Cilindros pneumáticos são geralmente a escolha para aplicações de tecnologia, como maquinário para manuseio e montagem de peças pequenas. Entretanto, novas descobertas para seu uso – como controle de circuito fechado, componentes de precisão pneumática e eletrônicos de alta velocidade – tem feito com que estes sistemas disputem cada vez mais com sistemas elétricos e hidráulicos. Em aplicações industriais, no geral, os cilindros pneumáticos e seus componentes estão ganhando cada vez mais aceitação por mostrarem ser resistentes o suficiente para suportar ambientes agressivos, proporcionando um desempenho até superior ao cenário competitivo.
Considerando que os cilindros pneumáticos evoluíram em infinitos números de configurações diferentes, tamanhos e designs diferentes, é certo que esta versatilidade traz inovações e, por vezes, aumenta as possibilidades de falha.
Verificando por problemas no lugar correto
Qualquer que seja o cilindro especificado para tal sistema em sua aplicação, o engenheiro responsável pela planta é capaz de garantir uma performance otimizada se souber onde procurar pelas adversidades e observando os protocolos apropriados de solução de problemas.
O desenvolvimento de novas técnicas e o aprimoramento da quantidade de equipamentos sofisticados demanda um esforço em solucionar os problemas maiores dos engenheiros, a fim de evitar estas dificuldades capazes de deixar o sistema inativo ou trazer falha e danos ao equipamento. Através de uma manutenção rigorosa e um programa de soluções – descobrindo de onde os possíveis problemas podem vir -, os cilindros pneumáticos podem funcionar em seu desempenho otimizado mantendo máxima funcionalidade.
As falhas em cilindros são resultado de cinco condições diferentes:
• Montagem em carga lateral;
• Contaminações;
• Falta de lubrificação;
• Taxas de ciclo sem sincronia;
• Operações excessivamente exaustivas para os componentes utilizados.
Montagem Lateral
A fim de garantir seu máximo desempenho operacional, a montagem lateral da haste do pistão deve ser evitada, pois os cilindros ficam projetados em ação de curso “empurrar-puxar”. A natureza da montagem lateral faz com que os suportes de rotação de movam em perfil de arco, ocasionando problemas de desalinhamento, deflexões de haste e ação de curso longo.
As aplicações de carga lateral não permitem que a haste do êmbolo fique em linha durante o movimento de “extensão-retração” do próprio cilindro, o que resulta em falha de vedação, desgaste do embolo, da bucha ou da haste do pistão. Em casos de falha catastrófica, é possível que ocorra a curvatura da haste do pistão ou até mesmo sua quebra.
Contaminantes
Os cilindros podem ser contaminados internamente através do fornecimento de ar, e externamente pelo ambiente operacional. Os tipos de contaminação incluem sólidos, água e óleo. Um exemplo dos potenciais efeitos adversos da contaminação de sólidos como partículas é a ferrugem na tubulação, escamas e restos vedantes de rosca que reduzem a vida útil destes, que danificam os acabamentos de superfície.
Sólidos: Ambientes arenosos podem causar estragos nos sistemas de cilindro pneumático, uma vez que qualquer tipo de partículas pode penetrar no selo, elas também se incorporam em rolamentos e se transforma em lixo virtual. Os danos potenciais que vem da contaminação por sólidos podem ser significativamente reduzidos mantendo as entradas intactas e firmes até que o sistema esteja totalmente equipado com tubulação. Uma segunda opção é limpar cuidadosamente a tubulação antes de conectá-la aos pórticos do cilindro para remover as aparas, rebarbas e restos deixados de operações de montagem da tubulação.
Água: O vapor de água está presente em todas as aplicações de ar comprimido, onde há coleta dentro dos componentes para bloquear o fluxo dos orifícios, diluir a graxa de pré-lubrificação, adulterar os lubrificantes da linha aérea, danificar a camisa do cilindro ou o acabamento da haste e congelar em climas frios. As opções de instalação para reduzir os efeitos nocivos do vapor de água incluem a utilização filtros coalescentes, de barras de aço inoxidável e fixadores, ou a utilização de revestimentos especiais ou tintas epóxi.
Óleos: Outro tipo de contaminante de cilindro pneumático são os óleos resultantes do transporte de lubrificação do compressor de ar ou os óleos sintéticos que são caracteristicamente incompatíveis com os componentes na linha de ar. Tais óleos podem causar inchaço na parte de vedação e obstruir orifícios. Novamente, os engenheiros responsáveis devem selecionar selos compatíveis com os óleos usados na aplicação para reduzir drasticamente os efeitos prejudiciais de tais contaminantes.
Lubrificação insuficiente
As falhas catastróficas também podem ocorrer quando a vedação do cilindro não está sendo lubrificada corretamente. Com isso, as taxas de ciclo que forem altas ou rápidas demais podem gerar cargas de choque insustentáveis no final do curso, o momento em que o êmbolo atinge a tampa de extremidade. Além disso, pode ser que os selos simplesmente sequem por falta de lubrificação, pois o calor gerado pelo sistema pode comprometer os limites de temperatura dos componentes. Seja qual for a razão para o mau funcionamento do cilindro, devem ser tomadas medidas de antecipação para evitar falhas.
As possíveis soluções para problemas relacionados à lubrificação incluem a seleção de cilindros “sem lubrificação” e a adição de um lubrificador preparador de ar ao sistema ou integração do sistema de lubrificação por injeção. O responsável também pode selecionar uma opção ar-amortecedor, adicionando um amortecedor de choque ou pressão no sistema inferior através de um regulador, caso esta opção seja aplicável à configuração do sistema utilizado. Outra opção final, neste caso, seria adicionar controle de fluxo ao cilindro, isto se a alta velocidade não for uma preocupação.
Operações excessivamente exaustivas para os componentes utilizados
Operar um cilindro com pressão, carga e/ou limites de energia excessivos também pode causar a falha do componente. Quando os cilindros funcionam com capacidade de sobrecarga, os vedantes estão sujeitos a maiores taxas de tensão e fricção, as extremidades da haste dobram ou quebram e os atuadores podem se separar. Se o sistema tiver dispositivos de controle de velocidade ou absorção de energia, também podem ocorrer picos de pressão que são 2x ou 3x acima das pressões normais do sistema.
Ajustes na solução de problemas
Enquanto o engenheiro responsável pela planta do sistema, o operador e o pessoal da manutenção souberem o que procurar em termos de projeto de unidade, operação, manutenção e procedimentos de solução de problemas, existem processos eficientes, confiáveis e econômicos que podem ser assegurados.
Consulte os profissionais da Global HP caso hajam outras dúvidas acerca destes tipos de problemas em cilindros pneumáticos.
