Circuitos Hidráulicos e Pneumáticos - Dimensionamento de Tubulações e Cálculo de Perdas de Carga

Facens CIRCUITOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Dimensionamento de Tubulações e Cálculo de Perdas de Carga SISTEMAS HIDRÁULICOS Tipos de Escoamento Basicamente os tipos de escoamento podem ser dividido em Escoamento Laminar Escoamento Indefinido Escoamento Turbulento Número de Reynolds 𝑅𝑒 𝑉𝑑 𝜗 Sendo 𝑅𝑒 Número de Reynolds 𝑉 Velocidade cms 𝑑 Diâmetro da tubulação cm 𝜗 Viscosidade do fluido st Escoamento Laminar Escoamento com número de Reynolds menor que 2000 Escoamento Indefinido Escoamento com número de Reynolds entre 2000 e 2300 Escoamento Turbulento Escoamento com número de Reynolds maior que 2300 SISTEMAS HIDRÁULICOS Tipos de Escoamento Reynolds Tipos de Escoamento Re 2000 Laminar 2000 Re 2300 Indefinido Re 2300 Turbulento O escoamento turbulento aumenta o atrito nas paredes da tubulação o que gera aquecimento e consequentemente o aumento das perdas SISTEMAS HIDRÁULICOS Definições da tubulação A figura abaixo mostra um circuito hidráulico Linha de Sucção A linha de sucção compreende a tubulação que saí do reservatório e chega até a bomba Linha de Pressão A linha de pressão é formada pela tubulação que alimenta o sistema com a pressão necessária para o seu funcionamento Linha de Retorno A linha de retorno é formada pela tubulação que direciona o fluido para o reservatório SISTEMAS HIDRÁULICOS Dimensionamento da tubulação O cálculo do dimensionamento da tubulação é elaborado através da definição da velocidade através da pressão do sistema Tubulação Pressão bar Velocidade cms 20 50 100 200 Tubulação de Pressão 300 400 500 600 Tubulação de Retorno 300 Tubulação de Sucção 100 Para velocidades intermediárias utilizase a equação abaixo 𝑉 12165 𝑃 1 33 Sendo 𝑉 Velocidade cms 𝑃 Pressão bar O diâmetro da tubulação é definido através do valor da vazão Lmin e da velocidade do fluido cms 𝑑𝑖𝑐𝑎𝑙𝑐 𝑄 0015 𝜋 𝑉 O diâmetro comercial da tubulação deve ser maior ou igual ao calculado Para definir o diâmetro da tubulação utilizase as tabelas SISTEMAS HIDRÁULICOS Dimensionamento da tubulação O diâmetro da tubulação é definido através do valor da vazão Lmin e da velocidade do fluido cms 𝑑𝑖𝑐𝑎𝑙𝑐 𝑄 0015 𝜋 𝑉 O diâmetro comercial da tubulação deve ser maior ou igual ao calculado Para definir o diâmetro da tubulação utilizase as tabelas Verificar com o valor calculado FIALHO Arivelto Bustamante Automação hidraúlica projetos dimensionamento e análise de circuitos 2 ed rev atual ampl São Paulo SP Érica 2004 284 p ISBN 8571948925 EXEMPLO 01 DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO FIALHO AUTOMAÇÃO HIDRÁULICA ADAPTADO Dimensionar as tubulações de sucção pressão e retorno de um sistema hidráulico que terá uma vazão máxima de 60 lmin e a pressão de 120 bar Adote a viscosidade do óleo de 045 st e escolha a tubulação que possui uma espessura da parede de 020 cm FIALHO Arivelto Bustamante Automação hidraúlica projetos dimensionamento e análise de circuitos 2 ed rev atual ampl São Paulo SP Érica 2004 284 p ISBN 8571948925 SISTEMAS HIDRÁULICOS Cálculo das Perdas O cálculo da perda de carga é importante e devese levar em consideração as seguintes perdas Perda de carga distribuída ΔPD Perda de carga localizada ΔPL Perda de carga em válvulas ΔPV 𝑃𝑇 𝑃𝐷 𝑃𝐿 𝑃𝑉 𝑃𝑇 𝑃𝐷𝐿 𝑃𝑉 SISTEMAS HIDRÁULICOS Cálculo das Perdas de Carga Distribuídas e Localizadas As perdas distribuídas levam em consideração as características da tubulação como pode ser observado abaixo 𝑃𝐷𝐿 𝜓 𝛿 𝐿1 𝐿2 5 𝑣2 𝑑𝑖𝑐 1010 Sendo 𝑃𝐷𝐿 Perda de carga distribuída e localizada bar 𝜓 Fator de Atrito 𝛿 Massa específica SAE10 8811 kgm³ 𝐿1 Comprimento da tubulação cm 𝐿2 Comprimento equivalente da conexões cm 𝑣 Velocidade de escoamento cms 𝑑𝑖𝑐 Diâmetro comercial cm 𝜓 Descrição 64Re Tubos rígidos e temperatura constante 75Re Tubos rígidos e temperatura variável ou tubos flexíveis e temperatura constante 90Re Tubos flexíveis e temperatura variável SISTEMAS HIDRÁULICOS Cálculo dos Comprimentos Equivalentes das Conexões As perdas de carga localizadas compreendem as perdas devido a curvas e conexões e possuem seus valores tabelados Cálculo de perda de carga e dimensionamento do reservatório Eduardo Yuji Sakurada SISTEMAS HIDRÁULICOS Cálculo das Perdas de Carga em Válvulas As perdas de carga em válvulas dependem dos valores tabelados dos fabricantes SISTEMAS HIDRÁULICOS Classificação dos Sistemas Hidráulicos Pressão bar Classificação 0 a 14 Sistemas de baixa pressão 14 a 35 Sistemas de média pressão 35 a 84 Sistemas de média alta pressão 84 a 210 Sistemas de alta pressão Acima de 210 Sistemas de extraalta pressão EXEMPLO 02 CÁLCULO DA PERDA TOTAL EM UMA APLICAÇÃO I FIALHO AUTOMAÇÃO HIDRÁULICA EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 2 ADAPTADO Determinar a perda de carga para o avanço de um circuito que possui as seguintes características 1 Válvula de controle direcional tipo J 1 Válvula controladora de fluxo DRV8 posição 5 Tubulação de 5 m com diâmetro externo de 58 parede de 015 cm 1 T com saída bilateral 2 T com passagem direta 2 Curvas de 90 de raio longo 2 Cotovelo de 90 de raio médio Q 44 lmin Pn 150 bar Ptb 60 bar Tubos rígidos de temperatura variável Viscosidade de 045 st st cm²s Figura ilustrativa EXEMPLO 03 CÁLCULO DA PERDA TOTAL EM UMA APLICAÇÃO II FIALHO AUTOMAÇÃO HIDRÁULICA ATIVIDADE 4 ADAPTADO Determinar a perda de carga total para o avanço do cilindro As características do circuito estão descritas abaixo Válvula de controle direcional tipo G Tubulação de 82 m comprimento linear e equivalente com diâmetro interno comercial de 13 cm Q 60 lmin Pn 210 bar Ptb 60 bar Tubos rígidos de temperatura variável Viscosidade de 045 st st cm²s Figura ilustrativa REFERÊNCIAS FIALHO Arivelto Bustamante Automação pneumática projetos dimensionamento e análise de circuitos 7 ed São Paulo SP Érica 2011 324 p ISBN 9788571949614 PRUDENTE Francesco Automação industrial pneumática teoria e aplicações Rio de Janeiro RJ LTC 2013 263 p ISBN 9788521621195 STEWART Harry L Pneumática e hidráulica 4 ed São Paulo SP Hemus 2006 255 p Coleção Hemus mecânica ISBN 9788528901084 SILVEIRA FILHO Elmo Souza Dutra da Sistemas hidráulicos e pneumáticos Porto Alegre SER SAGAH 2018 1 recurso online ISBN 9788595025158 MELCONIAN Sarkis Sistemas fluidomecânicos hidráulica e pneumática São Paulo SP Érica 2014 256 p ISBN 9788536511139 BONACORSO Nelso Gauze NOLL Valdir Automação eletropneumática 7 ed São Paulo SP Érica 2004 137 p Estudo e use Automação eletropneumática ISBN 8571944253 MOREIRA Ilo da Silva Sistemas pneumáticos automação 2 ed São Paulo SP SENAI 2012 223 ISBN 9788565418003 FIALHO Arivelto Bustamante Automação hidraúlica projetos dimensionamento e análise de circuitos 2 ed rev atual ampl São Paulo SP Érica 2004 284 p ISBN 8571948925