A correta especificação do elemento filtrante é fator de extrema importância na confiabilidade e segurança operacional.
O filtro de lubrificante é um componente vital para qualquer sistema ou equipamento que contenha um único filtro ou vários - isso é um consenso de todos os mecânicos e do pessoal de manutenção envolvidos em lubrificação. Então por que temos tantos problemas de lubrificantes contaminados? Por que temos tantos problemas de lubrificantes em serviço mal filtrados ou condicionados, colocando em risco a confiabilidade operacional e os equipamentos? Ou, pior ainda, por que temos tantos equipamentos falhando por deficiência do nível de limpeza dos lubrificantes? É claro que as respostas são várias, entretanto, na grande maioria dessas respostas, o filtro incorreto, o elemento filtrante, por uma ou outra razão, aparecerá como um dos “vilões” causadores dos problemas. Essa vilania dos filtros decorre frequentemente pelo desconhecimento da tecnologia e da terminologia necessária à correta especificação do elemento filtrante, assim com de uma base consistente para o acompanhamento de seu desempenho e vida útil.
Neste artigo abordaremos os conceitos, grandezas e normas necessárias à correta escolha do elemento filtrante, considerando que o projeto e a especificação do sistema e subsistemas de lubrificação, inclusive as especificações das carcaças, estejam corretos, visando a uma especificação ou escolha precisa e confiável do filtro do lubrificante.
Sabendo que: “O óleo está para a máquina assim como o sangue está para o corpo humano”, podemos inferir que “ O filtro está para a máquina assim como os rins estão para o corpo humano”.
Nível de limpeza requerido
É a informação mais importante para a correta especificação do elemento filtrante. Todo fabricante de equipamento informa (ou deveria) o nível de limpeza exigido para o lubrificante pelo seu equipamento. Esse nível de limpeza deverá assegurar o funcionamento do equipamento desde que seja mantido. Muitas vezes quando um equipamento, falha no período de garantia, a perda dessa mesma garantia decorre da contaminação excessiva do óleo detectada pelo fabricante. Para se reportar o nível de limpeza requerido por um sistema ou equipamento, no meio industrial, a norma ISO 4406:1999 começa a se disseminar, fazendo com que a norma NAS 1638 aos poucos deixe de ser usada. Exemplo: Nível de limpeza reportado pela Norma ISO 4406: 20/18/15
ISO 4406
Essa norma, modernizada em 1999, reporta o nível de limpeza em um código de três faixas de partículas:
- O primeiro número reporta partículas maiores ou iguais a 4 microns em 1 ml de lubrificante. Do exemplo acima: 20/.../...
- O segundo reporta partículas maiores ou iguais a 6 microns em 1 ml de lubrificante. Do exemplo acima : .../18/...
- O terceiro reporta partículas maiores ou iguais a 4 microns em 1 ml de lubrificante. Do exemplo acima : .../.../15
Os códigos reportados definem faixas de contaminantes nas classes > ou = 4, 6 e 14 microns, conforme tabela ao lado:
Níveis de Limpeza Recomendados
O melhor nível de limpeza a ser seguido é o recomendado pelo fabricante do equipamento. Quando essa recomendação não está disponível, há objetivos de níveis de limpeza comprovados para o lubrificante de acordo com os tipos de equipamento.
Essas recomendações podem variar para mais ou para menos em função de idade do equipamento, revamps, configurações críticas de montagem, ambiente e operação desses mesmos equipamentos.
Através dos tipos e grupos de equipamentos, sabemos os elementos/componentes que os compõem, seus sistemas de filtragem, seus perfis de desgaste, assim como as suas folgas típicas. São esses elementos que determinam basicamente os tamanhos das partículas contaminantes de interesse, assim como as suas concentrações limite.
O nível de limpeza para o equipamento será aquele que deve ser mantido em quaisquer circunstâncias, em que todos os componentes estarão protegidos. No caso de existirem componentes ultrassensíveis, eles deverão ser protegidos por filtros adicionais de segurança.
Há situações extremas em que determinados componentes, como servo válvulas, têm níveis de limpeza que, para serem atingidos, exigem filtros de segurança dedicados, de micragem menor e eficiência maior do que o exigido pelo filtro principal do equipamento.
Níveis de Limpeza Ajustados
Par a determinação mais precisa do nível de limpeza necessária a uma determinada aplicação, em determinado contexto, visando à escolha do elemento(s) filtrante(s) similar(es), os fabricantes de filtros dispõem de ferramentas interativas de determinação do nível/objetivo de limpeza. Através desse nível de limpeza, chega-se à micragem e razão compatível. A utilização eventual de uma ferramenta como essas pode confirmar se estamos utilizando um nível de limpeza adequado e confirmar a necessidade da existência de um fornecedor adicional de filtros.
Eficiência do Filtro
Essas grandezas permitem ao usuário ter uma sensibilidade relativa da capacidade e velocidade do elemento filtrante em reter os contaminantes nas micragens de interesse determinadas a partir dos níveis de limpeza requeridos. São grandezas obtidas em testes de múltipla passagem. Atualmente o Teste Multi-pass ISO 16889 é o mais utilizado. Ele informa basicamente três características do elemento filtrante:
- a capacidade de retenção de contaminantes;
- diferencial de Pressão;
- a eficiência de filtragem β.
São grandezas de laboratório, mas nos ajudam muito a ter sensibilidade quanto à qualidade dos elementos filtrantes que usamos ou que precisamos usar. Permitem-nos ainda determinar qual o melhor elemento filtrante a ser utilizado, quando os fatores velocidade e eficiência do elemento filtrante fazem a diferença. O conhecimento dessa grandeza possibilita-nos ainda rechaçar fornecedores de elementos filtrantes de qualidade inferior.
Razão Beta (x), onde x é o tamanho da partícula em microns
βx = Nº de partículas x antes do filtro / Nº de partículas x depois do filtro.
Ex: um elemento filtrante com 7 = 1000 permite que apenas 1 partícula de 7 microns em 1000 partículas de 7 microns passe por ele.
A razão permite inferirmos com que velocidade o filtro atinge um determinado objetivo de limpeza e/ou recupera. É o critério mais importante para se classificar um elemento filtrante.
Eficiência E
Eficiência ‘x’ = (1- 1/ ) x 100%, onde ‘x’ é o tamanho específico da partícula em microns.
Os filtros são considerados absolutos quando têm a eficiência igual ou superior a 95%. Os filtros nominais têm a eficiência E entre 50 % e 95% para uma determinada classe de partícula.
Uma das vantagens de se conhecer a razão Beta é que a comparação dessa razão entre dois filtros pode variar bastante, ainda que as eficiências E deles sejam bastante próximas. Ver exemplo abaixo:
βn = 20 significa uma eficiência de:
(20-1 x 100%)/20=95% para partículas maiores que n microns Observemos agora, se n=200, teremos uma eficiência E de: (200-1 x 200%)/200=99,5% para partículas maiores que n microns
Em resumo: Ainda que a eficiência entre os dois filtros varie somente 4,5%, teremos 300 % de partículas maiores que n microns a vazante do elemento filtrante de eficiência menor.
Essa é a razão mais importante de não se especificar ou aceitar fornecimento de elemento filtrante de reposição com razão Beta menor do que a especificada e/ou exigida pelo equipamento.
A verificação da eficiência do filtro
Essa verificação pode e deve ser realizada através de monitoração periódica do lubrificante. Caso o nível de limpeza necessário fique e ou se estabilize aquém do necessário, uma nova especificação de um filtro mais fechado e/ou mais eficiente deverá se buscada.
Um laudo típico de monitoração do filtro através do lubrificante para um sistema hidráulico, por exemplo, deve apresentar o seguinte:
- Nível de Limpeza do lubrificante – Dentro da faixa ajustada pelo usuário ou dentro da faixa recomendada pelo fabricante
- Partículas de desgaste:
- Alumínio – 5 ppm
- Cromo – 9 ppm
- Cobre – 12 ppm
- Ferro – 26 ppm
- Silício –15 ppm
- Viscosidade: + ou – 10% da viscosidade do óleo novo
- Água: < 150 ppm;
- Aditivação: - 10% da aditivação original do óleo novo.
A correta especificação do elemento filtrante garante a manutenção ou estabilização do nível de limpeza que o equipamento necessita, visando basicamente ao seguinte:
- Facilitar a intercambialidade de fabricantes sem sobressaltos;
- Estabilizar o nível de limpeza no padrão especificado;
- Manter o nível de desgaste controlado;
- Otimizar o custo de reposição dos filtros;
- Aumentar a vida dos componentes e do lubrificante.
Adicionalmente a correta especificação do elemento filtrante é fator de extrema importância na confiabilidade e segurança operacional, permitindo que o usuário evite a utilização de filtros de baixa qualidade que frequentemente são oferecidos no mercado pela atratividade do baixo preço. Quando o usuário ou o profissional de manutenção estiver apto a especificar um filtro e/ou elemento filtrante adequadamente, as armadilhas ou afirmações como “O filtro que fornecemos é de 5 microns igual ao original”, ou “ Filtro absoluto é tudo a mesma coisa “, ou “ Tenho um filtro especial de 1 mícron que é melhor que o seu filtro de 10 microns” não farão mais sentido.
Os pontos chave para especificação do filtro- Explicite o nível de limpeza requerido pelo sistema e pelos componentes sensíveis se existirem. Utilize a norma ISO 4406.
- Use a referência do elemento filtrante recomendado pelo fabricante com a micragem na respectiva razão β. Há alguns fabricantes que reportam a razão β para várias micragens. Tanto melhor, pois proporciona uma classificação mais completa do filtro.
- Atenção para a eficiência E dos filtros. Dois filtros diferentes podem ter a eficiência muito próxima, mas ter
- O(s) filtro(s) principal(is) de um equipamento ou sistema deve(m) manter o nível de limpeza requerido em qualquer circunstância, e os filtros de segurança devem ser previstos e considerados para componentes muito sensíveis.
- Os filtros de ar devem ter a mesma razão β na micragem
- Elementos filtrantes rápidos e muito fechados, isto é, de baixa micragem e β alto não são apropriados para repor elementos filtrantes onde uma micragem baixa em β baixo é exigida, a menos que haja uma razão especial para esse procedimento. Esse filtro fechado se esgotará rapidamente. Elemento filtrante fechados e rápidos - (ex: Filtro 2 = 1000) é um elemento previsto para equipamentos que normalmente trabalham muito limpos.
- A análise físico-química do lubrificante é a melhor forma de confirmar se os elementos filtrantes escolhidos, nas suas respectivas razões β, estão de acordo com o
- Nunca desabilite filtros ou dispositivos de by-pass, se houver. Em geral são filtros de alta razão β em ampla micragem e/ou subsistemas acoplados a desidratadores do lubrificante.
- Exemplo das notações na especificação de um elemento lubrificante de precisão:
- Elemento filtrante β10 = 75 (Elemento filtrante de razão Beta 200 em 10 microns, de acordo com o teste ISO 16889: 1999);
- Elemento filtrante para a manutenção do nível de limpeza 17/15/13 na norma ISO 4406:1999.
Observação: Na especificação de um filtro nominal informa-se geralmente só a micragem de interesse; entretanto, os filtros nominais podem ter a razão Beta variando de 2 a 20 nessa micragem, isto é, com uma efi ciência entre 50% e 95%. Quando for relevante especificar a razão Beta maior para essa micragem.
Cabe ainda enfatizar que, para a excelência na especificação correta do elemento filtrante, precisamos reconhecer e monitorar a dinâmica dos equipamentos e suas aplicações, de maneira que, a cada modificação nos níveis de limpeza demandados pelo equipamentos e pelo lubrificante, possamos sem demora ajustar os requisitos dos filtros e respectivas manutenções. É vital que os equipamentos sejam mantidos com o nível de contaminação controlado, para que nunca necessitem de uma severa e, às vezes, paliativa “diálise”.