Treinamento de filtragem e contaminação

2
• “Contaminação é a causa número 1 em falhas de rolamentos
que indica uma substituição prematura“. TRW Bearings Division
• “Sujeira e contaminação são de longe a causa número 1 de
falhas em sistemas hidráulicos“. Caterpillar
• “Confiabilidade e manutebilidade são funções do controle da
contaminação e o controle da contaminação indica uma
maximização da vida “. General Electric
Fonte: NORIA
ALGUMAS REFERENCIAS:

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“Um bloqueio no comando do aparelho, provocado pela presença de óleo
contaminado no sistema hidráulico, é a provável causa da queda do Hércules C-
130 da Força Aérea Brasileira (FAB) no dia 14 de outubro do ano passado.
.....um laudo confidencial da Aeronáutica, indica que o maior acidente da história
da aviação militar brasileira, no qual morreram 21 pessoas, teria sido provocado
por falhas na manutenção. O fluido hidráulico foi analisado e constatou-se que
estava com grau de sujidade muito acima do especificado.
O grau máximo de impureza tolerável no fluido hidráulico, diz o laudo, é de
64 mil partículas. Uma amostra colhida pelos técnicos no local do acidente
revela, contudo, que o grau de impureza era de 1.024.000 partículas…”
O ESTADO DE SÃO PAULO Domingo, 17 de dezembro de 1995
Impureza no óleo pode ter derrubado avião da FAB
UMA CONSEQUENCIA:

5
NAS-Code Partikelanzahl / 100ml
(nach NAS 1638) 2 - 5 µm 5 - 15 µm 15 - 25 µm 25 - 50 µm 50 - 100 µm >100 µm
00 625 125 22 4 1 0
0 1250 250 44 8 2 0
1 2500 500 88 16 4 1
2 5000 1000 176 32 8 1
3 10000 2000 352 64 16 2
4 20000 4000 704 128 32 4
5 40000 8000 1408 256 64 8
6 80000 16000 2816 512 128 16
7 160000 32000 5632 1024 256 32
8 320000 64000 11264 2048 512 64
9 640000 128000 22528 4096 1024 128
10 1280000 256000 45056 8192 2048 256
11 2560000 512000 90112 16384 4096 512
12 5120000 1024000 180224 32768 8192 1024
13 - 2048000 360448 65536 16384 2048
14 - 4096000 720896 131072 32768 4096
Quantidade de partículas / 100 mlClasse NAS
Norma NAS (National Aerospace Standard)

6
10,000,000
100
150
500
400
300
200
1,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,500
10,000
50,000
40,000
30,000
20,000
15,000
2 5 15
4 146
1,000,000
5,000,000
1,500,000
2,000,000
3,000,000
4,000,000
100,000
150,000
200,000
300,000
400,000
500,000
10
15
50
40
30
20
1.5
5.0
4.0
3.0
2.0
1
0.15
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.015
0.05
0.04
0.03
0.02
.01 New ISO Particle Sizes, µm(c)
Old ISO Particle Sizes, µm
NumberofParticlesGreaterThanSizePerMilliliter
.02
.08
.04
.6
.3
.15
5
1.3
2.5
40
10
20
320
80
160
2,500
640
1,300
20,000
5,000
10,000
40,000
80,000
1,300,000
320,000
640,000
10,000,000
2,500,000
5,000,000
160,000
1
4
3
2
7
6
5
10
9
8
13
12
11
16
15
14
19
18
17
22
21
20
25
24
23
28
27
26
30
29
47
275
806
# / mL. > Size
13
15
17
Range
Code
14µm(c)
6µm(c)
4µm(c)
Particle
Size
Particle Count Summary
ISO Cleanliness Code:
17 / 15 / 13
Norma ISO 4406:
1999
Norma de Contaminação

7
Novo Código ISO 4406: 1999
18 / 16 / 13
Partículas
 4 mm
Partículas
 14mm
Partículas
 6 mm
Revisão da Norma ISO 4406

8
O que é a Sujeira no mundo da Filtração?
• Sílica (areia)
• Metais brilhantes
• Fibras
• Corrosão
• Óxidos metálicos (óxidos de metais ferrosos)
• Gels

Porque filtrar os Lubrificantes, os Óleos
Hidráulicos e os Combustíveis?
Porque…
as partículas contaminantes no fluido:
• Reduzem a qualidade dos produtos;
• Reduzem a vida dos componentes;
• Reduzem a vida do fluido;
• Reduzem o tempo de funcionamento do
equipamento
• Reduzem a produtividade
• Aumentam os custos operacionais

70-80% de todas as avarias em
instalações hidráulicas e
até 45% de todas as falhas de mancais
são atribuídas ao excesso de contaminação
do fluido hidráulico ou lubrificante.
As CONSEQUENCIAS e os EFEITOS

11
Fatores que Reduzem a Vida dos Equipamentos
Corrosão
(20%)
Obsolescência
(15%)
Acidentes
(15%)
Perda do Equipamento
Desgaste Mecânico
(50%)
Abrasão Fadiga Adesão
Degradação da Superfície
(70%)
Ref: Dr. E. Rabinowicz, 1981
Os Fundamentos da Contaminação

12
“Micron” = micrometro = µm
1 micron = 0.001 mm (0.000039 inch)
10 micron = 0.01 mm (0.0004 inch)
De que Tamanho estamos Falando?

AS FONTES DA CONTAMINAÇÃO
O contaminante “aparece” no sistema através :
1- do Ambiente Externo
2- de Componentes Novos
3- da Introdução durante a Manutenção
4- da Auto-geração

MECANISMOS DE DESGASTE
Objetivos:
1- Conhecer as formas principais do desgaste superficial e
as suas consequências
2- Definir a reação em cadeia do desgaste
3- Associar o controle da contaminação à confiabilidade do
equipamento

DESGASTE ABRASIVO
carga

DESGASTE EROSIVO
EROSÃO NA
SUPERFÍCIE
DE
CONTROLEFLUXO

PARTÍCULAS GERADAS
POR MICRO-SOLDADURA A FRIO
CARGA
DESGASTE ADESIVO

1. PARTÍCULA PRESA 2. INÍCIO DA MICRO-TRINCA
3. APÓS ‘N’ CICLOS
OCORRE A PROPAGAÇÃO
4. COLAPSO DA SUPERFÍCIE
PARTÍCULAS LIBERADAS
CARGA CARGA
CARGA CARGA
DESGASTE POR FADIGA

DESGASTES EM MANCAIS
E SUAS FOLGAS DINÂMICAS
5 mm
5 mm
FOLGA
RADIAL
10 mm
COM CARGA,
SEM ROTAÇÃO
9 mm
1 mm
COM CARGA,
COM ROTAÇÃO
APENAS NO
PROJETO
MÁQUINA
PARADA
EM
OPERAÇÃO
CONTATO
METAL-METAL
FILME
LUBRIFICANTE
Componentes folgas dinâmicas
Mancal de bucha 0,5 – 100mm
Mancal de rolamento 0,1 – 3mm
Mancal Hidrostático 1 – 25mm

DESGASTE EM BOMBAS E SUAS FOLGAS
BOMBAS DE
ENGRENAGEM :
DENTE / PLACAS
0,5 ... 5 mm
DENTE / CORPO
0,5 ... 5 mm
BOMBAS DE
PALHETA :
PALHETA / LATERAL
5 ... 13 mm
PONTA DA PALHETA
0,5 ... 1 mm
BOMBAS DE
PISTÃO:
PISTÃO / CAMISA
5 ... 40 mm
PLACA / PISTÃO
0,5 ... 5 mm

BUCHA A HASTE VEDAÇÃO E BUCHA DO ÊMBOLO
RASPADOR
DA HASTE
VEDAÇÃO
DA HASTE DESGASTE CONSEQÜÊNCIAS
RASPADOR DA HASTE
BUCHA DA HASTE
VEDAÇÃO DO ÊMBOLO
BUCHA DO ÊMBOLO
VAZAMENTO EXTERNO
PERDA DE ALINHAMENTO
PERDA DE VELOCIDADE E
PERDA DE IMOBILIDADE
PERDA DE ALINHAMENTO
DESGASTE EM CILINDROS

CARRETEL
L
FORÇA
CAMISA
FOLGAS DINÂMICAS TÍPICAS
SERVO VÁLVULAS 1 ... 4 mm
VÁLVULAS PROPORCIONAIS 1 ... 6 mm
VÁLVULAS DIRECIONAIS / CONTROLE 2 ... 8 mm
PARTÍCULAS DO TAMANHO DA FOLGA CAUSAM:
• RESPOSTA LENTA, INSTABILIDADE
• AGARRAMENTO DO CARRETEL
• EROSÃO DA SUPERFÍCIE
• QUEIMA DO SOLENÓIDE
• FALHA EM SISTEMAS DE SEGURANÇA
DESGASTE EM VÁLVULAS E AS
FOLGAS DINÂMICAS/AGARRAMENTOS

Proteção adequada: PALL BETA 5: 1000
“Para prolongar a vida operacional dos componentes Hidráulicos
ativos o fluido deverá ser mantido no Nível de Limpeza
ISO-16/14/11 ou mais limpo”. Fonte: MOOG Ind.Control Division
Folgas Servo-Válvula:
1 – 4 um
Fluido ISO 16/14/11 (ampliação 100x)
Foto típica de um fluido para
trabalho com servo-válvula

24
Filtro Típico ineficiente
(x = 2)
Filtro de alto desempenho
(x(c) = 1000)
1st
Pass
Válvulas
Cilindros
Válvulas
Bomba Engrenagens
Cilindros
Bomba Engrenagens
1st
Pass
2nd
Pass
INTERROPENDO A REAÇÃO EM CADEIA

- Resumo
MENOS
EFICIÊNCIA
MAIS
CALOR
PARTÍCULAS COM DIMENSÕES DAS FOLGAS
MAIS VAZAMENTOS
INTERNOS
CICLOS
PRODUTIVOS
DEMORADOS
NÃO CONFORMIDADE
DOS PRODUTOS
PERDA DE
PRODUTIVIDADE
CAUSAM
PERDA DE

Medidas da Contaminação
• Beneficios :
– Resposta rápida das análises em campo
– Permite aproximação muito precisa do código
ISO
– Permite a identificação dos tipos de
contaminantes.
• Limitações :
– Não se recomenda para amostras muito
limpas (< ISO 12/10)
MALETA DE TESTE PALL B&W

• Beneficios
– Contagem de partículas precisa,classificavel
nas Normas NAS, ISO, SAE
– Identifica os tipos de contaminantes
– Não é afetado por água e gases como
contaminantes
– Fluidos opacos ou extremamentes escurecidos
podem ser analizados
• Limitações
– Demanda tempo para análises
– Requer analistas especializados para a
realização dos testes
CONTAGEM ÓPTICA DE PARTÍCULAS

• Beneficios:
– Resposta rápida e precisa em campo
– Proporciona classificação precisa do código
ISO
– Funciona com fluidos não homogeneos
– Não é afetado pela presença de água ou
gases nos fluidos
ANALISADOR DE PARTÍCULAS PALL

Agentes estranhos (ar, água etc.)
 Frascos corretos para a coleta
Tipo de coleta (estática, dinâmica)
Ponto de coleta da amostra
– Disposição da conexão „Minimess“
– Onde no sistema?
Possíveis Fontes de Erros nas Medições

30
Coleta de amostras
O primeiro passo para tornar uma amostra representativa é fazer a coleta de
maneira adequada.
A coleta de amostras é fator determinante na análise do fluido.
Caso a coleta tenha sido feita de
maneira incorreta, os resultados
encontrados em análises podem nos
levar a uma interpretação errada e
conseqüentemente a tomada de
medidas não ideais para a solução
dos problemas do sistema.

31
Escolha do frasco correto para coleta!
EVITAR frascos de água mineral, sucos, refrigerantes,
azeitonas, geléias,etc. Resíduos de produtos contaminam a
amostra.

32
Tipos de coleta
Estática
Utilizando bombas de
vácuo manuais
Dinâmica
Através de pontos de
pressão

33
Procedimento para coletar amostras
1. Tubulação de
retorno
2. Reservatório (próximo
retorno)
3. Após bomba
4. Dreno
Em último caso

34
Tipos de contaminantes
Sílica Metal brilhante
Ferrugem
Metal oxidado

35
Fibras Bolo de finos
Precipitado Gel
Tipos de contaminantes

36
Óleo novo de
Tambor
22/20/18
Sistema Novo recem
contruido 23/22/20
Sistema com
Filtração
Hidraulica
Convencional
20/18/16
Sistema com Filtração
5(c) >1000 14/13/11

Princípios de Filtração
Características dos Filtros de Alta Confiabilidade
Objetivos:
1- Definir um filtro absoluto
2- Conhecer as características dos Filtros de Alta
Confiabilidade, a Evolução Tecnológica

“ Um valor arbitrário em mícrons, definido pelo fabricante
do filtro, baseado na remoção de um percentual de todas as
partículas de um determinado tamanho e maiores. É
raramente bem definido e não é reproduzível.”
Filtro de Classificação Nominal
(National Fluid Power Association - NFPA)

Relação BETA

Relação BETA
Relação BETA = Números de Partículas que passam:

41
ELEMENTO FILTRANTE ABSOLUTO
PALL, EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA

42
ELEMENTO FILTRANTE ABSOLUTO PALL
Construção Tradicional Ultipor
CONSTRUÇÃO TRADICIONAL (ULTIPOR)
CONSTRUÇÃO OTIMIZADA (ULTIPLEAT)
Construção Otimizada ULTIPLEAT

43
EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA

44
ULTIPLEAT
SRT
Meio filtrante SRT
(Stress-Resistant Technology)
ULTIPLEAT
SRT
Meio filtrante SRT
(Stress-Resistant Technology)

SEÇÃO DE MEIO FILTRANTE
SUPORTADO
SEÇÃO DE MEIO FILTRANTE SOLTO

46
PORO RÍGIDO
X
PORO NÃO RÍGIDO
FIBRAS
COLADAS
FIBRAS
NÃO COLADAS

47
PORO UNIFORME
X
PORO GRADUADO
ESTRUTURA DO PORO GRADUADO
FOTO A MONTANTE 500x
FOTO A JUSANTE 500x
ESTRUTURA DO PORO UNIFORME
FOTO A MONTANTE 500x
FOTO A JUSANTE 500x

48
FILTRO DE PAPEL PROTEÇÃO DE FOLGAS
A IMPORTÂNCIA DO TAMANHO DA FIBRA
PREÇO DE COMPRA DO ELEMENTO
$ 2$ 3$
CUSTO DA FILTRAÇÃO PARA A EMPRESA
Custo
Custo Custo
>>>> 3x O PREÇO DE
COMPRA DE UM
ELEMENTO

Resultados das Proteções das Folgas
Nossa experiência:
A Filtração com x(c)  1 000 interrompe o agarramento
de carretéis de válvulas em questão de horas.

50
COMPONENTE GANHO
BOMBA 4 ... 10 x AUMENTO NA VIDA
TRANS. HIDROSTÁTICA 4 ... 10 x AUMENTO NA VIDA
VÁLVULAS 5 ... 300 x AUMENTO NA VIDA
CARRETEL DA VÁLVULA ELIMINAÇÃO TOTAL DO AGARRAMENTO
FLUIDO AUMENTO NA VIDA POR REDUÇÃO DA OXIDAÇÃO
MANCAL DE ROLAMENTO ATÉ 50 x AUMENTO NA VIDA
MANCAL DE BUCHA ATÉ 10 x AUMENTO NA VIDA
Resultados das Proteções das Folgas

Níveis de Limpezas Recomendados

52
Níveis de Limpezas Recomendados

53
Efeitos da contaminação por água em
sistemas fluídicos
Colapso do fluido devido à precipitação de
aditivos e à oxidação
Redução da espessura do filme lubrificante
Aceleração do processo de fadiga de
superfícies metálicas
Travamento de componentes devido à
formação de cristais em baixas temperaturas
Perda da rigidez dielétrica em óleos isolantes

54
Efeitos da água sobre a vida de
rolamentos
Lubrificante Teor de água
Fator de vida
relativo
SAE 20 25 ppm 4,98
SAE 20 100 ppm 1,92
SAE 20 400 ppm 1,00
Referência: Effect of water in lubricating oil on bearing fatigue life, 31st annual ASLE meeting, 1976

55
Efeito da água e partículas metálicas
na oxidação do óleo
Teste Catalisador Água Horas Alteração do TAN
01 Nenhum Não 3500 + 0
02 Nenhum Sim 3500 + + 0,73
03 Ferro Não 3500 + + 0,48
04 Ferro Sim 400 + 7,93
05 Cobre Não 3000 + 0,72
06 Cobre Sim 100 + 11,03
* TAN = Total Acid Number – alteração acima de 0,5 indica significativa deterioração do fluido
Referência: Weinschelbaum, M., Proceedings of the Nation Conference on Fluid Power, VXXIII: 269

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