Com as questões globais a aumentar os preços, as melhorias de eficiência são calorosamente bem-vindas.
No mundo dos lubrificantes, é uma prática aceita procurar oportunidades para maximizar a eficiência.
No setor automóvel, e especificamente no desenvolvimento de óleo de motor e óleo de transmissão, a eficiência é há muito tempo a palavra na rua.
Mas, e a eficiência no mundo dos fluidos hidráulicos?
Esta não é uma área tradicional de consideração quando se trata de focar na eficiência, mas fluidos hidráulicos eficientes são algo que pode e deve ser considerado no nosso mundo consciente dos custos. No entanto, com os fluidos hidráulicos, as eficiências não são tão simples de alcançar como com os fluidos mais tradicionais.
Com os óleos do motor e da transmissão, os fatores de arrasto e a redução do atrito são as principais considerações. Ao focar na redução da viscosidade e baixar o coeficiente de atrito, a redução da eficiência pode ser efetivamente alcançada.
Em um sistema hidráulico, existem dois mecanismos concorrentes que devem ser considerados: Em primeiro lugar, o mecanismo de eficiência tradicional - onde o objetivo é mover o fluido através da bomba com o mínimo esforço. Isto é conhecido como Eficiência Mecânica.
O segundo mecanismo a resolver é o trabalho real que o fluido hidráulico faz. O fluido começa num reservatório e é então bombeado ao redor do sistema, operando cilindros hidráulicos sob pressão à medida que avança, antes de retornar ao cárter. O circuito hidráulico não é perfeito, há perdas de fluxo incorridas dentro de qualquer componente hidráulico e ocorrerão fugas, reduzindo a quantidade de fluido de trabalho que realmente retorna diretamente ao cárter. Por cada dez litros de fluido bombeado no início do circuito, talvez apenas nove litros voltem. Isso é conhecido como Eficiência Volumétrica e, neste exemplo, o sistema é apenas 90% eficiente.
Ambos os mecanismos precisam ser levados em consideração e uma questão importante é que eles são contraditórios. Quanto menor a viscosidade do fluido hidráulico, mais mecanicamente eficiente é. No entanto, fluidos de baixa viscosidade vazarão facilmente para fora do sistema, enquanto os fluidos de alta viscosidade são mais robustos nesta área. Isto é melhor ilustrado no gráfico abaixo, Figura 1, onde se pode ver que a viscosidade do fluido age de forma contraditória nos dois mecanismos de eficiência.
Figura 1 — Gráfico de Relação Viscosidade-Eficiência
A linha tracejada que pode ser vista no gráfico é a eficiência global do sistema. Isso pode ser determinado através do produto da Eficiência Volumétrica e da Eficiência Mecânica
Eficiência Geral = Eficiência Mecânica * Eficiência Volumétrica
A zona branca no gráfico destaca a viscosidade ideal para o fluido para dar a máxima eficiência.
Idealmente, maximizar a zona branca dará um sistema mais eficiente e permitirá que proprietários e operadores reduzam o custo de suas operações
22}. Os fluidos hidráulicos tradicionais são formulações monograde e terão um Índice de Viscosidade, VI, de cerca de 95.
Aumentar o VI de uma formulação aumentará a gama de operação do fluido e, por fim, aumentará a zona operacional ideal em termos de eficiência. O aumento do VI reduzirá a variação de viscosidade ao longo de uma faixa de temperatura e é demonstrado no gráfico abaixo, Figura 2 .
A linha vermelha é um fluido tradicional, e a linha verde é um fluido otimizado para VI mais alto. Quanto mais plana for a linha, maior será a faixa de viscosidade otimizada.
Figura 2 — Gráfico do índice de viscosidade que demonstra uma viscosidade otimizada para a posição da temperatura
Quando isso é traduzido para o gráfico de eficiência original, o efeito é que a curva volumétrica e a curva mecânica se aproximam e, finalmente, a zona operacional otimizada agora se torna mais ampla, dando ao operador mais eficiência em uma faixa de temperatura mais ampla. Ver Figura 3.
Criar um fluido hidráulico multigrade é bastante simples mas é mais dispendioso do que o equivalente monogrado. Introduzir um modificador de viscosidade polimérico e ajustar a sua mistura de óleo base permitirá a criação de uma ISO 32/46/68 multigrade dependendo do que é necessário para o equipamento.
O custo do fluido pode ser maior no início, mas calculou-se que a eficiência poderia ser melhorada em até 28% e os custos de funcionamento podem ser melhorados em até 2,7% em equipamentos móveis e 8,5% em equipamentos estacionários*.
Numa época em que cada centavo conta, a introdução de um fluido hidráulico multigrade merece uma consideração séria, uma vez que maximizará a eficiência de o seu sistema e poderia reduzir significativamente os custos de funcionamento.
Figura 3 — Gráfico de relacionamento de viscosidade otimizada para eficiência
Artigo escrito por Andrew Gelder, Técnico Product & Sales Manager, Lubricants & Energy, IMCD
Este artigo foi publicado originalmente na edição de janeiro de 2023 da UKLA da Lube Magazine.