O superaquecimento em operações no fluído hidráulico é causado por ineficiências. A ineficiências resultam em perdas de energia na saída, que são convertidas em calor. Uma carga aquecida em um sistema hidráulico é igual à energia total perdida (PL) atráves de ineficiências, e pode ser expressada em:
PL(total) = PL(bomba) + PL(válvulas) + PL(tubulação) + PL(atuadores)
Se a energia total perdida na entrada para o calor for maior que o calor dissipado, então o sistema hidráulico irá superaquecer. A capacidade de refrigeração já instalada geralmente varia entre 25 e 40% da energia de entrada, dependendo do tipo de sistema hidráulico.
Temperatura do fluído hidráulico
O quão quente é muito quente? A temperatura do fluído hidráulico que ultrapassar 82ºC é capaz de danificar a maior parte dos selos de vedação e acelerar a degradação do óleo. A operação de qualquer sistema hidráulico acima desta marca deve ser evitada, quando a temperatura do fluído está muito alta a viscosidade cai abaixo do valor ideal para os componentes hidráulicos. Isto também pode ocorrer abaixo de 82ºC, dependendo da viscosidade do fluído escolhido.
Mantendo uma temperatura estável de fluído
Para alcançar uma temperatura de fluido estável, a capacidade do sistema hidráulico para dissipar o aquecimento deve ultrapassar sua carga de calor.
Por exemplo, um sistema com alimentação contínua de 100 kW e com eficiência de 80% deve ser capaz de dissipar uma carga térmica de, pelo menos, 20 kW. Assumindo que este sistema tem uma capacidade de refrigeração projetada de cerca de 25 kW, se isto for aumentado, o sistema irá superaquecer.
Considere este exemplo: Há um superaquecimento em um sistema móvel.
O sistema hidráulico foi composto de uma unidade de energia diesel-hidráulica, que estava sendo usada para alimentar uma serra de corte de tubo. A serra foi concebida para utilização submarina e então ligada à uma unidade de potência hidráulica na superfície através de um cordão umbilical de 710 pés. Os requisitos operacionais para a serra foram de 24 GPM a 3.000 PSI.
A unidade de energia hidráulica tinha uma potência contínua de 37 kW e foi equipada com um trocador de calor. Ele foi capaz de dissipar 10 kW de calor em condições ambientais ou 27% da energia de entrada disponível (10/37 x 100 = 27). O desempenho de todos os componentes do circuito de refrigeração foram verificados e considerados funcionando dentro de seus limites.
Neste ponto, ficou claro que o problema de superaquecimento foi causado pela carga de calor excessiva. A queda de pressão teórica através de 710 pés na mangueira de pressão a 24 GPM é de 800 PSI. Já a queda de pressão através do mesmo comprimento de uma mangueira de retorno é de 200 PSI. A carga teórica de calor produzida pela queda de pressão através do cordão umbilical de 1000 PSI (800 + 200 = 1000) foi de 10,35 kW. Isto significa que a carga térmica do umbilical foi de 0,35 kW mais do que a capacidade de dissipação de calor do trocador de calor instalado no sistema hidráulico. Este, quando combinado com carga de calor normal do sistema (ineficiências) estava causando o superaquecimento no sistema hidráulico.
Calor nunca mais!
Existem duas maneiras de resolver problemas de superaquecimento em sistemas hidráulicos: diminuir a carga de calor ou aumentar a dissipação de calor.
Sistemas hidráulicos dissipam o calor através do reservatório. Portanto, verifique o nível do fluido do reservatório e se estiver baixo, encha-o até ao nível correto. Verifique se não há obstruções no fluxo de ar ao redor do reservatório, como acúmulos de sujeira ou detritos.
Inspecione o trocador de calor e se assegure de que o núcleo não está bloqueado. Sua capacidade de dissipar o calor é dependente da taxa de fluxo e temperatura, tanto do fluido hidráulico e ar de arrefecimento ou água de circulação dentro do trocador de calor. Verifique o desempenho de todos os componentes no circuito de refrigeração e substitua-os se necessário.
Um termômetro infravermelho pode ser utilizado para verificar o desempenho deste equipamento, desde que a taxa de fluxo de criação de fluido hidráulico através do trocador seja conhecida. Para isso, meça a temperatura do óleo que entra e sai do dispositivo e substitua os valores na seguinte fórmula:
XXX
Onde:
– kW = dissipação de calor do trocador em quilowatts.
– L / min = fluxo de óleo através do trocador em litros por minuto
– T ºC = temperatura do óleo de entrada em graus celsius.
Por exemplo, se a queda de temperatura medida entre o trocador é de 4ºC e o taxa de fluxo de óleo é de 90 L / min, então o trocador tem uma dissipação de 10 kW de calor. Em um sistema com uma potência de entrada contínua de 100 kW, o trocador se dissipa com cerca de 10% de energia de entrada. Se o sistema estiver superaquecido, significa que ou existe um problema no circuito de arrefecimento ou a capacidade do trocador escolhido é insuficiente para as condições ambientais de funcionamento.
Por outro lado, se a queda de temperatura medida entre o equipamento é de 10ºC e a taxa de fluxo for de 90 L / min, a dissipação é de 26 kW de calor. Relacionando isto com um sistema de potência de entrada contínua de 100 kW, o trocador está se dissipando 26%. Se o sistema está superaquecido, então a eficiência do sistema caiu abaixo de 74%.
Queda de pressão significa calor
Sempre que há queda de pressão, calor é gerado. Isto significa que qualquer componente no sistema que possuir anormalidades aumenta sua carga de calor no sistema e pode causar o superaquecimento. Isto poderia ser qualquer coisa, como um cilindro que está vazando fluído de alta pressão até o pistão de vedação, com uma válvula de liberação ajustada incorretamente. Neste caso, o ideal é verificar e trocar todos os componentes de troca de calor.
Uma causa comum de geração de calor em circuitos internos fechados é a configuração de válvulas de liberação abaixo ou muito próximas do ajuste de pressão da balança com a bomba de deslocamento variável. Isto impede que a pressão do sistema atinja o ajuste da pressão. Ao invés de se reduzir a zero, a bomba continua a produzir fluxo, que passa através da válvula de liberação e gera o calor. Para evitar este problema o ajuste da pressão da válvula de liberação deverá ser de 250 PSI acima da pressão do ajuste do compensador da bomba.
Continuar a operar em um sistema hidráulico superaquecido é como o funcionamento de um motor de combustão interna em alta temperatura, ou seja, o dano é garantido. Portanto, sempre que um sistema hidráulico ficar superaquecido, desligue-o e corrija o problema o quanto antes.
Com as dicas disponíveis na Global HP você nunca mais terá dúvidas no que fazer nestas situações!
