1. Introdução
Uma parada de emergência do acionamento hidráulico principal de uma prensa pesada ocorreu em uma das empresas de engenharia pesada na Ucrânia. Durante uma troca de óleo programada, os operadores descobriram uma queda repentina de pressão na linha de controle e lascas de metal no tanque de drenagem. A inspeção inicial mostrou destruição completa (montagem) do elemento filtrante de alta pressão. Um risco adicional surgiu do bloqueio dos circuitos de realimentação dos motores de alimentação com um conjunto de cabos tipo Siemens 6FX8002-2EQ10-1BG0, que transmitia dados distorcidos devido à interferência eletromagnética devido ao superaquecimento de emergência de linhas hidráulicas adjacentes. Tais incidentes levam à paralisação da produção por um período de 36 a 72 horas e a perdas financeiras significativas. O objetivo desta investigação é estabelecer as verdadeiras causas do acidente com base nas normas ISO e EN.
2. Visão geral do componente
O elemento filtrante de alta pressão está localizado na linha de pressão hidrostática, antes das sensíveis bombas de pistão axial e das válvulas proporcionais. Ele foi projetado para proteger montagens de precisão contra partículas sólidas de acordo com a classe de pureza ISO 4406 (meta 16/14/11).
Condições operacionais padrão:
- Pressão de trabalho: até 320 bar.
- Temperatura do fluido operacional: de +15 °C a +65 °C (lubrificante mineral ISO VG 46).
- Queda de pressão máxima permitida ($\Delta P$): 5,0 bar para elementos de microfibra padrão.
- Finura de filtração nominal: 10 mícrons ($ eta_{10} \ge 75$).
3. Provas de recusa
A análise laboratorial e visual do elemento destruído revelou os seguintes dados:
- Deformação da corrugação: A estrutura em forma de estrela das dobras é completamente destruída dentro do tubo perfurado de suporte. As ondulações se fundiram em uma massa densa e contínua.
- Rasgamento do material do filtro: O material de fibra sintética multicamadas apresenta rasgos longitudinais ao longo da linha de solda.
- Medição da queda de pressão: sensores SCADA registraram uma queda de pressão máxima de 8,4 bar dois minutos antes da estação de bombeamento parar.
- Controle de vibração: Os sensores de vibração na caixa do filtro registraram um aumento de 350% no espectro de alta frequência (de 1 a 5 kHz) em comparação ao nível de linha de base, indicando cavitação e pulsação de fluxo.
4. Estudo das causas raízes
Para determinar a cadeia de eventos, foram utilizados o método de construção de uma árvore de falhas (Fault Tree Analysis) e a análise de “5 porquês” (5 Whys). A investigação descartou um defeito de fábrica no material após testes espectrais e microscópicos de acordo com os padrões da série ISO 2941 (resistência à queda de pressão).
5. Causas raiz identificadas
Com base nos resultados do exame, foram identificados três fatores-chave, organizados em ordem de probabilidade:
- Aumento da viscosidade do fluido durante a partida a frio (probabilidade: 55%). O equipamento foi ligado a uma temperatura de +5 °C. A viscosidade dinâmica do óleo ISO VG 46 excedeu 900 cSt, o que criou uma resistência à passagem pela malha de mais de 6,0 bar.
- Falha na válvula de derivação (Probabilidade: 30%). Mola da válvula de derivação emperrada devido ao acúmulo de depósitos de verniz. A válvula não abriu na pressão nominal de ajuste de 5,0 bar, direcionando todo o fluxo através do elemento entupido.
- Descarga repentina de contaminantes do tanque hidráulico (Probabilidade: 15%). A destruição da camada protetora interna do tanque levou à entrada no sistema de partículas abrasivas com tamanho superior a 100 mícrons, que bloquearam instantaneamente os poros do filtro.
6. Ações corretivas
Foram desenvolvidas medidas de natureza operacional e de longo prazo para eliminar os defeitos identificados:
| As raízes do problema | Reparação imediata (efeito imediato) | Prevenção a longo prazo |
|---|---|---|
| Partida a frio | Definir o bloco de arranque da bomba para uma temperatura do óleo inferior a +18 °C. | Instalação de resistências elétricas a óleo no tanque hidráulico com capacidade de 4,5 kW. |
| Ignorar bloqueio | Desmontagem, limpeza ultrassônica e calibração da válvula bypass conforme ISO 3968. | Mude para óleos sintéticos com alto índice de viscosidade para evitar a formação de verniz. |
| Um salto na poluição | Lavagem da rede hidráulica pelo método de filtração off-line (duplo volume do tanque). | Inspeção das superfícies internas do tanque hidráulico com endoscópio a cada 6 meses. |
7. Cartão de diagnóstico rápido (para técnicos em um tablet)
Use esta lista de verificação diretamente na oficina próxima ao equipamento:
- [ ] Verifique as leituras do manômetro antes e depois do filtro ($\Delta P$ normal < 2,5 bar).
- [ ] Leia a temperatura atual do óleo no painel do operador (deve estar entre +35...+55 °C).
- [ ] Inspecione a carcaça do filtro quanto a vazamentos e sinais de danos mecânicos.
- [ ] Verifique o estado do indicador de contaminação (sinalização visual e elétrica no CLP).
- [ ] Realizar uma análise expressa do lubrificante com um contador de partículas a laser portátil (classe de pureza).
- [ ] Certifique-se de que não haja zumbidos incomuns ou vibrações altas nas carcaças da bomba.
- [ ] Verifique o funcionamento do sistema de aquecimento antes de ligar o acionamento principal no inverno.
- [ ] Verifique o número do artigo do elemento instalado com a especificação do fabricante (é proibido o uso de análogos não certificados).
8. Estratégia de prevenção
Para garantir o tempo médio entre falhas (MTBF) ao nível de pelo menos 15.000 horas, são implementados no empreendimento os seguintes procedimentos regulamentares:
- Monitoramento de condições: instalação de sensores estacionários de umidade e conteúdo de partículas em tempo real (compatibilidade do protocolo IO-Link).
- Regulação de substituição: Substituição do elemento filtrante a cada 2.500 horas de operação ou quando $\Delta P = 4.0 ext{ bar}$ for atingido, o que ocorrer primeiro.
- Padronização de peças de reposição: Uso de componentes exclusivamente certificados que atendem aos padrões europeus de qualidade e segurança da CE.
9. Conclusão
A destruição dos elementos filtrantes sob a influência de uma queda de pressão é o resultado do efeito complexo de baixas temperaturas, mau funcionamento dos acessórios de segurança e acúmulo de impurezas nocivas. O cumprimento das normas de manutenção, o controle da limpeza do ambiente de trabalho de acordo com as normas ISO, bem como a substituição oportuna de consumíveis garantem o funcionamento sem problemas dos equipamentos industriais. Use o Catálogo Eletrônico UNITEC-D para selecionar componentes e elementos de filtro com certificação de qualidade.
10. Links
Documentos regulatórios e literatura técnica:
- ISO 2941:2009 - Hidráulica líquida. Elementos filtrantes. Verificação da resistência à destruição em caso de queda de pressão.
- ISO 4406:2021 — Hidráulica líquida. O método de codificação do nível de contaminação por partículas sólidas.
- ISO 3968:2017 - Hidráulica líquida. Filtros. Determinação das características da queda de pressão em relação à vazão.
- EN 60204-1:2018 - Segurança de máquinas. Equipamentos elétricos de máquinas industriais. Parte 1: Requisitos gerais.
- DSTU EN ISO 12100:2016 — Segurança de máquinas. Princípios gerais de design. Avaliação de riscos e redução de riscos.
