Fluido hidraulico - Hydraulic fluid

Fluido hidráulico sendo derramado em um recipiente de armazenamento

Um fluido hidráulico ou líquido hidráulico é o meio pelo qual a energia é transferida em máquinas hidráulicas . Os fluidos hidráulicos comuns são baseados em óleo mineral ou água. Exemplos de equipamentos que podem usar fluidos hidráulicos são escavadeiras e retroescavadeiras , freios hidráulicos , sistemas de direção hidráulica , transmissões automáticas , caminhões de lixo , sistemas de controle de voo de aeronaves , elevadores e maquinário industrial .

Sistemas hidráulicos como os mencionados acima funcionarão de forma mais eficiente se o fluido hidráulico usado tiver compressibilidade zero .

Funções e propriedades

A principal função de um fluido hidráulico é transmitir energia. Em uso, no entanto, existem outras funções importantes do fluido hidráulico, como a proteção dos componentes da máquina hidráulica. A tabela abaixo lista as principais funções de um fluido hidráulico e as propriedades de um fluido que afetam sua capacidade de desempenhar essa função:

Função Propriedade
Meio para transferência e controle de potência
  • Não compressível ( módulo de alto volume )
  • Liberação de ar rápida
  • Baixa tendência de formação de espuma
  • Baixa volatilidade
Meio para transferência de calor
  • Boa capacidade térmica e condutividade
Meio de vedação
Lubrificante
  • Viscosidade para manutenção do filme
  • Fluidez de baixa temperatura
  • Estabilidade térmica e oxidativa
  • Estabilidade hidrolítica / tolerância à água
  • Limpeza e filtrabilidade
  • Demulsibilidade
  • Características antidesgaste
  • Controle de corrosão
Eficiência da bomba
  • Viscosidade adequada para minimizar o vazamento interno
  • Índice de viscosidade alto
Função especial
  • Resistência ao fogo
  • Modificações de fricção
  • Resistência à radiação
Impacto ambiental
Vida funcional
  • Compatibilidade de material

Composição

Estoque base

O fluido hidráulico original, que remonta à época do antigo Egito , era a água . A partir da década de 1920, o óleo mineral começou a ser usado mais do que água como base devido às suas propriedades de lubrificação inerentes e capacidade de ser usado em temperaturas acima do ponto de ebulição da água. Hoje, a maioria dos fluidos hidráulicos é baseada em estoques de base de óleo mineral.

Óleos naturais como a semente de colza (também chamado de óleo de canola ) são usados ​​como base para fluidos onde a biodegradabilidade e as fontes renováveis são consideradas importantes.

Outros materiais básicos são usados ​​para aplicações especiais, como resistência ao fogo e aplicações em temperaturas extremas . Alguns exemplos incluem: éteres de glicol , éster organofosfato , polialfaolefina , propilenoglicol e óleos de silicone .

NaK -77, uma liga eutética de sódio e potássio , pode ser usado como fluido hidráulico em ambientes de alta temperatura e alta radiação, para faixas de temperatura de 10 a 1400 ° F (-12 a 760 ° C). Seu módulo de massa a 1000 ° F (538 ° C) é 310.000  psi (2,14 GPa), mais alto do que o de um óleo hidráulico à temperatura ambiente. Sua lubricidade é baixa, portanto, as bombas de deslocamento positivo são inadequadas e devem ser usadas bombas centrífugas. A adição de césio muda a faixa de temperatura útil para -95 a 1300 ° F (-70 a 704 ° C). A liga NaK-77 foi testada em sistemas hidráulicos e fluídicos para o míssil supersônico de baixa altitude .

Outros componentes

Os fluidos hidráulicos podem conter uma ampla gama de compostos químicos, incluindo: óleos , butanol , ésteres (por exemplo , ftalatos , como DEHP , e adipatos , como bis (2-etilhexil) adipato ), polialquilenoglicóis (PAG), organofosfato (por exemplo, tributilfosfato ), silicones, hidrocarbonetos aromáticos alquilados, polialfaolefinas (PAO) (por exemplo, poliisobutenos ), inibidores de corrosão (incluindo eliminadores de ácido ), aditivos anti- erosão , etc.

Fluidos hidráulicos biodegradáveis

Aplicações ambientalmente sensíveis (por exemplo , tratores agrícolas e dragagem marítima ) podem se beneficiar do uso de fluidos hidráulicos biodegradáveis ​​à base de óleo vegetal de colza ( Canola ) quando há o risco de derramamento de óleo de uma linha de óleo rompida. Normalmente, esses óleos estão disponíveis como óleos com especificações ISO 32, ISO 46 e ISO 68. As normas ASTM ASTM-D-6006, Guia para Avaliação da Biodegradabilidade de Fluidos Hidráulicos e ASTM-D-6046, Classificação Padrão de Fluidos Hidráulicos para Impacto Ambiental são relevantes.

Fluidos hidráulicos antidesgaste

Os óleos hidráulicos antidesgaste (AW) são feitos de um fluido à base de petróleo e geralmente contêm o aditivo antidesgaste de dialquilditiofosfato de zinco (ZDDP). Este aditivo funciona para proteger a bomba hidráulica. Eles vêm em vários graus de viscosidade que têm aplicações variadas. Por exemplo, os óleos hidráulicos AW 46 podem ser usados ​​para operar os sistemas hidráulicos em equipamentos off-road, como caminhões basculantes, escavadeiras e retroescavadeiras, enquanto os óleos hidráulicos AW 32 podem ser mais adequados para aplicações em climas mais frios, como em uma bomba de limpa-neve.

Segurança

Como os sistemas hidráulicos industriais operam em centenas a milhares de PSI e temperaturas atingem centenas de graus Celsius, ferimentos graves e morte podem resultar de falhas de componentes e deve-se sempre tomar cuidado ao realizar a manutenção em sistemas hidráulicos.

A resistência ao fogo é uma propriedade disponível com fluidos especializados. Água-glicol e poliol-éster são alguns desses fluidos especializados que contêm excelentes propriedades térmicas e hidrolíticas, que auxiliam na resistência ao fogo.

Usos

Fluido de freio

O fluido de freio é um subtipo de fluido hidráulico com alto ponto de ebulição , tanto quando novo (especificado pelo ponto de ebulição de equilíbrio) quanto após a absorção de vapor d'água (especificado pelo ponto de ebulição úmido). Sob o calor da frenagem, tanto a água livre quanto o vapor de água em um sistema de frenagem podem ferver em um vapor compressível, resultando em falha do freio. Os fluidos à base de glicol-éter são higroscópicos e a umidade absorvida reduzirá bastante o ponto de ebulição com o tempo. Óleo mineral e fluidos à base de silicone não são higroscópicos.

Fluido de direção hidráulica

O fluido de direção hidráulica é um subtipo de fluido hidráulico. A maioria são óleos minerais ou fluidos à base de silicone, enquanto alguns usam fluido de transmissão automática , feito de óleo de base sintética. As transmissões automáticas usam fluidos para suas propriedades de lubrificação, resfriamento e hidráulicas para acoplamentos viscosos .

O uso do tipo errado de fluido pode levar à falha da bomba da direção hidráulica.

Sistemas hidráulicos de aeronaves

Com o aumento do desempenho da aeronave em meados do século 20, a quantidade de força necessária para operar os controles mecânicos de vôo tornou-se excessiva e os sistemas hidráulicos foram introduzidos para reduzir o esforço do piloto. Os atuadores hidráulicos são controlados por válvulas; estes, por sua vez, são operados diretamente pela tripulação aérea (hidromecânica) ou por computadores que obedecem às leis de controle (fly by wire).

A energia hidráulica é usada para outros fins. Ele pode ser armazenado em acumuladores para dar partida em uma unidade de potência auxiliar (APU) para dar partida nos motores principais da aeronave. Muitas aeronaves equipadas com a família de canhões M61 usam energia hidráulica para acionar o sistema de canhão, permitindo altas taxas de tiro confiáveis.

A própria energia hidráulica vem de bombas acionadas diretamente pelos motores ou por bombas acionadas eletricamente . Nas aeronaves comerciais modernas, essas bombas são acionadas eletricamente; se todos os motores falharem durante o vôo, o piloto implantará um gerador elétrico movido a hélice chamado Ram-Air Turbine (RAT), que está oculto sob a fuselagem. Isso fornece energia elétrica para as bombas hidráulicas e sistemas de controle, pois a energia dos motores não está mais disponível. Nesse sistema e em outros, as bombas elétricas podem fornecer redundância e os meios de operação dos sistemas hidráulicos sem os motores operando, o que pode ser muito útil durante a manutenção.

Especificações

Base de óleo mineral:

  • Mil-PRF-5606 (originalmente Mil-H-5606): Base mineral, inflamável, ponto de inflamação bastante baixo, utilizável de −65 ° F (−54 ° C) a 275 ° F (135 ° C), cor vermelha, desenvolvido em os anos 1940
  • MIL-PRF-6083: Pode ser usado de −54 ° C a 135 ° C "onde a proteção contra corrosão é necessária e foi determinado que o fluido hidráulico MIL-PRF-46170 (FRH) não pode ser usado. Isso inclui o uso em mecanismos de recuo e sistemas hidráulicos para armas rotativas ou dispositivos de mira de equipamentos táticos e de suporte, exceto veículos / equipamentos blindados de combate que requerem FRH. O fluido hidráulico também é usado como fluido de preservação para sistemas hidráulicos de aeronaves e componentes onde MIL-H-5606 (OHA) ou MIL-PRF-87257 é usado como um fluido operacional. "

Base de hidrocarboneto sintético: Esses fluidos sintéticos são compatíveis com fluidos hidráulicos de base mineral e foram desenvolvidos para lidar com a redução do ponto de fulgor dos fluidos hidráulicos de base mineral.

  • Mil-H-83282: Base de hidrocarboneto sintético, ponto de inflamação mais alto, autoextinguível, compatível com versões anteriores a -5606, cor vermelha, classificado para graus de −40 ° F (−40 ° C).
  • Mil-H-87257: Um desenvolvimento de fluido -83282 para melhorar sua viscosidade em baixa temperatura.

Base fosfato-éster:

  • Especificação militar dos EUA / OTAN - MIL-H-8446
  • Boeing Seattle - BMS3-11
  • Boeing Long Beach - DMS2014
  • Boeing Long Island - CDS5478
  • Lockheed - LAC C-34-1224
  • Airbus Industrie - NSA307110
  • British Aerospace - BAC M.333.B
  • Bombardier - BAMS 564-003
  • SAE - Ac974
  • SAE - AS1241
  • Skydrol

Contaminação

É necessário cuidado especial e rigoroso ao manusear o fluido hidráulico da aeronave, pois é fundamental para a segurança do voo que ele permaneça livre de contaminação. Também é necessário seguir estritamente as referências autorizadas ao realizar a manutenção ou reparo de qualquer sistema da aeronave. Amostras dos sistemas hidráulicos da aeronave são coletadas durante as verificações de manutenção pesada da aeronave (principalmente verificações C e D) para verificar a contaminação.

A especificação militar 1246C é uma especificação de contaminação de fluido.

A escala de contaminação de fluido ISO atribui uma categoria de contaminação com base na contagem e distribuição do tamanho de partícula.

Outros usos

As propriedades do óleo hidráulico HLP 32 o tornam ideal para lubrificar máquinas-ferramentas.

Veja também

Referências

links externos