Filtros acompanham evolução da hidráulica das máquinas
Por Renata Pachione
Edição Nº 98 - Maio/Junho de 2019 - Ano 18
O aprimoramento constante do parque industrial nacional impulsiona os fabricantes de filtros hidráulicos a inovarem. É tempo de apostar na redução de custos e em modelos de baixo impacto ambiental. Trata-se de uma tendência
O aprimoramento constante do parque industrial nacional impulsiona os fabricantes de filtros hidráulicos a inovarem. É tempo de apostar na redução de custos e em modelos de baixo impacto ambiental. Trata-se de uma tendência. A hidráulica das máquinas está evoluindo. Ou seja, embute, cada vez mais, componentes capazes de melhorar o seu desempenho.
E estes componentes são sensíveis à contaminação por possuírem folgas dinâmicas cada vez menores, o que torna o uso de filtros hidráulicos primordial.
Os filtros têm papel fundamental no sistema hidráulico. Eles aumentam a confiabilidade dos equipamentos e otimizam a vida útil dos principais componentes, como válvulas, bombas e cilindros, como comenta Angélica Oliveira, supervisora de desenvolvimento de mercado filtração hidráulica, da Parker Hannifin – divisão filtração.
Gabriel Lemos de Souza, gerente de produtos da divisão filtros hidráulicos, da Hydac Tecnologia, vai um pouco além. Ele aponta o controle do nível de contaminantes do fluido como uma das mais importantes funções dos filtros. Segundo ele, grande parte de todas as falhas em sistemas hidráulicos é causada por contaminantes no fluido, pois mesmo quando não ocorrem falhas imediatas, altos níveis de contaminação podem diminuir drasticamente a eficiência operacional do equipamento. José Roberto Piccolo, chefe de vendas e novos negócios de hidráulica industrial e sistemas de filtração da Bosch Rexroth concorda. "Existe um dado reconhecido e utilizado pelo mercado de óleo hidráulico há anos, o qual menciona que de 75% a 80% dos problemas de parada de máquinas destes equipamentos têm como causa raiz a contaminação do fluido" - reforça. Segundo o engenheiro Alex Alencar, da divisão engenharia e vendas da Engefluid, a origem deste conceito é de um longo estudo realizado entre as décadas de 60 e 80 pelo professor Ernest Rabinowicz, cuja equipe analisou a causa de falhas em sistemas hidráulicos e de lubrificação a óleo. Seus estudos foram aprimorados pelos fabricantes de máquinas e componentes e vêm desde os anos 80 repetindo este conceito teórico atestado por resultados reais em campo. "Infelizmente nós ainda encontramos no Brasil muitos fabricantes de máquinas e equipes de manutenção que ainda não associam o controle de contaminação no óleo à elevada incidência de falhas" – comenta. Ou seja, os filtros podem ser importantes aliados dos processos. Suas principais funções vão desde a já citada proteção do sistema hidráulico, passando pela garantia do nível de limpeza adequado e a redução dos custos de reposição dos componentes. Aliás, a economia é o seu ponto forte. Os filtros também diminuem os custos com descarte do fluido, aumentam a produtividade do equipamento e reduzem as trocas constantes de fluido.
Estudo baseados em dados obtidos em campo, de acordo com Alencar, mostram que o nível de limpeza recomendado para um sistema hidráulico de alta sensibilidade, como aqueles de controle proporcional ou mesmo servo-controlados, pode ser tão exigente como aquele recomendado para um sistema hidráulico convencional, mas que é utilizado em um equipamento crítico existente em uma planta química, por exemplo. "Isso porque a falha causada por contaminação pode causar custos de manutenção elevados, perda de produção e, em alguns casos, até mesmo acidentes" – enfatiza Alencar.
Considerando a multifuncionalidade do produto, Souza destaca o que considera a sua principal aplicação. "É manter o nível de contaminação de um sistema estável, ou seja, dentro do estipulado para os componentes existentes naquele sistema" – diz.
A ideia é evitar custos desnecessários e altos como a troca prematura de componentes e a parada de equipamento.
Segundo Eduardo Azevedo, Newtec Máquinas e Filtros, todo sistema deve ser protegido contra entrada de contaminante. Desta maneira, os filtros devem ser sempre utilizados com o propósito de minimizar o máximo possível a entrada destes contaminantes. E acrescenta: "o sistema de filtragem no sistema hidráulico precisa evitar falhas de sistemas, aumentar a vida útil de componentes importantes e caros, além de reduzir custos operacionais".
Tipos
A classificação dos filtros pode ser feita de acordo com a localização de instalação num sistema, conforme diz Souza. Os filtros de sucção são instalados entre o tanque e a bomba para proteger a mesma de contaminantes grosseiros que podem causar um alto nível de desgaste. Eles podem estar em linha, na entrada no tanque ou abaixo do tanque. Em geral, possuem uma micragem acima de 25 µm devido ao risco de cavitação da bomba. Por esta razão, os filtros de sucção não são apropriados para proteger o sistema de contaminantes que oferecem danos a componentes sensíveis à contaminação, como bombas e válvulas.
O filtro de sucção possui como função principal proteger a bomba de contaminantes gerados durante a manutenção ou abastecimento do sistema, de acordo com Angélica.
Outro tipo, os filtros de pressão, segundo Souza, devem ser dimensionados de acordo com a pressão do sistema, pressão de pulsações e a taxa de fluxo. Para aumentar a confiabilidade de todo sistema hidráulico e de lubrificação, os filtros de pressão são projetados para ter alta força de fadiga e são otimizados para conseguir uma baixa queda de pressão e uma economia de espaço na instalação. "São filtros de alta importância na retenção de particulado sólido de tamanhos que trazem danos a componentes como válvulas direcionais, proporcionais e outras" – completa. Este filtro responde pela filtragem de segurança de componentes de alta sensibilidade.
Já os filtros de retorno podem ser instalados em linha (linha do tanque hidráulico) ou como um filtro montado no tanque (Top Tanque). Para evitar avarias perigosas nos componentes hidráulicos como resultado de uma contrapressão excessiva na linha de retorno, os filtros de retorno são normalmente instalados com uma válvula bypass. Para sistemas que são operados o tempo todo, o filtro de retorno deve ser duplo, evitando assim, que seja necessário realizar a parada do equipamento para a manutenção do filtro, conforme explica Souza. O filtro de retorno, como o nome sugere, é responsável por garantir a qualidade do óleo que retorna para o reservatório.
Há ainda os filtros off-line. Souza conta que em sistemas hidráulicos que requerem um alto nível de limpeza, filtros off-line adicionais são usados cada vez mais para evitar o acúmulo de partículas finas. Em contraste com os filtros principais, apenas uma parte do fluxo no sistema é filtrado por filtros off-line. "Excelentes níveis de limpeza de óleo podem ser alcançados através da filtragem contínua, independentemente do ciclo de operação da máquina" - afirma. Além disso, os principais filtros são aliviados, ou seja, significando que os mesmos terão uma vida útil maior já que existe um filtro adicional no sistema.
Para finalizar, falta citar os filtros de ar. Esses são considerados por Souza um dos mais importantes filtros de um sistema hidráulico. Como resultado de mudanças na temperatura e de nível de óleo nos tanques, os sistemas estão sujeitos a flutuações constantes. O diferencial de pressão resultante dessa variação é equalizado por uma troca de ar o que significa a entrada de contaminação no tanque; dessa forma, os filtros de ar têm a função de justamente evitar essa entrada de contaminantes. "É importante lembrar que caso os filtros de ar não sejam dimensionados corretamente, poderão ocorrer danos no tanque e na bomba" – conclui. Angélica explica que este filtro é responsável pela qualidade do ar que entra. "Atua como se fosse o pulmão do sistema hidráulico" - ratifica.
Em meio à classificação dos filtros, Alencar faz um adendo. Ele aponta que antes de qualquer coisa, é preciso separar o filtro em dois componentes: o elemento filtrante e a carcaça. O elemento filtrante hidráulico mais comumente utilizado possui a construção padrão tipo cartucho plissado e pode ser classificado como nominal ou absoluto, nos seus diferentes graus de retenção, resistências ao colapso e derivações construtivas. Enquanto as carcaças de filtro são classificadas quanto à pressão máxima de trabalho admissível e em cada classe de pressão, estão disponíveis em diferentes tamanhos e derivações construtivas.
De acordo com Piccolo, no Brasil, dependendo da complexidade e criticidade de operação dos equipamentos hidráulicos, a quantidade e os tipos de filtros podem variar bastante. Para equipamentos mais simples, aplica-se de forma muito ampla uma combinação de filtros de retorno com filtros de ar. Já em equipamentos mais críticos, utilizam-se de forma adicional, os filtros de pressão que podem ser simples ou duplos, como também os filtros do tipo off-line.
Produtos
Souza destaca, entre os produtos da marca Hydac, o filtro combinado modelo RKM, que possui a função de um filtro de sucção e retorno em um único componente. Este tipo é apropriado para aplicações em equipamentos com dois ou mais circuitos, principalmente em máquinas operatrizes na área móbil com acionamentos hidrostáticos, como carregadeiras de rodas, empilhadeiras e colhedeiras. "Como vantagens para o cliente é possível destacar o designer compacto reduzindo assim o espaço necessário para montagem; a função combinada reduzindo custos com dois filtros e a garantia de um fluido filtrado na linha da bomba de carga fazendo com que os componentes sensíveis à contaminação estejam sempre protegidos, já que essa linha será sempre abastecida por um óleo recém-filtrado proveniente do retorno" – explica.
A Hydac possui uma linha completa de produtos voltados para sistemas hidráulicos, como filtros hidráulicos, acumuladores, trocadores de calor, eletrônica, bombas, cilindros, válvulas e acessórios. Por ser uma fabricante possui um departamento focado em soluções completas através de sistemas hidráulicos, estande de acumuladores, filtragem e trocadores de calor. Em função dessa linha diversificada, seu portfólio atende a demandas de mercados variados como o siderúrgico, de mineração, celulose e eólico, além de hidrelétricas e máquinas operatrizes, com destaque para aplicações no segmento móbil, em especial, máquinas agrícolas e de construção.
A Parker tem trabalhado na divulgação de um novo conceito em filtro de ar. Em geral, em sistemas hidráulicos, usam-se filtros de baixa eficiência e sem indicação de troca, o que dificulta a reposição do elemento filtrante. Com este novo conceito, segundo Angélica, a manutenção nos filtros de ar será facilitada, pois se trata de um filtro que possui vacuômetro para indicação de troca do elemento filtrante.
O filtro hidráulico Parker é um componente fabricado pela Parker Hannifin, empresa líder mundial em sistemas de movimentação e controle, e se trata de um componente fundamental para o bom funcionamento e aumento da vida útil dos demais componentes que fazem parte de um circuito hidráulico.
A Bosch Rexroth lançou recentemente a série "Pure Power" de elementos filtrantes, que conta com uma nova combinação de camadas de material filtrante, responsável por aumentar a capacidade de retenção de partículas em até 50% e, por consequência, gerar uma significativa redução do Custo Total de Propriedade (TCO), segundo Piccolo.
Ele mesmo explica o funcionamento: "estes novos elementos estão equipados com uma camada eletricamente condutiva adicional como padrão. Este material condutivo permite a troca de carga entre o óleo e o material do elemento, reduzindo o risco de carga e descarga eletrostática. Cada descarga pode queimar pequenas quantidades de óleo e reduzir a vida útil. As descargas também podem provocar danos com furos nas camadas dos filtros. Isso reduz a taxa de retenção e aumenta o risco de partículas passando pelo filtro e danificando o sistema. Os processos de descarga são geralmente visíveis na forma de descargas com faíscas ou podem ser identificados por ruídos de crepitações".
É extenso o portfólio da Bosch Rexroth. São produtos para todas as aplicações de filtros hidráulicos: desde filtros de sucção até filtros de pressão para 1000bar, como também presta serviço especializado de controle de contaminação e de engenharia para o correto dimensionamento dos sistemas dos clientes, atuando de forma customizada por necessidade e aplicação.
A Newtec está voltada para a produção de filtros, elementos filtrantes e acessórios de qualidade para linha hidráulica, desenvolvendo elementos que possam garantir as exigências do mercado.
Para quem vender
Por falar em mercados, os fornecedores de filtros hidráulicos dispõem de uma grande variedade de setores onde atuar. "Onde há movimentação oleohidráulica, se faz necessária a utilização de filtros para que os componentes possam ter um bom rendimento" – define Angélica. Ela se refere a ambientes de alta contaminação, como siderúrgicas e indústrias de papel e celulose, mineração e do plástico, entre outras. Azevedo faz um adendo em relação ao segmento dos termoplásticos quanto ao consumo de filtros hidráulicos. "Cada vez mais (as injetoras e sopradoras), têm aplicado sistemas de precisão e de pressões elevadas. Por isso, precisam que o óleo usado garanta a funcionalidade destes componentes e a filtragem de qualidade faz com que possa garantir o perfeito funcionamento" – explica.
Piccolo explica o porquê dessa estreita relação ente os filtros hidráulicos e as transformadoras de termoplásticos. Segundo ele, essas máquinas são equipadas com itens nobres, como bombas de pistões variáveis com sistemas de controle eletrônicos, válvulas proporcionais, servo-válvulas e elementos lógicos que são muito precisos e rápidos e, por possuírem tolerâncias muito pequenas entre suas partes móveis, demandam um controle no nível de contaminação no fluido muito apurado.
A aplicação dos filtros em unidades de energia hidráulica e blocos de controle para estações de energia, indústria de aço, prensas e tecnologia marítima, por exemplo, como explica Alencar, conta com algumas particularidades. Segundo ele, nesses equipamentos de alta disponibilidade e alta confiabilidade, existem sistemas de filtração hidráulica de última geração, desenvolvidos para suportar variações particulares de cada caso. "Há filtros utilizados em aplicações citadas neste caso que possuem carcaças especiais, elementos com tecnologia construtiva própria para estas aplicações e inclusive sensores de saturação de filtros para monitoramento remoto" – diz.
Os filtros hidráulicos são bastante utilizados na exploração de produção de petróleo também. Este segmento utiliza circuitos hidráulicos em instalações industriais, em plataformas de exploração, e ainda submersos. "Neste caso, a confiabilidade é mandatória e os filtros exercem um papel fundamental na manutenção de níveis de limpeza que assegurem o perfeito funcionamento dos componentes, além de prolongar sua vida útil" – comenta Alencar.
Souza destaca, por sua vez, o mercado de máquinas agrícolas, pois este cada vez mais é cobrado por produtividade dos seus equipamentos. "Por causa dessa situação, a todo momento, os fabricantes buscam componentes hidráulicos de alta tecnologia para aplicar em suas máquinas" – explica. No caso, o indicado é o uso de filtros com alta capacidade de retenção de partículas em diferentes tamanhos, principalmente daquelas entre 3 a 15 µm que causam um dano prematuro dos componentes.
Para atender à demanda crescente das máquinas, que estão sempre sendo aprimoradas, a fim de serem mais produtivas e precisas, são necessários equipamentos hidráulicos com as mesmas características. "Deste modo, com tolerâncias mais apertadas e pressões de operação maiores, a demanda para uma filtragem eficaz também aumenta. Isto abre um espectro de oportunidades para filtros e elementos filtrantes de alta qualidade no mundo industrial" – diagnostica Piccolo.
A indústria é dinâmica. "A evolução dos filtros hidráulicos acompanha o desenvolvimento tecnológico dos componentes, como bombas, válvulas, atuadores e até mesmo dos reservatórios e do próprio fluido hidráulico" – diagnostica Alencar. Para ele, isso vale igualmente para os sistemas de lubrificação a óleo. Fluidos hidráulicos com caraterísticas especiais exigem construções adequadas dos elementos filtrantes, assim como sistemas de alta variação dinâmica de vazão e de pressão também irão demandar construções específicas de carcaças e de elementos filtrantes.
Esses novos tempos apresentam vários reflexos. Os componentes hidráulicos evoluem e uma parte significativa dessa mudança remete à utilização de ajustes cada vez mais precisos. "Os componentes hidráulicos exigem cada vez mais filtração de maior desempenho do que as tecnologias de filtros que utilizávamos nos anos 70 e 80 do século passado" – conclui Alencar.
Na opinião de Azevedo, a indústria tem se voltado para elementos filtrantes que cada vez mais reduzam o gasto com mão de obra e paradas desnecessárias de equipamentos. Já Angélica percebe que o mercado vem buscando soluções com baixo impacto ambiental. Ela explica que alguns modelos de filtros utilizados atualmente são descartados com uma grande quantidade de óleo e resíduos metálicos. Por conta desse cenário, não por acaso, a Parker desenvolveu filtros ecologicamente corretos, com elementos de reposição isentos de partes metálicas.
Piccolo, da Bosch, aponta outra tendência. Para ele, com a implementação de IoT (Internet das Coisas) e aumento das aplicações de Indústria 4.0 no mercado mundial, existe um grande potencial para sistemas de monitoramento que agreguem mais inteligência aos processos, tomando decisões autônomas e transformando dados em informações precisas inerentes à performance dos filtros e elementos filtrantes e, por consequência, aumentando a disponibilidade de máquinas.
Mas, independentemente, dos movimentos do mercado, fica uma questão primordial: o que contribui para a eficácia dos filtros hidráulicos? Alencar responde. Para ele, é a tecnologia construtiva, pois o formato físico dos elementos filtrantes é uma característica facilmente reproduzível. A diferença de desempenho é resultado da diferença tecnológica na construção do meio filtrante. Ele explica ainda que há fabricantes que disponibilizam no mercado elementos filtrantes no mesmo tamanho físico, porém com diferentes construções de meios filtrantes, indo desde aqueles com capacidade de retenção nominal até os especiais com graus de retenção absolutos e proteções específicas. "Especificar um elemento filtrante apenas pelo tamanho físico e grau de retenção é semelhante a encontrar um placa de trânsito regulamentando a velocidade máxima em uma via como sendo não muito rápido. Isso é uma informação muito vaga e que não pode ser mensurada" – finaliza.
Contato das empresas
Bosch Rexroth: www.boschrexroth.com.br
Engefluid: www.engefluid.com.br
Hydac: www.hydac.com.br
Newtec: www.filtrosnewtec.com.br
Parker: www.parker.com.br
