoriamente com o

lubrificante escolhido. Não há dúvidas de que esta

abordagem satisfará a maioria dos casos. Ela pode

falhar se qualquer das condições, velocidade, carga,

temperatura etc são significativamente diferente

daquela normal para tal sistema, embora, mesmo

quando satisfatório, não necessariamente será a melhor

solução para o problema.

Em todos os equipamentos o lubrificante deve ser sele-

cionado levando-se em consideração, principalmente,

suas condições de operação. Fatores importantes como

carga, temperatura e velocidade devem ser levados em

consideração pois eles definirão a viscosidade e os adi-

tivos do óleo.

Quando escolher um lubrificante para uma aplicação

em particular o objetivo deveria ser em obter o menor

custo global a longo prazo, mas isto, definitivamente,

não significa usar o lubrificante mais barato disponível.

Não é bom usar um óleo barato se, como resultado, o

óleo ou a máquina se decompõe ou se o pessoal de

manutenção tem que gastar muito mais tempo verifican-

do e recolocando o óleo. Em outras palavras, confiabili-

dade é suscetível de ser muito mais importante que o

preço inicial do lubrificante.

Em todos os casos, ainda há uma boa razão técnica e

comercial para usar o lubrificante que tem sido especifi-

cado pelos fabricantes nos equipamentos novos. Nor-

malmente somente quando um problema surge ou uma

mudança na operação é considerada, que a seleção do

lubrificante precisa ser reavaliada.

Capítulo I—Parte II

Seleção de Lubrificantes

Introdução 2

Fluidos Hidráulicos 3

Formulando Fluidos Hidráulicos 3

Composição de Fluidos Hidráulicos 4

Principais Características de um Fluido Hidráulico 4

Critérios de Seleção de Fluidos Hidráulicos 4

Classificação de Fluidos Hidráulicos 6

Fluidos Hidráulicos Base Mineral 6

Fluidos Hidráulicos Resistentes ao Fogo 7

Fluidos Biodegradáveis 8

Fluidos Hidráulicos Grau Alimentício 9

Bibliografia 10

Apêndice 11

Tabela ISO de Grau de Viscosidade para Lubrificantes

Industriais 11

Tabela de Equivalência entre Alguns Lubrificantes 11

Glossário 12

Capítulo I: Parte II

3

F LUIDOS HIDRÁULICOS

O princípio de um sistema hidráuli-

co é simples. Ele é baseado no

conhecimento de que a força apli-

cada em uma pequena área pode resultar em uma força

muito maior em uma área maior devido à pressão hi-

drostática e uma quantidade muito grande de energia

pode ser conduzida por linhas de fluidos altamente

pressurizadas.

Enquanto a primeira função de um fluido hidráulico é

transferir força, ele também deve realizar as funções

que são típicas de todos os lubrificantes que são reduzir

o atrito e o desgaste e remover o calor. A bomba é o

componente central na maioria dos sistemas hidráuli-

cos, cuja função é coletar o fluido do reservatório, pres-

surizá-lo e transferi-lo a diversas partes do sistema on-

de realizam o trabalho. A maioria dos componentes do

sistema hidráulico opera em alta velocidade, alta pres-

são e alta temperatura. Por isto, estas peças requerem

lubrificação e resfriamento eficazes para estender a

vida útil desejada.

Aspectos de segurança dão origem a necessidades

adicionais em situações onde o fluido não deve ser in-

flamável ou deve ter uma tendência de evaporação re-

duzida por razões relacionadas à segurança no traba-

lho. Cada vez mais importância está sendo dada a as-

pectos ecológicos há alguns anos. Na medida em que

as aplicações móveis, em particular, estão em pauta,

está crescendo a demanda por fluidos os quais, diferen-

te dos fluidos convencionais, decompõe rapidamente e

completamente num evento de vazamento e são menos

perigosos em termos tóxicos.

FORMULANDO UM FLUIDO HIDRÁULICO

Para um fluido hidráulico funcionar adequadamente, ele

deve transferir a energia do fluido por todo o sistema,

atuar como meio de transferência de calor para remover

o calor do sistema, lubrificar todas as partes móveis,

fornecer vedação interna, manter-se estável em muitos

ambientes e ser compatível com vários componentes do

sistema. Enquanto os fluidos hidráulicos têm sofrido

poucas alterações estes anos, há mudanças no hori-

zonte, porque o ambiente de operação destes fluidos

está mudando devido a uma tendência de mudança

para sistemas mais compactos. Isto se traduz em altas

pressões, linhas menores, reservatórios menores e al-

tas temperaturas devido a menor resfriamento do fluido.

Enquanto os requisitos do sistema dependem do projeto

e da aplicação envolvida, as propriedades mais desejá-

e da aplicação envolvida, as propriedades mais desejá-

veis do fluido hidráulico são listadas abaixo.

Boa propriedade de fluxo sobre uma grande faixa

de temperatura

Boa habilidade de formação de filme e redução de

atrito

Habilidade para inibir corrosão

Boa estabilidade mecânica, térmica e química

Baixa compressibilidade

Baixa tendência a formação de espuma e boa li-

beração de ar

Baixa gravidade específica e baixa pressão de

vapor

Baixo coeficiente de expansão térmica

Alta razão de transferência de calor

Adequada resistência ao fogo

Compatibilidade com o material do sistema, tais

como pintura, metais, plásticos e elastômeros

Biodegradável, compatibilidade ambiental e atóxi-

ca

Baixo custo e fácil disponibilidade

Há muitos fluidos que atendem aos requisitos básicos

dos sistemas hidráulicos. Entretanto, um fluido inade-

quado pode causar dificuldades operacionais e encur-

tar a vida útil do equipamento e do próprio fluido. Cada

sistema requer que o fluido utilizado tenha determina-

das propriedades físicas adequadas, tais como viscosi-

dade, índice de viscosidade e ponto de fluidez.

Inicialmente, as condições operacionais dos sistemas

hidráulicos não eram severas e os óleos minerais puros

tinham desempenho satisfatório. Atualmente, as tem-

peraturas e pressões operacionais dos sistemas cres-

ceram sensivelmente, continuando a tendência de au-

mento da severidade operacional. Em consequência,

são necessários fluidos hidráulicos de alta qualidade

para evitar custos excessivos de manutenção e dispen-

diosas interrupções na produção. Sistemas altamente

automatizados, contendo delicadas servo válvulas, são

particularmente suscetíveis a irregularidades de funcio-

namento decorrentes do acúmulo de goma, borra e

verniz causado pela degradação do fluido. Bombas de

alta velocidade e alta pressão que operam em condi-

ções críticas de lubrificação não terão desempenho

satisfatório, ainda que por curto período de tempo, sem

lubrificantes do tipo serviço severo.


4

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DE UM FLUIDO

HIDRÁULICO

As principais funções e propriedades de um fluido hi-

dráulico são:

Transferência de pressão e energia de movimento;

Transferência de forças e momentos quando usa-

dos como um lubrificante;

Minimização de desgaste em superfícies deslizan-

tes sob condições de lubrificação limite;

Minimização de atrito;

Proteção dos componentes contra corrosão (metais

ferrosos e não ferrosos);

Dissipação de calor;

Adequação a uma grande variedade de temperatu-

ras; bom comportamento viscosidade-temperatura;

Prolongamento da vida do maquinário

Outras características importantes são alta estabilidade

ao envelhecimento, boa estabilidade térmica, compatibi-

lidade com os materiais e elastômeros, boa separação

do ar, baixa formação de espuma, boa filtrabilidade,

bom desprendimento de água.

CRITÉRIO DE SELEÇÃO DE FLUIDOS HIDRÁULI-

COS

A seleção de fluidos depende da aplicação, tais como a

faixa de temperatura de trabalho, projeto do sistema

hidráulico, tipo de bomba, pressão de trabalho e consi-

derações ambientais. O tempo de vida desejado do flui-

do, disponibilidade e fatores ecológicos e econômicos

também determinam o tipo de óleo hidráulico utilizado.

Do ponto de vista reológico, a viscosidade do fluido se-

lecionado deveria ser o mais baixo possível. Isto garan-

te resposta hidráulica instantânea quando o sistema é

ativado. Por outro lado, uma viscosidade mínima é ne-

cessária para reduzir vazamentos e para garantir lubrifi-

cação adequada da bomba e outras partes móveis.

Qualquer mudança na temperatura do fluido hidráulico

tem um efeito direto na viscosidade. Por esta razão, a

faixa de temperatura de trabalho de um sistema hidráu-

lico deveria ser relativamente estreita para manter a

flutuação da viscosidade a menor possível. Para a sele-

ção correta do fluido é necessário conhecer a tempera-

tura ambiente e de trabalho. Em sistemas selados estas

são a temperatura do circuito e em sistemas abertos, a

temperatura do tanque. A viscosidade do fluido selecio-

nado deve estar na faixa ótima para operação, entre 16

– 36 mm2s

-1. Em condições sensíveis (durante a partida

fria, sobre carga de curto prazo) a viscosidade mostra-

da na Tabela 1 pode ser aplicada, dependendo do tipo

da bomba utilizada.

Temperaturas normais de operação dependem da tem-

peratura ambiente, pressão e outros fatores. Em siste-

mas hidráulicos estacionário de baixa e média pressão,

a temperatura de operação deve estar em torno de 40

– 50°C (temperatura do tanque). Para sistemas que

operam em altas pressões (mais de 400 bar), a tempe-

ratura média pode ser em torno de 10 – 20°C mais alta.

Deve ser lembrado que a temperatura do fluido na saí-

da da bomba, do motor ou válvulas é maior que do tan-

que ou da temperatura média do sistema. A temperatu-

ra do fluido não deve nunca exceder 90°C (máximo

100°C) em qualquer parte do sistema.

A viscosidade de partida e de trabalho são estabeleci-

das por vários graus de viscosidade ISO (ver Apêndi-

ce). A maioria das aplicações podem ser satisfeitas

com os graus de viscosidade 15, 22 (para baixa tempe-

ratura ambiente), 32, 46 e 68.

A razão da variação da viscosidade com a temperatura

é denominada índice de viscosidade (IV).

O índice de viscosidade é um valor numérico calculado

a partir da viscosidade cinemática do fluido a 40°C e a

100°C. Quanto maior o IV do fluido, menor a variação

de sua viscosidade com a temperatura. A composição

e o processamento do fluido alteram o IV.

Quando lidamos com sistemas hidráulicos sujeitos a

amplas variações de temperatura, o IV assume grande

importância. Com fluidos de maior IV as bombas po-

dem partir a temperaturas ambiente mais baixas; nes-

sas condições, a excessiva viscosidade de um fluido de

baixo IV poderia causar problemas. Quando o equipa-

mento atinge a temperatura normal de operação, o flui-

do de maior IV terá mais “corpo” para ajudar a minimi-

zar vazamentos internos e desgaste.

Ponto de Fluidez

O ponto de fluidez é a mais baixa temperatura na qual

o fluido pode fluir, quando resfriado sob determinadas

condições. Esse valor só é interessante quando o siste-

ma hidráulico deve ser submetido a baixas temperatu-

ras. Via de regra, o ponto de fluidez deve ser cerca de

11°C inferior a mais baixa temperatura a que o fluido

será submetido em operação.

Tipo de bomba Viscosidade máx. permitida (partidas a frio) em mm2s-1

Viscosidade mín. permissível (durante condições de carga, temperatura máxima permitida do óleo

de 90°C) em mm2s-1

Bomba de engrenagens Em torno de 1.000 10 – 25

Bomba de pistão 1.000 – 2.000 10 – 16

Bomba de palheta rotativa 200 – 800 16 – 25

Tabela 1. Viscosidade sugerida para bombas hidráulicas na temperatura de partida e na operação


5

Estabilidade à Oxidação

É geralmente considerada a mais importante proprieda-

de de um fluido hidráulico, do ponto de vista do desem-

penho. A oxidação é uma reação que é acelerada pelo

calor, por catalizadores metálicos (como o cobre), pela

agua e outros contaminantes externos.

A temperatura é o principal acelerador da oxidação do

fluido. Segundo uma norma prática, em termos aproxi-

mados, a taxa de oxidação dos hidrocarbonetos dobra

a cada 10°C de aumento de temperatura. Abaixo de

60°C a taxa de reação é lenta. Contudo, à medida que

a temperatura aumenta ela pode se tornar um impor-

tante fator na vida útil dos fluidos hidráulicos. Por exem-

plo, a vida normal de 4.000 horas a 80°C poderá ser

reduzida a 2.000 horas se a temperatura operacional

subir a 90°C.

Num sistema hidráulico típico há muitas fontes de gera-

ção de calor. Sempre que um fluido de alta pressão

retornar ao reservatório sem produzir trabalho, sua

energia será convertida em calor. Grandes quedas de

pressão em passagens muito estreitas, como uma vál-

vula de alívio de pressão, geram calor à medida em

que a pressão do fluido é reduzida. O atrito mecânico

devido às partes móveis e vazamentos no interior da

bomba contribuem para o acúmulo de calor no sistema.

A rápida compressão do ar absorvido gera considerável

calor no fluido.

Espuma e Liberação de Ar

Espuma e aeração são geralmente causadas por pene-

tração de ar no sistema através de uniões frouxas nas

linhas de aspiração da bomba, vedadores e engaxeta-

mentos frouxos ou gastos ou baixo nível de fluidos no

reservatório.

Espuma é um fenômeno de superfície, não sendo, em

pequena quantidade, considerada prejudicial. Aeração

e ar absorvido é uma dispersão de pequenas bolhas de

ar por todo o fluido. Devido à sua fácil compressibilida-

de esse gás reduz drasticamente o módulo de elastici-

dade do fluido, dando características esponjosas ao

sistema. No entanto, se uma pressão for aplicada lo-

calmente, pode dar início ao processo chamado cavita-

ção. A palavra cavitação literalmente significa formar

cavidades. A cavitação é mais provável de acontecer

em um sistema aberto com volume constante. Tais sis-

temas incluem linhas de sucção da bomba e portas de

entrada, onde perdas de fluxos são causadas por se-

ções transversais estreitas, filtros, tubos de distribuição

e excessiva altura de sucção. As consequências são

distúrbios no comportamento de entrega, ruídos e um

aumento de desgaste devido a lubrificação inadequada.

Separação de Água

A umidade pode contaminar os sistemas hidráulicos,

em decorrência da condensação ou proveniente de ou-

tras fontes. Dependendo dos aditivos escolhidos, os

fluidos hidráulicos podem ser formulados para formar

emulsões com a água ou para separar-se dela. Os

óleos de motor são exemplos de fluidos hidráulicos que

emulsionam a água que entra no sistema. Embora pos-

sa ser tolerado algum grau de emulsão, se a contami-

nação pela água for excessiva o sistema necessitará de

drenagem. A opção por fluidos que emulsionam ou se

separam prontamente da água depende, em parte, da

configuração do sistema. Sistemas hidráulicos, notada-

mente os de grande porte, podem ser projetados para

tirar proveito dos fluidos com boas características de

separação de água.

Propriedades Antidesgaste

Nos últimos anos as características antidesgaste dos

fluidos hidráulicos tem recebido maior atenção. Fluidos

para serviço severo, são geralmente especificados para

bombas que operam a altas pressões e velocidades.

Nas bombas de palhetas ou engrenagens operando a

pressões superiores a 68 bar e/ou 1.200 rpm os fluidos

do tipo antidesgaste são uteis para minimizar o desgas-

te da bomba: em muitos casos são necessários para

assegurar operação satisfatória.

Para sistemas com bombas de pistão, principalmente

do tipo axial, os fluidos sem aditivação antidesgaste

podem ser satisfatórios na faixa de pressão de 241 a

345 bar (3498 a 5006 psi). Entretanto as características

da bomba e/ou outros requisitos do sistema podem de-

terminar a necessidade de fluidos do tipo antidesgaste;

tais fluidos devem ser compatíveis com a metalurgia da

bomba. Em todos os casos, só deve ser utilizado o flui-

do indicado pelo fabricante da bomba.

A grande variedade de características diferentes reque-

ridas dos fluidos hidráulicos não consegue ser satisfei-

tas somente por um óleo base. Substâncias químicas

especiais melhoram ou complementam o desempenho

técnico de fluidos hidráulicos.

COMPOSIÇÃO DE FLUIDOS HIDRÁULICOS

(FLUIDOS BÁSICOS E ADITIVOS)

Figura1. Diagrama básico para formulação de lubrificantes


6

Em geral, um fluido hidráulico consiste de um fluido ba-

se, usualmente chamado óleo base, e substâncias quí-

micas, usualmente chamadas aditivos. A qualidade e

desempenho do fluido hidráulico depende da qualidade

do óleo base e a combinação dos aditivos ou do pacote

de aditivos utilizados. Os aditivos melhoram certas ca-

racterísticas as quais o óleo base não consegue forne-

cer ou não fornece em quantidade suficiente. Tendo em

mente aspectos técnicos e ecológicos, o tipo de óleo

base e os tipos de aditivos ultimamente definem a clas-

sificação de um óleo hidráulico.

Óleos bases minerais (óleos parafínicos, naftênicos ou

brancos) e/ou misturas disso são utilizados como óleos

bases. Fluidos sintéticos base de óleos hidrocraquea-

dos (óleos grupo III), polialfaolefinas (PAO), ésteres e

poliglicois (PAG) são usados principalmente em óleos

resistentes ao fogo, fluidos rapidamente biodegradáveis

ou fluidos hidráulicos especiais. Óleos vegetais natu-

rais, tais como óleo de canola são frequentemente en-

contrados em fluidos rapidamente biodegradáveis.

Óleos hidráulicos grau alimentício são geralmente base-

ados em óleos brancos especiais, polialfaolefinas e poli-

glicois.

Categoria Composição

Características Típicas

Campo de Aplicação

Temperatura de Operação DIN ISO-L

- HH Óleo mineral refinado não inibido Sistemas hidráulicos sem necessidades específicas (raramente utilizado). -10 a 90°C

HL HL Óleo mineral refinado com propriedades me-lhoradas antiferrugem e antioxidante

Sistema de acionamento hidrostática com alto estresse térmico, necessita boa separação de água. -10 a 90°C

HLP HM Óleo do tipo HL com propriedades melhoradas antidesgaste

Sistemas hidráulicos em geral o qual incluem componentes com alta carga, necessita boa separação de água. -20 a 90°C

- HR Óleos do tipo HL com aditivos para melhorar o comportamento viscosidade-temperatura

Faixa de temperatura de operação maior comparado com o HL. -35 a 120°C

HVLP HV Óleos do tipo HM com aditivos para melhorar o comportamento viscosidade-temperatura

Unidades de força hidrostática em equipamentos de construção ou marítimos, -35 a 120°C

- HS Fluidos sintéticos sem características específi-cas de inflamabilidade e de propriedades de resistência ao fogo

Aplicações especiais em sistemas hidrostáticos, propriedades especiais, -35 a 120°C

HG Óleos do tipo HM com aditivos para melhorar o comportamento stick-slip, e propriedades anti stick-slip

Máquinas com modos de sistema de lubrificação combinado hidráulico e rolamento plano, onde vibração ou deslizamento intermitente (stick/slip) em baixa velocidade deve ser minimiza-do. Temperatura: -30 a 120°C

HLPD - Óleos do tipo HM com aditivos detergente/ dispersante

O aditivo detergente/ dispersante em unidades de acionamento hidrostático com alto estresse térmico, o qual requer aditivos EP/AW, mantém os contaminantes em suspensão.

CLASSIFICAÇÃO DE FLUIDOS HIDRÁULICOS

Dependendo do uso final, os óleos hidráulicos podem

ser alocados em um dos dois grupos principais de flui-

dos, para aplicações hidrostáticas e para aplicações

hidrodinâmicas.

Os óleos hidráulicos utilizados em aplicações hidrodinâ-

micas podem ser alocados em fluidos ATF, acoplamen-

to e conversor.

FLUIDOS HIDRÁULICOS BASE MINERAL

De acordo com a DIN 51 524 e ISO 6743/4, estes flui-

dos podem ser categorizados conforme Tabela 2.

A. Óleos hidráulicos H

Óleos hidráulicos minerais, tipo H são geralmente

óleos básicos sem aditivos.

B. Óleos hidráulicos HL Fluidos hidráulicos com aditivos para melhorar a

estabilidade ao envelhecimento e proteção contra

corrosão.

Estes óleos são utilizados em sistemas hidráulicos

que não precisam ser protegidos do desgaste tais

como em aço e laminadora mecânica onde as con-

dições prevalecentes faz o fluido ser contaminado

com água.

Tabela 2. Categorias de fluidos hidráulicos conforme normas ISO 6743/4 e DIN 51.524


7

C. Óleos hidráulicos HLP

Comparado com fluidos HL, estes óleos contem

agentes adicionais para reduzir desgaste e/ou me-

lhorar o comportamento de extrema pressão. Este

é o grupo dominante de óleos hidráulicos no mun-

do. Eles são óleos hidráulicos universais para uma

grande variedade de aplicações e componentes

com altas cargas e são utilizados em aplicações

que requerem boa estabilidade ao envelhecimento,

proteção contra corrosão e proteção contra o des-

gaste. Estes óleos são utilizados como produtos

universais em prensas hidráulicas, máquinas de

fundição e em siderurgia quando é especificado um

fluido com proteção antidesgaste.

D. Óleos hidráulicos HVLP

Comparado com o grau HLP, estes fluidos têm alto

índice de viscosidade (IV > 140). Eles, entretanto,

têm bom comportamento viscosidade-temperatura.

Uma viscosidade baixa na partida em baixas tem-

peraturas e uma viscosidade alta na operação em

altas temperaturas é uma vantagem técnica signifi-

cativa sobre os óleos HLP. O uso destes óleos tem

crescido rapidamente nos últimos anos. Eles são

perfeitos para temperaturas de operação flutuantes

tais como aquelas encontradas em sistemas hi-

dráulicos automotivos, eclusas e teleféricos.

E. Óleos hidráulicos HLPD

Comparado com produtos HLP, estes óleos hidráu-

licos contem aditivos detergente/ dispersantes o

qual finamente dispersa, suspende e emulsifica

água, sujeira, produtos de oxidação e contaminan-

tes e então dessa forma impede o acúmulo de de-

pósitos nos componentes hidráulicos. Estes óleos

FLUIDOS HIDRÁULICOS RESISTENTES AO FOGO

Fluidos resistentes ao fogo tem sido desenvolvido para

aplicações em mineração, fundição, siderurgia e avia-

ção. Estes fluidos têm temperaturas de ignição significa-

tivamente maiores ou propriedades resistentes ao fogo

e assim proporciona melhor proteção ao fogo que os

óleos minerais. O uso destes fluidos é compulsório em

algumas aplicações, como por exemplo mineração sub-

terrânea de carvão.

Fatores de avaliação incluem as características físicas

dos diferentes tipos de fluidos e suas especificações

técnicas e de resistência ao fogo. As grades dos dife-

rentes tipos de fluidos são:

HFAE: Emulsão óleo em água (óleo base mineral)

HFAS: Sintético, soluções base água (base ester

e/ou poliglicol)

HFB: Emulsão água em óleo (óleo base mineral)

HFC: Monômero base água e solução de polímero

(base poliglicol)

HFD: Fluidos livres de água (base ester)

Categoria, 7° Relatório Luxemburgo

Composição Características Típicas

Campo de Aplicação Temperaturas de operação

Fluidos hidráulicos resistentes ao fogo contendo água

HFA E Emulsão óleo em água ou éster sintético. Conteúdo de água > 80%

Transmissões, em torno de 30 bar, altas pressões de trabalho, acionamentos hidrostáticos, cerca de 160 bar, baixas pressões de trabalho—5 a <55°C HFA S

Produtos sintéticos aquosos livres de óleo mineral. Soluções químicas. Conteúdo de água >80%

HFB Emulsões água em óleo. Conteúdo de óleo mineral em torno de 60%

Aprovado somente em alguns países—5 a 60°C

HFC Soluções poliméricas em água Conteúdo de água >35%

Acionamentos hidrostáticos, aplicações em mineração e indústrias—-20 a 60°C

Fluidos hidráulicos sintéticos resistentes ao fogo, livre de água

HFD R Fluidos sintéticos livres de água consistindo de ésteres fosfato, não solúvel em água.

Lubrificação e controle de turbinas, hidráulicos indus-triais—-20 a 150°C Em aplicações hidrostáticas frequentemente 10 a 70°C

HFD U Fluidos sintéticos livres de água de outras composições (tipo ácido carboxílico)

Acionamentos hidráulicos, sistemas hidráulicos indus-triais—-35 a <90°C

são frequentemente usados em máquinas de corte,

onde o fluido de corte pode contaminar o sistema

hidráulico. Óleos HLPD impedem a precipitação de

sólidos e impurezas do fluido. Eles são mantidos

em suspensão e são removidos na fase de filtra-

gem.

Tabela 3. Categorias de fluidos hidráulicos resistentes ao fogo.


8

A. Fluidos HFA

Os fluidos HFA são raramente utilizados em aplica-

ções industriais por causa de sua baixa caracterís-

tica antidesgaste e viscosidade muito baixa. Seu

uso principal é em hidráulica de mineração e em

alguns moinhos de aço. A concentração típica de

HFAE base mineral ou soluções sintéticas HFAS

está entre 1 e 5% em água. Os fluidos HFA estão

ganhando aceitação como fluidos hidráulicos em

máquina de hidroconformação e em robôs industri-

ais utilizados na indústria automotiva. Os fluidos

HFA devem ser utilizados em sua concentração

recomendada para assegurar ótimo desempenho

técnico e bio-estabilidade.

B. Fluidos HFB

Fluidos HFB são emulsões água em óleo com uma

quantidade de óleo mineral de cerca de 60% (m/

m). Por causa da sua alta concentração de óleo

mineral, este fluido não passa no teste prescrito

ignição-spray em muitos países.

C. Fluidos HFC Os fluidos HFC são normalmente baseados na

mistura de 35 – 50% de água completamente des-

mineralizada com poliglicois como espessadores.

Etileno e propileno são utilizados para melhorar as

características de comportamento em baixas tem-

peraturas do fluido. Fluidos hidráulicos HFC po-

dem ser utilizados até 250 bar ou acima. Eles são

utilizados em uma grande variedade de aplicações

na indústria de aço, fundições, plantas de forja, em

máquinas de fundição, em prensas hidráulicas e

em qualquer outro sistema pressurizado onde um

vazamento represente perigo de incêndio. A faixa

de temperatura dos fluidos HFC está entre -20°C a

60°C porque a alta temperatura pode acarretar em

perda excessiva de fluido por causa da alta con-

centração de água.

D. Fluidos HFD

Fluidos HFD são sintéticos, livre de água e resis-

tentes ao fogo. Usualmente são utilizados os flui-

dos HFDR de base éster de ácido fosfórico ou flui-

dos HFDU de base éster de ácido carboxílico ou

poliésteres. Atualmente, os fluidos HFDR contendo

ésteres de ácido fosfórico são utilizados como flui-

dos de controle e regulagem em turbinas e como

fluidos hidráulicos em sistemas de aviação. Os

fluidos HFDU de base de ácidos carboxílicos e

poliésteres constituem o maior segmento de flui-

dos HFD. Eles são normalmente utilizados em em-

breagens hidrodinâmicas e sistemas hidráulicos de

alto desempenho a pressões de 250 – 350 bar e

temperaturas de 70 – 100°C e maiores. Eles de-

monstram boas características em lubrificação limi-

te e em biodegradabilidade.

Categoria,

VDMA 24568 e

ISO 15380

Composição

Características Típicas

Campo de Aplicação

Temperaturas de operação

Fluidos rapidamente biodegradáveis, livre de água

HEPG Glicóis polialquilenos solúveis em água Acionamentos hidrostáticos, travas -30 a <90° (temp. do reservatório -20 a 80°C)

HETG Triglicerídeos (óleos vegetais) não solúvel em água

Acionamentos hidrostáticos, sistemas hidráulicos móveis -20 a <70°C (temp. do reservatório -10 a 70°C)

HEES Ésteres sintéticos não solúveis em água Acionamentos hidráulicos, sistemas hidráulicos industri-ais e móveis -30 a <90°C (temp. do reservatório -20 a 80°C)

HEPR Polialfaolefinas e/ou hidrocarbonetos correlatos, não solúvel em água

Acionamentos hidrostáticos, sistemas hidráulicos indus-triais e móveis -35 a <80°C (temp. do reservatório -30 a 100°C)

FLUIDOS BIODEGRADÁVEIS

Fluidos hidráulicos ambientalmente amigáveis e rapida-

mente biodegradáveis foram originalmente desenvolvi-

dos para assegurar compatibilidade ecológica. Eles são

utilizados em sistemas móveis e estacionários.

Fluidos hidráulicos rapidamente biodegradáveis são

alocados em muitas famílias de produtos conforme

abaixo:

HETG: triglicerídeo (não solúvel em água, base

vegetal)

HEES: éster sintético (não solúvel em água)

HEPG: poliglicol ( solúvel em água)

HEPR: polialfaolefinas e produtos correlatos.

A Tabela 4 mostras as categorias de fluidos hidráulicos

Tabela 4. Categorias de fluidos hidráulicos ambientalmente amigáveis.


9

ambientalmente amigável.

A. HETG: Triglicerídeo, tipo óleo vegetal

O éster natural utilizado para o grupo de lubrifican-

tes HETG são primeiramente os triglicerídeos. Os

mais importantes ésteres são de óleo de canola e

de girassol. Por causa dos óleos hidráulicos HETG

resistirem a cargas térmicas e oxidativas menores

que os óleos minerais, eles são utilizados para apli-

cações de média temperatura e baixa pressão, ou

aplicações com perda total.

B. HEES: Éster sintético

Ésteres sintéticos são um grupo de substâncias

com grande variação de estruturas químicas. Suas

vantagens incluem excelente estabilidade a oxida-

ção, boa compatibilidade de material e excelente

desempenho tribológico. Estes produtos, que são

muito mais caros que os óleos minerais, são utiliza-

dos em alta pressão, alta temperatura e em siste-

mas hidráulicos com pressões muito alta, por exem-

plo acionamentos hidráulicos móveis e hidrostáti-

cos, em condições severas.

C. HEPG: Tipo Poliglicol

Os poliglicois diferem dos outros fluidos hidráulicos

por serem solúveis em água. Como um resultado

de sua solubilidade em água, os fluidos hidráulicos

base glicol podem, e devem conter água. A solubili-

dade em água dos poliglicois (sua mobilidade, con-

taminação do solo e de água subterrânea) e sua

incompatibilidade com óleos minerais tem limitado

sua aceitação. Poliglicois são primeiramente utiliza-

dos na indústria de fornecimento de água, sistemas

hidráulicos de eclusas e em aplicações off-shore

como fluido hidráulico rapidamente biodegradável

especialmente quando a aplicação leva a inevitável

contaminação do fluido hidráulico pela ingressão de

água.

D. HEPR: Polialfaolefinas e hidrocarbonetos correlatos

Por causa de sua biodegradabilidade, polialfaolefi-

nas de baixo peso molecular e seus corresponden-

tes hidrocarbonetos derivados são classificados

como fluido hidráulico ambientalmente amigável.

Os fluidos HEPR são mais rapidamente biodegra-

dáveis que os óleos minerais, mas significantemen-

te menos biodegradável que a maioria dos fluidos

base éster e óleos naturais como o de canola. As

propriedades técnicas destes óleos são similares

aos óleos minerais mas tem a vantagem da rápida

biodegradabilidade.

FLUIDOS HIDRÁULICOS GRAU ALIMENTÍCIO (5)

A classificação de óleos hidráulicos compatível com o

gênero alimentício é determinada pelas diretrizes da

FDA (Food and Drug Administration) e NSF (National

Sanitation Foundation). A emissão de aprovação de

lubrificantes H1 e H2 dependem da classificação dos

componentes pela FDA, tais como óleos bases e aditi-

vos. A diretriz de higiene europeia 93/43 EWG e Siste-

ma de Gerenciamento de Análise de Risco e Controle

de Pontos Críticos (HACCP) promovem o uso de lubrifi-

cantes seguros na indústria de processamento de ali-

mentos.

Lubrificantes grau alimentício são produtos aceitáveis

para uso em carnes, aves e outros equipamentos de

processamento de alimentos, aplicações e plantas. Os

tipos de lubrificantes em aplicações alimentícias são

colocados em três categorias baseados na probabilida-

de de entrar em contato com o alimento. A USDA criou

as designações originais grau alimentício H1, H2 e H3.

A aprovação e registro de um novo lubrificante dentro

de uma destas categorias depende dos ingredientes

utilizados na formulação. As três designações estão

descritas abaixo:

A. Lubrificantes NSF H3

Também conhecidos como solúvel ou óleo comestí-

vel, são utilizados para limpar e prevenir ferrugem

em ganchos, carrinhos e equipamentos similares.

Equipamento aplicado com lubrificante H3 deve ter

a superfície lavada ou limpada antes de colocar o

equipamento em serviço.

B. Lubrificantes NSF H2

São lubrificantes utilizados em partes de equipa-

mentos ou máquinas, em locais onde não existe a

possibilidade que o lubrificante ou a superfície lubri-

ficada entre em contato com o alimento. Pelo moti-

vo de não haver risco de contato com o alimento,

os lubrificantes H2 não possuem uma lista definida

de ingredientes aceitáveis. Eles, entretanto, não

podem conter intencionalmente metais pesados tais

como antimônio, arsênio, cádmio, chumbo, mercú-


10

rio ou selênio. Também, os ingredientes não devem

conter substâncias que são cancerígenas, mutagê-

nicas, teratogênicas ou ácidos minerais.

C. Lubrificantes NSF H1

São lubrificantes utilizados em ambientes de pro-

cessamento de alimentos onde existe a possibilida-

de de contato incidental com o alimento. A formula-

ção do lubrificante deve ser composta por um ou

mais óleos base, aditivos e espessantes aprovados

e listados na 21 CFR 178.3750. Somente a quanti-

dade mínima necessária de lubrificante deve ser

usada no equipamento.

Óleos Bases Aceitáveis para Grau Alimentício

Dependendo se o lubrificante grau alimentício é H1 ou

H2, a lista de óleos base irá variar. As diretrizes de

óleos base para lubrificantes H2 são menos restritivas

e, consequentemente, permite uma grande variedade

de óleos base. Muitos produtos utilizados em plantas

industriais (não alimentícias) são também usadas em

plantas alimentícias para aplicações H2. Lubrificantes

H1 são muito mais limitados desde que são projetados

para permitir exposição acidental com o alimento pro-

cessado. Os óleos base aprovados para lubrificantes

H1 podem ser sintéticos ou minerais.

Lubrificantes Base Mineral

Óleos minerais utilizados em lubrificantes grau alimentí-

cio H1 são tanto óleo mineral branco grau técnico ou

mineral branco grau USP. Eles são altamente refinados

e não possuem cor, sabor, odor e não mancham.

Lubrificantes Sintéticos

Lubrificantes sintéticos H1 são principalmente polialfao-

lefinas (PAO). Comparado ao óleo mineral branco, eles

têm estabilidade a oxidação significativamente maior e

maior faixa de temperatura de operação. Outro lubrifi-

cante sintético H1 utilizado é polialquileno glicol (PAG).

Estes lubrificantes são mais utilizados em aplicações

em altas temperaturas.

BIBLIOGRAFIA

MURRENHOFF, O.H; GOHLER, C . E MEINDORF,T: Hydraulic

Fluids em Handbook of lubrication and tribology, volume I,

cap. 11, pag 11-1

FITCH, J.C.; GEBARIN, S.; WILLIAMSON, M: Hydraulic fluids em

Handbook of lubricants and tribology, volume I, cap. 25, pag

25-1

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ERS, Lubricants and hydraulic fluids, U.S Army, pag. 4-1, 2006

BOCK, W: Hydraulic oils em Lubricants and lubrication, 2° Edi-

ção, Wiley-VHC GmbH, Weinheim, 2007, cap.11, pag 274,

Lubricants Handbook—2005: Petro-Canada, Ontario, Canadá,

2005

LANSDOWN, A.R.: Lubrication and lubricant selection—a prac-

tical guide: 3° Edição, Professional Engineering Publishing Li-

mited, London, 2004, Cap. 2, pag, 17

SISTEMAS HIDRÁULICOS—II; REVISTA LUBRIFICAÇÃO, Texaco

Brasil S.A., 1983.


11

APÊNDICE

Tabela ISO de Grau de Viscosidade para Lubrifican-

tes Industriais

GRAU ISO

VISCOSIDADE

MÉDIA A 40°C

(cSt)

LIMITES DE VISCOSIDADE A

40° (cSt)

MÍNIMO MÁXIMO

ISO VG 22 22 19,8 24,2

ISO VG 32 32 28,8 35,2

ISO VG 46 46 41,4 50,6

ISO VG 68 68 61,2 74,8

ISO VG 100 100 90 110

ISO VG 150 150 135 165

ISO VG 220 220 198 242

ISO VG 320 320 288 352

ISO VG 460 460 414 506

ISO VG 680 680 612 748

ISO VG 1000 1000 900 1100

ISO VG 1500 1500 1350 1650

ISO VG 2200 2200 1980 2420

ISO VG 3200 3200 2880 3520

Tabela de Equivalência Entre Alguns Lubrificantes

para Sistemas Hidráulicos

Abaixo estão relacionados alguns lubrificantes que são

equivalentes em termos de classificação ISO e DIN e

baseado nestas informações devem possuir pacote de

aditivos e desempenho semelhantes. Talvez os mes-

mos fabricantes possuam outros produtos que poderiam

fazer parte desta lista, mas, no entanto, nos respectivos

descritivos técnicos não constam informações sobre a

classificação.

Na internet é possível encontrar várias tabelas de equi-

valência mais completas do que a mostrada abaixo,

porém várias delas estavam desatualizadas e alguns

produtos não constavam mais da lista de lubrificantes

comerciais dos fabricantes.

Outro fator importante é que existem inúmeras marcas

de fabricantes para óleos hidráulicos no mercado. Boa

parte destas empresas entram no mercado oferecendo

produtos com preços menores e com desempenho

equivalente às categorias HLP ou superior. Nossa reco-

mendação é que todos os lubrificantes novos sejam

analisados em laboratórios aptos a realizar análises que

visam avaliar as características de proteção e desempe-

nho, tais como proteção contra corrosão e ferrugem em

aço, estabilidade a oxidação e demulsibilidade.

Outra dica é visitar o site da Agência Nacional do Petró-

leo no link abaixo e verificar se o fabricante do produto

possui alguma não conformidade referente ao produto

que está sendo adquirido.

Link: http://www.anp.gov.br/?id=624


http://www.anp.gov.br/?id=624

12

GLOSSÁRIO

Agente antidesgaste – um aditivo que minimiza o

desgaste causado pelo contato metal-metal durante

condições de lubrificação limite leve (por exemplo pa-

radas e partidas, oscilação de movimento). O aditivo

reage quimicamente com a superfície do metal e for-

ma um filme em condições normais de operação.

Demulsibilidade – teste de tempo necessário para

uma emulsão específica óleo-água quebrar, usando o

método ASTM D1401. Óleos minerais altamente refi-

nados, não aditivados têm boa demulsibilidade. Mes-

mo depois de agitação severa na mistura óleo-água, o

óleo se separa e aumenta rapidamente em cima da

água. Isto também acontece em outros óleos formula-

dos para boa demulsibilidade. Esta é uma característi-

ca desejável de óleos tais como óleos de circulação

que devem separar da água rapidamente. Demulsibili-

dade é então a medida da habilidade de um óleo lu-

brificante de se separar da água, uma importante con-

sideração na manutenção de muitos sistemas de cir-

culação de óleo.

Detergente/Dispersante – um aditivo típico de óleo

para motor. Um detergente neutraliza quimicamente

os contaminantes ácidos no óleo antes deles se tor-

narem insolúveis e saírem do óleo, formando borra.

Os dispersantes operam para quebrar as partículas

insolúveis contaminantes já formadas. As partículas

são mantidas finamente divididas para que continuem

dispersas no óleo.

Emulsão – uma mistura mecânica de dois líquidos

mutuamente insolúveis (tais como óleo e água). Emul-

sificação pode ou não ser desejada, dependendo das

circunstâncias.

(EP) Extrema Pressão - estes aditivos reagem com o

metal das superfícies sob pressão superficial muito

elevada, formando um composto químico que reduz o

atrito entre as peças. Minimizam o contato direto entre

as partes evitando o rompimento da película lubrifi-

cante, quando o óleo é submetido a cargas elevadas.

Esta reação se dá a temperaturas pontuais elevadas

(cerca de 500°C).

Grau Técnico—destinados a fins industriais corren-

tes, com um grau de pureza não muito elevado.

Grau USP—a sigla USP significa United States Phar-

macopeia (Farmacopéia dos Estados Unidos) e é atri-

buída a matérias-primas que podem ser utilizadas

tanto para uso externo como para uso interno (podem

ser ingeridas).

Inibidor de corrosão – um aditivo para proteger as

superfícies contra ataques químicos de contaminantes

do lubrificante. Os tipos mais comuns de inibidores de

corrosão geralmente reagem quimicamente com a su-

perfície do metal a ser protegido, formando um filme

inerte nestas áreas.

Inibidor de espuma – aditivo que causa a dissipação

da espuma mais rapidamente. Ele promove a combina-

ção de bolhas pequenas em bolhas grandes que estou-

ra mais facilmente.

Inibidor de ferrugem – aditivo lubrificante para

proteger componentes ferrosos da ferrugem causada

pela contaminação com água ou outro material perigoso

da degradação do óleo.

Inibidor de oxidação – produto químico adicionado em

pequenas quantidades a um produto de petróleo para

aumentar sua resistência a oxidação e por isso aumen-

tar seu período de uso e armazenamento.

m/m – preparo de misturas através de quantidades em

massa.

Melhoradores do Índice de Viscosidade - tem a fun-

ção de reduzir a tendência de os óleos lubrificantes vari-

arem sua viscosidade com a variação da temperatura.

Oxidação – uma forma de deterioração química na qual

os produtos de petróleo estão sujeitos. A resistência de

muitos produtos de petróleo a oxidação são muito altas.

A oxidação usualmente envolve a adição de átomos de

oxigênio e o resultado é quase sempre degradação. Ela

é acelerada por altas temperaturas e a reação se torna

significante em temperaturas acima de 70°C. Para cada

10°C de aumento, a razão de oxidação dobra. A oxida-

ção também é promovida pela presença de metais cata-

lisadores, sendo o cobre particularmente ativo. Em com-

bustíveis e óleos lubrificantes, a oxidação produz bor-

ras, vernizes, gomas e ácidos, todos eles indesejáveis.

Ponto de fluidez - é um indicador de fluxo de baixa

temperatura amplamente utilizado e é 3°C acima da

temperatura a que um produto líquido de petróleo

normalmente mantém a fluidez. É um fator significativo

para partida em tempo frio, mas deve ser considerado

juntamente com capacidade de bombeamento, que é a

facilidade com que um óleo pode ser bombeado a

baixas temperaturas.

Rebaixadores de Ponto de Fluidez - melhoram a flui-

dez dos óleos quando submetidos a baixas temperatu-

ras, evitando a formação de cristais que restringem o

fluxo dos mesmos.


Sistemas Hidráulicos II V01

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