Contaminação de óleos hidráulicos, a morte silenciosa da máquina
Contaminação do circuito hidráulico
Num circuito hidráulico aparecem uma grande quantidade de vedações como o-rings e retentores, que podem ser portas de entrada de contaminação vinda do exterior: poeira, tinta, fibras, limalhas... são os contaminantes mais habituais, podendo até a humidade contaminar o óleo hidráulico. E contaminação, no final, significa avarias.
Sujidade presente no circuito hidráulico do trator
Efeitos da contaminação: cada partícula de sujidade no fluido atua como uma "pedra de afiar em miniatura"; à medida que passa pelos canais estreitos da bomba, válvulas e atuadores, pode riscar as superfícies e gerar novas partículas. Um círculo vicioso que termina em grave avaria. E é que os circuitos hidráulicos são desenhados com tolerâncias de ajuste mínimas. Se a sujidade invade o circuito, surgem folgas que implicam fugas internas. Com as fugas vem o desperdício de energia, o aumento do calor, a perda de eficiência de bombas, cilindros e motores; para além disso, diminui-se a capacidade das válvulas para controlar com precisão o fluxo e a pressão.
Em termos de tamanhos, uma comparação que ajuda a visualizar o problema: a partícula sólida mais pequena que se pode ver a olho nu é o pó fino que se acumula nos objetos. Esse pó fino tem um diâmetro entre 50-100 micras µm (<0,01 mm). Para termos uma ideia, uma moderna válvula eletro-hidráulica possui tolerâncias tão pequenas que se fala até de 10 µm.
Pela natureza do design do circuito hidráulico, não é necessária muita contaminação para que o mesmo fique inutilizado.
Fontes de contaminação
Os sistemas hidráulicos dos tratores são fechados, ou seja, o mesmo fluido é recirculado. Mas se o circuito é fechado, por onde entram os contaminantes?
Infelizmente, existem várias fontes de contaminação que afetam o funcionamento do circuito:
Contaminação externa: quando o circuito já está em funcionamento, é relativamente fácil que contaminantes entrem através de vedações de borracha, tubos de enchimento ou tampas de ventilação do depósito.
Contaminação por desgaste: o próprio uso gera desgaste dos componentes do sistema. O sistema hidráulico contém muitas peças e vedações metálicas ajustadas, mas o movimento relativo entre os elementos acaba por gerar desgaste, especialmente até que se complete o período de "assentamento". A partir desse momento, a taxa de geração de contaminantes tende a diminuir.
Contaminação na manutenção: fibras e sujidade podem entrar no sistema ao abrir. Também não devemos descurar a sujidade adicionada ao repor níveis com latas sujas e o pouco cuidado geral no processo de despejo do óleo na máquina.
Contaminação na fabricação: é verdade que os fabricantes de tratores qualificados estão cada vez mais conscientes deste problema. Hoje dá-se prioridade à limpeza, desengorduramento e lavagem das peças antes da montagem, bem como à revisão do sistema hidráulico antes de o trator sair da fábrica. Mas há casos em que o fabricante não é tão rigoroso, e isso reflete-se na vida útil dos componentes.
E os filtros?
Sim, para evitar que a contaminação circule pelo circuito existem vários filtros de segurança. São muito eficazes, mas não infalíveis e, sobretudo, quando saturados deixam de cumprir a sua função.
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Trator e hidráulica
Não é o mesmo (de ontem e de hoje): um trator de há 40 anos não tem nada a ver com um trator atual. Os circuitos hidráulicos evoluíram para maiores pressões e caudais. Maior pressão e caudal exigem tolerâncias mais apertadas.
Curiosamente, o tamanho dos tratores pouco mudou em relação à potência. Um trator de 100 cv de há 40 anos pode parecer maior do que um atual de 150 cv. A proporção tamanho/potência diminuiu bastante. E isso traz consequências: menos espaço para os componentes hidráulicos.
O que custa mover um cilindro!
Um trator moderno com 100 cv e uma bomba de 100 L/min a 180 bar... A potência necessária para deslocar um simples pistão hidráulico não é desprezável. Se a potência é o produto do caudal (L/min) pela pressão (bar) (dividido por 600 para homogeneizar unidades), obtém-se:
P (kW) = (100 x 180) / 600 = 30 kW
Ou seja, cerca de 40 cv (40% da potência do motor) são usados apenas para mover o "humilde pistão".
Os ingredientes da "tempestade perfeita" continuam a somar-se. O aumento da densidade de potência (potência em relação ao tamanho do sistema) conduz inevitavelmente a temperaturas mais altas.
Maior temperatura significa menor viscosidade do fluido e maior oxidação dos óleos hidráulicos, o que gera mais lamas.
As lamas obstruem orifícios, válvulas e dificultam o funcionamento de pistões e cilindros.
Menor capacidade de óleo significa que qualquer contaminante circula com maior frequência, tendo mais oportunidades de causar danos. Maior velocidade de recirculação impede que as partículas se depositem, permanecendo em suspensão e causando estragos em tempo recorde.
Mais pressão!: há 40 anos operava-se com 150-160 bar. Hoje chega-se aos 200-210 bar.
Mais caudal!: antes o óleo recirculava a cada 3 minutos. Hoje esse tempo é de 2 ou até 1 minuto.
Cilindros hidráulicos
Um dos problemas surge da heterogeneidade dos cilindros hidráulicos e das suas condições de funcionamento (pressão e caudal), bem como das condições de serviço dos tratores. Apesar da necessidade de normalização, ainda não existe um padrão que defina pressão e caudal dos sistemas de serviços externos dos tratores.
Cilindros remotos
Imagine um cilindro projetado para baixo caudal e alta pressão a ser ligado a um trator com circuito de alto caudal e baixa pressão. O resultado será um comportamento inesperado: se o cilindro estiver sem carga, estende-se rapidamente; com carga, pode estender-se lentamente ou nem funcionar por falta de pressão suficiente.
Num segundo cenário, o de um cilindro que tenha sido projetado para sistemas de baixa pressão e alto caudal, mas em que o trator fornece muita pressão e um fluxo inferior ao especificado no projeto do cilindro; neste caso, o utilizador notará que o pistão se estende lentamente e, se a carga aumentar, pode acontecer que a pressão interna ultrapasse a pressão de concepção, podendo mesmo levar à destruição do cilindro.
Partilha de alfaias
Um amigo tem um John Deere, outro um New Holland, e nós Massey Ferguson... Cada um tem o seu trator, mas partilhamos alfaias. E é aqui que surgem os problemas.
Quando o distribuidor permite a passagem do óleo, o circuito da máquina entra em contacto com o do trator. O que acontece se os óleos forem diferentes? E se um estiver contaminado com sujidade ou limalhas? Os óleos misturam-se. Nalguns casos, apenas se mistura óleo sujo com mais limpo, mas no pior cenário podem ocorrer reações químicas e precipitados que causam avarias rápidas no trator.
Trituradores, destroçadores, despontadoras, são das alfaias que mais se compartem
Circuitos de centro fechado e centro aberto
E soma-se ainda ao problema a construção do circuito hidráulico: centro aberto ou centro fechado.
Normalmente, os tratores de centro fechado têm fama de serem mais "exigentes" na partilha de alfaias. O seu design, com bomba de pistões, torna-os mais específicos. Já os de centro aberto são mais "generalistas" e tolerantes.