Sistema Hidráulico

HIDRÁULICA

A palavra "hidráulica" é originada pela palavra grega da água e originalmente significava o estudo do comportamento físico da água em repouso e em movimento. Hoje, o significado foi ampliado para incluir o comportamento físico de todos os líquidos, incluindo fluido hidráulico. 

Sistemas hidráulicos não são tão novos para a aviação. Aeronaves mais antigas já tinham sistemas de freios hidráulicos. Como o avião se tornou mais sofisticado então foram desenvolvidos novos sistemas com energia hidráulica. 

Nos sistemas hidráulicos nas aeronaves fornecem energia, força e meios para o funcionamento dos componentes na operação do trem de pouso, flaps, superfícies de comando e os freios.

A complexidade do sistema hidráulico varia de acordo com a aeronave, onde algumas de pequeno porte exigem somente fluido para a operação manual dos freios e outras aeronaves de grande porte, por exemplo, possui uma gama maior de componentes e subsistemas complexos. 

Para ter uma maior confiabilidade se faz necessário a redundância no sistema e também o a criação de vários subsistemas. Cada subsistema tem um dispositivo que produz de energia, força ou pressão tais como: bomba, reservatório, acumulador, trocador de calor, sistema de filtragem, pressão de operação etc.

Sistema pode ter uma variação de pressão de algumas centenas de libras por polegada quadrada (psi) em aviões de pequeno porte e aeronaves.

Sistemas hidráulicos têm muitas vantagens como fontes de energia para o funcionamento de várias unidades de aeronaves, combinando as vantagens de peso leve, facilidade de instalação, a simplificação de inspeção e requisitos mínimos de manutenção. Operações hidráulicas também são quase 100% eficiência, com a perda de apenas insignificante devido ao atrito do fluido.

FLUIDO HIDRÁULICO

Os líquidos são usados ​​principalmente para transmitir e distribuir as forças de várias unidades para ser acionado no sistema hidráulico. Os líquidos são capazes de fazer isso porque eles são quase incompressível. A lei de Pascal afirma que a pressão aplicada em qualquer parte de um líquido confinado é transmitida com intensidade inalterada em todas as outras partes. Assim, se um número de passagens de existir em um sistema, a pressão pode ser distribuída através de todas elas, por meio de líquido.

Os fabricantes de equipamentos ou componentes hidráulicos geralmente especificam o tipo de líquido mais adequado para utilização em vista das condições de trabalho, o serviço, a temperatura esperada dentro e fora dos sistemas, o líquido tem de suportar, as possibilidades de corrosão e outras condições que deve ser considerado.

Se incompressibilidade e fluidez foram as únicas qualidades requeridas, qualquer líquido que não é demasiado espesso pode ser utilizado em um sistema hidráulico. Contudo um líquido adequado para deve possuir outras propriedades.

VISCOSIDADE

Uma das propriedades mais importantes de qualquer fluido hidráulico é a sua viscosidade. A viscosidade é a resistência interna ao fluxo. Um líquido, tal como a gasolina que tem uma baixa viscosidade flui facilmente, enquanto o alcatrão, que tem uma alta viscosidade flui lentamente. Aumenta a viscosidade assim quanto a temperatura diminui.

Um líquido adequado para um sistema hidráulico deve proporcionar uma boa vedação em bombas, válvulas, e os pistões, mas não deve ser tão espesso que oferece resistência ao fluxo, levando a uma perda de energia e as temperaturas operacionais mais altas.

Esses fatores somados à carga e ao desgaste excessivo das peças. Um fluido que é muito fina também leva a um rápido desgaste das peças móveis ou de peças que têm cargas pesadas. Os instrumentos utilizados para medir a viscosidade de um líquido são conhecidos como viscosímetros ou viscose.

Vários tipos de viscosímetros estão em uso hoje. O viscosímetro Saybolt mede o tempo necessário em segundos, para 60 ml de fluido de teste a 100 ° F a passar através de um orifício padrão. O tempo medido é usado para expressar a viscosidade do fluido, em segundos Saybolt universais ou segundos furol Saybolt.
Veja como é feito o teste abaixo:

ESTABILIDADE QUÍMICA

A estabilidade química é outra propriedade que é extremamente importante na seleção de um líquido hidráulico para usar em um sistema hidráulico. Possui a capacidade de resistir à oxidação e deterioração por longos períodos.

Os líquidos podem sofrer mudanças químicas, pois são influenciados quando estão em condições severas de funcionamento tal como temperatura elevada e excessiva, e isto pode influenciar na vida útil do fluido.

As altas temperaturas geralmente estão localizadas nos rolamentos, engrenagens, ou quando é forçado passar por um orifício ou tubulações. O contato do fluido com estas partes podem causar a carbonização do liquido ou criar uma espécie de lodo ou limo que pode resultar em obstrução de válvulas e travar os pistões das bombas. Os danos e/ou vazamentos podem levar a falta de lubrificação e promover o aquecimento do fluido no sistema e isto não podemos monitorar devido o reservatório não possuir indicação de temperatura.

Os líquidos com uma viscosidade mais elevada tem uma maior resistência ao calor do que o de baixa viscosidade ou líquidos mesmo que sejam oriundos da mesma matéria prima. O fluido hidráulico intermediário tem uma viscosidade baixa, no mercado existe uma gama extensa de fluidos que podem ser utilizados dentro da escala de viscosidade desejada.

Os fluidos podem se deteriorar se tiver em contato com ar, a água, o sal ou outras impurezas, e principalmente se estão em constante movimento ou sujeitos a calor intenso. Alguns metais como o zinco, chumbo, latão e o cobre, reagem com certos fluidos. O fluido fica com a tonalidade de cor mais escura que o normal, na maior viscosidade e os ácidos são formados.

                                      PONTO DE FULGOR

Ponto de fulgor ou Ignição, que é a temperatura à qual um líquido passa para o estado de vapor em volume suficiente para entrar em autocombustão ou uma centelha é aplicada neste ambiente. Um elevado ponto de fulgor é uma propriedade necessária para fluidos hidráulicos, porque indica uma boa resistência à combustão e um baixo grau de evaporação a elevadas temperaturas.

PONTO DE COMBUSTÃO

Se após o fluido atingir o ponto de fulgor, é necessário uma fonte de calor para o combustível continuar a queimar este não vai mais se extinguir. A temperatura mínima, na qual o combustível mantém sua queima, é chamado de ponto de combustão da substância. em resumo o ponto de fulgor, as chamas dos vapores se apagam facilmente e com o ponto a combustão elevado o aquecimento continuo.

TIPOS DE FLUIDOS HIDRÁULICOS

Para manter o funcionamento adequado e evitar danos em componentes do sistema hidráulico, o fluido correto deve ser utilizado. Ao se fazer o abastecimento de um sistema, deve-se acompanhar o procedimento no manual de manutenção do fabricante da aeronave ou na placares de instrução fixados no reservatório ou unidade.

As três principais categorias de fluidos hidráulicos são:

1.   Vegetal

2.   Mineral

3.   Polialfaolefinas e Éster fosfato (óleo sintético)

Ao fazer a manutenção de um sistema hidráulico, o técnico deve estar certo de qual tipo de fluido deve usar. Os fluidos hidráulicos não são sempre compatíveis.

FLUIDO HIDRÁULICO À BASE DE VEGETAL

O fluido hidráulico à base de vegetal (MIL-H-7644) é composto essencialmente de óleo de mamona e álcool. Ele tem um odor alcóolico e geralmente de pigmentação azul. Embora o MIL-H-7644 tenha uma composição similar ao fluido hidráulico tipo automotivo, ele não é intercambiável com os demais derivações. Esse fluido foi usado nas aeronaves antigas. Selos em borracha natural são usados com fluido hidráulico à base vegetal. Se ele for contaminado com fluidos à base de petróleo ou éster fosfato, o selo irá inchar, quebrar e bloquear o sistema. Esse tipo de fluido é inflamável.

FLUIDOS DE BASE MINERAL

         O fluido mais antigo com base de óleo mineral é da década de 40. O fluido de PN: MIL-H-5606 foi usado em muitos sistemas, em especial quando o perigo de incêndio é relativamente baixo. O PN: MIL-H-6083 é simplesmente uma versão que inibia a oxidação do PN: MIL-H-5606. Eles são completamente intercambiáveis​​. Fabricantes geralmente enviavam os componentes abastecidos com o fluido hidráulico de PN: MIL-H-6083.Fluido hidráulico de base mineral de PN: MIL-H-5606 é produzido a partir do petróleo. Possui um odor semelhante ao óleo de ensaio liquido penetrante e é pigmentado com corante vermelho. São utilizadas vedações de borracha sintética com os fluidos à base de petróleo.

FLUIDOS BASEADO DE POLIALFAOLEFINA

MIL-H-83282 é um fluido hidrogenado com base Polialfaolefina que é resistente ao fogo, desenvolvido na década de 60 para superar as características de inflamabilidade de MIL-H-5606. MIL-H-83282 é significativamente mais resistente ao fogo do que MIL-H-5606, porém possui a viscosidade elevada com a baixa temperatura.

Limita-se geralmente a temperatura de -40°F, no entanto, ele pode ser utilizado no mesmo sistema e com os mesmos vedantes, juntas e mangueiras como MIL-H-5606. MIL-H-46170 é a versão que inibe a oxidação da MIL-H-83282. Pequenas aeronaves re-utilizam MIL-H-5606, mas alguns mudaram para MIL-H-83282, se possa suportar a elevada viscosidade em uma baixa temperatura.

FLUIDO COM BASE DE ÉSTER DE FOSFATO (SKYDROL®)

Estes fluidos são usados ​​na maior parte da categoria de transporte de aeronaves comerciais e são extremamente resistentes ao fogo. No entanto, eles não são à prova de fogo em determinadas condições.

A primeira geração destes fluidos foram desenvolvidos após a Segunda Guerra Mundial, com o intuito de diminuir o crescente número de incêndios nos conjuntos de freio das aeronaves, e isto atraiu o interesse das indústrias da aviação comercial. A evolução foi progressiva como resultado das exigências de novos projetos de aeronaves.

Hoje em dia, existem dois tipos de fluido o IV e V. Duas classes distintas de fluidos do tipo IV existir com base na sua densidade: I fluidos de classe são de baixa densidade e de classe II são fluidos de densidade padrão.

Os fluidos de classe I proporcionam vantagens de poupança de peso contra classe II. Além dos fluidos tipo IV que estão atualmente em uso, os fluidos do tipo V estão sendo desenvolvidos em resposta às demandas da indústria para um fluido termicamente mais estável em altas temperaturas de operação. Fluidos de tipo V vai ser mais resistente à degradação hidrolítica e oxidativa a temperaturas elevadas do que os fluidos de tipo IV.

Fluidos hidráulicos não derivados de petróleo foram introduzidos em 1948 para obter-se resistência ao fogo, quando usados em aeronaves com motores a pistão de alta performance e em aeronave turboélice.

A resistência ao fogo desses fluidos foi testada pela vaporização sobre uma chama de maçarico de solda a 6.000º C. Não houve combustão, apenas alguns lampejos de fogo. Estes e outros testes provaram que fluidos não derivados do petróleo (SKYDROL) não sustentam a combustão. 

Ainda que eles possam queimar em temperaturas excessivamente altas, os fluidos SKYDROL não poderiam propagar o fogo porque a combustão estaria localizada na fonte de calor. Uma vez que a fonte de calor tenha sido removida ou o fluido afastado da fonte, não ocorrerá mais a queima ou combustão.

o SKYDROL 500B são usados em aeronaves um líquido púrpura- claro, tendo boas características de temperaturas da operação e baixo efeito colateral corrosivo e o SKYDROL LD - um fluido púrpura-claro leve, formulado para uso em grandes aeronaves de transporte.

MISTURAR DE FLUIDOS

Devido à diferença na composição, fluidos à base de éster de fosfato e à base de petróleo, não podem ser misturados e nem seus selos podem usar qualquer um fluido com tolerância com qualquer um dos outros fluidos. No caso de um sistema hidráulico da aeronave opere com o fluido errado, imediatamente deve-se drenar e limpar o sistema e manter os selos de acordo com as especificações do fabricante.

COMPATIBILIDADE COM MATERIAIS AERONÁUTICOS

Os sistemas hidráulicos das aeronaves são projetados para o uso de fluido Skydrol® e para isso deve ser praticamente livre de problemas, se devidamente for efetuadas as práticas de manutenção corretamente.

O Skydrol® é uma marca registrada da Monsanto Company. Skydrol® não tem tanta sensibilidade com aeronaves que possuam metais como alumínio, prata, zinco, magnésio, cádmio, ferro, aço inoxidável, bronze, crómio, entre outros quando entram em contato.

Devido à base de éster de fosfato de fluidos Skydrol® resinas termoplásticas, incluindo composições de vinilo, lacas de nitrocelulose, tintas à base de óleo, linóleo e asfalto, pode ser amolecido por fluidos quimicamente com Skydrol®.

No entanto, esta ação química geralmente requer mais do que apenas a exposição momentânea e vazamentos que são limpos com água e sabão sem prejudicar a maioria desses materiais. Tintas que são resistentes Skydrol® incluem epoxies e poliuretanos.

Hoje, os poliuretanos são o padronizados para indústria aeronáutica devido à sua capacidade para manter um acabamento brilhante durante longos períodos de tempo e para a facilidade com que eles podem ser removidos.

Sistemas hidráulicos requerem o uso de partes ou componentes especiais que sejam resistentes ao fluido hidráulico. Vedações, juntas e mangueiras adequadas devem ser especificamente produzidas para o tipo de fluido utilizado.

Deve-se tomar cuidado para garantir que os componentes instalados no sistema sejam compatíveis com o fluido. Quando juntas, vedações e mangueiras são substituídas, devem ser garantir que eles são feitos de material apropriado.

O fluido Skydrol® do tipo V é compatível com fibras naturais e com um número de produtos sintéticos, incluindo nylon e poliéster, que são usados ​​na maioria dos aviões. Vedações a abse de petróleo no sistema hidráulico de neoprene ou Buna-N não são compatíveis com Skydrol® e deve ser substituído com vedações de borracha butílica ou etileno-propileno elastoiners.

CONTAMINAÇÃO DE FLUIDO HIDRÁULICO

A experiência mostra que é um problema inevitável o sistema hidráulico ser contaminado. A natureza do problema pode ser um mau funcionamento simples ou a destruição completa de um componente e isso depende em certa medida do tipo de contaminante.

Dois tipos contaminantes são encontrados:

• Abrasivos que incluem partículas como núcleo de areia, respingos de solda, lascas de usinagem e ferrugem;
• Não aprazíveis que incluem resíduos resultantes da oxidação do óleo e partículas macias desgastadas ou desfiadas de juntas de vedações e outros componentes;

VERIFICAÇÃO DE CONTAMINAÇÃO

Sempre que houver suspeita de que um sistema hidráulico tenha sido contaminado ou o sistema foi operado a temperaturas acima do máximo especificado, uma verificação do sistema deve ser feita.

Os filtros, na maioria dos sistemas hidráulicos são projetados para remover a maioria dos corpos estranhos que são visíveis a olho nu.

Líquido hidráulico que aparece limpo a olho nu pode ser contaminado com o ponto de que é impróprio para utilização. Assim, a inspeção visual do líquido hidráulico não determina a quantidade total de contaminação no sistema.

Grandes partículas de impurezas no sistema hidráulico são indicações de que um ou mais componentes que estão sendo submetidos a um desgaste excessivo. Isolando o componente defeituoso requer um processo sistemático de eliminação.

O fluido quando volta para o reservatório pode conter impurezas gerada em qualquer parte do sistema. Para determinar qual o componente defeituoso, amostras do fluido devem ser extraídas do reservatório e vários outros pontos nas linhas do sistema. As amostras devem ser tomadas de acordo com as instruções do fabricante aplicável para um sistema hidráulico

Alguns sistemas hidráulicos são equipados com válvulas de dreno instaladas para a extração de amostras, enquanto que em outros sistemas, as linhas devem ser desligadas para fornecer um lugar para tirar uma amostra.

HIDRÁULICA AMOSTRAGEM PROGRAMAÇÃO

A amostra de rotina para cada sistema deve ser feito pelo menos uma vez por ano ou a cada 3.000 horas de vôo, ou sempre que o fabricante da estrutura sugere.

Quando existe um mau funcionamento pode ter uma causa relacionada fluido, então devem ser colhidas amostras sem programação.

Na suspeita de contaminação, se houver suspeita de contaminação, fluidos deve ser drenado e substituído, com amostras colhidas antes e após o procedimento de manutenção. 

 PROCEDIMENTO DE AMOSTRAGEM

• Ø Aplicar pressão e operar sistema hidráulico por 10-15 minutos. Durante este período, operar vários controles de vôo para ativar válvulas e misture bem fluido hidráulico;

Ø Desligue e despressurizar o sistema;

Ø Antes de tirar amostras, certifique-se sempre de usar o equipamento de proteção individual (EPI) adequado, que deve incluir, no mínimo, óculos e luvas de segurança;

Ø Limpe o orifício ou tubo de amostragem com um pano que não solte fiapos;

Ø Não use toalhas com propagandas ou produtos de papel que possam produzir fiapos. De um modo geral, o olho humano pode ver partículas até cerca de 40 microns em tamanho;

Ø Uma vez que estamos preocupados com partículas de até 5 mícrons de tamanho é fácil para contaminar uma amostra sem nunca saber;

Ø Coloque um recipiente sob a válvula do reservatório de drenagem e abra a válvula de modo que uma constante, mas um fluxo não forte;

Ø Retirar cerca de 250 ml de fluido a drenar. Isso limpa as partículas de assentados no orifício de dreno de amostragem;

Ø Coloque uma garrafa de amostra previamente limpas sob a saída de fluido e encha;

Ø Retire a garrafa e tampe imediatamente;

Ø Feche a válvula de drenagem;

Ø Preencha uma etiqueta de identificação da amostra no kit de amostra, certificando-se de incluir o nome do cliente, tipo de aeronave, prefixo, sistema hidráulico e data amostrados;

Ø Indique no rótulo da amostra sob observações, se esta é uma amostra de rotina ou se ele está sendo tomada devido a um problema suspeita;

Ø Enviar amostras para análise de laboratório;

CONTROLE DA CONTAMINAÇÃO

Os filtros fornecem um controle adequado do problema de contaminação durante todas as operações normais do sistema hidráulico.

O controle do tamanho e a quantidade de contaminação que entra no sistema a partir de qualquer outra fonte é da responsabilidade das pessoas que serviço e manter o equipamento. Portanto, devem ser tomadas precauções para minimizar a contaminação durante as operações de manutenção, reparação e serviço.

Se houver contaminação no sistema o elemento filtrante deve ser removido e limpo ou substituído. Como ajuda no controle da contaminação, a seguinte manutenção e assistência procedimentos devem ser seguidos em todos os momentos:

• Manter todas as ferramentas e área de trabalho (bancadas e equipamentos de teste) em uma condição livre de sujeira limpa.

• Um recipiente adequado deve sempre ser fornecido para receber o líquido hidráulico que é derramado durante os procedimentos de remoção ou desmontagem dos componentes.

• Antes de desconectar as tubulações hidráulicas ou acessórios, limpe a área afetada com solvente de limpeza a seco.

• Todas as linhas hidráulicas e acessórios devem ser tampadas e conectadas imediatamente depois de desligar.

• Antes da montagem de todos os componentes hidráulicos, lave todas as peças em um solvente de limpeza a seco aprovado.

• Depois de limpar as partes na solução de limpeza a seco, secar as peças cuidadosamente e lubrificá-los com o preservativo recomendado ou líquido hidráulico antes da montagem. Utilize apenas panos, limpo e sem fiapos para limpar ou seco nas partes componentes;

• Todas as juntas e vedações devem ser substituídas durante o processo de montagem. Use apenas as juntas e vedações recomendadas pelo fabricante;

• Todas as peças devem ser ligadas com cuidado para evitar danos que possam produzir lascas de metal nas áreas de rosca. Todos os acessórios e linhas devem ser instalados e torqueados de acordo com as instruções técnicas;

• Todos os equipamentos de manutenção hidráulica devem ser mantidos limpos e em bom estado de funcionamento;

A contaminação, tanto em partículas e química, é prejudicial para o desempenho e a vida útil dos componentes no sistema hidráulico. A contaminação entra no sistema através de desgaste normal de componentes por ingestão através de vedações externas durante a manutenção, ou  quando o sistema é aberto para substituir / componentes de reparação, etc.

Para controlar a contaminação de partículas no sistema os filtros são instalados na linha de pressão, na linha de retorno e na linha de bomba no “casedrain” de cada sistema.

A classificação de filtro é dada em microns como uma indicação de menor tamanho de partícula que é filtrado para fora. O intervalo de substituição dos filtros está estabelecido pelo fabricante e está incluído no manual de manutenção.

Na ausência de instruções específicas de instalação, uma vida útil recomendada dos elementos filtrantes é:

·        Filtros de 3.000 horas de pressão;

·        Filtros de 1.500 Retorno horas;

·        Filtros 600 de óleo de dreno horas;

HYDRAULIC SYSTEM FLUSHING

Quando é feito a inspeção nos filtros hidráulicos ou de avaliação do fluido hidráulico indica que o fluido está contaminado, a limpeza do sistema pode ser necessário. Isto deve ser feito de acordo com as instruções do fabricante, no entanto, um procedimento de limpeza pode ser é o seguinte:

1. Conecte um carrinho de apoio de solo hidráulico aos pontos de entrada e saída do sistema. Verifique se o fluido do carrinho de solo está limpo e contém o mesmo fluido como a aeronave;

2. Troque os filtros do sistema;

3. Limpe a bomba, fluido filtrado através do sistema e opere todos os subsistemas até há sinais evidentes de contaminação são encontrados durante a inspeção dos filtros. Descarte de fluido e filtro contaminado. A inspeção visual dos filtros hidráulicos nem sempre é eficaz;

4. Desconecte o carrinho e feche as entradas e saídas;

5. Certifique-se de que o reservatório está cheio até o nível de serviço adequado ou a linha completa; 

É muito importante verificar se o fluido do carrinho hidráulico ou mula, está limpo antes do início da operação de carga e recarga. O carrinho hidráulico contaminado pode rapidamente contaminar outras aeronaves quando é usado para operações de manutenção em terra.