Tecnologia inovadora
de elementos
Stat-Free
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®
1. Introdução
O emprego de modernos e ecológicos óleos
hidráulicos e de lubrificação, assim como a tendência
para instalações mais compactas e filtração mais fina,
nos coloca, nos últimos anos, diante de um agravamento
da problemática de carga e descarga eletrostática.
Como resultado, os componentes montados numa
instalação são nitidamente limitados em suas funções
ou até mesmo danificados. Descargas eletrostáticas
destroem elementos filtrantes, danificam válvulas e
sensores, podendo até provocar explosões no tanque
hidráulico. Além disso aceleram o envelhecimento do
óleo.
Para permitir um funcionamento econômico e seguro de
toda a instalação, o emprego de sistemas de filtração,
que impedem o surgimento das perigosas descargas
eletrostáticas, é obrigatoriamente necessário. Uma
troca de óleo, dispendiosa e fora do planejado, pode
ser evitada por meio da utilização deste sistema de
filtração.
Nos reconhecemos o problema a longo prazo da
descarga eletrostática e, através de nossa inovadora
série de elementos Stat-Free®, desenvolvemos uma
solução eficaz contra a carga e descarga eletrostática
em circuitos hidráulicos e de lubrificação.
Baseado na bancada de teste eletrostático,
especialmente projetada para esta finalidade e
verificada pelo TÜV, e em inúmeros testes de campo,
fomos capazes de criar um tecnologia de elemento que
inibe o fenômeno de descarga eletrostática no elemento
filtrante causando uma substancial redução de carga
eletrostática do óleo.
A globalização dos mercados obriga os produtores
de óleos em todo o mundo fornecer óleos hidráulicos
e lubrificantes com constante alta qualidade aos
fabricantes e usuários de instalações, como estações
de compressores, grandes transmissões ou máquinas.
Com óleos básicos da categoria I, nos quais a
estrutura molecular do óleo cru não é alterada, isto
não é garantido. Por conseguinte são usados cada vez
mais óleos básicos, nos quais a estrutura molecular
é quebrada pelo processo de craqueamento, e em
seguida é reconstruída direcionada às necessidades.
Atualmente as capacidades das refinarias dos
fabricantes de óleos no mundo todo são adaptadas
para esta tendência: Na Ásia e nos Estados Unidos,
por exemplo, são produzidos predominantemente óleos
básicos de categoria II ou mais alto.
Para realizar as propriedades garantidas pelo fabricante
de óleo, é preciso misturar ao óleo básico aditivos
(geralmente diversos, como pacote de aditivos). Os
óleos básicos da categoria I contêm aromáticos, que
em sua maioria, são tóxicos. Além do mais os pacotes
de aditivos contêm o metal pesado Zinco e como
produto de combustão surgem cinzas. Em razão disso,
estes óleos não correspondem mais aos padrões
internacionais de meio ambiente válidos.
Óleos hidráulicos e de lubrificação de categoria II
e III, fabricados com pacotes de aditivos apropriados,
não contêm substâncias tóxicas ou cancerígenas,
são isentos de metais pesados e na combustão
não produzem resíduos. Devido à falta de teor em
metais, estes óleos, contudo, apresentam uma baixa
condutividade elétrica. Se este óleo flui através
dos filtros no sistema hidráulico, então acontecem
cargas eletrostáticas. Estas, por sua vez, pode
levar a descargas de faíscas no sistema, com o que
podem surgir consideráveis danos nos componentes
hidráulicos.
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Condutividade [pS/m]
A seguir os conceitos básicos e as consequências
de cargas e descargas eletrostáticas num circuito
hidráulico são explicados mais detalhadamente e
demonstradas as vantagens da nova tecnologia de
elemento Stat-Free®.
2. Tendências quanto a fluidos
hidráulicos
2
Categoria I
Categoria II
Exemplos de condutividades em óleos de
diferentes categorias
Categoria III
3. Fundamentos teóricos
3.1 Carga eletrostática em corpos sólidos
Cada substância ou material possui um determinado
potencial de emissão de elétrons, isto quer dizer, a
tendência de receber e ceder elétrons. Juntandose agora dois materiais com diferente potencial de
transferência de elétrons à mesma temperatura
(distância < 10-9m), os elétrons, na área da camada
limite comum, migram do material com menor potencial
de emissão para o material com maior potencial. Surge
uma camada dupla elétrica com uma certa carga Q.
Neste caso uma fricção entre os dois materiais não é
necessária. Uma fricção somente diminui a distância
dos materiais participantes.
Se a tensão gerada ultrapassa o valor de limite específico
da resistência dielétrica (no ar aprox. 3 kV/mm), ocorre
uma repentina equalização de tensão, que geralmente se
manifesta em forma de descarga de faísca.
3.2 Carga eletrostático em fluidos
Em sistemas fluido/sólido, como é o caso em
sistemas hidráulicos, (meio filtrante/óleo), também aqui
forma-se no limite de fase uma camada dupla de carga,
como mostrado na seguinte figura. Próximo à parede
esta camada dupla consiste de uma camada portadora
de carga ligada (aqui carga positiva). No óleo junta-se
uma camada difusa de portadores de carga oposta
(negativa).
Meio filtrante
Camada dupla
Fluido hidráulico
Carga negativa
Migração de
elétrons
Carga positiva
Distribuição de carga em sistemas fluido/sólido
Surgimento da camada dupla
Uma separação dos dois materiais, e portanto um
aumento da distância, resulta numa diminuição da
capacitância e com isso um aumento da diferença de
potencial (= tensão). Os dois materiais são carregados
eletrostaticamente.
Meio filtrante
2
Fluido hidráulico
Descarga de faísca
Fluxo
1
Quando o fluido está em movimento, então as
cargas são arrastadas junto e surge uma diferença de
potencial. Quanto mais rápido o fluido se movimenta,
tanto mais alto será a diferença de potencial. Se a
tensão ultrapassa a resistência dielétrica do óleo,
haverá uma descarga de faísca.
Descarga de faíscas
A quantidade de carga depende entre outros da
velocidade de separação. Numa separação lenta, uma
equalização de carga pode ocorrer através do último
ponto de contato em comum. Quanto mais rápida a
separação é realizada, tanto mais alta será a carga
eletrostática.
Condição básica para a geração de carga eletrostática
é, neste caso, uma suficiente baixa condutividade do
fluido, sendo que de outra forma, as cargas da camada
difusa refluem e se podem equalizar.
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Separação dos dois materiais
3
3.3 Principais fatores de influência
Os principais fatores que influenciam o comportamento
eletrostático em sistemas hidráulicos são:
 Condutibilidade elétrica
Quanto mais baixa a condutibilidade,
tanto mais alta a carga eletrostática
 Meio filtrante
Diferentes materiais produzem diferentes cargas dependendo do potencial de emissão de elétrons
 Temperatura
Geralmente a carga cai com aumento da temperatura
Velocidade de fluxo
Quanto mais alta a velocidade,
tanto maior a carga eletrostática

Furo queimado no material filtrante
Além disso, quando a carga no óleo é transportada
adiante, podem ocorrer descargas descontroladas no
tanque hidráulico. Conforme a mistura de óleo-ar no
tanque, perigosas explosões no tanque são possíveis.
Contaminação
Partículas condutoras ou água aumentam a condutibilidade do fluido, disso resulta uma carga
eletrostática menor
4. Consequências causadas
por descargas
As consequências de descargas eletrostáticas
podem assumir dimensões agravantes.
Filtro de ar do respiro queimado por explosões no tanque
As descargas eletrostáticas também causam ondas
eletromagnéticas que interferem e destroem sensores
sensíveis e componentes eletrônicos em um sistema
hidráulico.
Exemples de conductivités pour les différentes catégories
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Descarga eletrostática no elemento filtrante
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A descarga de faíscas podem, por exemplo, queimar
furos no meio filtrante. A seguinte figura mostra um furo
na faixa de 200 µm em um meio filtrante de 3µm. Com
isso, o grau de filtração exigido não é mais realizável.
Não só componentes hidráulicos, mas também o
próprio óleo hidráulico é destruído por descargas. As
descargas de faíscas quebram as moléculas do fluido
e surgem radicais livres. Estes radicais polimerizam em
longas cadeias, que por sua vez levam à formação
de vernizes. Além disso, os radicais livres aceleram o
envelhecimento do óleo.
5. Meios de medição
5.1 Meios de medição móveis
Para poder examinar o comportamento de uma
instalação hidráulica no campo com mais detalhes,
dispomos de alguns meios de medição.
Com a ajuda de um instrumento de medição de
condutividade portátil, conseguimos determinar a
condutividade elétrica do fluido hidráulico bem fácil e com
muita rapidez. Desse modo pode ser dada uma primeira
afirmação se a condutividade medida está abaixo do
valor de limite crítico podendo então surgir o fenômeno
eletrostático.
Além do mais a HYDAC desenvolveu um sensor
de tensão especial o assim chamado StatStick. Em
combinação com o nosso instrumento de medição portátil
comercial (HMG 3000), os nossos engenheiros podem
com isso medir no lugar a tensão no óleo diretamente no
sistema.
Innovador StatStick con HMG 3000
Em caso de descarga de faíscas no sistema pode-se
também utilizar adicionalmente um osciloscópio como
instrumento de medição. Devido à alta taxa de leitura
do osciloscópio, as descargas de curtíssima duração
são visíveis no display como picos de tensão.
5.2 Bancada de teste estacionária
A bancada de teste especialmente desenvolvida por
nos para esta finalidade e verificada pelo TÜV, serve
para simular aplicações críticas orientadas pela prática.
Com a ajuda desta bancada de teste, o comportamento
eletrostático em óleos críticos foi extensamente
estudado.
A partir destes estudos desenvolvemos a série de
elementos filtrantes Stat-Free® que agem contra a
problemática das descargas eletrostáticas.
Bancada de teste eletrostático HYDAC
Elemento standard
Vazão [l/min]
Medições comparativas de um elemento standard com elemento Stat-Free na bancada de teste eletrostático
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Tensão [V]
Elemento Stat-Free®
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6. A tecnologia Stat-Free®
Se num sistema hidráulico se encontra um óleo
com baixa condutividade e um elemento filtrante
não condutor, então pode acontecer que o filtro e o
óleo se carregam com eletrostática, assim como uma
descarga eletrostática.
Uma estrutura puramente condutora, sem
combinação especial de meios, de fato impede a
descarga de faíscas no elemento, no entanto o óleo
ainda continua carregado com eletrostática. As cargas
na área-limite do filtro podem escoar. O fluido tem até
mesmo uma carga mais alta, porque não ocorre uma
equalização de cargas através de descargas de faíscas
no filtro. O óleo altamente carregado eletrostaticamente
é transportado pelo sistema e em algum outro ponto são
possíveis descargas incontroláveis, o que em certas
circunstâncias, tem como consequência graves danos
(p.ex. explosão dentro do tanque).
Graças a um novo meio filtrante e nova estrutura
do elemento, a HYDAC conseguiu pela primeira vez
combinar excelentes propriedades eletrostáticas
com eficiência de filtração. Nossos elementos
Stat-Free® alcançaram uma até agora inigualável
baixa carga do elemento filtrante e do fluido. Além disso
os elementos Stat-Free® são equipados com capas de
O-ring condutoras e tubos de apoio condutores.
A eficiência dos elementos Stat-Free® foi confirmada
em extensos testes de laboratório e de campo.
Comparando-se no gráfico dos resultado de testes
abaixo a carga eletrostática do óleo por elementos
Stat-Free® com a carga por elementos standard, a
vantagem fica clara.
Comparação da carga eletrostática [Volt]
O potencial de descarga dos elementos
Stat-Free® é muito menor do que com
elementos standard.
Teste em material de filtro plano
Elemento standard
Teste de elemento
Elemento Stat-Free®
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Comparação da carga eletrostática [Volt]
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A nova tecnologia Stat-Free® está disponível para
os seguintes materiais de elementos HYDAC:
 Mobilemicron (MM)
nos graus de filtração 10 e 15 µm
 Betamicron®4 (BN4)
nos graus de filtração 3, 5, 10 e 20 µm
 Lubimicron (G/HC)
nos graus de filtração 10 e 20 µm
Neste caso o código de tipo do elemento é completado
com a indicação / - SFREE
Exemplo: 2600 R 010 G/HC /- SFREE
Elementos Stat-Free ® são particularmente
recomendados para aplicações em centrais elétricas,
turbinas a gás, máquinas injetoras de plástico,
calandras (indústria de papel) e na hidráulica móbil,
assim como em qualquer outro sistema hidráulico e de
lubrificação que operam com os novos óleos de baixa
condutividade.
Estes elementos garantem uma elevada segurança
operacional, sendo que excluem descargas de faíscas,
deflagrações e formação de lodo do óleo. Intervalos
mais longos entre trocas de óleo podem ser alcançados
através de uma filtração cuidadosa do óleo.
7. Exemplo da prática e referências
A constatação de filtros de respiros queimadas,
despertou a nossa atenção de possíveis explosões no
tanque hidráulico de um sistema hidráulico de grande
porte. Os filtros utilizados de concorrentes eram do tipo
não otimizados eletrostaticamente. Medições no lugar
com o StatStick mostraram picos de tensão de até
17.000 Volt e perigosas faíscas de descarga no tanque.
Uma vez re-equipado com elementos Stat-Free®, não
podiam mais ser detectadas descargas e a tensão foi
de apenas 2-3 Volt.
8. Resumo
 A separação de cargas em óleos de baixa condutividade
provoca cargas e descargas eletrostáticas

Descargas eletrostáticas podem causar, entre outros,
os seguintes danos:
- Explosões no tanque hidráulico
- Aceleração do envelhecimento de óleo
- Danificação do elemento filtrante
- Destruição de componentes eletrônicos
- Danos em unidades de resfriamento
 Uma estrutura condutora do elemento filtrante não
é suficiente para reduzir a carga eletrostática do óleo.
Os elementos Stat-Free® da HYDAC asseguram
uma carga eletrostática muito baixa do elemento
filtrante e do Fluido hidráulico.
Vantagens:
 Grande segurança operacional
sendo que descargas de faíscas, deflagrações e formação de lodo do óleo são excluídos
 Intervalos entre trocas de óleo mais longos
através de filtração cuidadosa do óleo
Conclusão:
Medição de tensão com StatStick
(em cima: Elemento standard de concorrente picos de
tensão até 17 kV [escala 5 kV]; em baixo: Elemento
HYDAC Stat-Free 2-3 V [escala:5 V])
Com os desenvolvimentos aqui apresentados, a
HYDAC comprova, que sempre achamos uma solução
para cada problema de cliente. Nos não só fornecemos
um resultado eficiente, como também lhe damos
orientação através de todo o processo de diagnóstico,
principalmente em casos difíceis.
Algumas empresas estabelecidas nas áreas como
lubrificação de turbinas, prensas, injetoras de plástico
e hidráulica móbil, já indicaram a HYDAC como
referência no que diz respeito de encontrar soluções
para a problemática com descargas eletrostáticas,
como mostra a seguinte sitação:
Estamos ansiosos para ouvir sobre seus novos
projetos!
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"Baseado em dificuldades ocorridas com frequência
em instalações atuais, recomendamos urgentemente
o uso de cartuchos de filtro que, com óleos de baixa
condutibilidade elétrica impedem um carregamento
eletrostático. Estes filtros estão disponíveis
p.ex. na HYDAC sob o mesmo código de tipo e
acrescentando-se a designação-SFREE.“
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Presença global.
Competência local.
HYDAC Matriz
HYDAC Empresas Filiais
HYDAC Parceiros de venda e assistência técnica
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Industriegebiet
D-66280 Sulzbach/Saar
Teléfono:
+49 (0)6897 - 509-01
Fax (ventas):
+49 (0)6897 - 509-300
Internet: www.hydac.com
Correo electrónico: [email protected]