Nos sistemas hidráulicos, as mangueiras transportam fluido pressurizado para ou de bombas, motores, válvulas, atuadores e outros componentes do sistema. Devido à sua função crítica, as mangueiras utilizadas são projetadas e fabricadas para terem flexibilidade e durabilidade adequadas. Elas devem ser suficientemente flexíveis para se dobrar dentro e ao redor dos cantos do equipamento, encaixar em espaços reduzidos e podem abranger longas distâncias enquanto são suficientemente duráveis para resistir às altas pressões e temperaturas de operação. Por essas razões, geralmente são fabricadas com uma combinação de várias camadas de materiais, como elastômeros, fluoropolímeros, termoplásticos, têxteis e metais. Tipicamente, as mangueiras hidráulicas possuem um revestimento interno ou tubo feito de borracha ou termoplástico, camadas de reforço aplicadas em forma trançada ou espiral de fios têxteis ou de aço, e uma cobertura também feita de borracha, termoplástico ou material trançado. Todos esses elementos são uniformemente unidos como uma única unidade. Finalmente, para que uma mangueira hidráulica seja funcional, são necessárias conexões adequadas com os acessórios da mangueira (tipo permanente ou reutilizável), projetados para se acoplarem à mangueira e permitir o uso total da pressão nominal e do desempenho da mangueira, garantindo uma vida útil máxima. Para atingir essa vida útil máxima aceitável e garantir um uso seguro, é vital que sejam utilizados apenas componentes aprovados e compatíveis do fabricante, montados de acordo com suas recomendações. A mistura/combinação de componentes de mangueira fora dessas recomendações pode levar a um desempenho insatisfatório e a acidentes.
Embora as mangueiras hidráulicas sejam altamente duráveis, os ciclos de pressão que experimentam durante a operação normal e a degradação natural podem eventualmente levar a falhas. Se a falha da mangueira ocorrer inesperadamente, pode resultar em ferimentos aos funcionários, danos à propriedade, limpezas custosas, produção desperdiçada, paradas não programadas e aumentos nos custos de materiais e mão de obra. Com essas consequências em mente, a maioria dos especialistas em mangueiras recomenda uma abordagem proativa em vez de reativa para a substituição de mangueiras, ou seja, substituir o conjunto da mangueira quando ela estiver se aproximando do fim de sua vida útil segura, mas antes que falhe, em nome da segurança e economia de custos.
Saber o momento certo para substituir mangueiras hidráulicas modernas pode ser desafiador, devido à sua durabilidade geralmente demonstrada. Às vezes, há sinais óbvios de que uma mangueira está começando a falhar, mas nem sempre é o caso. No artigo a seguir, discutiremos quando e como substituir mangueiras hidráulicas.
A vida útil típica de uma mangueira hidráulica
A Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) estabeleceu geralmente a vida útil padrão para mangueiras de borracha a granel não utilizadas em um total de seis anos (quatro anos como material a granel e dois anos como conjunto) a partir da data de fabricação, quando armazenadas corretamente. No entanto, existem muitos fatores que influenciam a vida útil de trabalho real de uma mangueira hidráulica, como o tipo e a temperatura dos fluidos, a pressão de operação e o fluxo, condições estáticas ou dinâmicas, e condições ambientais. Embora o fabricante ou distribuidor da mangueira possa fornecer uma estimativa da vida útil de trabalho esperada, a substituição não deve ser adiada se a mangueira apresentar qualquer sinal de desgaste ou degradação.
A maioria das mangueiras hidráulicas é projetada para exceder os requisitos de pressão de impulso cíclico em níveis de pressão específicos, acima da pressão nominal de trabalho, temperatura e raio de curvatura. Este teste de qualificação requer o uso e a montagem com os acessórios finais devidamente especificados, acoplados à mangueira para um número determinado de ciclos. Por exemplo, a maioria das mangueiras de duas tranças de arame requer um teste bem-sucedido de no mínimo 200.000 ciclos de impulso de pressão, enquanto a maioria das mangueiras de espiral de arame requer pelo menos 500.000 ciclos. É por isso que as mangueiras de espiral de arame são geralmente consideradas mangueiras de vida útil mais longa para equipamentos que enfrentam muitas sobrepressões no sistema hidráulico.
É importante considerar que cada aplicação é diferente, e nenhum fabricante pode prever com precisão a vida útil para uma situação específica sem um conhecimento profundo de todos os parâmetros. Essa responsabilidade recai sobre o projetista do equipamento e do sistema.
De maneira geral, se a vida útil de uma mangueira já demonstrou oferecer uma durabilidade aceitável, a substituição pela mesma mangueira ou uma de qualidade superior também deve proporcionar uma vida útil semelhante. As marcações na mangueira geralmente podem fornecer a classificação, como o número de peça do fabricante e/ou as classificações da SAE ou ISO.
Factores que influenciam a vida útil das mangueiras hidráulicas
Como mencionado anteriormente, a vida útil de trabalho de uma mangueira hidráulica depende de muitos fatores. Algumas considerações a serem levadas em conta ao avaliar quanto tempo uma mangueira pode fornecer uma vida útil aceitável incluem:
- Tamanho: As mangueiras hidráulicas variam em tamanho dependendo das necessidades previstas de fluxo de um sistema. É importante estar ciente das limitações das mangueiras usadas para evitar exceder suas capacidades operacionais. Uma velocidade excessiva danificará as superfícies internas do tubo da mangueira, e outros componentes do sistema podem ser prejudicados pelos resíduos do tubo. Um fluxo excessivo também aumentará a temperatura do fluido hidráulico devido ao atrito. O uso de um nomograma simples fornecido pelo fabricante da mangueira oferece orientação para o dimensionamento seguro das mangueiras para os circuitos de pressão e retorno do sistema hidráulico após a seleção da taxa de fluxo da bomba. Normalmente, as mangueiras de retorno devem ser maiores que as linhas de pressão (veja o nomograma do fabricante).
- Temperatura: As mangueiras de borracha típicas são projetadas para temperaturas operacionais que variam de -40°F a 212°F. Outros materiais podem oferecer desempenho seguro até 250°F, ou até 300°F. Mangueiras com tubo de PTFE podem ser usadas com segurança até 450°F. Fluidos hidráulicos ou condições ambientais fora desse intervalo podem causar falhas prematuras. As temperaturas mais altas podem endurecer, quebrar e rachar a mangueira, enquanto temperaturas mais baixas podem fazê-la rachar sem perder sua flexibilidade. Quanto mais frios os fluidos da mangueira, abaixo do máximo nominal, maior será sua capacidade de evitar a degradação do material. É importante proteger as mangueiras de fontes externas de calor, como coletores de motor, que podem reduzir drasticamente a vida útil da mangueira e, muitas vezes, causar incêndios.
- Pressão: Além de ter faixas de temperatura operacionais estabelecidas, as mangueiras hidráulicas têm pressões máximas de trabalho. Se a pressão do sistema exceder esse limite, a mangueira pode sofrer danos permanentes ou falhar. Por isso, recomenda-se o uso de mangueiras qualificadas para algumas centenas de psi acima da pressão máxima de trabalho do sistema, para evitar exceder a classificação da mangueira. A integração de válvulas de alívio de pressão de resposta rápida também pode ajudar a minimizar o risco de picos de pressão excessivos. Picos de pressão causam danos cumulativos dentro da mangueira, aumentando, ao longo do tempo, a probabilidade de falha.
- Aplicação: Cada mangueira é projetada para um conjunto específico de funções no sistema e ciclo de trabalho. No entanto, mesmo quando usadas corretamente, as mangueiras podem ser danificadas por fatores ambientais relacionados à aplicação. Por exemplo:
- As mangueiras usadas em equipamentos móveis frequentemente esfregam contra outros componentes ou até mesmo contra outras mangueiras, danificando a capa e o reforço ao longo do tempo. Além disso, mangueiras próximas a componentes de escape do motor podem se deteriorar rapidamente devido ao calor.
- As mangueiras usadas em ambientes internos podem estar expostas a temperaturas mais altas, especialmente quando situadas perto de fornos ou caldeiras, o que pode causar danos térmicos.
- Mangueiras em instalações verticais sofrem mais estresse do que aquelas em instalações horizontais.
- Mangueiras em aplicações com pressões cíclicas podem se alongar até 3% de seu comprimento. O roteamento adequado e o comprimento devem levar em consideração esse movimento. Se houver rotação no encaixe durante o uso, isso pode causar vazamentos ou falha, a menos que uma conexão giratória adequada seja utilizada.
- Se a mangueira for instalada em componentes que se movem (como um cilindro hidráulico pivotante), o roteamento adequado é essencial para permitir o comprimento necessário para flexionar, evitando torções ou dobras em múltiplos planos.
Embora essas condições possam ser inevitáveis, garantir a instalação correta da mangueira e implementar medidas de proteção (como protetores ou escudos para mangueiras) pode aumentar significativamente a vida útil do conjunto da mangueira.
- Fluido: Ao selecionar um conjunto de mangueira hidráulica para um sistema, é fundamental garantir que todos os materiais de construção sejam compatíveis com o fluido hidráulico escolhido. A compatibilidade pode ser verificada revisando a Ficha de Dados de Segurança de Material (MSDS) para o fluido, em conjunto com as listas de compatibilidade fornecidas pelos fabricantes de mangueiras. O uso de materiais incompatíveis pode danificar o conjunto da mangueira e comprometer o desempenho do sistema. Alguns fluidos podem degradar o tubo da mangueira, resultando em falhas, por isso é crucial garantir a compatibilidade do fluido com a mangueira.
Sinais que indicam a necessidade de substituição de uma mangueira hidráulica
Embora seja muitas vezes difícil determinar quando um conjunto de mangueira precisa ser substituído, há sinais visuais que indicam que a mangueira atingiu o fim de sua vida útil. Alguns exemplos de condições que sugerem a necessidade de substituição incluem:
- Mangueiras esmagadas ou distorcidas.
- Vazamento de fluido (ao longo da mangueira ou nas conexões dos terminais).
- Reforço de fio exposto.
- Danos significativos na superfície (além de arranhões e pequenas marcas).
- Dobramentos excessivos (um indicativo de roteamento incorreto).
- Mangueiras torcidas (outro sinal de roteamento inadequado).
- Cobertura endurecida ou com bolhas, bem como sinais de amolecimento significativo, o que pode indicar um problema de compatibilidade com o fluido.
- Conexões corroídas (a oxidação branca é geralmente aceitável, mas a ferrugem vermelha justifica a substituição).
Passos para substituir mangueiras hidráulicas
O processo de substituição de uma mangueira hidráulica segue os seguintes passos:
- Identificar o problema: Verifique qual mangueira está danificada antes de removê-la e substituí-la. Faça uma avaliação detalhada para garantir que a substituição resolva o problema de forma eficaz. Com essas informações, compre uma substituição adequada que tenha a mesma ou melhor classificação de desempenho.
- Avaliar a situação: Verifique quais componentes do sistema precisam ser removidos para permitir o acesso e a substituição da mangueira danificada.
- Preparar o sistema: Certifique-se de que os componentes ao redor da mangueira não interfiram no processo de substituição. Este passo inclui aliviar a pressão do sistema para evitar o derramamento de fluidos, posicionar peças de forma segura para evitar quedas, e remover partes que bloqueiem a visualização e o espaço de trabalho. Neste momento, pode ser útil tirar fotos do roteamento da mangueira para garantir que a nova mangueira seja instalada corretamente.
- Apertar os acoplamentos: Quando o sistema estiver preparado para a substituição, afrouxe os acoplamentos que prendem a mangueira à máquina, conforme necessário.
- Remover a mangueira: Uma vez afrouxados os acoplamentos, remova a mangueira danificada e despeje qualquer fluido residual em um recipiente adequado para descarte.
- Selar os acoplamentos: Antes de instalar a nova mangueira, sele os acoplamentos com tampões ou panos para evitar vazamentos durante o processo.
- Instalar a nova mangueira: Instale a nova mangueira usando as técnicas apropriadas e remonte os componentes removidos. Consulte as recomendações do fabricante para detalhes e torque adequado. Considere rotular a mangueira (conforme recomendado posteriormente).
- Verificar visualmente a mangueira instalada: Inspecione o roteamento e as conexões para garantir que a nova mangueira foi instalada corretamente.
- Testar o sistema: Após substituir a mangueira e remontar o sistema, faça um teste para verificar se há vazamentos ou problemas de desempenho.
Determinar os Intervalos de Substituição
Mantenha registros sobre o que mostram as inspeções das mangueiras em relação à durabilidade e determine quais intervalos de substituição podem ser necessários para garantir que as mangueiras sejam substituídas antes de falharem. Rotular a mangueira ao instalá-la, registrar os intervalos de inspeção e as datas de substituição ajudará nesse processo. O objetivo é garantir que as mangueiras sejam substituídas antes de falharem.
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Todas as mangueiras hidráulicas eventualmente falharão. Prevenir que essa falha afete as operações do equipamento ou da instalação requer medidas proativas, como descrito anteriormente. Para obter mais assistência sobre quando e como substituir um conjunto de mangueiras hidráulicas, consulte os especialistas da Jason Industrial.
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