Guia rápido de cilindros hidráulicos - pt.2
No Blog de hoje, vamos falar sobre procedimentos de teste para cilindros hidráulicos, seus detalhes e riscos.
Há um teste de bancada simples para cilindros hidráulicos, mas envolve a intensificação da pressão no cilindro. Embora o procedimento de teste seja seguro se você entender o conceito de intensificação em um cilindro hidráulico - mas é bastante perigoso se você não entender.
A força produzida por um cilindro hidráulico é um produto da pressão e da área (F = p x A). Em um cilindro de dupla ação convencional, a área efetiva e, portanto, a força produzida pelos lados do pistão e da haste do cilindro são desiguais. Daqui resulta que, se o lado da haste do cilindro tiver metade da área efetiva do lado do pistão, produzirá metade da força do lado do pistão para a mesma quantidade de pressão.
A equação F = p x A pode ser transposta como p = F / A, ou seja, pressão é igual a força dividida por área. Se o lado da haste do cilindro tiver que resistir à força desenvolvida pelo lado do pistão, com apenas metade da área, será necessário dobrar a pressão. Isso significa que, se o lado do pistão for pressurizado para 3.000 PSI, será necessária uma pressão de 6.000 PSI no lado da haste para produzir uma força igual. É por isso que a intensificação da pressão pode ocorrer em um cilindro de ação dupla. Observe que a pressurização de um cilindro classificado entre 3.000 PSI e 6.000 PSI pode ter consequências devastadoras.
Se, por qualquer motivo, o lado do pistão de um cilindro de dupla ação for pressurizado e, ao mesmo tempo, impedir que o fluido escape do lado da haste, a pressão aumentará (intensificará) no lado da haste do cilindro até que as forças se equilibrem ou o cilindro falha catastroficamente.
Imagine a seguinte situação: um local que em um dia está com temperaturas negativas, e um cilindro hidráulico a cerca de -10ºC. Você liga a bomba e move a alavanca da válvula para o cilindro..... Em seguida, a extremidade da tampa do cilindro explode (Imagine um cilindro com pressão operacional de 2.500 PSI). A tampa neste cilindro hidráulico explodiu como resultado da intensificação da pressão. Isso ocorreu devido a um bloqueio entre o lado da haste do cilindro e o tanque, como resultado das condições de baixa temperatura. A temperatura ambiente caiu abaixo do ponto de fluidez do óleo hidráulico, para que o óleo não flua.
Como podemos ver, a intensificação da pressão em um cilindro hidráulico de ação dupla é um fenômeno potencialmente perigoso. E não considerar suas implicações pode ser um erro caro. Existem meios, através de válvulas e componentes, que podemos evitar surtos de pressão que possam causar uma falha catastrófica deste tipo.
Como testar um cilindro hidráulico
Nesta etapa, explicaremos como usar o efeito de intensificação para testar a integridade da vedação do pistão em um cilindro hidráulico de ação dupla. Porém, antes de tentar este procedimento de teste, é absolutamente essencial que o perigo associado à intensificação da pressão em um cilindro hidráulico seja totalmente compreendido.
A maneira convencional de testar a integridade da vedação do pistão em um cilindro de dupla ação é pressurizar o cilindro no final do curso e medir qualquer vazamento após a vedação. Este procedimento pode ser chamado de "teste de derivação de fim de curso".
A principal limitação do teste de desvio de fim de curso é que geralmente não revela possíveis abaulamentos do tubo do cilindro (em alusão ao possível formato de balão do tubo) causado pelo estresse no aro. A maneira ideal de testar o abaulamento do tubo do cilindro é realizar um teste de desvio de vedação do pistão no meio do curso. A maior dificuldade para fazer isso é que a força desenvolvida pelo cilindro precisa ser resistida mecanicamente, o que, no caso de grandes diâmetros, cilindros de alta pressão é impraticável.
No entanto, um teste de desvio no meio do curso pode ser realizado hidrostaticamente usando o efeito de intensificação. O circuito necessário é mostrado na figura abaixo.
O procedimento para a realização do teste é o seguinte:
- Prenda o cilindro com suas portas de serviço apontando para cima (levantadas).
- Encha os dois lados do cilindro com fluido hidráulico limpo através de seus pórticos de serviço.
- Conecte válvulas de esfera, os manômetros, a válvula de alívio e a válvula de controle direcional (conforme mostrado na Figura).
- Com as válvulas de esfera abertas, afaste o cilindro usando a válvula de controle direcional várias vezes para remover todo o ar restante de ambos os lados do cilindro - tome cuidado para imprimir muita pressão e criar o 'dieseling' (efeito Diesel) no cilindro.
- Posicione a haste do pistão no meio do curso e feche a válvula de esfera.
- Com o ajuste na válvula de alívio recuado, fluxo direto para o lado da haste do cilindro.
- Aumente o ajuste da válvula de alívio, até que a pressão nominal do cilindro seja vista no manômetro.
- Feche a válvula de esfera e a válvula de controle direcional central. Nota: supõe-se que a unidade de energia hidráulica usada para realizar o teste tenha sua própria proteção contra sobrepressão.
Registre as respectivas leituras de pressão nos manômetros e monitore qualquer alteração ao longo do tempo.
Se a razão da área efetiva entre o lado do pistão e a haste do cilindro for 2: 1, se o lado da haste do cilindro tiver sido pressurizado para 3.000 PSI, o manômetro no lado do pistão deve ser 1.500 PSI. Se a pressão diferencial no pistão não for mantida, isso indica um problema com a vedação ou o tubo do pistão.
Sob nenhuma circunstância o fluxo deve ser direcionado para o lado do pistão do cilindro com a válvula de esfera (1) fechada. Isso resultará em intensificação da pressão potencialmente perigosa e poderá resultar em falha do cilindro e / ou ferimentos pessoais. Ao realizar este ou qualquer outro teste hidrostático (pressão), use sempre equipamento de proteção individual adequado.
Fique ligado para o próximo Blog da Manx, com a terceira parte de nosso tópico de cilindros hidráulicos.
Recomendamos a utilização de mão de obra especializada na realização dos testes acima descritos. Evite manusear, abrir ou manejar sistemas hidráulicos sob pressão, sob risco de avarias materiais, ao meio ambiente e possibilidade de acidentes à pessoas, inclusive fatais.
Em seus projetos, a Manx Hydraulics sempre é cautelosa e trabalha com redundâncias em seus sistemas, evitando assim problemas de funcionamento, como os descritos acima.