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Efeitos negativos em filtros de sucção?

A função dos filtros em um sistema hidráulico é de manter a limpeza do fluido e, tendo em vista que o objetivo de manter a limpeza do fluido é obter o máximo de vida útil dos componentes do sistema, é imprescindível entender que algumas localizações de filtros podem ter o efeito contrário, a linha de sucção está entre elas.



Do ponto de vista da filtragem, a entrada da bomba é um local ideal para meios filtrantes. A ausência de alta velocidade do fluido (que perturba as partículas presas) e alta queda de pressão que força a migração de partículas através do meio filtrante, aumenta a eficiência e torna ideal o uso deste tipo de filtro. No entanto, essas vantagens podem ser superadas pela restrição de fluxo que o elemento cria na linha de entrada e pelo efeito negativo que isso tem na vida útil da bomba.


Os filtros de entrada ou sucção da bomba geralmente têm a forma de um filtro de 150 mícrons (100 mesh), aparafusado na entrada de entrada da bomba, dentro do reservatório. A restrição causada por um filtro de sucção, que aumenta em baixas temperaturas do fluido (alta viscosidade), e a medida que o elemento obstrui, aumentam as chances de desenvolvimento de vácuo parcial na entrada da bomba. O vácuo excessivo na entrada da bomba pode causar erosão por cavitação e danos mecânicos sérios.


Cavitação Erosão

Quando um vácuo parcial se desenvolve na linha de entrada da bomba, a diminuição da pressão absoluta pode resultar na formação de bolhas de gás e / ou vapor dentro do fluido. Quando essas bolhas são expostas a pressões elevadas na saída da bomba, elas implodem violentamente. Pressões de colapso superiores a 145.000 PSI podem ser registradas e, se ocorrer microdieseling (combustão da mistura ar/óleo), são possíveis temperaturas de até 1100ºC. Quando as bolhas colapsam nas proximidades de uma superfície metálica, ocorre a erosão.



A erosão por cavitação danifica as superfícies críticas dos componentes e contamina o fluido hidráulico com partículas de desgaste. A cavitação crônica pode causar erosão significativa e levar à falha da bomba.


Dano mecânico

Quando um vácuo parcial se desenvolve na entrada da bomba, as forças mecânicas induzidas pelo próprio vácuo podem causar falhas catastróficas. Como exemplo, a criação de vácuo nas câmaras de uma bomba axial colocam a esfera do pistão e o soquete em tensão. Esta junta não é projetada para suportar força de tração excessiva e, como consequência, o soquete se desprende do pistão.


Isso pode ocorrer instantaneamente, se a força de tração induzida pelo vácuo for grande o suficiente, ou ao longo de muitas horas de serviço, pois a junta esférica é repetidamente colocada em tensão durante a sucção da bomba.


A placa de retenção do pistão, cuja função principal é manter as sapatas do pistão em contato com a chapa oscilante, deve resistir às forças que atuam para separar o pistão de sua sapata. Esta carga induzida por vácuo acelera o desgaste entre a sapata e a placa de retenção e pode fazer com que a placa de retenção se deforme. Isso permite que o deslizador perca contato com a placa oscilante durante a sucção, e então é martelado de volta na placa oscilante quando o fluido pressurizado atua na extremidade do pistão durante a saída. O impacto danifica as sapatas do pistão e a placa oscilante, levando rapidamente a falhas catastróficas.


Em projetos de bombas de eixo variável, o pistão é mais capaz de suportar as forças de tração induzidas pelo vácuo. A construção do pistão é geralmente mais robusta e a esfera do pistão geralmente é mantida em seu soquete do eixo por uma placa de retenção aparafusada. No entanto, a falha por tração da haste do pistão e/ou flambagem da placa de retenção ainda podem ocorrer sob condições de alto vácuo.


Em projetos de bomba de palhetas, as palhetas devem se estender de sua posição retraída no rotor durante a entrada. Quando isso acontece, o fluido da entrada da bomba preenche o vazio no rotor, criado pela palheta estendida. Se existir vácuo excessivo na entrada da bomba - ele atuará na base da palheta. Isso faz com que estas percam contato com o anel de came durante a sucção, e elas são então marteladas de volta no anel de came à medida que o fluido pressurizado atua na base da palheta durante a saída. O impacto danifica as pontas das palhetas e o anel de cames, levando rapidamente a falhas catastróficas.


As bombas de engrenagem são mecanicamente as menos suscetíveis às forças induzidas pelo vácuo. Apesar deste fato, o entupimento do filtro de sucção causado por subprodutos resinosos da oxidação do óleo pode reduzir a vida útil de uma bomba de engrenagem externa em pelo menos 50 por cento.


Dado o potencial dos filtros de sucção danificarem a bomba, por que usá-los? Esta questão torna-se mais curiosa quando se considera que se o reservatório e o fluido que ele contém começarem limpos e todo o ar e fluido que entra no reservatório forem adequadamente filtrados, o fluido no reservatório não conterá partículas duras grandes o suficiente para serem capturadas por um filtro de malha. Claramente, o exame dos argumentos para a instalação de filtros de sucção é necessário


Manutenção negligente

O argumento de que filtros de sucção devem ser instalados para proteger a bomba de detritos que entram no reservatório como resultado de práticas de manutenção descuidadas é popular. Porcas, parafusos, ferramentas e detritos semelhantes representam uma ameaça mínima para a bomba em um reservatório adequadamente projetado, onde a entrada da bomba está localizada a um mínimo de quatro polegadas do fundo. Quando são apresentadas evidências anedóticas de que os detritos, que entraram no tanque por meio de manutenção descuidada, causaram uma falha na bomba, seu peso é diminuído com base no fato de que, se um filtro de sucção tivesse sido instalado, a mesma negligência de sua manutenção acabaria resultando na mesmo resultado - falha prematura da bomba. Não obstante o acima, a solução preferida para este problema é tomar medidas para evitar que os contaminantes entrem no reservatório em primeiro lugar.


Garantia

Outro equívoco popular em torno dos filtros de sucção é que sua ausência anula a garantia do fabricante da bomba. Se uma porca ou parafuso entrar na bomba através de sua entrada causando falha, é razoável esperar que o fabricante negue a garantia. Também é razoável esperar que o fabricante negue a garantia se uma falha da bomba for causada por partículas menores que a malha de um filtro ou por cavitação como resultado de um filtro entupido. Portanto, se uma bomba falhar por contaminação ou cavitação, é improvável que o fabricante aceite a garantia - filtro de sucção ou nenhum filtro de sucção.


Onde os filtros de sucção são instalados, o caso para removê-los e descartá-los é convincente. Na maioria das aplicações, os benefícios de controle de contaminação que esses filtros oferecem são fortemente superados pelo impacto negativo que podem ter na vida útil da bomba. Em aplicações que exijam sua instalação ou onde barreiras humanas impeçam sua remoção, devem ser tomadas precauções para evitar danos aos componentes.


Se a filtragem de sucção estiver instalada, um filtro localizado fora do reservatório é preferível. A inconveniência de fazer a manutenção de um filtro localizado dentro do reservatório é uma razão comum pela qual os filtros de sucção ficam sem manutenção - até que a bomba falhe. Se for usado um filtro de sucção, opte por 60 mesh (240 mícrons) em vez do mais comum 100 mesh (150 mícrons). O filtro deve ser grosseiramente superdimensionado para a vazão da bomba para garantir que a queda de pressão seja minimizada, mesmo sob as condições mais adversas. Independentemente do tipo de filtro empregado, ele deve incorporar uma válvula de derivação (by-pass) para evitar que o elemento crie uma queda de pressão que exceda o limite de vácuo seguro da bomba. Um medidor de vácuo ou transdutor também deve ser instalado a jusante do filtro para permitir o monitoramento contínuo da pressão absoluta na entrada da bomba.


Comentários Manx:

Salvo quando for realmente necessário, evite o uso de filtros de sucção. O fato é que, quando instalados internamente ao tanque de óleo, eles raramente vão passar por substituição e manutenção, até pelo contra senso que, para acessar o interior de um reservatório, é necessário abri-lo e para tal, sacar todo óleo - aumentando risco e probabilidade de contaminação geral e inserção de materiais estranhos no tanque.


Durante o design do reservatório, crie meios de evitar o translado de material estranho grande pelo tanque, com barrerias mecânicas. Caso não seja possível, daí opte por filtros de sucção de pelo menos 1,5x a vazão da bomba, visto que, durante partidas a frio, a viscosidade maior tende a piorar o cenário de cavitação com filtros de sucção. Uma excelente alternativa também são filtros de sucção externos, com by-pass embutido.


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Fonte https://www.machinerylubrication.com/Read/611/suction-line-filtration

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