Como a Temperatura Afeta Desempenho e Eficiência de Sistemas Hidráulicos

Sistemas hidráulicos são cruciais para operação de muitos aspectos da vida moderna, desde plantas massivas que dependem de hidráulica para fabricar peças até sistema que alimenta caminhão de lixo local. Por mais massivos e poderosos que sejam, têm calcanhar de Aquiles proverbial: extremos de temperatura. Tanto temperaturas baixas quanto altas podem afetar desempenho e eficiência de sistemas hidráulicos, grandes e pequenos. Se seu sistema não performa como esperado, talvez seja questão de temperatura que precisa ser investigada e abordada.

Condições de Operação em Baixa Temperatura

Quando a maioria pensa em efeitos de temperatura em hidráulica, pensamento imediato é calor; porém, temperaturas frias podem ter efeito devastador também. Temperaturas operacionais subótimas podem resultar de temperaturas ambiente bem abaixo de zero ou operação de sistema em alta altitude, condições atmosféricas baixas. Efeitos de baixa temperatura podem ser especialmente problemáticos para sistemas hidráulicos móveis em equipamentos externos durante meses de inverno.

Efeitos de Baixas Temperaturas em Sistemas Hidráulicos

Materiais elastoméricos como borracha são comuns em sistemas de todos os tamanhos, e borracha (bem como outros elastômeros) é sensível a temperaturas frias e pode comportar-se como material frágil quando temperaturas caem suficientemente. Quando equipamento hidráulico exposto a frio, componentes de borracha como vedações, conexões, suportes e mangueiras podem ser seriamente danificados durante operação. É importante verificar condição de componentes externos de borracha quanto a trincas ou rasgos antes de iniciar sistema e sempre ter peças de reposição para componentes de borracha por precaução.

Temperaturas frias afetarão viscosidade dos fluidos em seu sistema, não apenas fluido hidráulico mas lubrificantes. Baixas temperaturas aumentam viscosidade do fluido e óleo, significando que se comportarão como fluido mais espesso. Se viscosidade aumentar demais, fluido não se comportará normalmente; por exemplo, na partida, óleo com viscosidade maior que normal pode não distribuir uniformemente ao redor de partes críticas rápido o suficiente para prevenir dano. Lembre-se que fluidos podem realmente coagular a ponto de não fluir mais. Isso resultará em bombas famintas, cavitação e falta de lubrificação, levando a danos caros ao seu equipamento e componentes.

Prática sábia é verificar fluidos em seu equipamento — incluindo não apenas fluido hidráulico mas também fluido de motor e transmissão — antes de ligá-lo. Você não verifica níveis, mas viscosidade: se fluido estiver muito espesso para pingar da ponta da vareta, está muito viscoso para funcionar corretamente. Tentar rodar sistema nessa condição danificará seriamente. Este aumento de viscosidade também é por que é importante dar chance ao equipamento aquecer antes do uso. Ligue equipamento e deixe em marcha lenta para aquecer sistema e fluidos dos quais depende antes de colocar para trabalhar.

Em geral, é importante garantir que fluidos usados no sistema são apropriados para temperaturas esperadas, levando em conta pressão atmosférica se condições de alta altitude envolvidas. Orientação do fabricante deve ser buscada se houver dúvida sobre tipo de fluidos apropriados em temperaturas frias.

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Efeitos de Altas Temperaturas em Sistemas Hidráulicos

Quando fluidos hidráulicos e lubrificantes expostos a altas temperaturas por períodos prolongados, fluidos começam a experimentar deterioração permanente e redução severa de viscosidade (fluido muito mais fino e menos viscoso). Deterioração leva a oxidação (taxa de oxidação aumenta significativamente com temperatura) e formação de lodo problemático. Ao mesmo tempo, fluido experimenta reações químicas entre aditivos degradantes, todos comprometendo seriamente desempenho do fluido e sistema como um todo.

Viscosidade reduzida pode tornar lubrificantes e óleo hidráulico inúteis na proteção de componentes através de redução de atrito, prevenção de dano abrasivo e minimização de velocidade de desgaste. Mudança de viscosidade também afeta comportamento do fluido hidráulico, impactando negativamente desempenho do sistema. Dependendo de combinação de pressão e temperatura, alguns fluidos podem realmente atingir estado de vapor — o que obviamente levará a sistemas e componentes danificados.

Embora uso de fluido hidráulico com aditivo melhorador de IV (Índice de Viscosidade) possa aliviar problema de viscosidade reduzida em altas temperaturas, é vital lembrar que exposição prolongada a altas temperaturas pode causar quebra deste próprio aditivo — significando que aditivos melhoradores de IV não são solução fácil. Ainda mais interessante: operação prolongada em alta temperatura pode esgotar outros aditivos críticos, incluindo depressores de espuma, inibidores de ferrugem, ingredientes anti-desgaste e antioxidantes.

À medida que deterioração do fluido continua e aditivos-chave como inibidores de ferrugem e anti-desgaste começam a esgotar, componentes dentro do sistema (motores, bombas, válvulas hidráulicas) começarão a experimentar desgaste acelerado. Desempenho e eficiência continuam caindo e sistema começará gerando seu próprio calor. Resultado é ciclo letal de danos ao sistema como um todo e componentes. Se desgaste acelerado continuar sem impedimento, pedaços de metal de superfície podem começar a desgastar, formando flocos e minúsculas partículas que contaminarão fluido e exacerbarão desgaste.

Em suma, exposição prolongada a altas temperaturas pode destruir sistema hidráulico ao longo do tempo.

Causas de Geração de Calor em Sistemas Hidráulicos

Altas temperaturas podem resultar de temperatura ambiente extrema mas são mais prováveis resultado de geração de calor dentro do sistema. Como calor pode ser tão danoso, é importante rastrear fonte de geração. Geração de calor comumente resulta de fluido fluindo de área de alta pressão para baixa sem saída de trabalho mecânico. Uma fonte de tal perda de pressão é atrito. Atrito alto no sistema gerará calor, e fontes podem incluir:

• Componentes inadequadamente lubrificados (ex: lubrificação insuficiente ou tipo errado)
• Uso de fluido com viscosidade muito alta para sistema, resultando em atrito dentro do fluido
• Uso de fluido com viscosidade muito baixa que falha em proteger superfícies de desgaste excessivo
• Vedações de pistão ativadas por pressão
• Fluido passando por orifício ou restrição constritora em alta velocidade
• Fluido fluindo através de passagem restrita

Outras fontes de calor podem incluir compressão de fluidos aerados, que ocorre quando fluido hidráulico está contaminado com ar. Compressão de fluido aerado dentro de bomba pode rapidamente levar a temperaturas ao redor de 1100°C.

Em alguns casos, calor pode não ser gerado pelo sistema. Se sistema hidráulico opera perto de fonte de calor, isso pode causar problemas. Falta de ventilação adequada também pode resultar em temperaturas elevadas.

Conclusão

Extremos de temperatura afetarão desempenho de seu sistema hidráulico e resultarão em danos sérios (e caros) se nada for feito para abordar questões de temperatura ou proteger sistema dos efeitos. Isso é verdade seja pequeno limpa-neve operando em condições de frio extremo ou sistema em planta de manufatura gerando calor suficiente para elevar temperatura operacional além de limites recomendados. Efeito mais imediato envolve viscosidade do fluido: frio aumenta viscosidade, tornando-o mais espesso; calor diminui viscosidade. Tais mudanças podem rapidamente levar a dano permanente ao sistema e componentes.

Mudanças de desempenho podem ser devidas a temperaturas operacionais, e abordar essas questões para situações de alta temperatura envolve trabalho investigativo para determinar fonte e causa da geração de calor.

MAC Hydraulics

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