Como os fabricantes escolhem o óleo hidráulico e o medidor de vazão

Nos campos da automação industrial e transmissão mecânica, os sistemas hidráulicos, com sua alta densidade de potência e capacidades de controle preciso, tornaram-se a fonte de energia central para máquinas pesadas, máquinas de construção, aeroespacial e outros setores. O óleo hidráulico, o "sangue" de um sistema hidráulico, determina diretamente sua eficiência operacional e vida útil por meio do desempenho e monitoramento do fluxo. Os medidores de vazão, instrumentos essenciais para o monitoramento do óleo hidráulico, estão intimamente ligados à expertise técnica do fabricante. Este artigo começará com uma compreensão básica do óleo hidráulico, aprofundando-se nos principais parâmetros do óleo hidráulico e nos tipos de medidores de vazão aplicáveis, além de fazer uma revisão sistemática dos principais fabricantes nacionais e internacionais de medidores de vazão e suas recomendações produtos , fornecendo uma referência abrangente para profissionais do setor.
1. O Óleo Hidráulico como o "Sangue Poderoso" do Sistema Hidráulico
Óleo hidráulico, ou fluido hidráulico, é o meio que transmite potência nas máquinas hidráulicas. Os óleos hidráulicos comuns são à base de óleo mineral ou água. Equipamentos que podem usar óleo hidráulico incluem escavadeiras e retroescavadeiras, freios hidráulicos, sistemas de direção hidráulica, transmissões automáticas, caminhões de lixo, sistemas de controle de voo de aeronaves, elevadores e máquinas industriais.
O óleo hidráulico é um lubrificante especializado que transmite energia, lubrifica componentes, refrigera equipamentos e previne a corrosão dentro de um sistema hidráulico. Ele não só precisa ter boa fluidez para garantir uma transferência eficiente de energia, mas também deve manter desempenho estável em condições severas de trabalho, como altas temperaturas, alta pressão e elevada carga, evitando falhas no sistema devido à deterioração do óleo. Do ponto de vista de classificação funcional, o óleo hidráulico inclui principalmente três categorias: óleo hidráulico à base de óleo mineral, óleo hidráulico sintético e óleo hidráulico biodegradável: o óleo hidráulico à base de óleo mineral é amplamente utilizado em cenários industriais comuns devido ao seu baixo custo e forte compatibilidade; o óleo hidráulico sintético é adequado para áreas de alto desempenho, como aeroespacial e metalurgia, devido à sua resistência a altas temperaturas e boa retardância de chama; o óleo hidráulico biodegradável destina-se a cenários como máquinas de construção e máquinas agrícolas com requisitos elevados de proteção ambiental, podendo reduzir efetivamente a poluição ambiental. (1) Parâmetros técnicos principais do óleo hidráulico O desempenho do óleo hidráulico é refletido por uma série de parâmetros-chave, que também são uma base importante para a seleção de medidores de vazão. Entre eles, a viscosidade é um dos parâmetros mais essenciais do óleo hidráulico, afetando diretamente a fluidez e a eficiência da transferência de energia do óleo. Normalmente, a viscosidade do óleo hidráulico é selecionada com base na temperatura de operação do sistema. Óleos de baixa viscosidade (como ISO VG 32) são usados em ambientes de baixa temperatura para evitar dificuldades na partida a frio, enquanto óleos de alta viscosidade (como ISO VG 100) são necessários em ambientes de alta temperatura para evitar diluição excessiva e vazamentos. Além disso, o índice de viscosidade (IV) é crucial. Óleos hidráulicos com alto índice de viscosidade (por exemplo, IV 140) apresentam flutuações mínimas de viscosidade com as variações de temperatura, permitindo que operem em uma ampla faixa de temperaturas.
a. Viscosidade
As viscosidades comuns de óleo hidráulico são classificadas usando o sistema ISO VG (grau de viscosidade), que se baseia na viscosidade cinemática do óleo a 40°C (104°F). Os graus de viscosidade mais comuns para sistemas hidráulicos industriais e móveis em geral são:
- ISO VG 32
- ISO VG 46
- ISO VG 68
Outras viscosidades também são utilizadas, mas são menos comuns ou reservadas para aplicações específicas de baixa e alta temperatura. - ISO VG 15
- ISO VG 22
- ISO VG 100
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b. Ponto de fulgor e ponto de combustão
Esses são indicadores-chave da segurança do fluido hidráulico. O ponto de fulgor refere-se à temperatura mais baixa na qual vapores inflamáveis são produzidos quando o fluido é aquecido sob condições especificadas, enquanto o ponto de combustão é a temperatura mais baixa na qual esses vapores continuam a arder. Para aplicações envolvendo altas temperaturas ou risco de chama aberta (como em máquinas metalúrgicas), devem ser selecionados fluidos hidráulicos com alto ponto de fulgor para reduzir os riscos de incêndio. A estabilidade à oxidação determina a vida útil dos fluidos hidráulicos. Fluidos hidráulicos de alta qualidade são menos suscetíveis à oxidação e deterioração sob condições prolongadas de alta temperatura e alta pressão, reduzindo a formação de impurezas como lamas e depósitos de carbono e prolongando os intervalos de troca de óleo. Além disso, parâmetros como propriedades anti-desgaste, resistência à ferrugem e separabilidade da água (demulsibilidade) também devem ser considerados com base nos requisitos do sistema. Por exemplo, sistemas hidráulicos de alta pressão exigem fluidos hidráulicos com excelentes propriedades anti-desgaste para proteger componentes de precisão como bombas e válvulas. Em ambientes úmidos, a demulsibilidade do fluido hidráulico deve ser particularmente observada, para evitar a entrada de umidade e a consequente falha por emulsificação do óleo. 2. Medidor de vazão de óleo hidráulico: o "equipamento central" para monitoramento preciso O monitoramento do fluxo de óleo hidráulico é um elo fundamental para garantir o funcionamento estável do sistema hidráulico. Ao monitorar em tempo real o fluxo de óleo hidráulico, é possível detectar rapidamente problemas como vazamentos no sistema ou falhas em bombas e válvulas, evitando danos aos equipamentos ou acidentes produtivos causados por fluxo anormal. De acordo com o princípio de medição e características estruturais, os medidores de vazão adequados para óleo hidráulico são principalmente divididos nas seguintes categorias: (1) Medidor de vazão volumétrico: a "solução preferencial" para óleos de alta viscosidade O medidor de vazão volumétrico calcula a vazão medindo o número de vezes que o óleo hidráulico preenche e esvazia uma câmara de volume fixo. Possui características de alta precisão e forte adaptabilidade à viscosidade, sendo particularmente adequado para medir óleo hidráulico de alta viscosidade (viscosidade 100 cSt). Dentre eles, o medidor de vazão de engrenagens ovais é o produto mais utilizado para medição de óleo hidráulico — é composto por duas engrenagens ovais engrenadas. Quando o óleo hidráulico faz as engrenagens girarem, um volume fixo de óleo é descarregado a cada rotação. A vazão pode ser obtida contando-se o número de rotações das engrenagens. A precisão deste tipo de medidor normalmente atinge a classe 0,5, e alguns produtos de alta performance podem alcançar até a classe 0,2. É pouco afetado por variações na viscosidade e temperatura do fluido e é amplamente utilizado em aplicações como medição de quantidade de óleo e detecção de vazamentos em sistemas hidráulicos. (2) Medidor de vazão tipo turbina: a "escolha eficiente" para óleos de viscosidade média e baixa O medidor de vazão tipo turbina utiliza o óleo hidráulico para fazer girar uma turbina e emprega o princípio da indução eletromagnética para converter a velocidade da turbina em um sinal elétrico, calculando assim a vazão. Apresenta vantagens como alta velocidade de resposta e ampla faixa de medição, sendo adequado para monitoramento dinâmico de vazão de óleos hidráulicos de viscosidade média e baixa (viscosidade <50 cSt), como controle em tempo real da vazão em sistemas hidráulicos, regulação de vazão durante mudanças de carga nos equipamentos, entre outros cenários. A precisão dos medidores tipo turbina é normalmente de classe 0,5-1,0. Alguns produtos podem alcançar precisão de classe 0,2 mediante otimização da estrutura da turbina e da tecnologia de processamento de sinal. Contudo, deve-se notar que os medidores tipo turbina têm requisitos elevados quanto à limpeza do fluido. Se houver impurezas no óleo hidráulico, pode ocorrer travamento ou desgaste da turbina, afetando a precisão da medição e a vida útil do equipamento. (3) Outros tipos de medidores de vazão: "soluções complementares" para cenários especiais
Além dos medidores de vazão volumétricos e de turbina, os medidores de vazão ultrassônicos e eletromagnéticos também são utilizados em alguns cenários especiais. Os medidores de vazão ultrassônicos calculam o fluxo medindo a diferença no tempo de propagação das ondas ultrassônicas no óleo hidráulico. Eles apresentam as vantagens da medição sem contato e ausência de perda de pressão. São adequados para medir óleos hidráulicos de grande diâmetro e alta viscosidade, mas são facilmente afetados por bolhas e impurezas no óleo. A precisão é relativamente baixa (geralmente nível 1,0-2,0). Os medidores de vazão eletromagnéticos utilizam o princípio da indução eletromagnética para medir o fluxo de líquidos condutores. No entanto, se a condutividade do óleo hidráulico for baixa, eles não funcionarão corretamente. Portanto, são adequados apenas para óleos hidráulicos sintéticos ou óleos hidráulicos com conteúdo de água e alta condutividade.
3. Principais fabricantes de medidores de vazão de óleo hidráulico e produtos recomendados no Brasil e no exterior
O desempenho dos medidores de fluxo de óleo hidráulico está estreitamente relacionado ao acúmulo técnico do fabricante e ao processo de produção. Um número de empresas especializadas em medição de fluxo surgiram no país e no exterior. Elas se tornaram referências na indústria com sua tecnologia avançada e produtos confiáveis. (1) Fabricantes nacionais: representantes da alta relação custo-benefício e serviços personalizados
a. Anhui Jujea Instrumentos Co., Ltd.
Como empresa líder em medidores de fluxo líquido, Anhui Jujea A Automation Technology Co., Ltd. tem atuado profundamente no campo da medição de fluxo de óleo hidráulico há muitos anos. Seu produto principal, o medidor de vazão de engrenagem oval da série GT-LC, é uma "arma" para medir óleo hidráulico de alta viscosidade. Esta série de medidores de vazão é fabricada em aço inoxidável de alta qualidade, resistente à alta pressão e à corrosão. Pode adaptar-se a temperaturas de trabalho de até -20℃ a 200℃, adequando-se perfeitamente às condições operacionais severas do sistema hidráulico. Em termos de precisão, o erro básico do medidor de vazão da série GT-LC é ≤±0,5%. Alguns modelos podem melhorar a precisão para ±0,2% mediante a otimização da tecnologia de usinagem das engrenagens e da tecnologia de aquisição de sinal, superando amplamente a média do setor. Além disso, esta série de medidores de vazão também suporta múltiplos modos de saída (saída de pulso, saída de corrente 4-20mA) e pode ser conectada perfeitamente a sistemas de controle como PLC, permitindo a transmissão em tempo real e o monitoramento remoto dos dados de vazão. Em resposta às necessidades de diferentes usuários, a Anhui JUJEA também oferece serviços personalizados, como o projeto de carcaças resistentes à alta pressão para sistemas hidráulicos de alta pressão e a otimização de algoritmos de compensação de viscosidade do óleo para ambientes de baixa temperatura, atendendo plenamente a cenários de aplicação personalizados. b. Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd. (Parte do Grupo Alemão E.HOLDING)
A Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd., uma subsidiária integral do grupo alemão E.HOLDING na China, utiliza os principais resultados de P&D e processos de fabricação da VSE Flowmeter Technology Co., Ltd., uma subsidiária do grupo, para se estabelecer como referência setorial em medidores de vazão hidráulicos de alta performance. Os medidores de vazão da série VS da marca VSE, com sua superior precisão de medição e desempenho estável a longo prazo, tornaram-se a escolha preferida para monitoramento preciso de fluxo em diversos sistemas hidráulicos.
Essa série de medidores de vazão possui um mecanismo único de engrenagem entrelaçada. Este design considera cuidadosamente as características de fluxo do fluido dentro da câmara de medição, minimizando perturbações no fluido durante o escoamento. Isso garante medições estáveis e precisas mesmo em condições de baixo fluxo em sistemas hidráulicos, evitando efetivamente desvios de medição comumente encontrados nessas condições.
Graças ao seu desempenho excepcional, os medidores de vazão de engrenagem oval da série VS são amplamente utilizados em aplicações que exigem os mais altos níveis de precisão e estabilidade. No setor aeroespacial, podem ser usados para monitorar o fluxo nos sistemas hidráulicos de controle de espaçonaves, garantindo operação precisa em ambientes espaciais complexos ou em condições de alta altitude. Na fabricação de equipamentos de alta tecnologia, como nos sistemas hidráulicos de máquinas-ferramenta de precisão e robôs industriais de grande porte, também podem fornecer dados de vazão confiáveis para apoiar a operação estável dos equipamentos, tornando-os adequados para uma variedade de aplicações industriais exigentes.
C. Emerson Process Management (Emerson)
Como líder global em automação industrial, a Emerson Process Management lançou a série Micro Motion de medidores de vazão mássica Coriolis, trazendo soluções inovadoras para o setor de medição de vazão de óleo hidráulico.
Os medidores de vazão mássica Coriolis são baseados em um princípio de medição exclusivo da força de Coriolis. Eles medem diretamente a vazão mássica do fluido ao detectar os efeitos de força gerados pelo escoamento do fluido dentro de um tubo especialmente projetado. Esse método de medição elimina fundamentalmente a dependência dos medidores de vazão tradicionais em relação às propriedades físicas do fluido. Alterações na viscosidade do óleo hidráulico, flutuações de temperatura de operação e ajustes de pressão do sistema permanecem sem influência, garantindo resultados de medição precisos. Por isso, é reconhecido na indústria como o "padrão ouro" para medição de vazão mássica de óleo hidráulico.
Em aplicações práticas, esta série de medidores de vazão demonstrou uma praticidade excepcional. Durante o processo de fabricação de máquinas industriais, controla com precisão as operações de enchimento de óleo hidráulico, garantindo níveis consistentes de óleo hidráulico em cada equipamento despachado. Isso assegura qualidade uniforme e reduz variações de desempenho causadas por diferenças na quantidade de óleo. Durante a manutenção rotineira do sistema hidráulico, o monitoramento em tempo real da perda de óleo fornece aos técnicos dados precisos sobre o consumo, permitindo o desenvolvimento de planos de manutenção científicos e racionais, além de prevenir falhas no equipamento causadas por consumo insuficiente ou excessivo de óleo.

4. Recomendações para Seleção de Fabricantes de Medidores de Vazão e Tendências do Setor
(I) Princípios-chave de seleção sob a perspectiva do fabricante

Com base na experiência prática dos fabricantes de medidores de vazão, a seleção de medidores de vazão para óleo hidráulico deve seguir os três princípios fundamentais de "adequação às condições operacionais, precisão compatível e controle de custos". Primeiro, o tipo apropriado de medidor de vazão deve ser selecionado com base na viscosidade, temperatura e pressão do óleo hidráulico. Para óleos hidráulicos de alta viscosidade, é preferível um medidor de vazão de engrenagens ovais, enquanto para óleos hidráulicos de viscosidade média e baixa pode-se utilizar um medidor de vazão tipo turbina. Em aplicações de alta temperatura e alta pressão, devem ser considerados o material do medidor de vazão e seu desempenho de vedação. Em segundo lugar, os requisitos de precisão devem corresponder ao cenário de aplicação. Para aplicações industriais gerais, um nível de precisão Classe 0,5 é suficiente, enquanto para fabricação de equipamentos de alto desempenho, metrologia e calibração, são exigidos produtos com precisão Classe 0,2 ou superior. Por fim, devem ser cuidadosamente considerados os custos de equipamento e operacionais, evitando-se a busca excessiva por alta precisão que resulte em desperdício de custos.
(II) Tendências de Desenvolvimento da Indústria em Medidores de Fluxo de Óleo Hidráulico
Com o avanço da Indústria 4.0 e da fabricação inteligente, os medidores de fluxo de óleo hidráulico estão evoluindo em direção à "inteligência, integração e sustentabilidade ambiental". Em termos de inteligência, os fabricantes estão equipando os medidores de fluxo com sensores inteligentes e capacidades de comunicação sem fio. Em termos de integração, módulos integrados de medição de fluxo estão se tornando uma tendência. Por exemplo, o medidor de fluxo integrado da VSE, projetado para sistemas hidráulicos multicanais, pode medir simultaneamente o fluxo em vários circuitos de óleo, reduzindo o tamanho do equipamento e os custos de instalação. Em termos de sustentabilidade ambiental, os fabricantes estão reduzindo o consumo de energia e a poluição ambiental dos medidores de fluxo por meio da otimização da estrutura do produto e da seleção de materiais ecologicamente corretos.