Subir, baixar, manter suspenso, deslocar para cima ou para os lados, fazer girar, impulsionar, puxar e arrastar. Todas essas são operações constantes no dia a dia de quem executa tarefas no meio rural, as quais exigem esforços elevados.
Até alguns anos atrás essas atividades eram executadas diretamente com esforços físicos do próprio homem. Muitas pessoas fazendo muita força!
Mas, e hoje, como isso é feito? Com poucas pessoas ou apenas um operador comandando várias tarefas para movimentar cargas, objetos ou produtos em geral, tudo sem esforço humano. Utilizando qual força? A força hidráulica, ou, ainda, os sistemas hidráulicos.
O termo hidráulico deriva da raiz grega “hidro” (água). Por essa razão, entendem-se por hidráulica todas as leis e comportamentos relativos à água ou a outro fluido.
Saiba quando é a hora certa de trocar peças e componentes
Sendo assim, hidráulico é o estudo de características e uso dos fluidos sob pressão. Aqui, nas atividades descritas neste artigo, estamos falando do óleo hidráulico como fluído.
É justamente o óleo hidráulico que transfere e transmite a pressão produzida por uma bomba, resultando em força: força multiplicada. Para que todos entendam como a força se multiplica vamos recorrer às leis da física. O princípio de Pascal diz o seguinte:
“A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais. Vamos supor um recipiente cheio de um líquido, o qual é praticamente incompressível.”
Assim, foi possível criar a fórmula básica da hidráulica que se aplica a todos os recursos que se utilizam da multiplicação da força de aplicação. Esta Força de aplicação (ou resultante) é igual à Pressão do sistema multiplicada pela Área do pistão do cilindro onde é exercida a atuação. Eis a fórmula:
F = P x A
Definição de pressão
Pressão é a força exercida por unidade de superfície. Em hidráulica, a pressão é expressa em kgf/cm2, atm ou bar. A pressão também pode ser expressa em psi (pound per square inch) que significa libra força por polegada quadrada, abrevia-se lbf/pol2.
Um rápido exemplo: uma bomba hidráulica comum (do trator agrícola) exerce uma pressão de 200 kgf/cm2. Sendo esta pressão exercida em um pistão de 6cm de diâmetro (semelhante a de um trator agrícola).
Calculamos a área do círculo com 6cm e teremos: 28,26 cm2 de área deste pistão. Aplicamos a fórmula, multiplicando a área pela pressão de 200 kgf/cm2 teremos 5.652 kgf. Assim, um cilindro com pistão de 6cm de diâmetro e com uma pressão de 200kgf/cm2, movimenta mais de 5 toneladas.
Simples, eficiente, rápido, seguro, e apenas um operador executa um serviço que demandaria várias pessoas e muito tempo. Portanto, para obter força recorremos a sistemas hidráulicos. Para tal se faz necessário termos componentes, óleo hidráulico, dispositivos de vedação e, como sempre, a manutenção.
Sistema hidráulico
É um conjunto de componentes hidráulicos, dispostos segundo um determinado critério, destinado a produzir trabalho.
Um sistema hidráulico básico deverá ter, pelo menos, os seguintes componentes: reservatório, tubulações, bomba, atuadores (cilindros e/ou motores hidráulicos) e válvulas.
Com esse conjunto de peças já é possível comandar e executar várias tarefas do dia a dia de quem trabalha no campo ou em obras de construção, e tantas outras aplicações. Vamos entender melhor cada um desses componentes.
Reservatório
É o depósito do óleo hidráulico. Deve ser munido de bocal de abastecimento, dispositivo de verificação do nível (através de vareta ou visor), e orifício de respiro.
Tubulações
Podem ser rígidas (tubos ou canos) ou flexíveis (mangueiras) e seus respectivos conectores. São responsáveis por conduzir o fluxo de óleo a todos os componentes, tanto nas linhas de pressão como de retorno.
Bomba
Produz o fluxo de óleo e a pressão correspondente. Existe uma grande infinidade de tipos e formatos, conforme a aplicação. Mas as mais comuns nos sistemas de máquinas veiculares são: bombas de engrenagens, bombas de paletas e bombas de pistão.
Atuadores
Podem ser lineares (cilindros e pistões) ou rotativos (motores hidráulicos). É onde aparece o resultado final da aplicação da força hidráulica.
Válvulas
São os componentes que controlam todo o sistema. Suas principais funções envolvem controle de fluxo, controle de pressão, válvulas de segurança, de retenção, e a principal que é a válvula de comando, onde o comando da operação é executado.
Existem vários tipos e construções, bem como a forma de acionamento. Hoje, em sua maioria, são de acionamento eletro-hidráulico e com monitoramento eletrônico.
Para que o sistema funcione, é necessária uma fonte de energia mecânica, que, no caso de máquinas, é o motor de combustão da própria propulsão. Mas também pode ser motor elétrico, como é o caso de veículos industriais que se utilizam de baterias tracionárias ou energia de rede comercial.
Este motor aciona a bomba hidráulica e, assim, o sistema entra em funcionamento. A bomba aspira ao óleo do reservatório e envia, através das tubulações, para as válvulas, que conforme são acionadas direcionam o fluxo de óleo para os diversos atuadores do sistema.
A essência operacional do sistema são as válvulas de controle. Pois nesses componentes o operador exerce seu comando para executar as tarefas e serviços para o qual o sistema foi projetado.
Para que tudo funcione corretamente e dentro do que foi projeto, dois aspectos importantes devem ser destacados: técnicas de operação adequadas e manutenção dentro do recomendado pelo fabricante. São dois assuntos que já abordamos em edições anteriores da revista, mas que reforçamos agora no caso específico de comandos hidráulicos.
Quanto aos procedimentos operacionais, o que se verifica ainda por parte de muitos operadores é o velho hábito de realizar comandos bruscos e “soquear” a alavanca de comando. Isso causa impactos violentos nos componentes internos das válvulas, e principalmente nas hastes dos pistões dos cilindros atuadores. Inclusive, chegando ao ponto de desalinhar e até trincar barra de aço da haste.
Outro item esquecido frequentemente pelos operadores é a Inspeção Diária: sistemas hidráulicos requerem verificação permanente.
Vejamos alguns itens na inspeção diária:
1 – Nível do óleo hidráulico;
2 – Condições do óleo, quanto a contaminação e viscosidade;
3 – Condições das tubulações e mangueiras, quanto a rupturas e vazamentos;
4 – Hastes dos cilindros e articulações mecânicas; folgas, limpeza e lubrificação;
5 – Vazamentos em geral no sistema, junto a válvulas e conexões. Destacamos aqui um ponto importante: a haste dos cilindros, onde ocorre contato com a poeira externa, e o anel retentor deve ser inspecionado.
São alguns procedimentos rápidos que um bom operador deve verificar sempre na Inspeção Diária da Máquina. Com isso obtém-se um melhor desempenho e uma vida útil maior para todo o sistema hidráulico e da máquina.
Quanto à manutenção, destacamos a importância da Manutenção Preventiva. Sistemas hidráulicos são compostos por menos componentes do que conjuntos mecânicos necessários para executar a mesma tarefa. Portanto, têm menos itens de manutenção e demandam menos tempo parado para executar os serviços de manutenção – logo, menos custos. Agora, a necessidade de fazer os serviços é mais exigente, pois as consequências são mais dispendiosas.
Mais uma vez, destacamos aqui a importância da manutenção preventiva. E no caso específico de sistemas hidráulicos, as diferenças de cifras financeiras entre a preventiva e corretiva são elevadíssimas. Veremos a seguir itens básicos da preventiva para sistemas hidráulicos:
1 – Condições do óleo hidráulico
Devem-se observar rigorosamente os períodos de troca recomendado pelo fabricante, bem como a substituição dos filtros. Há um aspecto que muitos manuais de serviços vêm recomendando: quando se opera máquinas em climas ou locais úmidos, onde o óleo sofre contaminação pela umidade, o período de troca deve ser abreviado. No dia a dia tenho presenciado o quanto esse requisito não está sendo observado no maquinário agrícola.
O óleo contaminado por umidade fica mais encorpado, e afeta o funcionamento de todo o sistema, desde a bomba, que vai ter uma sobrecarga, passando pelas válvulas e até os pistões, que terão uma resposta mais lenta. Percebe-se que é prejuízo para todos. Nas andanças pelo meio rural tenho defrontado com situações incríveis: óleos que pareciam um goma de tão contaminado.
Vale lembrar algumas funções do óleo hidráulico: transmissão da energia, lubrificação dos componentes móveis, dissipador de calor (arrefecimento), proteção contra a correção, amortecimento das oscilações entre os esforços de trabalho. Portanto, muita atenção a este item!
2 – Vazamentos
Sistemas hidráulicos não toleram vazamentos, pois as perdas acarretam funcionamento precário e até a parada total do sistema. Presenciamos máquinas trabalhando com pequenos vazamentos, como dizem muitos operadores: “Tá pingando um oleozinho, mas é normal, tá funcionando”. E assim continua, até que chega o momento que rompe a conexão ou o retentor, e aí a máquina fica parada e exige peças de reposição.
A verificação de vazamentos é permanente, tanto na inspeção diária como na manutenção preventiva, e, assim que for detectada, deve ser sanada, pois a troca de uma conexão ou de um retentor representa menos serviços do que trocar tubulações inteiras e até o jogo de reparos de pistões e cilindros. Outro aspecto importante é quanto aos anéis retentores e de vedação das hastes dos pistões.
Esses componentes possuem dupla função, pois, além de vedarem para que óleo não vaze, executam a limpeza da haste, para que a poeira e outros abrasivos externos não entrem nos cilindros, o que acarretaria sérios danos. Esta segunda função é possível através de um detalhe construtivo na parte externa do anel, e que um profissional bem preparado poderá verificar visualmente a manutenção das condições corretas e assim, se necessário, proceder a troca, evitando danos maiores.
3 – Testes
Sistemas hidráulicos trabalham com duas grandezas da física, que são: vazão e pressão. Na manutenção preventiva estes dois itens devem ser verificados com instrumentos adequados, procedendo-se os devidos ajustes e correções. Os atuais sistemas hidráulicos com controle eletro-hidráulico e monitoramento por microprocessador possuem sistema de diagnósticos específicos e mais precisos, o que facilita e abrevia serviços.
A partir desses testes, e de acordo com os períodos recomendados pelo fabricante, procedem-se os serviços dos demais itens previstos para manutenção preventiva.
Assim, sistemas hidráulicos cada vez mais fazem parte de máquinas agrícolas, estando presentes em toda a transmissão de força até as rodas de tração, que são as transmissões hidrostáticas.
Motores hidráulicos tracionários são o futuro que já se mostra presente em muitas máquinas, como pulverizadores, colheitadeira, e a vez dos tratores agrícolas está se aproximando.
Texto: Joel S. Alves é instrutor nas áreas de Operação e Manutenção de Máquinas e Implementos Agrícolas e Rodoviários
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