Download - Manual de Filtragem
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
1/38
M A NUAL
DE FILTRAGEM
HIDRULICA
M A NUAL
DE FILTRAGEM
HIDRULICA
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
2/38
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.
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
3/38
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
4/38
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)
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
5/38
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.
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
6/38
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
7/38
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.
Tipos e Fontes de 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.
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
8/38
Tipos e Fontes de Contaminao
6
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.
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
9/38
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.
Tipos e Fontes de Contaminao
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
10/38
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.
Tipos e Fontes de Contaminao
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.
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
11/38
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.
Tipos e Fontes de Contaminao
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
12/38
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.
Tipos e Fontes de Contaminao
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
13/38
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
Tipos e Fontes de Contaminao
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
14/38
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).
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
15/38
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).
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
16/38
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.
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
17/38
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
18/38
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.
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
19/38
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.
Tipos e Nv eis de Element os Fi l t r ant es
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
20/38
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:
Tipos e Nv eis de Element os Fi l t r ant es
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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.
Tipos e Nv eis de Element os Fi l t r ant es
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%
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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).
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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.
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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).
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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
malha 100 = 149 mcrons
malha 200 = 74 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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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
Tipos e Local izaes dos Fi l t r os
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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.
Tipos e Local izaes dos Fi l t r os
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
33/38
Tipos e Local izaes dos Fi l t r os
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.
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
35/38
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
36/38
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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
-
5/28/2018 Manual de Filtragem
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