Flushing e comissionamento de unidades de potência hidráulica

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Normas aplicáveis e metas de limpeza

A seção 5.4 da ISO 4413:2011 exige que os sistemas hidráulicos sejam limpos até o nível de limpeza do fluido exigido pelo componente mais sensível antes da operação inicial. A NFPA T2.12.10 especifica os requisitos de limpeza para o comissionamento do sistema e define o procedimento de verificação da limpeza e a documentação de aceitação. As metas de limpeza são expressas como códigos ISO 4406: códigos de três números que representam as contagens de partículas por mililitro em ≥4 µm(c), ≥6 µm(c) e ≥14 µm(c), medidas com um APC calibrado segundo a ISO 11171. Metas típicas de comissionamento: sistemas com servoválvulas exigem o código ISO 4406 16/14/11 ou mais limpo; sistemas com válvulas proporcionais, 17/15/12; sistemas industriais com bombas de engrenagens e de pistão, 18/16/13. Essas metas devem ser atingidas e verificadas antes de instalar as válvulas de controle de precisão.

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Número de Reynolds e requisito de fluxo turbulento

Um transporte e uma remoção eficazes das partículas durante o flushing exigem fluxo turbulento em toda a rede de tubulação. O fluxo laminar deixa as partículas se assentarem e ficarem presas nas camadas-limite de baixa velocidade perto das paredes da tubulação. A transição de fluxo laminar para turbulento ocorre com número de Reynolds (Re) de aproximadamente 2,300; o fluxo plenamente turbulento se estabelece acima de Re 4,000. O número de Reynolds é calculado como: Re = (v × D) / ν, em que v é a velocidade média do fluxo em m/s, D é o diâmetro interno da tubulação em metros e ν é a viscosidade cinemática do fluido de flushing em m²/s. De forma equivalente, Re = (4 × Q) / (π × D × ν), em que Q é a vazão volumétrica em m³/s. Para atingir Re > 4,000 em linhas de pequeno diâmetro (12–25 mm de diâmetro interno), a vazão de flushing precisa superar bastante a vazão normal de operação, normalmente 2–4 vezes mais. Usar óleo mineral ISO VG 32 a 50°C (ν ≈ 28 × 10⁻⁶ m²/s) em vez do fluido de trabalho ISO VG 46 reduz a viscosidade e ajuda a atingir fluxo turbulento com menor vazão da bomba de flushing.

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Projeto do circuito de flushing e proteção das válvulas

As válvulas de controle de precisão (válvulas proporcionais, servoválvulas e atuadores eletro-hidráulicos) devem ser substituídas por placas de flushing sólidas ou carretéis de bypass durante o flushing. Esses componentes têm passagens com orifícios de 0.2–0.8 mm de diâmetro que seriam bloqueadas pelos resíduos presentes antes do flushing, e componentes internos com folgas de 1–8 µm que seriam danificados permanentemente por partículas abrasivas em alta concentração. As placas de flushing criam um caminho de fluxo direto ao redor das cavidades das válvulas no bloco, permitindo a vazão de flushing total pelas passagens do bloco e protegendo os componentes de precisão. A linha de retorno do flushing passa por um filtro de flushing temporário (normalmente de 3–6 µm absoluto, β₃₍c₎ ≥ 200 ou β₆₍c₎ ≥ 200), separado do filtro de retorno permanente do sistema para protegê-lo da alta carga de contaminação inicial. Trocadores de calor e acumuladores devem ser incorporados ao circuito de flushing para manter a temperatura do fluido em 40–60°C, o que reduz a viscosidade, melhora a turbulência e ajuda a mobilizar os compostos conservantes.

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Procedimento de flushing e protocolo de amostragem

Depois de encher o reservatório com fluido novo filtrado (≤3 µm absoluto durante a transferência) e instalar as placas de flushing, a bomba de flushing é ligada e o fluido circula na vazão máxima alcançável. As válvulas de mudança de direção devem ser acionadas a cada 15–20 minutos para alternar o sentido do fluxo nos circuitos derivados e evitar zonas estagnadas. As válvulas de purga dos pontos altos são abertas durante o enchimento inicial e a partida do flushing para purgar o ar preso, que de outra forma forma espuma e impede o transporte completo das partículas. As amostras de fluido são coletadas segundo a ISO 3722: no meio da corrente, com uma seringa de vidro ou um frasco de amostra pré-limpo segundo a ISO 3722, purgando a sonda de amostragem com pelo menos 500 mL de fluido antes de coletar a amostra de análise. Duração mínima do flushing antes da primeira amostra: 4 horas de circulação turbulenta contínua. As amostras são analisadas por APC segundo a ISO 11171. O comissionamento é aceito quando duas amostras consecutivas coletadas com 30 minutos de intervalo atendem ambas ao código ISO 4406 alvo.

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Purga de ar nos pontos altos e comissionamento final

O ar preso na tubulação hidráulica causa efeitos de compressibilidade, cavitação e flushing incompleto nos pontos altos. A ISO 4413 exige abrir e purgar todos os pontos de purga altos antes e durante o flushing. Depois da aceitação do flushing, as placas de flushing são removidas e substituídas pelas válvulas de controle de produção. Em seguida, o sistema é verificado novamente quanto a vazamentos externos, o nível de fluido é confirmado e o reservatório é amostrado de novo após uma breve operação de produção com carga leve (15–30 minutos) para verificar que a instalação das válvulas não introduziu contaminação. A limpeza após a instalação ainda deve atender ao código ISO 4406 alvo. O relatório de flushing (com todos os resultados das amostras, os registros de troca de filtros, a duração do flushing, as vazões e os dados de temperatura) é guardado como parte da documentação de comissionamento da máquina.

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