Conservando energia e reduzindo vazamentos com fluidos hidráulicos

Por Mary Gannon | 13 de novembro de 2014

Vazamento e eficiência do sistema estão sempre no topo das mentes dos usuários de energia fluida. É por isso que vários pesquisadores do CCEFP estão se concentrando em como otimizar a vedação e os fluidos do sistema. Esta pesquisa foi apresentada na primeira conferência anual de inovação e pesquisa em energia fluida do Centro, no Marriott da Vanderbilt University, em Nashville.

O início de um curso sobre Tribologia, Selos e Fluidos foi Paul Michael, da Milwaukee School of Engineering, químico pesquisador do Fluid Power Institute da MSOE. Michael destacou o estudo do Instituto sobre fluidos hidráulicos, que trabalha para determinar quais tipos de fluidos são mais eficientes em diferentes bombas e motores hidráulicos.

O objetivo da pesquisa é “melhorar a eficiência dos componentes hidráulicos e do sistema por meio da pesquisa de fluidos hidráulicos”, disse Michael. Em estudos anteriores, os pesquisadores observaram melhorias significativas na eficiência mecânica de motores em baixa velocidade, por meio de dinamômetros e testes de fluidos de bancada.

A pesquisa mais recente apresentada por Michael foi feita em quatro fluidos – HM46-1, um óleo hidráulico básico de base mineral sem cinzas; HV46-1, um óleo base com melhorador de índice de viscosidade; HEES46-1, um óleo ambiental sintético de éster; e HBMO, um óleo de éster polifenol de alto módulo.

O estudo dos fluidos em uma variedade de instrumentos de bancada em diferentes pressões e temperaturas revelou diferenças interessantes nos coeficientes de viscosidade, pressão, tração e atrito.

Os pesquisadores do MSOE mediram o fluxo de vazamento do sistema definindo quatro elementos – fluxo de drenagem da caixa da bomba, fluxo de pressão de controle do compensador, perdas de fluxo na válvula de controle direcional e fluxo de vazamento do dreno da caixa do motor hidráulico.

Michael disse que não foi surpreendente descobrir que à medida que a pressão e a temperatura aumentam, o fluxo de vazamento aumenta. Além disso, a eficiência aumenta com a potência de entrada da bomba.

Eles estudaram um motor geroler Parker, um motor de pistão radial Poclain e um motor de pistão axial Danfoss alimentado por uma bomba de pistão axial Danfoss. Depois de analisar mais de 4.000 pontos de dados, eles determinaram que havia uma diferença de cerca de 3% nas eficiências mecânicas médias do motor para os fluidos, desde o fluido de referência até o de melhor desempenho, que era o éster biodegradável HEES46. Houve uma diferença de 20% no fluxo médio de vazamento do sistema para os fluidos, sendo o fluido HBMO o de melhor desempenho

Concluindo, Michael disse que, em baixas velocidades, foram observadas melhorias mecânicas do motor de 7 a 16%, enquanto em condições de faixa completa, as melhorias na eficiência mecânica do motor ficaram entre 2 e 5%. Em toda a gama de condições, foram observadas reduções médias do fluxo de vazamento do sistema de 17 a 21%.

Finalmente, a maior conclusão tirada foi que a modelagem sugere que a densidade e o módulo de volume podem afetar o fluxo de vazamento mais do que a viscosidade, já que o fluido de alto módulo de volume exibiu a taxa de fluxo de vazamento mais baixa.

Os estudos continuarão com a adição de um sensor de ângulo do swashplate e mais trabalhos no modelo Stribeck.