Cavitação de cilindro hidráulico

A cavitação do cilindro hidráulico é um pesadelo para qualquer sistema hidráulico, levando a uma série de problemas prejudiciais que acabarão por destruir componentes críticos (e caros) dentro do seu sistema hidráulico. Embora a maioria das pessoas associe problemas de cavitação a bombas e motores, a cavitação também pode ser um problema para cilindros hidráulicos. Para minimizar ou eliminar os danos da cavitação, o conhecimento de como funciona e a que tipo de dano leva são bons pontos de partida. No entanto, a abordagem mais sábia para lidar com problemas de cavitação é tomar medidas preventivas.

Definição de cavitação

A explicação mais simples da cavitação é a presença de gás aprisionado dentro de bolhas em um líquido. No caso de sistemas hidráulicos e componentes como bombas ou cilindros, o líquido envolvido é a pressão de transmissão do fluido hidráulico. Em cilindros hidráulicos, a pressão transmitida pelo fluido é usada para acionamento linear que pode mover milhares de libras ao pressionar um botão. Obviamente, pressões muito altas estão envolvidas.

Bolhas cheias de gases ou vapor dissolvidos começam a se formar e crescer quando a pressão está próxima à do vapor saturado para a temperatura do fluido (por exemplo, há ebulição localizada do fluido). Para um cilindro, tudo o que o fluido precisa fazer é cair abaixo da pressão atmosférica para que as bolhas se formem.

Quando essas bolhas colapsam sobre si mesmas (ou implodem), o resultado é ruído, calor, sérios danos à superfície e um impacto negativo na eficiência e na produtividade. Essencialmente, as bolhas geram um poderoso choque mecânico que resulta em microjatos impactando o metal próximo. Essa implosão ocorre quando as bolhas atingem uma área de baixa pressão que faz com que o vapor dentro delas se condense. O metal começa a se desgastar em um processo conhecido como erosão por cavitação, desgaste por cavitação ou corrosão por cavitação.

A cavitação também pode ocorrer quando o ar fica preso no fluido hidráulico (um fenômeno conhecido como aeração). À medida que a pressão aumenta (por exemplo, quando a haste se fecha na tampa de um cilindro hidráulico), as bolhas estouram violentamente. Em um cilindro hidráulico, a cavitação ocorre mais frequentemente no lado da tampa do pistão quando ele está se estendendo rapidamente e especialmente quando está tentando parar uma carga excessiva. Também ocorre quando a haste está apontando para baixo enquanto suporta uma carga de tração pesada na extremidade. Alguns especialistas argumentam que isso não é cavitação verdadeira, mas seus efeitos são os mesmos.

Reconhecendo a cavitação

Uma das maneiras mais fáceis de detectar a cavitação em um cilindro hidráulico é pelo som:quando as bolhas de cavitação implodem, você pode ouvi-las na forma de um som intenso de chocalho. Você também notará corrosão na superfície das peças afetadas pela cavitação; no caso de cilindros hidráulicos, encontra-se na superfície da haste e na superfície interna do cilindro.

Problemas causados ​​pela cavitação

A cavitação pode levar a vários problemas em um sistema hidráulico como um todo, bem como em cilindros hidráulicos. Isso inclui desgaste acelerado de superfícies críticas, falha de vedação, geração de calor indesejado, redução na qualidade do óleo hidráulico e problemas de lubrificação.

Desgaste acelerado da superfície

Um dos problemas mais sérios causados ​​pela cavitação é o desgaste da superfície, às vezes conhecido como pitting. Tenha em mente que as bolhas de vapor implodem em um nível quase molecular, liberando uma tremenda quantidade de força sobre uma área incrivelmente pequena. Isso leva a altas tensões – tensões altas o suficiente para remover o metal das superfícies adjacentes a essas bolhas. O resultado é um desgaste altamente acelerado na forma de corrosão superficial e contaminação gerada internamente. As partículas de metal removidas da superfície ficarão dentro do sistema e podem causar a formação de ainda mais bolhas de cavitação.

Falha prematura da vedação

Além disso, lembre-se de que o acabamento da superfície pode ser um fator importante em muitas aplicações, especialmente com cilindros hidráulicos. Ao selecionar uma vedação apropriada para um cilindro hidráulico, o acabamento da superfície da haste é fundamental. Se a haste estiver sofrendo corrosão devido à cavitação, isso causará desgaste prematuro da vedação. À medida que a vedação começa a se desgastar, o fluido hidráulico pode vazar (reduzindo o desempenho) e contaminantes ambientais, como poeira e umidade, podem entrar.

Geração excessiva de calor

As implosões das bolhas também levam a altas temperaturas, às vezes chegando a 5.000°F. Além disso, à medida que a superfície é danificada, haverá um aumento do atrito à medida que o fluido flui. Esse atrito resulta não apenas em perdas do sistema e menor eficiência, mas também na geração de calor indesejada. Esta é uma das razões pelas quais o calor excessivo também pode ser um forte indicador de cavitação.

Redução na qualidade do fluido

Devido às altas temperaturas que podem resultar da cavitação, é muito provável que o fluido hidráulico sofra degradação (uma redução geral na qualidade do fluido). Calor excessivo e altas temperaturas farão com que o fluido envelheça mais rapidamente do que o normal, afetando seriamente os aditivos presentes e reduzindo a viscosidade do fluido.

Falta de lubrificação

A presença de bolhas no fluido hidráulico também pode causar falta de lubrificação, resultando em contato metal-metal e desgaste prematuro. Esse tipo de desgaste assume uma forma diferente daquela resultante diretamente da implosão e explosão por cavitação:parecerá abrasões em um padrão consistente com o movimento das peças metálicas em vez de corrosão.

Evitando a cavitação

Um dos meios de prevenir a cavitação está no controle de temperatura. Se o fluido hidráulico for muito viscoso, as quedas de pressão se tornarão mais um problema; este aumento na viscosidade pode ser o resultado do fluido hidráulico a uma temperatura inferior à ideal. Além disso, altas temperaturas combinadas com baixas pressões também podem causar cavitação, portanto, deve-se tomar cuidado para garantir que o fluido hidráulico esteja o mais próximo possível da temperatura ideal de operação. Em alguns casos, isso pode ser tão simples quanto isolar tubos hidráulicos contra a luz solar direta.

As perdas na tubulação podem contribuir para a cavitação e resultar de problemas como o uso de muitos acessórios, um revestimento de tubulação ou tubo de sucção colapsado, uma gaxeta saliente nos tubos, uma bomba de reposição com capacidade excessiva para o sistema ou o acúmulo de sólidos na superfície interna dos tubos.

Outra maneira de evitar a cavitação que é especialmente aplicável aos cilindros hidráulicos é evitar que o ar entre no sistema hidráulico. Por exemplo, os sistemas hidráulicos e alguns componentes devem ser sangrados adequadamente após serem preenchidos (ou reabastecidos) para liberar o ar preso dentro do sistema. Quando fluido adicional é adicionado ao sistema, ele deve ser introduzido suavemente para evitar respingos e agitação – ambos podem permitir que o ar seja arrastado com o fluido. Além disso, reservatórios hidráulicos projetados incorretamente podem inadvertidamente estimular a retenção de ar dentro do fluido hidráulico.

A presença de partículas contaminantes no fluido hidráulico pode servir como ponto de partida para a formação de bolhas de cavitação, portanto, manter o fluido hidráulico limpo e o sistema livre de contaminantes pode ser um excelente ponto de partida. Isso envolve a troca dos filtros hidráulicos conforme necessário, a filtragem de qualquer fluido hidráulico que entre no sistema e o tratamento de vazamentos assim que forem detectados.

Reparando os danos causados ​​pela cavitação

Quando as peças sofreram danos na superfície devido à cavitação, os reparos geralmente são uma causa perdida. Para peças com geometria circular, como hastes e cilindros, o dano por pitting é muitas vezes muito profundo no momento em que é descoberto para que o polimento funcione porque as hastes e os cilindros devem atender a condições de superfície e tolerâncias geométricas muito rígidas. A menos que o dano seja descoberto rapidamente, seria mais sensato substituir os componentes danificados. Para vedações que foram danificadas como efeito colateral da cavitação, a substituição do lábio da vedação pode ser suficiente.

Conclusão

A cavitação causa muitos danos:desgaste acelerado da superfície na forma de corrosão, falha prematura da vedação, geração de calor indesejado, qualidade do fluido hidráulico comprometida e falta de lubrificação levando a desgaste adicional. A melhor maneira de lidar com a cavitação é tomar medidas para evitá-la, pois uma vez que causa estragos nas superfícies dos equipamentos (incluindo cilindros hidráulicos), pode ser extremamente difícil, se não impossível, de reparar. As medidas preventivas contra a cavitação são o curso de ação mais sábio e geralmente podem incluir princípios básicos de manutenção (por exemplo, sangrar o ar do sistema, filtrar o fluido hidráulico). Assim que os cilindros hidráulicos começarem a fazer barulhos ou ficarem mais quentes que o normal, é hora de checá-los.

MAC Hidráulica

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