1. MANUAL
DE FILTRAGEM
HIDRÁULICA

2. O objetivo do Manual de
Filtragem Hidráulica é
familiarizar o usuário com
todos os aspectos da
filtragem do óleo hidráulico e
lubrificante, desde a
tecnologia básica até a
avançada.
O propósito deste manual é
ser uma fonte de
referência, apresentando de
forma clara e abrangente o
assunto ao usuário, não levan-
do em conta o nível de
conhecimento do mesmo.
A escolha e o uso apropriado
dos dispositivos hidráulicos é
uma ferramenta importante na
busca de aumentar a produção
enquanto se reduz os custos
da manufatura. Este Manual
ajudará o usuário a tomar
decisões bem fundamentadas
sobre a Filtragem Hidráulica.

3. ÍNDICE
Seção Página
Basesda Contaminação
Bases da Contaminação 2
Tipos e Fontes de Contaminação 4
Padrões de Limpeza do Fluido 12
Tipos e Graus de Meios Filtrantes 16
Escolha do Meio Filtrante 20
Vida do Elemento Filtrante 22
Escolha do Filtro 24
Tipos e Localizações dos Filtros
Tipos e Fontes de Contaminação 28
Análise de Fluidos 32
Apêndice 34
1

4. Bases de Contaminação
Filtragem - Fato A Contaminação causa a
Maioria das Falhas Hidráulicas
Se uma destas quatro funções for
impedida, o sistema hidráulico não se
desempenhará conforme projetado.
A experiência de projetistas e usuários O resultado da parada pode facil-
O projeto adequado, a
de sistemas de óleos hidráulicos e mente custar muito mais do que
lubrificantes tem demonstrado o imaginado por hora de manufatura.
instalação e a filtragem seguinte fato: mais de 75% das A manutenção do fluido hidráulico
falhas de sistemas são resultantes ajuda a prevenir ou reduzir a parada
hidráulica têm um papel diretas da contaminação. não planejada. Isto é conseguido
através de um programa contínuo de
chave no planejamento O custo devido a contaminação é de melhoria que minimiza e remove os
estarrecer, resultante de: contaminantes.
da manutenção preventiva.
w Perda de produção (paradas)
Danos do Contaminante
w Custos de reposição dos
Filtragem - Fato componentes
w Reposição frequente do fluido
w Bloqueio dos orifícios
w Desgaste dos componentes
A função de um filtro w Baixa vida dos componentes
w Aumento dos custos da manuten- w Formação de ferrugem ou outra
não é limpar o óleo mas ção geral oxidação
reduzir custos operacionais. w Aumento do índice de sucata w Formação de componentes
químicos
Funções do Fluido Hidráulico
w Deficiência dos aditivos
A contaminação interfere em quatro
funções do fluido hidráulico: w Formação de contaminantes
1. Atuar como um meio de transmi- biológicos
são de energia.
2. Lubrificar as partes internas dos O que se espera do fluido hidráulico
componentes. é que ele crie um filme lubrificante
3. Atuar como um meio trocador de para manter as peças de precisão
calor. separadas. O ideal é um filme fino o
4. Preencher a folga entre os compo- suficiente para preencher completa-
nentes móveis. mente a folga entre as peças.
Fotomicrográfica da partícula contaminante.
(Ampliado 100x Escala: 1 divisão = 20 mícrons)
2

5. Bases de Contaminação
Esta condição resulta em baixo
índice de desgaste. Quando o índice
de desgaste é mantido baixo o sufi-
Folga Típica de
ciente, o componente pode alcançar Componentes Hidráulicos
sua expectativa de vida, o que
pode ser milhões de ciclos de Componente Mícrons
pressurização.
A espessura de um filme lubrificante
Rolamentos anti-fricção de
depende da viscosidade do fluido, rolos e esferas 0.5
carga aplicada e velocidade relativa
das duas superfícies. Em muitos
Bomba de Palheta 0.5-1
componentes, cargas mecânicas são Bomba de Engrenagens (engrenagem
extremamente altas que comprimem
o lubrificante em um filme fino, com
com a tampa) 0.5-5
espessura menor que 1 mícron. Se as Servo Válvulas (carretel com a luva) 1-4
cargas forem altas Rolamentos hidrostásticos
que excedam ao limite, o filme será
1-25
perfurado pela aspereza da superfí- Rolamentos de Pistão (pistão com
cie de duas peças em movimento. O camisa)
resultado contribuirá para uma
5-40
fricção desgastante. Servo Válvula 18-63
Atuadores 50-250
Orifício de Servo Válvula 130-450
Escala Micrômetro
Tamanho Relativo das Partículas Os tamanhos das partículas geral-
mente são medidos em uma escala
micrométrica. Um micrômetro
Substância Mícrons Polegadas. (ou “mícron”) é uma milionésima
Grão de sal refinado 100 .0039 parte de um metro ou 39 milionési-
Cabelo humano 70 .0027 mos de uma polegada. O limite da
visibilidade humana é aproximada-
Limite máx. de visibilidade 40 .0016 mente 40 mícrons. Tenha em mente
Farinha de trigo 25 .0010 que a maioria das partículas que
causam danos aos sistemas de
Células verm. do sangue 8 .0003 lubrificação ou hidráulicos são
Bactéria 2 .0001 menores que 40 mícrons. Portanto,
elas são microscópicas e não podem
ser vistas a olho nu.
3

6. Tipos e Fontes de Contaminação
Filtragem - Fato
O fluido novo não é necessaria-
mente um fluido limpo.
Tipicamente, um fluido novo
tirado do tambor não é
próprio para ser usado em
sistemas hidráulicos ou
lubrificantes.
Filtragem - Fato Contaminação da
Partícula
Aditivos em fluidos
Tipos
hidráulicos são geralmente A contaminação por partículas geral-
mente é classificada como sedimento
menores que 1 mícron e ou pequenas partículas. Sedimento
pode ser definido como o acúmulo de
são insensíveis aos partículas menores que 5µm. Este
tipo de contaminação também causa
métodos de filtragem falha no sistema/componente ao
decorrer do tempo. Por outro lado, as
padrão. pequenas partículas são contami-
nantes maiores que 5µm e podem
causar falhas catastróficas imediatas.
Sedimento e pequenas partículas
podem ser classificadas como:
Partículas Duras Partículas Maleáveis
v Sílica v Borracha
v Carbono v Fibras
v Metal v Microorganismos
4

7. Tipos e Fontes de Contaminação
Danos
A B Se não forem adequadamente
A. As interações absorvidos, os contaminantes da
mecânicas de três manufatura ou montagem serão
corpos podem resultar deixados no sistema.
em interferência.
B. O desgaste de dois Estes contaminantes incluem
corpos é comum em sujeira, respingo de solda, partí-
componentes culas de borracha de mangueiras e
hidráulicos. vedações, areia de fundição e sedi-
C D Os efeitos das partículas podem mentos de metal dos componentes
iniciar um desgaste da
superfície. C. Partículas duras usinados. Também quando o fluido
podem criar um é inicialmente adicionado ao sistema,
desgaste entre três a contaminação é introduzida.
corpos para gerar Durante o sistema de operação a
mais partículas. contaminação entra através das
tampas de respiro, vedações gastas
e outros sistemas de abertura.
A operação do sistema também gera
Fontes contaminação interna. Isto ocorre
quando o desgaste do sedimento do
w Formada durante os processos w Inserção externa durante a metal e os produtos químicos reagem
de manufatura e montagem. operação. com as superfícies dos componentes
para gerar mais contaminação.
w Adicionado com novos fluidos. w Gerado internamente durante a
operação (veja quadro abaixo).
Contaminante Gerado
Desgaste Abrasivo - partículas duras Desgaste Erosivo - partículas finas
ligando duas superfícies em movimen- em fluxos de alta velocidade do fluido
to, desgastando uma ou ambas. desgasta um canto ou uma superfície
crítica.
Desgaste por Cavitação - fluxo de
entrada restrito para a bomba causa Desgaste Adesivo - perda do filme
vazios de fluido que implodem, cau- de óleo permite o contato metal com
sando choques e ocasionando peque- metal entre superfícies em movimento.
nas quebras na superfície do material.
Desgaste Corrosivo - contaminação
Desgaste por Fadiga - partículas pas- por água ou química no fluido causa
sando pela folga causam tensão na ferrugem ou reação química que
superfície, que se expande ocasionan- degrada a superfície.
do escamas devido ao repetido ten-
sionamento da área danificada.
5

8. Tipos e Fontes de Contaminação
Filtragem - Fato Fontes de Contaminação Externa
Sinais de Advertência
da Contaminação do
Sistema
• Solenóide queimada.
• Descentralização do
carretel da válvula,
vazamento e trepidação.
• Falha na bomba, perda
de vazão e reposições
frequentes.
• Vazamento no cilindro e
riscos.
• Aumento da histerese
da servo.
Filtragem - Fato
A maioria das inserções de
Níveis de Inserção para Sistemas Típicos
contaminantes entra no
sistema através das tampas Equipamento Móbil 108-1010 por minuto*
antigas de respiro do
reservatório e das vedações
Fábricas de Manufatura 106-108 por minuto*
da haste do cilindro.
Linha de Montagem 105-106 por minuto*
* Número de partículas maior que 10 mícrons inseridas
no sistema por todas as fontes.
Prevenção
w Usar filtros unidade-selada para os respiros do ar do reservatório.
w Limpar todo o sistema antes da partida inicial.
w Especificar gaxetas e substituir vedações dos atuadores.
w Aplicar tampões nas mangueiras e manifolds durante manuseio e
manutenção.
w Filtrar todo o fluido antes de colocá-lo no reservatório.
6

9. Tipos e Fontes de Contaminação
Contaminação da
Água
Tipos
Há algo mais para manutenção
adequada do fluido do que somente Pontos Típicos de Saturação
remover o problema de partículas.
A água é virtualmente um contami-
Tipo de Fluido PPM %
nante universal e, como os contami-
nantes de partículas sólidas, deve Fluido Hidráulico 300 .03%
ser removida dos fluidos de opera-
ção. A água pode estar no estado
dissolvido ou no estado “livre”. Fluido Lubrificante 400 .04%
A água livre, ou emulsificada, é
definida como a água acima do
ponto de saturação de um fluido
Fluido de Transformador 50 .005%
específico. Neste ponto, o fluido
não pode dissolver ou reter mais
água. A água livre geralmente é
percebida como uma descoloração
“leitosa” do fluido.
Efeitos Visuais da Água no Óleo
50 PPM 250 PPM 2000 PPM
7

10. Tipos e Fontes de Contaminação
Danos
Filtragem - Fato w Corrosão das superfícies do metal
congelamento é alcançado, forma-se
cristais de gelo de uma forma adversa
Um simples “teste de w Desgaste abrasivo acelerado afetando totalmente a função do sis-
w Fadiga do rolamento tema. As funções de operação podem
estalo” lhe dirá se há w Falha do aditivo do fluido tornar-se vagarosa ou errante.
w Variação da viscosidade
água livre em seu fluido. A condução elétrica torna-se um
w Aumento na condução elétrica problema quando a contaminação
Aplique uma chama da água enfraquece as propriedades
Aditivos anti-desgaste falham na de isolação de um fluido, decrescen-
presença de água e formam ácidos. do assim sua força dielétrica kV.
em baixo do container. Se
A combinação de água, calor e
metais diferentes encorajam a ação
borbulhar e houver estalos
galvénica. Superfícies de metal pon-
teadas e corroídas como resultado
do ponto onde foi aplicado final. Maiores complicações ocorrem
quando a temperatura decresce e o
o aquecimento, a água fluido tem menos habilidade para
reter a água. Quando o ponto de
livre está presente em
seu fluido.
Filtragem - Fato
Os fluidos hidráulicos têm
a capacidade de “reter”
mais água a medida em
que a temperatura
aumenta.
Um fluido turvo pode
tornar-se claro conforme o
sistema for aquecendo-se.
Resultados típicos de desgaste de bomba devido a partículas e contaminação da água.
8

11. Tipos e Fontes de Contaminação
Efeito do Óleo com Água na Vida dos Rolamentos
250
% Vida Remanescente do Rolamento
200 0.0025% = 25 ppm
0.01% = 100 ppm
0.05% = 500 ppm
150 0.10% = 1000 ppm
0.15% = 1500 ppm
0.25% = 2500 ppm
0.50% = 5000 ppm
100
50
0 0.0025 0.01 0.05 0.10 0.15 0.25 0.50
% Água no Óleo
Efeito da água no óleo na vida do rolamento (com base em 100% de vida a 0.01% de água no óleo)
Referência: " Machine Design" Julho 1986, "Como a sujeira e a água afetam a vida do rolamento" por Timkem Bearing Co.
Fontes
w Vedação do atuador desgastado Os fluidos estão constantemente A água pode adentrar num sistema
expostos a água e vapor de água através de cilindro desgastado,
w Vazamento na abertura do
enquanto são manuseados e vedações do atuador ou através de
reservatório
armazenados. Por exemplo, é aberturas dos reservatórios. A con-
w Condensação comum em armazenamento densação é também uma fonte
w Vazamento no trocador de calor externos de tanques e barris. A água primária da água. Como os fluidos
pode assentar no topo interno dos resfriam-se em um reservatório ou
containers dos fluidos e cair ao fundo tanque, o vapor d’água condensará
no container durante as mudanças de nas superfícies internas causando
temperatura. A água também pode ferrugem ou outros problemas de
ser introduzida quando da abertura corrosão.
ou enchimento destes containers.
9

12. Tipos e Fontes de Contaminação
Filtragem - Fato Prevenção
Normalmente excessiva quantidade
padrão de filtros e são geralmente
usados quando pequenos volumes
de água pode ser removida do sistema. de água estão envolvidos.
A água livre é mais pesada As mesmas medidas preventivas
tomadas para minimizar a inserção Centrifugação
que o óleo, portanto,
de partículas sólidas no sistema podem
ser aplicadas para a contaminação de Separa a água do óleo através da
assentará no fundo do centrifugação. Este método também é
água. Entretanto, uma vez que o exces-
so de água é detectado, ele pode ser eficaz somente com água livre mas
reservatório, onde a
eliminado por um dos métodos abaixo: para grandes volumes.
maioria dela poderá ser Desidratação à Vácuo
Absorção
facilmente removida Separa a água do óleo através de
Isto pode ser conseguido por elemen-
um processo à vácuo e secante.
tos de filtros que são projetados
abrindo-se a válvula dreno. Este método também é para grande
especificamente para retirar água livre. volume de água mas é eficaz com
Eles usualmente consistem de um os estados livres e dissolvido.
material tipo laminado que transforma
a água livre em um gel que é acondi-
Filtragem - Fato cionado dentro do elemento. Estes
elementos fixam-se dentro de carcaças
Os elementos de filtros de
absorção têm ótimo
desempenho em aplicações
de baixo fluxo e baixa
viscosidade.
Sistema de desidratação à vácuo
10

13. Tipos e Fontes de Contaminação
Contaminação do Ar
Tipos Danos Fontes
Em um sistema líquido, o ar pode w Perda de força transmitida w Vazamento no sistema
existir tanto no estado dissolvido w Redução na saída da bomba w Aeração da bomba
como livre ou indissolvido. O ar
w Perda de lubrificação w Turbulência do fluido no
dissolvido pode não acarretar um
w Aumento da temperatura de reservatório
problema, mantendo-o em solução.
Quando um líquido contém o ar operação
indissolvido, problemas podem w Espuma do fluido no reservatório Prevenção
ocorrer na passagem pelo w Reações químicas w Sistema de sangramento do ar
sistema/componentes. Pode haver w Linha de sucção sempre com óleo
alterações de pressão que O ar, em qualquer forma, é uma fonte
comprimem o ar e produzam uma w Projeto apropriado para o
potencial de oxidação nos líquidos. reservatório
grande quantidade de calor em Ele acelera a corrosão das peças de
pequenas bolhas de ar. Este calor w Difusores na linha de retorno
metal, particularmente quando a água
pode destruir os aditivos e até também está presente. A oxidação
mesmo o fluido base. dos aditivos pode também ocorrer.
Ambos os processos produzem óxi-
Se a quantidade de ar dissolvido dos que promovem a formação de
tornar-se alta o suficiente, ocorrerá partículas, ou formam um tipo de
um efeito negativo na quantidade de lodo no líquido. Desgaste e interfe-
trabalho desempenhado pelo rência aumentam se os sedimentos
sistema. O trabalho desempenhado da oxidação não forem prevenidos
em um sistema hidráulico baseia-se ou removidos.
no fluido ser relativamente incom-
primível mas o ar reduz o módulo
de elasticidade do fluido. Isto
deve-se ao fato de que o ar é até
20000 vezes mais compressível
que o líquido onde está dissolvido.
Quando o ar está presente, a bomba
trabalha mais para comprimir o ar
e trabalha menos para o sistema.
Nesta situação, o sistema é
chamado de “esponjoso”.
11

14. Padrões de Limpeza do Fluido
Filtragem - Fato A fim de detectar ou corrigir os
problemas, é usada a escala de
referência de contaminação. A
A ISO 4406 (International Standards
Organization), nível padrão de limpe-
za, tem obtido uma vasta aceitação
Saber o nível de limpeza do contagem de partículas é o método em muitas indústrias de hoje. Uma
mais comum para obter-se níveis de versão modificada vastamente utiliza-
fluido é a base para as padrão de limpeza. São usados da deste padrão, refere-se ao número
instrumentos ópticos muito sensíveis de partículas maior que 2, 5 e 15
medidas de controle de para contar o número de partículas mícrons* em um certo volume, geral-
em várias faixas de tamanho. Estas mente 1 mililitro ou 100 mililitros. O
contaminação. contagem são reportadas como um número de partículas 2+ e 5+ mícrons
número de partículas maiores que um é usado como ponto de referência
Filtragem - Fato certo tamanho encontradas em um
específico volume de fluido.
para partículas sedimentadas. O
tamanho 15+ indica a quantidade de
partículas maiores presentes que
Os números do índice da contribuem grandemente para uma
possível falha catastrófica do
ISO nunca podem aumentar componente.
conforme aumenta o
tamanho das partículas.
(Exemplo: 18/20/22)
Código ISO 18 / 16 / 13
Partículas
> 2 mícrons
Partículas
> 15 mícrons
Partículas
> 5 mícrons
Uma classificação ISO de 18/16/13 pode ser definida como:
Faixa Mícron Faixa de Contagem
18 2+ 1.300 - 2.500
16 5+ 320 - 640
13 15+ 40 - 80
* Os códigos ISO descritos aqui são para o formato 2, 5 e 15. Um formato 5, 15 mícrons que atualmente
atende ao padrão ISO, pode ainda ser usado em algumas publicações (Exemplo: um código ISO de 16/13 referia-se
12 a partículas em faixas de 5+ e 15+ mícrons somente).

15. Padrões de Limpeza do Fluido
Quadro ISO 4406
Número de Número de partículas por ml
Partículas Mais de Até e inclusive
24 80.000 160.000
23 40.000 80.000
22 20.000 40.000
21 10.000 20.000
20 5.000 10.000
19 2.500 5.000
18 1.300 2.500
17 640 1.300
16 320 640
15 160 320
14 80 160
13 40 80
12 20 40
11 10 20
10 5 10
9 2.5 5
8 1.3 2.5
7 .64 1.3
6 .32 .64
Fluido ISO 21/19/17 (ampliação 100x). Fluido ISO 16/14/11 (ampliação100x).
13

16. Padrões de Fluido para Limpeza
Padrões de Limpeza
para o Componente
Filtragem - Fato Muitos fabricantes de equipamentos
hidráulicos e rolamentos de carga
especificam um ótimo nível de
Muitos fabricantes de limpeza requerido para seus compo-
nentes. Submeter os componentes a
máquinas e componentes um fluido com níveis maiores de con-
taminação pode resultar em uma vida
hidráulicos especificam um
mais curta para o componente.
objetivo de nível de limpeza
Na tabela abaixo veja alguns
componentes e seus níveis de
ISO para o equipamento,
limpeza recomendados. É sempre
a fim de alcançar ótimos bom consultar o fabricante do
componente para obter por escrito
padrões de desempenho. as recomendações do nível de
contaminação do fluido. Esta
informação é necessária para
selecionar o nível de filtragem
Filtragem - Fato correto. Pode servir também como
garantia contra
possíveis reclamações
A cor não é um bom futuras, visto que pode
delinear a linha entre o
Limpeza do Fluido Requerida para
indicador do nível de uso normal e operação Tópicos Componentes Hidráulicos
excessiva ou abusiva. Componentes Código
pureza do fluido.
ISO
Controle de servo válvulas 16/14/11
Válvulas proporcionais 17/15/12
Bombas/motores
de palheta e pistão 18/16/13
Válvulas de controle
direcional e pressão 18/16/13
Bombas de engrenagem
s/ motores 19/17/14
Válvulas de controle de
fluxo, cilindros 20/18/15
Fluido novo não usado 20/18/15
14

17. Padrões de Limpeza para o Componente
Tabela de Correlação dos Níveis de Limpeza
Partículas/ Mililitros NAS 1638 SAE Nível
Cód. ISO ≥ 2 Mícrons ≥ 5 Mícrons ≥ 15 Mícrons (1964) (1963)
23/21/18 80.000 20.000 2.500 12 –
22/20/18 40.000 10.000 2.500 – –
22/20/17 40.000 10.000 1.300 11 –
22/20/16 40.000 10.000 640 – –
21/19/16 20.000 5.000 640 10 –
20/18/15 10.000 2.500 320 9 6
19/17/14 5.000 1.300 160 8 5
18/16/13 2.500 640 80 7 4
17/15/12 1.300 320 40 6 3
16/14/12 640 160 40 – –
16/14/11 640 160 20 5 2
15/13/10 320 80 10 4 1
14/12/9 160 40 5 3 0
13/11/8 80 20 2.5 2 –
12/10/8 40 10 2.5 – –
12/10/7 40 10 1.3 1 –
12/10/6 40 10 .64 – –
15

18. Tipos e Níveis de Elementos Filtrantes
O meio filtrante é aquela parte Meio Filtrante de Profundidade
Filtragem - Fato do elemento que remove o
contaminante. Para tipos de meio filtrantes de profun-
Meio filtrante de superfície Geralmente o meio filtrante vem em didade, o fluido deve tomar caminhos
forma de folhas e então é plissado para indiretos através do material que forma
pode ser limpo e reutilizado. expor mais área da superfície para o o meio filtrante. As partículas são
fluxo do fluido. Isto reduz a pressão depositadas nas aberturas em forma
Um equipamento ultra-sônico diferencial enquanto aumenta a de labirinto por todo o meio filtrante.
capacidade de retenção de contami- Por causa de sua construção, um meio
geralmente é o melhor nantes. Em alguns casos, o meio filtrante tipo profundo tem muitos
filtrante pode ter camadas múltiplas poros de vários tamanhos. Dependendo
método. Tipicamente meio e telas para atingir certo critério de da distribuição dos tamanhos dos
desempenho. Depois de plissado e poros, este meio filtrante pode ter uma
filtrante de profundidade cortado no comprimento apropriado, alta faixa de captura de partículas com
as duas pontas são ligadas usando-se tamanhos pequenos.
não pode ser limpo, nem um clipe especial, adesivo ou outro
mecanismo selador. O meio filtrante A natureza do meio filtrante e o
reutilizado. mais comum inclui tela de aço, celu- processo de entrada do contaminante
lose, compostos da fibra de vidro ou no elemento do filtro explica porque
outros materiais sintéticos. O meio fil- alguns elementos duram muito mais do
trante é geralmente classificado de que outros. Em geral, o meio filtrante
superfície ou profundidade. contém milhões de pequeníssimos poros
formados pelas fibras do meio filtrante.
Superfície do Meio Filtrante Os poros têm um faixa de diferentes
tamanhos e são interconectados por
Para meio filtrante do tipo superfície, o todas as camadas do meio filtrante
fluido basicamente tem um caminho para formar um caminho tortuoso
direto para a passagem do meio para o fluxo do fluido.
filtrante. O contaminante é capturado
na superfície do elemento onde passa o
fluxo do fluido. Os elementos filtrantes
de superfície geralmente são feitos de
telas. Visto que o processo usado no
74 m
entrelaçamento do fio pode ser contro-
lado com acuracidade, os elementos fil-
trantes de superfície tem um poro de
tamanho consistente. Este poro de
tamanho consistente é o diâmetro da
partícula esférica mais larga que pas-
sará através do elemento sob teste em
condições específicas. Entretanto, a
formação do contaminante superfície
do elemento, permitirá ao meio filtrante
capturar partículas menores do que a Superfície do Meio Filtrante
faixa de tamanho do poro.
Da mesma forma, as partículas que têm
diâmetro menor mas que podem ser
maiores em comprimento (tais como
forma de fibra), pode passar para o lado
filtrado do meio filtrante.
16

19. Tipos e Níveis de Elementos Filtrantes
Direção do Fluxo
Meio Filtrante de Profundidade
Os dois tipos básicos de meio filtrante de
profundidade, que são usados para elemen-
tos de filtros, são celulose e fibra de vidro.
Construção típica da fibra de vidro grossa (100x) Construção típica da fibra de vidro fina (100x)
Os poros no meio filtrante de celulose
tende a ter uma vasta faixa de tamanhos e
são muito irregulares em formas, devido
ao tamanho e forma irregulares das fibras.
Em contraste, o meio filtrante de fibra
de vidro consiste de vários tamanhos de
fibras que são muito uniformes em
tamanho e forma. As fibras são geralmente
mais finas que as fibras de celulose e têm
uma seção circular uniforme. As diferenças
típicas das fibras contam para a vantagem
Comparação Geral do Meio Filtrante
de desempenho do meio filtrante de fibra Material do Eficiência Cap. de Pressão Vida no Custo
de vidro. Fibras mais finas significam mais Meio Filtrante de Captura Retenção Diferencial Sistema Geral
poros reais em um dado espaço. Além do Fibra de vidro Alta Alta Moderada Alta Moderada para alta
mais, fibras mais finas podem ser
arranjadas mais perto uma das outras para
produzir poros menores para filtragem fina. Celulose (papel) Moderada Moderada Alta Moderada Baixa
Como resultado a capacidade de retenção
de contaminante, assim como a eficiência Tela Baixa Baixa Baixa Moderada Moderada para alta
da filtragem, são aumentadas.
17

20. Tipos e Níveis de Elementos Filtrantes
Filtragem - Fato O Teste de
Múltipla Passagem Teste de Múltipla Passagem
A indústria de filtragem Contaminante
Os níveis de meio filtrante usa os procedimentos da
Amostra do
ISO 4572 “Procedimento Lado Filtrado
expressos como Razão Beta para Teste de Múltipla Medidor de vazão
Passagem” para avaliar o
indicam a eficiência de desempenho do elemento
de filtro. Este procedi- Filtro de
remoção de partículas do DP Medidor
mento é também Teste
reconhecido pela
meio filtrante. ANSI* e NFPA**. Reservatório
Durante o Teste de
Bomba de Rotação Variável
Múltipla Passagem, o
fluido circula através Amostra do
Lado não Filtrado
Filtragem - Fato
do circuito sob condições
precisamente controladas
e monitoradas. A pressão
diferencial pelo elemento Como um exemplo de como a Razão
Os resultados do teste de
de teste é continuamente anotada, Beta é derivada do Teste de Múltipla
conforme uma quantidade de contami- Passagem, assuma que 50.000
múltipla passagem são
nante constantemente injetado no lado partículas, 10 mícrons e maiores,
do óleo não filtrado do elemento. foram contadas no lado não filtrado
muito dependentes das Sensores de partículas à laser determi- do filtro de teste e 10.000 partículas
nam os níveis de contaminantes no da mesma faixa de tamanho foram
seguintes variáveis: lado filtrado e não filtrado do elemento contadas no lado filtrado do filtro de
de teste. Este atributo de desempenho teste. A Razão Beta correspondente
• Vazão (Razão Beta) é determinado para seria igual a 5, como visto no seguinte
vários tamanhos de partículas. Três exemplo:
• Diferencial de pressão final importantes características de
desempenho do elemento são resulta-
• Tipo de contaminante do do Teste de Múltipla Passagem:
1. Capacidade de retenção de
contaminante
2. Diferencial de pressão de elemento
de filtro de teste. No de partículas lado não
Bx = filtrado
3. Eficiência de filtragem ou separação,
expressada como “Razão Beta” No de partículas lado
filtrado
Razão Beta
A Razão Beta, também conhecida
“x” está em um tamanho de
como a razão filtragem, é a medida
partícula específico
da eficiência de captura de partículas
por um elemento de filtro. Ela é, 50.000
B10 = =5
portanto, uma razão de desempenho. 10.000
* ANSI - American National Standards Institute
** NFPA - National Fluid Power Association
18

21. Tipos e Níveis de Elementos Filtrantes
O exemplo poderia ser lido: Então, no exemplo, o filtro testado
Beta 10 é igual a 5. Agora, um número possui 80% de eficiência ao remover
de Razão Beta sozinho 10 mícrons e
significa muito pouco. Ele é um partículas
passo preliminar para achar-se a maiores. Para cada Razão Beta/Eficiências
eficiência de captura de contami- 5 partículas intro-
nante pelo filtro. Esta eficiência, duzidas no filtro Razão Beta Eficiência de separação
(a um tamanho de ( o mesmo tamanho
expressada como percentual, pode nesta faixa de partícula estipulado) de partícula)
ser encontrada através de uma tamanho, 4 eram 1.01 1,0%
simples equação: retiradas pelo meio 1.1 9,0%
filtrante do filtro. A
1.5 33,3%
Razão Beta/tabela
de Eficiências 2.0 50,0%
mostra alguns 5.0 80,0%
Eficiênciax = (1- 1 ) 100 números Razão 10.0 90,0%
Beta Beta comuns e suas 20.0 95,0%
correspondentes 75.0 98,7%
Eficiênciay10 = (1- 1 ) 100 eficiências.
5 100 99,0%
= 80% 200 99,5%
1000 99,9%
Razão Beta
Partículas do
Lado Filtrado Razão Beta (x) Efic.(x)
Partículas do Lado 100.000
Não Filtrado 50.000 = 2 50,0%
50.000
100.000 =
5.000 20 95,0%
5.000
100.000 =
1.333 75 98,7%
1.333
100.000 > (x) mícrons
100.000 = 100
1.000 99,0%
1.000
100.000
500 = 200 99,5%
500
100.000 = 1000
100 99,9%
100
19

22. Escolha do Meio Filtrante
Filtragem - Fato Tabela A
Pressão e Ciclos de Trabalho
Tabela E
Responsabilidade Ecônomica do Componente
(Levar em conta a pressão de operação Relaciona o custo da reposição do
Nao há correlação direta componente
normal e sua oscilação, tanto em magni-
tude como em frequência). Exemplos Índice
entre usar um meio filtrante Pressão: Escolha da pressão de operação
Muita alta Bombas grandes de pistão, motores
Serviço: de baixa velocidade e alto torque 4
LEVE Operação contínua em Alta Cilindros, servo válvulas, bombas
específico e atá-lo a uma pressão especificada ou menor. de pistão 3
MÉDIO Alterações médias de pressão Média Linha válvulas montadas 2
classificação de limpeza até a pressão especificada. Baixa Válvulas montadas em sub-base,
PESADA Zero à pressão especificada. bombas de engrenagens baratas 1
SEVERA Zero à pressão especificada
Índice Nº
específica ISO. transições em alta frequência
(0,6Hz) (exemplo: unidade Tabela F
hidráulica alimentando uma Responsabilidade Ecônomica Operacional
Outras numerosas variáveis
prensa perfuradora). Selecione Relaciona o custo de parada.
o índice da tabela abaixo:
seriam consideradas, tais Exemplos Índice
Pressão Serviço Muito alta Parada muito cara de certos
como ingressão de PSI Bar Lev Méd. Pes. Sev. equipamentos de laminação
0-1015 0-70 1 2 3 4 de papel e de aço e
1015-2175 70-150 1 3 4 5 equipamento automotivo 5
partículas, o fluxo do 2175-3625 150-250 2 3 4 6
Alta Equipamento de
produção de altos volumes 3
3625-5075 250-350 3 5 6 7
Média Crítico, mas equipamento
fluido pelos filtros e 5075+ 350+ 4 6 7 8 não produtivo 2
Baixa Equipamento não crítico
Tabela B Índice Nº
localização dos filtros. para produção 1
Meio Ambiente
Índice Nº
Exemplos Índice
Bom Áreas limpas, laboratórios 0 Tabela G
Médio Instalações de máquinas em Risco de Segurança
geral, linhas de montagem 1 Relaciona a necessidade para segurança
Pobre Automotivo, laminadores adicional de operação
(metal e papel) 2
Exemplos Índice
Hostil Fundições, também onde a
ingressão de contaminantes é Alto Sistemas de transmissão
esperada ser muito alta 3 dos freios para içamento
em minas 3
Índice Nº Médio Onde falha é provável de
Tabela C
Sensibilidade do Componente causar danos 1
Baixo Alguns bancos de testes
Examplos Índice de componentes hidráulicos,
Muito alta Servo válvulas de alto desempenho 8 riscos por negligência 0
Alta Servo válvulas industriais 6
Acima Bombas de pistão, válvulas Índice Nº
Média Proporcionais, controles fluxo
compensados 4 Índice total de todas as tabelas
Média Bombas de palheta, válvulas de
Depois de obter o índice total, adicio-
carretel 3
nando os sete índices individuais das
Abaixo Bombas de engrenagens, válvulas
Tabelas A - G, encontre o número no
Médio Manuais e válvulas de gatilho 2 eixo vertical localizado no gráfico de
Mínima Bombas de êmbolo e cilindros 1 índice total. Desenhe uma linha
Tabela D Índice Nº horizontal do número do índice total
para interseccionar a faixa de razão
Expectativa de vida
em dois pontos. Leia estes pontos
Vida em funcionamento requerida para no eixo horizontal para a razão
os componentes do meio filtrante.
Horas Índice
0-1.000 0
1.000-5.000 1
5.000-10.000 2
10.000-20.000 3
20.000+ 5
Índice Nº
20

23. Escolha do Meio Filtrante
Um número inter-relacionado de na importância relativa dos principais Razão Beta é igual a ou maior que 75
fatores do sistema, determina o meio fatores do sistema. Simplesmente adi- (98,7% de eficiência). Deve ser enfati-
filtrante mais adequado para uma cione os fatores de índice individual zado que a faixa de razão obtida pode
aplicação em especial. O seguinte das sete tabelas de parâmetros do somente ser considerada como uma
método de escolha de meio filtrante sistema. Consulte então o “Gráfico de aproximação. Parâmetros precisos de
foi desenvolvido pela British Fluid Índice Total” para encontrar a faixa operação são difíceis para quantificar,
Power Association (B.F.P.A.). Este de razão apropriada ao meio tanto pelo usuário como pelo fabri-
processo de escolha de meio filtrante filtrante. Esta faixa de razão é basea- cante do equipamento de filtragem.
usa um sistema de “índice” baseado da na razão do meio filtrante, onde a
Gráfico de Índice Total
26
25
24
23
Ra
22 tin
21 gR
a ng
Fatores de Índice Total
20
19
e
18
17
16
15
EXEMPLO
14 (veja abaixo)
13
12
11
10
9
2 5 10 15 20 25 30 40 50 65
Razão Beta do Filtro (Bx 375)
Exemplo: Sensibilidade do Componente (Tabela C) Responsabilidade Econômica (Operacional) (Tabela F)
Considere uma enorme escavadeira hidráulica Apesar da maioria dos componentes serem Custos causados por paradas variam dependendo da
operando em uma pedreira. O sistema hidráulico considerados de média sensibilidade, as bombas estão situação específica da mina, mas o alto custo de capital
inclui bombas de pistão de pressão compensada acima da média. Índice = 4 do sistema coloca-o na categoria “Alta” e Índice = 3
e grandes cilindros de levantamento Expectativa de Vida (Tabela D) Risco de Segurança (Tabela G)
Pressão de Operação e Ciclo de Trabalho (Tabela A) O uso anual é de 2.000 horas e a expectativa de vida do Nenhum adicional para índice de segurança é
O sistema opera com o extremo do fluxo e flutuações componente é de 4 anos, portanto, 8000 horas e um requerido.
da pressão em um ciclo que é repetido aproximada- Índice = 2 Indice Total (Somatória dos Indices Individuais) =18
mente quatro vezes todo minuto. Por esta razão ele Confiabilidade Econômica (Componentes) (Tabela E) A razão selecionada está na faixa de 4 a 13 mícrons.
é considerado como “pesado”. Índice = 4 Componentes como cilindros de levantamento e O meio filtrante escolhido deveria ter uma Razão Beta
Meio ambiente (Tabela B) bombas variáveis de pistão são muito caras para o mínima de B13=75 (98,7% de eficiência).
O meio ambiente em que esta máquina está usuário final comprar. O custo dos componentes são
trabalhando pode, em tempo seco, estar muito sujo. altos, portanto, Índice = 3
Ingressões são prováveis de serem muito altas.
Índice = 2
21

24. Vida do Elemento Filtrante
Filtragem - Fato Carga de Contaminante
A entrada do contaminante no forma e o arranjo dos poros através
Conforme o elemento elemento é simplesmente o processo do elemento são algumas razões para
de bloquear os poros por todo o alguns elementos terem vidas
filtrante recebe elemento. Visto que o elemento fica mais longas que outros.
bloqueado com partículas de
contaminantes, a pressão contaminantes, há poucos poros Para uma dada espessura de meio
para o fluxo do fluido e a pressão filtrante e nível de filtragem, há
diferencial aumentará no requerida para manter o fluxo através menos poros no meio filtrante de
do meio filtrante aumenta. celulose do que meio filtrante de
decorrer do tempo; primeiro Inicialmente, a pressão diferencial fibra de vidro.
através do elemento aumenta
vagarosamente, depois vagarosamente porque há uma O meio filtrante de fibra de vidro
abundância de poros do meio com múltiplas camadas, relativa-
muito rapidamente, visto filtrante para o fluido passar, e o mente não é afetado por entrada de
processo de bloqueio do poro tem contaminante por um longo período.
que o elemento está
pouco efeito na perda de pressão O elemento captura seletivamente as
geral. Entretanto, alcança-se um partículas de vários tamanhos,
próximo a sua vida máxima.
ponto em que sucessivos bloqueios conforme o fluido passa por ele. Os
dos poros do meio filtrante reduzem poros muito pequenos no meio
significativamente o número de filtrante nao são bloqueados por
poros disponíveis para o fluxo do grandes partículas. Estes pequenos
fluido através do elemento. poros do lado filtrado permanecem
Neste ponto, a pressão diferencial disponíveis para toda a grande
pelo elemento aumenta exponencial- quantidade de pequenas partículas
mente. A quantidade, o tamanho, a presentes no fluido.
Curva de Entrada de Contaminantes no Elemento
Pressão Diferencial
Incremento
de vida
Tempo
22

25. Vida do Elemento Filtrante
Perfil da Vida do Elemento
Todo elemento tem uma relação de reportar as variações na perda de Então a quantidade, o tamanho, o for-
diferencial de pressão característico pressão do elemento está raramente mato e a disposição dos poros no ele-
versus entrada de contaminante. disponível. A maioria dos usuários mento determinam o perfil
Este relacionamento pode ser e projetistas de máquinas simples- característico de vida. Os elementos
definido como o “perfil da vida do mente especificam a carcaça do filtro que são fabricados de meio filtrante
elemento”. O perfil real da vida é com indicadores de pressão diferen- de celulose, meio filtrante de fibra
obviamente afetado pelas condições cial para avisar quando o elemento de vidro de uma só camada e de
do sistema operante. Variações no deve ser substituído. várias camadas, têm todos um perfil
fluxo do sistema e a viscosidade do de vida diferente. O gráfico compara-
fluido afetam o diferencial de Os dados do Teste de Múltipla tivo de três meios filtrantes com
pressão para o elemento limpo e Passagem podem ser usados para configurações mais comuns mostra
têm um efeito bem definido sobre desenvolver o relacionamento do claramente a vantagem de vida do
o perfil real da vida do elemento. diferencial de pressão versus a entra- elemento de fibra de vidro de
da de contaminante, definido como o múltiplas camadas.
É muito difícil avaliar o perfil de perfil de vida do elemento. Como já
vida do elemento nos sistemas de mencionado, tais condições de
operações reais. O sistema operante operação como: vazão de fluxo e
versus o tempo em operação suave, viscosidade do fluido afetam o perfil
o ciclo de trabalho e a mudança de vida para um elemento. As com-
das condições ambientais de parações do perfil de vida só podem
contaminação afetam o perfil de ser feitas quando estas condições de
vida do elemento. Além do mais, a operação são idênticas e os elemen-
instrumentação de alta precisão para tos do mesmo tamanho.
Comparativo de Vida dos Tipos de Elementos
100
Celulose Fibra de vidro com Fibra de vidro com
90 1 camada várias camadas 6
PRESSÃO DIFERENCIAL (bar)
PRESSÃO DIFERENCIAL (psi)
80
5
70
60 4
50
3
40
30 2
20
10 1
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
CAPACIDADES (GRAMAS)
23

26. Escolha do Filtro
Filtragem - Fato Carcaças do Filtro
A carcaça do filtro é um vaso de
Pressão de Trabalho
A localização do filtro no circuito é o
Sempre use um indicador pressão que contém o elemento de determinante principal da pressão de
filtro. Normalmente, consiste de duas trabalho. As carcaças são projetadas
de condição do elemento ou mais sub-montagens, tais como: genericamente para três localizações
uma cabeça (ou tampa) e um copo em um circuito: sucção, pressão ou
com qualquer filtro, para permitir o acesso ao elemento. linhas de retorno. Uma característica
A carcaça tem canais de entrada e destas localizações é sua pressão
saída, permitindo ser instalada em máxima de operação. Filtros para
especialmente com aqueles
um sistema de fluido. Características sucção e linha de retorno são projeta-
adicionais da carcaça podem incluir dos para pressões mais baixas, até
que não têm uma válvula furos de montagem, válvulas bypass e 500 psi (34 bar). As locali-
indicadores da condição do elemento. zações dos filtros de pressão podem
bypass.
Indicador visual e elétrico da
condição do elemento
Filtragem - Fato Conjunto da válvula de alívio
Um elemento carregado de (bypass)
contaminante continuará a
Canal de entrada
aumentar em diferencial
Canal de
de pressão até que: saída
• O elemento seja substituído.
Carcaça de pressão
• A válvula bypass seja aberta.
• Ocorra falha do elemento. Elemento de
filtro
Os conceitos básicos para a escolha requerer taxas de 1500 psi a 6000 psi
da carcaça do filtro inclui métodos (103 a 414 bar). É essencial analisar
de montagem, opções de conexões, o circuito para frequentes picos de
opções de indicadores e pressão de pressão, assim como condições
trabalho. Todos, com exceção da constantes. Algumas carcaças têm
pressão de trabalho, dependem do faixas de pressão de fadiga menores
design do sistema físico e as prefe- ou restritas. Em circuitos com
rências do projetista. A pressão de frequentes picos de alta pressão,
trabalho da carcaça é bem menos deve ser usado outro tipo de
arbitrária. Pode ser determinada carcaça para prevenir as falhas
antes da escolha do tipo de carcaça. relacionadas à fadigas.
24

27. Escolha do Filtro
A Válvula Bypass (Alívio)
A válvula bypass é usada para sem a bypass ou com a opção 12
prevenir o colapso ou quebra do bypass bloqueada. Isto evita
elemento quando este torna-se que qualquer fluido não filtra-
10
altamente carregado de contami- do entre no lado filtrado. Em
B10 de Efetiva Filtragem
nante. Ela também previne cavitação filtros sem válvulas bypass, 8 ha
da Beta
ec por Ciclo
da bomba no caso da linha de sucção. devem ser usados elementos nt eF
me de Vazão
Conforme os contaminantes se com resistência ao colapso tal
6 To
la
acumulam no elemento, a pressão mais alto, especialmente em lvu da
Vá Fecha d
Fecha
a
l- lmente
ve lmente
diferencial pelo elemento aumenta. filtros de pressão. Aplicações tá la Tota
la Tota
4 Es Válvu
te -- V á
lvu ula
xo ilante
scilan ura Válv
A uma pressão bem mais abaixo com uso da opção “sem Flu Fluxo Osc e Abert
- 10% d
scilante
do ponto de falha do elemento, a bypass” incluem servo Fluxo O Válvula
2 20% de Abertura
Flu xo Oscilante -
válvula bypass abre-se, permitindo válvulas e outro componente Abertura Válvula
Fluxo Oscilante - 40% de
que o fluxo passe pelo elemento. de proteção sensível. Quando 0
especificar um filtro sem 0 2 4 6 8 10 12
B10 do Teste de Múltipla Passagem
Alguns tipos bypass têm a opção bypass, certifique-se de que o Decréscimo da Performance Beta por Ciclo de Vazão e Abertura do Bypass
“bypass ao tanque”. Isto permite elemento tenha faixa de
que o fluxo bypass não filtrado pressão diferencial perto
retorne ao tanque através de uma da pressão de operação fabricante projetou o filtro para
terceira conexão, prevenindo que o máxima do sistema. Quando suportar a pressão diferencial da
fluido não filtrado entre no sistema. especificar um filtro tipo bypass, é válvula bypass quando a mesma
Outros filtros podem ser fornecidos necessário levar em conta que o se abre.
Após a escolha do tipo de carcaça
e da faixa de pressão, deve ser
escolhida a válvula bypass. A
configuração da válvula bypass
deve ser selecionada antes de
dimensionar a carcaça. Após tudo
Filtro Bypass Filtro Bypass ter sido escolhido, deve-se escolher
Bloqueado ainda a pressão bypass mais alta
disponível pelo fabricante. Isto
fornecerá uma vida mais longa ao
elemento de um dado tamanho
950 psi
Medida da 0 psi de filtro. Ocasionalmente, pode
(66 bar)
Válvula (0 bar) ser selecionada uma configuração
Bypass mais baixa para ajudar a minimizar
50 psi a perda de energia do sistema,
(3.4 bar) ou a reduzir o retorno de pressão
em outro componente. Em filtros
Filtro
de sucção, é usada uma válvula
(Elementos bypass de 2 ou 3 psi (0,14 ou 0,2
Bloqueados) bar) para minimizar a chance
potencial de cavitação da bomba.
1000 psi
1000 psi (69 bar)
Vazão
(69 bar)
25

28. Escolha do Filtro
Filtragem - Fato Indicadores da Condição
do Elemento
Sempre considere condições O indicador da condição do elemento Por exemplo, o gráfico da próxima
indica quando o elemento deve ser página ilustra os tipos de curvas
de baixa temperatura limpo ou substituído. Geralmente, o fluxo/diferencial de pressão que
indicador tem marcas de calibração são usadas para dimensionar a
quando dimensionar filtros. que também indicam se a válvula carcaça. Como pode ser visto, o
bypass foi aberta. O indicador especificador necessita saber a
Aumento da viscosidade pode ser ligado mecanicamente à viscosidade do fluido de operação e
válvula bypass ou pode ser um a máxima vazão de fluxo (ao invés
no fluido pode causar uma dispositivo sensitivo de pressão de uma média) para certificar-se que
diferencial totalmente independente. o filtro não estará operando em uma
considerada elevação no Os indicadores podem dar sinais grande parte do tempo em bypass
elétricos, visuais ou ambos. devido ao aumento do fluxo. Isto é
Normalmente, os indicadores são particularmente importante nos
diferencial de pressão
configurados para várias indicações filtros da linha de retorno, onde a
até 5-25% antes que a válvula multiplicação do fluxo dos cilindros
através da montagem
bypass se abra. pode aumentar o fluxo de retorno
comparado com a vazão da bomba.
do filtro.
Dimensionamento da
Carcaça e Elemento
Filtragem - Fato O tamanho da carcaça deve ser o
suficiente para alcançar pelo menos
O diferencial de pressão uma razão 2:1 entre a configuração
da válvula bypass e o diferencial de
pressão do filtro com elemento limpo
em uma montagem
instalado. É preferível que esta razão
seja 3:1 ou até mesmo maior para
de filtro depende de: elemento com alta vida.
1. Tamanho do elemento
e carcaça
Tamanho do Elemento de Filtro
2. Meio filtrante
3. Viscosidade do fluido
4. Vazão
Pressão
de abertura
Pressão Diferencial
da válvula
VIDA
bypass
3:1 faixa
ótima
P
Elemento
Limpo
26