Conceitos Básicos de Sistemas Hidráulicos Industriais

SISTEMAS HIDRÁULICOS INDUSTRIAIS CONCEITOS BÁSICOS 1 Introdução Existem apenas três métodos conhecidos de transmissão de potência na esfera comercial 1 a mecânica 2 a elétrica e 3 a fluídica Naturalmente a transmissão mecânica é a mais velha delas por conseguinte a mais conhecida Começou com a invenção da roda e utilizam hoje de muitos outros artifícios mais apurados como engrenagens cames correias molas polias e outros A elétrica que usa geradores motores elétricos condutores e uma gama muito grande de outros componentes é um desenvolvimento dos tempos modernos É o melhor meio de se transmitir energia a grandes distâncias A força fluida tem sua origem a milhares de anos antes de Cristo O marco inicial de que se tem conhecimento foi o uso da potência fluida em uma roda dágua que emprega a energia potencial da água armazenada a uma certa altura para a geração de energia Os romanos por sua vez tinham um sistema de armazenamento de água e transmissão através de canais ou dutos para as casas de banho ou fontes ornamentais O uso do fluido sob pressão como meio de transmissão de potência já é mais recente sendo que o seu desenvolvimento ocorreu mais precisamente após a primeira grande guerra A grande vantagem da utilização da energia hidráulica consiste na facilidade de controle da velocidade e inversão praticamente instantânea do movimento Além disso os sistemas são auto lubrificados e compactos se comparados com as demais formas de transmissão de energia As desvantagens dos sistemas é que se comparados com a eletricidade por exemplo os sistemas têm um rendimento baixo de modo geral em torno de 65 principalmente devido a perdas de cargas e vazamentos internos nos componentes A construção dos elementos necessita de tecnologia de precisão encarecendo os custos de produção 2 FUNDAMENTAÇÃO DA HIDRÁULICA A hidráulica é uma das partes mais antigas da física Os primeiros trabalhos envolvendo esse ramo da física datam do tempo dos egípcios O fluido utilizado naturalmente era a água Para podermos entender os princípios fundamentais da hidráulica é necessário primeiro ver algumas definições básicas 21 CONCEITOS FUNDAMENTAIS FLUIDO Fluido é qualquer substância capaz de deformarse continuamente e assumir a forma do recipiente que a contém O fluido pode ser líquido ou gasoso No caso de sistemas hidráulicos o fluido é líquido já os sistemas pneumáticos utilizam fluido gasoso A principal função do óleo hidráulico é a transmissão de força HIDRÁULICA é uma ciência baseada nas características físicas dos líquidos em repouso e em movimento Potência hidráulica é aquela fase da hidráulica que se refere ao uso dos líquidos para transferir potência de um local para outro Portanto é essencial para o estudo dos princípios de potência hidráulica compreender o conceito de potência e fatores relacionados HIDROSTÁTICA parte a hidráulica que estuda os fluidos em estado de repouso HIDRODINÂMICA parte a hidráulica que estuda os fluidos em movimento FORÇA é definida como qualquer causa que tende a produzir ou modificar movimentos Segundo Newton Fma força é igual a massa vezes a aceleração As unidades de medida de força e pressão são idênticas apenas que no caso da força essa unidade não é relacionada a nenhuma unidade de área Devido à inércia um corpo em repouso tende a permanecer em repouso e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento até ser atuado por uma força externa A resistência à mudança de velocidade depende do peso do objeto e da fricção entre as superfícies de contato Se quisermos movimentar um objeto como a cabeça de uma máquinaferramenta torno devemos aplicarlhe uma força A quantidade de força necessária dependerá da inércia do objeto A força pode ser expressa em qualquer das unidades de medida de peso mas comumente é expressa em quilos ou libras Tabela de conversão das unidades de força N dina kgf gf mgf 1 105 010197 10197 10197103 105 1 0102105 0102102 102 9806 65 981105 1 103 106 981103 981102 10mar 1 103 981106 981101 10jun 10mar 1 N kgms2 PRESSÃO é uma quantidade de força aplicada numa unidade de área PFA Os sistemas hidráulicos e pneumáticos têm como medida de pressão o quilogramaforça por centímetro quadrado kgfcm2 a libra força por polegada quadrada PSI do inglês Pounds per Square Inch e também bar Nm2 x 1000 do sistema francês ou ainda pascal Pa que é igual a força de 1 Newton por metro quadrado FATORES DE CONVERSÃO DE UNIDADES DE PRESSÃO TABELA DE CONVERSÃO DE UNIDADES PRESSÃO atm PSIlbfin² Kgfcm² Bar mmHgTorricelli mH2O in Hg PascalPa atm 1 146959 1033 101325 760 1033 2992 101325 PSIlbfin² 00680 1 007031 006895 5171 070307 204 68948 Kgfcm² 096778 142234 1 098 735514 10 289572 980665 Bar 09869 145 102 1 750061 10195 2953 10000 mmHg 000131579 001933677 000135951 0001333 22 1 001360 003937 1333224 mH2O 009678 142234 010 0098087 2 735514 1 289572 98031176 in Hg 003342 049119 003453 33900 254 034534 1 33865 PascalPa 0000009869 00001450377 000001019716 000001 0007500617 0000102 00002952 1 TRABALHO é a aplicação de uma força através de um deslocamento T F x d onde T trabalho F força d distância Tabela de conversão das unidades de trabalho J kWh CVh kgfm kcal 1 027810 6 037810 6 0102 023910 3 36010 6 1 136 036710 6 860 26510 6 0736 1 027010 6 632 9806 65 27210 6 37010 6 1 234510 3 4186 11610 3 15810 3 4269 1 1 J 1 Nm 1 Ws POTÊNCIA é a velocidade com que o trabalho flui através de uma carga em um determinado período de tempo P Tt onde P potência T Trabalho t tempo Também pode ser expresso por P F x V onde P potência F força V velocidade de deslocamento Do ponto de vista prático poderíamos dizer que potência maior implica na capacidade de realizar um trabalho mais rapidamente Ex um carro que acelera mais rápido do que outro possui mais potência Uma lâmpada que ilumina mais do outra possui mais potência ENERGIA é o tempo em que a potência é aplicada a uma carga Note que a potência é uma característica de projeto do aparelho enquanto que energia tem a ver com o tempo em que o aparelho é utilizado E P x t onde E energia P potência t tempo Ex uma lâmpada que fica ligada durante 1 hora consome mais energia do que uma outra que fica ligada durante ½ hora RENDIMENTO é uma medida adimensional que expressa a quantidade de energia recebida por um dispositivo que é transformada em energia útil Pode ser expresso como um quociente entre a energia de saída e a energia de entrada η PinPout onde η rendimento Pin Potência de entrada Pout Potência de saída Os sistemas hidráulicos e pneumáticos são amplamente utilizados nas indústrias seja para deslocamento de cargos ou para sistema de automação onde ouso da eletricidade não é apropriado A tabela abaixo faz um comparativo entre os dois tipos de sistemas Característica Hidráulico Pneumático Transmissão de Potência Alta Media Variação de Velocidade Ampla Ampla rapidez Inércia Baixa Baixa Peso Médio Baixo Lubrificação Utiliza próprio Fluido Media Manutenção Fácil Fácil Automatização Transmitem forças e Potência elevadas Transmissão de força potência velocidade Proteção contra sobrecarga Baixa Sobrecarga Baixa sobre Padronização Normas ISODIN Normas ISODIN Instalação Fácil Fácil Preparação Requer cuidado na geração da energia Requer maior cuidado na geração de energia Compressibilidade Alta movimento lentos Limitação de Transmissão não uniformes Forças de Aplicação Motor Alta desgaste aquecimento Devido à pressão de trabalho Escapes Índice de vazamento e contaminação Alto índice de ruído Custos Elevado Elevado 22 GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES Grandeza física São as propriedades de corpos ou estados que se possam medir Unidades E o que define o método de medir uma grandeza física A Norma Brasileira NBR10138 da ABHP Associação Brasileira de Hidráulica e Pneumática utiliza as unidades de medida do Sistema Internacional SI mas é comum o uso de outras unidades que não pertencem SI devido os fabricantes dos equipamentos utilizarem outros sistemas A seguir algumas grandezas físicas que são importantes no estudo da Pneumática GRANDEZA UNIDADES O que se deve medir SI MKS CGS C comprimento Metro m Centímetro cm Milímetro mm Metro m Centímetro cm M massa Quilo grama Kg Unidade de massa utm Grama G F força Newton N Quilo grama força Kgf ou kilopond Kp Dina dyn t tempo Segundo S Segundo S Segundo S T temperatura Grau Kelvin k Grau Celsius C Grau Fahrenheit F Grau Celsius C Grau Celsius C A área Metro quadrado m ² Metro quadrado m ² Centímetro quadrado cm² V volume Metro cúbico m ³ Metro cúbico m ³ Centímetro cúbico cm³ Q vazão Metro cúbico segundo m ³ s Metro cúbico segundo m ³ s Centímetro cúbico segundo cm³ s p pressão Pascal Pa Atmosfera atm Bar bar 23 LEI DE ARQUIMEDES Considere um volume cubico de água Estando este em repouso o peso da água acima dele necessáriamente estará contrabalançado pela pressão interna neste cubo Para um cubo cujo volume tende para zero ou seja um ponto esta pressão pode ser exprimida por em que usando unidades no sistema SI P é a pressão hidro em pascais ρ é a massa específica da água em kilogramas por metro cúbico g é a aceleração da gravidade em metros por segundo quadrado h é a altura do líquido por cima do ponto em metros No caso de a pressão atmosférica não ser desprezível é necessário acrescentar o valor da sua pressão tomando a equação o seguinte aspecto Também chamado frequentemente de Princípio de Arquimedes Um corpo sólido imerso num fluido sofre a ação de uma força dirigida para cima igual ao peso do fluido deslocado FE Wfluido ρfluido Vdeslocado g Isto é devido à pressão hidrostática no fluido No caso de um navio o seu peso é contrabalançado por uma força de impulsão igual ao volume de água que desloca que corresponderá ao volume submerso do navio Se lhe for acrescentada mais carga esse volume submerso vai aumentar e com ele a força de impulsão permitindo ao barco flutuar No Brasil dá se o nome de empuxo a esta força A descoberta do princípio da impulsão é atribuída a Arquimedes Exercicios 1 Uma esfera oca de raio interno igual a 8cm e raio externo igual a 9cmflutua submersa pela metade em um líquido de densidade 800Kg m3 Qual a massa da esfera b Calcule a densidade do material da qual ela éfeita R 122 Kg 134218Kg m3 Figura 21 Esfera flutuando 2 Três crianças cada uma pesando 356N constroem uma jangada amarrando troncos de diâmetro de 030m e comprimento de 180m Quantos troncos serão necessários para que a jangada as sustente Considere a densidade da madeira como sendo 800Kg m3 R No mínimo 5 troncos 3 Explique como determinar a densidade de materiais utilizando o Princípio de Arquimedes 24 LEI DE PASCAL A Lei de Pascal pode ser enunciada da seguinte maneira Uma variação de pressão provocada num ponto de um fluido em equilíbrio transmitese a todos os pontos do fluido e às paredes que o contêm Considerando a pressão num ponto A com uma altura h como pA se variarmos a sua pressão em p a sua pressão passará a ser pA pA p Como A é um ponto genérico todos os pontos do fluido serão acrescidos de p Mas Então para dois pontos distintos no fluido A e B pA pB Logo Uma aplicação prática é a prensa hidráulica Para um êmbolo de 10m² e outro de 1m² uma força equivalente a 70kg será suficiente para levantar um veículo que pese 700kg no outro êmbolo Exercícios 1 Encontre o aumento de pressão de um fluido em uma seringa quando uma enfermeira aplica uma força de 42N ao embolo da seringa de raio 11cm R 109 atm 2 Uma piscina como da figura tem dimensões H25m L9m e C24m Quando se enche de água esta piscina qual será a força resultante apenas da água sobre a o fundo b sobre os lados menores e sobre cos lados maiores d Seria apropriado considerar a pressão atmosférica Por quê R 54x106 N 56x105 N 14x106 N sim Figura 22 Piscina 3 Supondo que a massa específica da água do mar seja igual a 103 gcm3 a determine o peso total da água na parte superior de um submarino nuclear a uma profundidade de 200m sendo a área seção transversal horizontal do seu casco for de 3000 m2 b Que pressão em atmosferas um mergulhador sentiria a esta profundidade R 605 x109 N 207 atm 4 Um pistão com uma pequena área de seção transversal a é usado em uma prensa hidráulica para exercer uma força f sobre o líquido confinado Uma tubulação como na figura conduz a um pistão maior com área A a Qual a intensidade da força sobre o pistão menor para equilibrar uma força de 200kN sobre o pistão maior sendo que o diâmetro do pistão menor é de 38 cm e do maior 530 cm b Qual a distância que o pistão maior deve se mover para suspender o pistão menor de uma distância de 085m R 1028N 4 mm Figura 23 Pistão 25 LEI DE STEVIN Consideremos um líquido homogêneo e em equilíbrio sob a ação da gravidade Consideremos ainda dentro do líquido dois pontos A e B cujo desnível é h Figura 24 Tanque de água Sendo pa a pressão no ponto A e pb a pressão no ponto B verficase que pb pa dgh Onde g é a aceleração da gravidade e d é a densidade do líquido Esse fato foi estabelecido pela primeira vez pelo holandês Simon Stevin 1548 1620 Considerando um ponto A na superfície livre da água a pressão no ponto A é a pressão atmosférica Como conseqüência da lei de Stevin podemos afirmar que pontos de um líquido em equilíbrio que estejam no mesmo nível têm a mesma pressão Assim por exemplo no caso da Figura temos px py pz Figura 25 Tanque de água 1 Uma outra conseqüência é que a pressão não depende da forma no caso do recipiente Por exemplo no caso da Figura seguinte supondo que nos dois recipientes haja o mesmo líquido temos px py Figura 26 Equivalência de pressão em tanques Na situação representada na Figura os dois lados do tubo estão submetidos à pressão atmosférica isto é px py Figura 27 Equivalência e pressão em tubos Portanto de acordo com a lei de Stevin os pontos X e Y devem estar no mesmo nível isto é nos dois lados do tubo o líquido fica no mesmo nível Exercícios 1 Qual a pressão da água nas seguintes profundidades a10m b20m Considere que a superfície da água está no nível do mar e que a massa específica da água é 1000kgm3 2 Sendo a massa específica relativa do Hg igual a 136 qual a profundidade que o mercúrio possui uma pressão igual a 5atm Considere que a pressão superficial seja igual a pressão atmosférica 26 LEI DE BERNOULLI LEI DA VAZÃO A vazão de um fluido pode ser determinada de duas formas distintas Como ela é dada por 1min litros por minuto ou gpm galões por minuto ou no sistema internacional em m3seg etc podese determinála pela razão do volume escoado do fluido por unidade de tempo ou ainda pelo produto da velocidade do fluido versos a área da secção transversal na qual o mesmo está escoando Onde Q vazão A área v velocidade V volume t tempo Para efeito de dimensionamento de tubulações considerase como velocidades econômicas de escoamento de fluxo os seguintes valores sucção de 05ms a 15ms para pressão até 10MPa 2ms a 12ms e para pressão de 100MPa a 315Mpa 3ms a 12ms e para retorno de 2ms a 4msREXROTH 1985 Em dinâmica dos fluidos a equação de Bernoulli atribuída a Daniel Bernoulli descreve o comportamento de um fluido que se move ao longo de um tubo Há basicamente duas formulações uma para fluidos incompressíveis e outra para fluidos compressíveis t Q V v A Q A forma original que é para um fluxo incompressível sob um campo gravitacional uniforme como o encontrado na Terra é ou ou v velocidade do fluido ao longo do conduto g aceleração da gravidade h altura com relação a um referencial p pressão ao longo do conduto ρ densidade do fluido As seguintes convenções precisam ser satisfeitas para que a equação se aplique Escoamento sem viscosidade fricção interna 0 Escoamento em estado estacionário Escoamento incompressível ρ constante em todo o escoamento Geralmente a equação vale a um conduto como um todo Para fluxos de potencial de densidade constante ela se aplica a todo o campo de fluxo A redução na pressão que ocorre simultaneamente com um aumento na velocidade como previsível pela equação é frequentemente chamado de princípio de Bernoulli A equação é dedicada a Daniel Bernoulli embora tenha sido apresentada pela primeira vez da forma como está aí por Leonhard Euler Uma segunda forma mais geral da equação de Bernoulli pode ser escrita para fluidos compressíveis Aqui φ é a energia potencial gravitacional por unidade de massa que vale apenas φ gh no caso de um campo gravitacional uniforme e w é a entalpia do fluido por unidade de massa Observe que onde ε é a energia termodinâmica do fluido por unidade de massa também conhecida como energia interna específica ou sie A constante no lado direito da equação é frequentemente chamada de constante de Bernoulli e indicada pela letra b Para o escoamento adiabático sem viscosidade e sem nenhuma fonte adicional de energia b é constante ao longo de todo o escoamento Mesmo nos casos em que b varia ao longo do conduto a constante ainda provase bastante útil porque está relacionada com a carga de pressão no fluido Quando um choque está presente muitos dos parâmetros envolvidos na equação de Bernoulli sofrem grandes modificações ao passar pelo choque A constante de Bernoulli porém não se altera A única exceção à essa regra são os choques radioativos que violam as convenções que levam à equação de Bernoulli como a falta de vazões ou fontes de energia Vamos começar com a equação de Bernoulli para fluidos incompressíveis A equação pode ser obtida pela integração das equações de Euler ou pela aplicação da lei da conservação da energia em duas seções ao longo da corrente e desprezando a viscosidade a compressibilidade e os efeitos térmicos Podese dizer que Figura 28 Lei de Bernoulli o trabalho mecânico feito pelas forças no fluido redução na energia potencial aumento na energia cinética O trabalho feito pelas forças é A diminuição da energia potencial é O aumento na energia cinética é Juntando tudo temse que ou Depois da divisão por t ρ e A1v1 vazão A2v2 já que o fluido é incompressível encontrase Ou como dito na Introdução A divisão adicional por g implica em Uma massa em queda livre de uma altura h no vácuo alcançará uma velocidade ou O termo é chamado de altura de aceleração ou carga de aceleração A pressão hidrostática carga estática ou altura estática é definida como ou O termo é também chamado de altura de pressão ou carga de pressão Uma maneira de ver como isto se relaciona com a conservação de energia diretamente é pela multiplicação pela densidade e volume unitário que é permitido já que ambos são constantes resultando em e A dedução para fluidos compressíveis é similar Novamente a dedução depende da 1 conservação da massa e 2 da conservação da energia A conservação da massa implica que no desenho acima no intervalo de tempo t a quantidade de massa que passa pela fronteira definida pela área A1 é igual à quantidade de massa que passa por fora da fronteira definida pela área A2 Aplicase a conservação da energia de uma maneira similar assumese que a mudança na energia do volume do duto limitado por A1 e A2 é totalmente devida à energia que entra ou sai por quaisquer uma dessas duas fronteiras Claramente em uma situação mais complicada como uma vazão de fluido acompanhada de radiação a conservação de energia não é satisfeita De qualquer forma assuma que seja este o caso e que o fluxo está em estado estacionário de forma que a mudança líquida de energia é zero temos que onde E1 e E2 são a energia que entra através de A1 e que sai por A2 respectivamente A energia entrando por A1 é a soma da energia cinética afluente da energia afluente na forma de energia potencial gravitacional da energia termodinâmica do fluido afluente e da energia afluente na forma de trabalho mecânico Uma expressão similar para E2 pode ser construída facilmente Fazendo agora obtemos Reescrevendo Agora usando o resultado obtido anteriormente a partir da conservação da massa isto pode ser simplificado de forma a se obter que é a solução procurada Aplicações da equação de Bernoulli 1 Tubo de Venturi Quando o desnível é zero o tubo é horizontal Temos então o denominado tubo de Venturi cuja aplicação prática é a medida da velocidade do fluído em um tubo O manômetro mede a diferença de pressão entre os dois ramos do tubo A equação da continuidade é escrita v1S1v2S2 Que nos diz que a velocidade do fluído no ramo do tubo que tem menor secção é maior que a velocidade do fluído no ramo que tem maior secção Se S1S2 concluímos que v1v2 Na equação de Bernoulli com y1y2 Como a velocidade no ramo de menor secção é maior a pressão neste ramo é menor Se v1v2 concluímos que p1p2 O líquido manométrico desce pelo lado esquerdo e sobe pelo direito Podemos obter as velocidades v1 e v2 em cada ramo do tubo a partir da leitura da diferença de pressão p1p2 no manômetro Exemplo Suponha que introduzimos os seguintes dados no programa interativo Raio do ramo esquerdo do tubo 20 cm Raio do ramo direito do tubo está fixado no programa interativo e vale 5 cm Velocidade do fluído no ramo esquerdo 10 cms Desnível ente ambos os ramos 00 cm Se a medida da diferença de pressão no manômetro é de 1275 Pa determinar a velocidade do fluído em ambos os ramos do tubo Os dados são S1π 022 m2 S2π 0052 m2 ρ 1000 kgm3 e p1p21275 Pa Introduzindo estes dados na fórmula nos da v216 ms Calculamos v1 a partir da equação da continuidade v101 ms ou 10 cms que é o dado introduzido previamente no programa Este é o princípio de funcionamento dos sprays o líquido é expelido devido a redução de pressão produzida pela velocidade do ar que passa pela boca do spray Seja em particular p2 for menor que a pressão barométrica po de modo que o líquido é impulsionado para cima mesmo se p1 for maior que po Podese também pôr a secção transversal S2 em comunicação com um recipiente no qual se deseja obter o vácuo O conteúdo fluido desse recipiente escoa então para o trecho onde reina a pequena pressão p2 até que a pressão no interior do recipiente considerado se iguale a p2 De acordo com Bernoulli será Com o aumento de v1 poderseia conseguir que p2 e portanto também a pressão no recipiente se anulasse ou mesmo se tornasse negativa sucção p2 po Por causa da vaporização da água nunca se chega entretanto a uma pressão inferior à que corresponde à tensão de vapor dágua à temperatura ambiente A 20oC essa tensão vale 175 mmHg Para obterse um vácuo ainda melhor usase a bomba a jato de vapor de mercúrio ou a bomba de vapor de óleo que operam segundo o mesmo princípio da bomba a jato dágua Em lugar do jato dágua usase neste caso um jato de vapor de mercúrio ou de óleo Como o Hg e o óleo possuem tensões de vapor menores que a da água 103 a 106 mmHg obtémse com essas bombas um vácuo efetivamente melhor 2 Tubo de Pitot O tubo de Pitot serve para as medidas da velocidade por exemplo de aviões No ponto 1 reina a velocidade v 0 ponto em que é barrado o fluido A este ponto corresponde uma pressão p p1 No ponto 2 reina a velocidade v2 que é aproximadamente igual à velocidade do líquido ou ar no espaço exterior A esta velocidade corresponde a pressão p p2 Segundo Bernoulli será A medida da velocidade pode portanto ser reduzida à medida de uma pressão A diferença de pressão p1 p2 é medida no dispositivo manométrico por meio da diferença de altura H das colunas líquidas Designandose por rgás a densidade do gás em movimento e por rlíq a densidade do líquido manométrico será 3 Escoamento sob a influência de uma sobrepressão Para o dispositivo representado a seguir vale segundo Bernoulli p1 r2v1 2 p2 r2v2 2 Se a abertura do orifício for pequena em relação à seção do conduto será então como se deduz da equação da continuidade v1 pequena de maneira que poderemos em primeira aproximação considerála nula Decorre então para a velocidade de saída É característico neste resultado ser a velocidade v2 diretamente proporcional à raiz quadrada da diferença de pressão e inversamente à raiz quadrada da densidade absoluta do líquido 4 Escoamento sob a influência da gravidade Para o ponto 1 vale z z1 v v1 p p1 po pressão barométrica Para o ponto 2 vale z z2 z1 h v v2 p p2 po pressão barométrica Segundo a equação da continuidade será v1 v2 S2 S1 Se porém S1 é muito maior que S2 podemos considerar nula v1 sendo então p1 igual a p2 A equação de Bernoulli reduzse agora a r2v2 2 rgz1 z2 Decorre portanto para a velocidade v2 O líquido tem no escoamento a mesma velocidade que atingiria em queda livre da altura h Princípio da Energia 5 Empuxo Para o caso de velocidades muito pequenas a equação de Bernoulli transformase na equação fundamental da hidrostática Ela se reduz a p2 p1 rgz1 z2 rgh O empuxo E que sofre um corpo mergulhado num fluido de densidade r obtémse como a resultante de todas as forças de pressão elementares Achase pois para o empuxo a expressão E rgVliqdeslocado onde Vlíqdesl representa o volume do fluido deslocado pelo corpo O ponto de aplicação do empuxo é o centro de gravidade do volume anteriormente ocupado pelo fluido deslocado e não o centro de gravidade do corpo mergulhado Somente para corpos homogêneos coincidem esses dois pontos O empuxo E pode ser utilizado para a avaliação cômoda da densidade r de gases líquidos e sólidos Exercícios 1 Uma caixa dágua de 10000 litros está sendo enchida com uma mangueira O tempo gasto para o enchimento da caixa é de 500 minutos Qual a vazão da mangueira 2 Calcular a vazão de um fluido que escoa por um tubo com uma velocidade média de 14 mmin sabendo que a área da seção transversal do tubo é de 42cm2 3 Um tanque de água a céu aberto foi atingido por uma bala criando um furo a uma distância h abaixo da superfície da água Qual a velocidade v da água que sai pelo furo Considere a área do furo muito menor que á área do tanque a A R 2gh12 4 Sobre a asa de um avião de área A o ar escoa com uma velocidade VC e sob a asa desse mesmo avião a velocidade do ar é VB Mostre que nesta situação simplificada a equação de Bernoulli prediz que a magnitude da força de sustentação na asa será ½ρA Vc2 Vb2 onde ρ é a densidade do ar Figura 29 Asa de um avião 27 POTÊNCIA HIDRÁULICA E POTÊNCIA DE ACIONAMENTO A potência de um circuito hidráulico normalmente é concebida a partir do atuador para o motor de acionamento e para cálculos rápidos considerase o rendimento total do sistema em torno de 65 Daí a potência hidráulica pode ser definida a partir da seguinte expressão Onde Ph Potência hidráulica Watt F Força desenvolvida considerando uma segurança de 10 na carga Newton V Velocidade de movimentação da carga ms Considerando as grandezas envolvidas num circuito hidráulico a expressão para cálculo da potência hidráulica é V F ph Onde Ph Potência hidráulica Watt P pressão de trabalho do circuito Nm2 Pa Q Vazão volumétrica m3s A potência de acionamento do motor considerando o rendimento do circuito pode ser calculado a partir da seguinte expressão Figura 210 Máquina hidráulica Onde o denominador da relação é o rendimento total do circuito 28 UNIDADE DE POTÊNCIA HIDRÁULICA O quadro apresenta os componentes básicos de uma unidade de potência hidráulica representada na figura COMPONENTES DE UMA UNIDADE DE POTÊNCIA HIDRÁULICA 1 Motor elétrico 2 Entrada de energia elétrica 3 Capacitor 4 Chave ligadesliga 5 Saída de pressão 6 Válvula de segurança 7 Manômetro 8 Retorno para o tanque 9 Visor de nível 10 Conexão para o tanque 11 Reservatório 12 Dreno 13 Flange de acoplamento 14 Bomba de deslocamento positivo 15 Tubulação de sucção 16 Filtro de retorno Figura 211 Unidade de potência hidráulica Q P Ph η h ac P P 29 TRANSMISSÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA A óleohidráulica pode ser definida como um meio de transmitir energia através de um líquido confinado sob pressão O componente de entrada de um circuito hidráulico denominase bomba e o de saída atuador A maior parte das bombas incorporam vários elementos de bombeamento tais como pistões palhetas parafusos ou engrenagens Os atuadores podem ser do tipo linear cilindro ou rotativo no caso de motores hidráulicos O circuito hidráulico não é uma fonte de energia A fonte de energia é o acionador tal como o motor que gira a bomba O leitor poderia perguntar então porque não esquecer a hidráulica e ligar a parte mecânica diretamente ao acionador principal A resposta está na versatilidade de um circuito hidráulico o qual oferece algumas vantagens sobre outros meios de transmissão de energia 210 ÓLEOS UTILIZADOS COMO FLUIDOS HIDRÁULICOS FUNÇÃO transmitir energia lubrificar e refrigerar O óleo a ser usado nos sistemas hidráulicos deve ser especialmente fabricado para tal fim Além dos poderes normalmente encontrados nos demais óleos incompressibilidade lubrificante antioxidante ele deverá conter o poder antiespumante e principalmente a viscosidade apropriada para transmissão de força num circuito fechado Nos circuitos mais modernos encontramos também a proteção contra o fogo quando o óleo poderá ser submetido a altas temperaturas até se volatizar e nunca provocará a chama Nota Óleo limpo é um fator de grande importância para a operacionalidade dos equipamentos hidráulicos Requisitos básicos para o óleo hidráulico 1 prevenir a formação de goma e verniz 2 ser incompressível 3 lubrificante 4 anticorrosivo 5 baixo custo 6 refrigerante 7 alto índice de viscosidade sofrer pouca alteração de fluidez com alteração de temperatura 8 separarse da água 9 liberar o ar instantaneamente 10 não ser tóxico nem ter acidez 11 não ser inflamável 12 ser compatível com retentores e gaxetas 13 diminuir a formação de espuma Principais fluidos hidráulicos utilizados Água Óleo mineral derivado do petróleo Óleo vegetal mamona Óleo sintético mais modernos alto lubrificante e resistente ao fogo Óleo glicol água etileno ou propileno de glicol e Óleo solúvel emulsificador que se mistura com água Parâmetros de controle dos óleos hidráulicos Viscosidade Ela expressa a resistência que o óleo apresenta ao fluir É em princípio a propriedade física mais importante É a principal responsável por garantir a correta lubrificação ou seja produzir a ideal redução no atrito Sua medição é obtida através de ensaios com instrumentos denominados por Viscosímetro Unidades de medidas Dentre as unidades de medidas desta característica podemos citar as mais utilizadas no mercado internacional para se especificar um óleo Cinemática centistokes cSt Saybolt SSU Redwood e Engler 2101 EXEMPLO DE UM VISCOÍSIMETRO SAYBOLT A viscosidade é indicada pelo tempo em segundos necessário para que 60 cm3 de óleo escorra completamente através de um orifício com 1765 mm de diâmetro sob a ação da gravidade à uma determinada temperatura Obs O valor da viscosidade depende diretamente Figura 212 Viscosímetro Saybolt Classificação ISO de Viscosidade Classes de Viscosidades SAE Figura 213 Viscosidade padrão SAE A maioria dos óleos hidráulicos é formulado com viscosidades de ISO VG 32 46 ou 68 Índice de Viscosidade Mede a intensidade com que varia a viscosidade em relação à temperatura Existem óleos com IV alto HVI médio MVI ou baixo LVI Ponto de Fluidez Ponto de gota ou de congelação É a temperatura mais baixa que o óleo consegue fluir normalmente através de um orifício padronizado pela ASTM Ponto de Fulgor ou Inflamação É a menor temperatura na qual o vapor desprendido pelo óleo em presença do ar inflamase momentaneamente lampejo ao se aplicar uma chama caso o lubrificante desprenda um volume de vapor suficiente para manter a chama alcançado o Ponto de Combustão Mistura de Óleos Podese misturar diferentes óleos formando um terceiro com uma viscosidade diferente Sua separação só pode ser feita por processos de destilação Conhecendo se a porcentagem de cada óleo na mistura e suas respectivas viscosidades é possível através de uma Carta de Mistura conhecer a viscosidade da mistura final Agentes de Extrema Pressão EP Os aditivos EP somente agem quando há condições de extrema pressão com o rompimento da película lubrificante Este fato gera um calor responsável pela reação química que liberta os compostos que agirão como lubrificantes 2102 O ÓLEO HIDRÁULICO Óleos Minerais Provenientes do petróleo são classificados em duas categorias que levam em conta sua origem e processo de refinação ou seja naftênicos e parafínicos Óleo mineral de base parafínico O nome Parafina de origem Latim indica que estas ligas químicas são relativamente estáveis e resistentes e não podem ser modificadas facilmente com influências químicas Sendo assim as parafinas tendem a não oxidar em temperaturas ambientes ou levemente elevadas Nos lubrificantes eles são partes resistentes e preciosos que não envelhecem ou somente oxidam de forma lenta Contém em sua composição química hidrocarbonetos de parafina em maior proporção demonstra uma densidade menor e é menos sensível a alteração de viscosidadetemperatura A grande desvantagem é seu comportamento em temperaturas baixas as parafinas tendem a sedimentarse A fórmula química da parafina é C16H34 e possui formato de uma cadeia de hidrocarbonetos Fórmula química da parafina CH3CH2CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH3 Óleo mineral de base naftênico Enquanto os hidrocarbonetos parafínicos formam em sua estrutura molecular correntes os naftênicos formam em sua maioria ciclos A naftalina possui fórmula química C10H8 e estrutura de dois anéis de benzeno Os naftênicos em geral são usados quando necessitamos produzir lubrificantes para baixas temperaturas Desvantagem dos naftênicos é sua incompatibilidade com materiais sintéticos e elastômeros Fórmula química plana da naftalina Figura 214 Cadeia naftalênica Óleo mineral de base misto Para atender as características de lubrificantes conforme necessidade e campo de aplicação a maioria dos óleos minerais é misturada com base naftênico ou parafínico em quantidades variados Características Parafínicos Naftênicos Óleos Compostos São minerais com adição de produto orgânico de 1 à 25 30 objetivando maior oleosidade ou facilidade de emulsão com vapor dágua Óleos Sintéticos Obtidos através de síntese química suportam condições especiais São classificados em cinco grupos com as seguintes características de aplicações Os óleos hidráulicos qualquer que seja o tipo utilizado necessitam de filtragens periódicas a fim de evitar a disseminação de impurezas que possam danificar os componentes hidráulicos Os processos de filtragem utilizados são os mesmos utilizados em veículos filtragem por pressão contra telas porosas com poros suficiente pequenos que impedem a passagem das impurezas 3 SIMBOLOGIA HIDRÁULICA E PNEUMÁTICA Os circuitos hidráulicos são compostos de uma série de componentes cuja simbologia mais comum está colocada na seqüência A simbologia é praticamente a mesma para hidráulica e pneumática Havendo diferença aparecem dois símbolos devidamente identificados Atuadores Figura 31 Simbologia hidráulica 1 Válvulas Figura 32 Simbologia hidráulica 2 Acionamentos de válvulas Figura 33 Simbologia hidráulica 3 Figura 34 Simbologia hidráulica 4 Símbolos diversos Figura 35 Simbologia hidráulica 5 Figura 36 Simbologia hidráulica 6 Além dos símbolos dos componentes há também a simbologia dos condutores de fluídos Figura 37 Simbologia hidráulica 7 4 CIRCUITO HIDRÁULICO Para expressar os comando e os controles necessários para determinado funcionamento de uma máquina com acionamento hidráulico é usado um esquema ou circuito hidráulico É preciso conhecer a simbologia hidráulica forma de representação gráfica que expressa o funcionamento do componente hidráulico para ler e interpretar determinado circuito hidráulico A representação correta dos circuitos hidráulicos é uma necessidade para o projetista para as pessoas que precisam fabricar a máquina e para aqueles que tiverem que fazer sua manutenção O esquema mostra como será a interação dos componentes Mostra aos responsáveis pela fabricação e ao montador como conectálos entre si Mostra ao mecânico de manutenção como o sistema funciona o que cada componente deve fazer e para onde o óleo deve ir de modo que ele possa diagnosticar os eventuais problemas e solucionálos O esquema de um circuito hidráulico é um desenho completo que inclui sua descrição seqüência de operações notas lista de componentes etc Essa representação gráfica não mostra nada sobre a construção ou posição relativa dos componentes sua finalidade é mostrar funções conexões e caminhos de fluxo Há vários sistemas de símbolos especificados por normas Essas normas podem ter diferentes procedências mas todas elas têm razoável semelhança entre si O conhecimento de uma dessas normas é plenamente suficiente para a compreensão de qualquer outro Os símbolos estão em anexo com as devidas explicações para o bom entendimento dos esquemas De uma maneira geral classificase os circuitos hidráulicos em abertos fechados e semifechados Circuito aberto a bomba succiona o óleo do reservatório e o recalca descarrega através das tubulações para o atuador hidráulico Nesse atuador o óleo transfere sua energia de pressão e retorna ao reservatório Figura 41 Circuito hidráulico aberto Circuito fechado a alimentação do motor hidráulico é do tipo fechado de maneira que é assegurada uma resposta satisfatória dos motores hidráulicos nas condições de desaceleração ou movimento em vazio Circuitos desse tipo tem como vantagem suprir as deficiências de sucção fazer reversíveis as funções da bomba e do motor hidráulico especialmente para os efeitos de restituição de energia frenagem efetuar a manobra de inversão de movimentos nos consumidores com especial suavidade e continuidade Figura 42 Circuito hidráulico fechado Circuito semifechado com as mesmas características e vantagens do circuito fechado montagens desse tipo são utilizadas quando há necessidade de complementação ou descarga de excesso de óleo num dos ramos do sistema É o que acontece quando empregase um cilindro hidráulico diferencial cujos volumes de óleo de saída são diferentes nos movimentos de avanço e retorno do cilindro Figura 43 Circuito hidráulico semifechado 51 CIRCUITO HIDRÁULICO GENÉRICO O esquema seguinte mostra um sistema hidráulico típico Figura 51 Circuito hidráulico típico O sistema recebe como entrada energia mecânica na forma de torque rotação convertida de energia elétrica ou térmica através de um motor elétrico ou de combustão interna Em seguida esta energia mecânica é convertida em energia hidráulica potência hidráulica pela unidade de conversão primária A energia hidráulica transferida ao fluido hidráulico passa pela unidade de limitação e controle onde é condicionada por válvulas sendo em seguida transmitida à unidade de conversão secundária O condicionamento da energia hidráulica na unidade de limitação e controle é feito através das informações de limitação e controle obtidas externamente ou por sinais de realimentação do próprio sistema Na unidade de conversão secundária a energia hidráulica devidamente condicionada é convertida em energia mecânica expressas em termos de força e velocidade ou deslocamento ou torque e rotação ou deslocamento angular Esta energia é a saída do sistema e é utilizada em acionamentos mecânicos para diversos fins 5 COMPONENTES DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS 51 RESERVATÓRIO DE FLUÍDO São recipientes onde o óleo é armazenado Suas principais funções são Armazenar o fluido até que seja succionado pela bomba Auxiliar na dissipação do calor Permitir o assentamento das impurezas insolúveis Como regra geral o reservatório deve conter de duas a três vezes a vazão da bomba isto é deve garantir o fornecimento de óleo para a bomba por mais dois a três minutos mesmo que ocorra o rompimento da tubulação de saída da mesma Os reservatórios podem ser Aberto quando a pressão no interior do mesmo for igual a pressão atmosférica Pressurizado quando a pressão no interior do mesmo for maior que a pressão atmosférica Figura 52 Reservatório de óleo 52 BOMBAS As bombas são utilizadas nos circuitos hidráulicos para converter energia mecânica em energia hidráulica A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba o que permite que a pressão atmosférica force o fluido do tanque através da linha de sucção a penetrar na bomba A bomba passará o fluido para a abertura de descarga forçandoo através do sistema hidráulico As bombas são classificadas basicamente em dois tipos hidrodinâmicas e hidrostáticas As bombas hidráulicas são classificadas como positivas fluxo pulsante e nãopositivas fluxo contínuo Figura 53 Tipos de bombas hidráulicas 521 BOMBAS HIDRODINÂMICAS DESLOCAMENTO NÃOPOSITIVO Nestas bombas não existe vedação entre a entrada e a saída um pequeno aumento da pressão reduz a vazão na saída Exemplo Bombas centrífugas que possuem fluxo radial Existe também as que possuem fluxo axial são constituídas por uma hélice rotativa São usadas para transferir fluidos e cuja única resistência é a criada pelo peso do fluido e pelo atrito Essas bombas raramente são usadas em sistemas hidráulicos porque seu poder de deslocamento de fluido se reduz quando aumenta a resistência e também porque é possível bloquearse completamente seu pórtico de saída em pleno regime de funcionamento da bomba 522 BOMBAS HIDROSTÁTICAS DESLOCAMENTO POSITIVO São bombas cuja entrada e saída são isoladas entre si evitando assim que a pressão da saída interfira na entrada Neste tipo de bomba a saída do fluido independe da pressão com exceção de existência de perdas e vazamentos por isso são as bombas mais apropriadas para transmitir força hidráulica em equipamento industrial em maquinaria de construção em aviação e demais aplicações As bombas hidrostáticas produzem fluxos de forma pulsativa porém sem variação de pressão no sistema Especificação de Bombas As bombas são geralmente especificadas pela capacidade de pressão máxima de operação e pelo seu deslocamento em litros por minuto em uma determinada rotação por minuto Relações de Pressão A faixa de pressão de uma bomba é determinada pelo fabricante baseada na vida útil da bomba Deslocamento Deslocamento é o volume de líquido transferido durante uma rotação e é equivalente ao volume de uma câmara multiplicado pelo número de câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba durante uma rotação da mesma O deslocamento é expresso em centímetros cúbicos por rotação e a bomba é caracterizada pela sua capacidade nominal em litros por minuto Capacidade de Fluxo A capacidade de fluxo pode ser expressa pelo deslocamento ou pela saída em litros por minuto Eficiência volumétrica Teoricamente uma bomba desloca uma quantidade de fluido igual a seu deslocamento em cada ciclo ou revolução Na prática o deslocamento é menor devido a vazamentos internos Quanto maior a pressão maior será o vazamento da saída para a entrada da bomba ou para o dreno o que reduzirá a eficiência volumétrica A eficiência volumétrica é igual ao deslocamento real dividido pelo deslocamento teórico dada em porcentagem Se por exemplo uma bomba a 70kgfcm2 de pressão deve deslocar teoricamente 40 litros de fluido por minuto e desloca apenas 36 litros por minuto sua eficiência volumétrica nessa pressão é de 90 como se observa aplicando os valores na fórmula As bombas hidráulicas atualmente em uso são em sua maioria do tipo rotativo ou seja um conjunto rotativo transporta o fluido da abertura de entrada para a saída De acordo com o tipo de elemento que produz a transferência do fluido as bombas rotativas podem ser de engrenagens de palhetas ou de pistões 523 O PROBLEMA DA CAVITAÇÃO Entendese por cavitação a formação temporária de espaços vazios ou bolhas devido a quedas de pressão no fluido chegando a ponto de vaporização do próprio fluido No lado de sucção da bomba as bolhas se formam por todo o líquido Isso resulta num grau reduzido de lubrificação e num conseqüente aumento de desgaste Figura 54 Cavitação do óleo Conforme essas cavidades são expostas à alta pressão na saída da bomba as paredes das cavidades se rompem e geram toneladas de força por centímetro quadrado O desprendimento da energia gerada pelo colapso das cavidades desgasta as superfícies do metal Figura 55 Colapso da cavitação do óleo Se a cavitação continuar a vida da bomba será bastante reduzida e os cavacos desta migrarão para as outras áreas do sistema prejudicando os outros componentes A melhor indicação de que a cavitação está ocorrendo é o ruído O colapso simultâneo das cavidades causa vibrações de alta amplitude que são transmitidas por todo o sistema e provocam ruídos estridentes gerados na bomba Durante a cavitação ocorre também uma diminuição na taxa de fluxo da bomba porque as câmaras da bomba não ficam completamente cheias de líquido e a pressão do sistema se desequilibra Quando há cavitação as medidas a serem tomadas são Verificar filtros e respiro do reservatório se não estão entupidos Verificar se a viscosidade é a recomenda pelo fabricante Verificar se as dimensões das linhas estão corretas Escorvar preencher a bomba com óleo no princípio do funcionamento Se a pressão barométrica está conforme especificação do fabricante 524 PROBLEMA DA AERAÇÃO A aeração é a entrada de ar no sistema através da sucção da bomba O ar retido é aquele que está presente no líquido sem estar dissolvido no mesmo O ar está em forma de bolhas Se ocorrer de a bomba arrastar fluido com ar retido as bolhas de ar terão mais ou menos o mesmo efeito da cavitação sobre a bomba Contudo como isso não está associado com a pressão de vapor vamos nos referir a esta ação como sendo uma pseudocavitação Muitas vezes o ar retido está presente no sistema devido a um vazamento na linha de sucção Uma vez que a pressão do lado da sucção da bomba é menor que a pressão atmosférica Qualquer abertura nesta região resulta na sucção do ar externo para o fluido e conseqüentemente para a bomba Qualquer bolha de ar retida que não puder escapar enquanto o fluido está no tanque irá certamente para a bomba A aeração 53 VÁLVULAS Válvulas são elementos destinados a controlar o fluxo de ar comprimido com a finalidade de se obter um determinado resultado Observar atentamente as figuras seguintes onde são mostradas a simbologia e a forma interna de válvulas típicas Figura 56 Esquemas de válvulas hidráulicas Existem vários tipos de válvulas As principais e mais utilizadas são 531 VÁLVULAS LIMITADORAS DE PRESSÃO DE ALÍVIO OU DE SEGURANÇA Figura 57 Válvula hidráulica e simbologia A pressão máxima do circuito hidráulico pode se controlada com o uso de uma válvula limitadora de pressão normalmente fechada Com a via primária da válvula conectada à pressão do sistema e a via secundária conectada ao tanque o carretel no corpo da válvula é acionado por um nível predeterminado de pressão e neste ponto as vias primária e secundária são conectadas e o fluxo é desviado para o tanque COMPONENTES DA VÁLVULA LIMITADORA DE PRESSÃO 1 Cone de vedação 2 Sede da válvula 3 Mola 4 Botão de ajuste 5 Encaixe do parafuso 6 Porca de trava 532 VÁLVULAS DE RETENÇÃO OU DE BLOQUEIO Figura 58 Válvula de retenção e simbologia As válvulas de retenção são aparentemente pequenas quando comparadas aos outros componentes hidráulicos mas elas são componentes que servem à funções importantes e muito variadas Uma válvula de retenção consiste basicamente de corpo da válvula vias de entrada e saída e de um assento móvel que é preso por uma mola de pressão Essa montagem faz com que o fluido atravesse a válvula em um sentido mas não no outro COMPONENTES DA VÁLVULA RETENÇÃO Corpo da válvula Esfera de vedação Mola A Engate macho B Engate rápido fêmea 533 VÁLVULAS DE CONTROLE DE FLUXO A função da válvula controladora de fluxo é a de reduzir a vazão em uma linha do circuito Ela desempenha a sua função por ser uma restrição maior que a normal do sistema Para vencer a restrição é necessário uma pressão maior provocando o desvio do fluxo para outra parte do circuito ou promovendo a abertura da válvula limitadora de pressão deslocando o fluxo para o reservatório São utilizadas quando se deseja controlar a velocidade em determinados atuadores Figura 59 Válvula de controle de fluxo e simbologia COMPONENTES DA VÁLVULA CONTROLADORA DE FLUXO 1 Corpo da válvula 2 Botão de ajuste 3 Válvula estranguladora 4 Sede da válvula 5 Esfera de vedação 6 Mola A União macho B Engate rápidofêmea VÁLVULAS DIRECIONAIS Em sua grande maioria os circuitos hidráulicos necessitam de meios para se controlar a direção e o sentido do fluxo de fluido Através desse controle podese obter movimentos desejados dos atuadores cilindros motores e osciladores hidráulicos etc de tal forma que seja possível se efetuar o trabalho exigido O processo mais utilizado para se controlar a direção e sentido do fluxo de fluido em um circuito é a utilização de válvulas de controle direcional comumente denominadas apenas de válvulas direcionais Esses tipos de válvulas podem ser de múltiplas vias que com o movimento rápido de um só elemento controla a direção ou sentido de um ou mais fluxos diversos de fluido que vão ter à válvula IDENTIFICAÇÃO DE UMA VÁLVULA DE CONTROLE DIRECIONAL Para identificação da simbologia das válvulas direcionais ISO ABNT devese considerar Número de posições Número de vias Posição normal Tipo de Acionamento Os quadrados da figura unidos representam o número de posições ou manobras distintas que uma válvula pode assumir Devese saber que uma válvula direcional possui no mínimo dois quadrados ou seja realiza pelo menos duas manobras O número de vias corresponde ao número de conexões úteis que uma válvula pode possuir podem ser vias de passagem ou vias de bloqueio ou a combinação de ambas A posição normal de uma válvula de controle direcional é a posição em que se encontram os elementos internos quando a mesma não foi acionada geralmente é mantida por força de uma mola Figura 510 Nomenclatura das válvulas hidráulicas TIPOS DE VÁLVULAS DIRECIONAIS Figura 511 Válvula hidráulica direcional 42 Válvula direcional principal 42vias acionada por alavanca e retorno por mola COMPONENTES DA VÁLVULA DIRECIONAL 42 VIAS Carretel Mola Mola Sede Alavanca P Via de pressão A Via de utilização B Via de utilização T Via de retorno COMPONENTES DA VÁLVULA DIRECIONAL 43 VIAS CENTRO ABERTO 1 Carretel 2 Sede 3 Mola 4 Mola 5 Alavanca 6 Mecanismo de encosto P Via de pressão A Via de utilização B Via de Utilização T Via de retorno Figura 512 Válvula hidráulica direcional 43 centro aberto Válvula de controle direcional 43 vias centro aberto alavanca e centrada por mola Figura 513 Válvula hidráulica direcional 43 centro fechado Válvula de controle direcional 43 vias centro fechado acionada por alavanca e centrada por mola COMPONENTES DA VÁLVULA DIRECIONAL 43 VIAS CENTRO FECHADO Carretel Sede Mola Mola Alavanca Mecanismo de encosto P Via de pressão A Via de utilização B Via de Utilização T Via de retorno 54 ATUADORES HIDRÁULICOS 541 ATUADORES LINEARES Figura 514 Atuador linear Por se tratar de um atuador a função básica de um cilindro hidráulico é transformar força potência ou energia hidráulica em força potência ou energia mecânica O cilindro hidráulico é composto de diversas partes A figura define bem os diferentes elementos que unidos compõe esse equipamento COMPONENTES DO ATUADOR LINEAR 1 Êmbolo 2 Vedação do êmbolo 3 Haste 4 Guia da haste 5 Vedação da haste 6 Anel raspador 7 Flange dianteiro 8 Conexão 9 Cilindro 10 Câmara da haste 11 Câmara do êmbolo 12 Conexão 13 Entrada ou saída do óleo 14 542 ATUADORES ROTATIVOS A energia hidráulica fornecida para um motor hidráulico é convertida em mecânica sob a forma de torque e rotação Figura 515 Atuador rotativo COMPONENTES DO ATUADOR ROTATIVO Sede com dutos de ligação Engrenagem interna fixa Engrenagem externa União universal Eixo de saída Construtivamente o motor assemelhase a uma bomba excetuandose evidentemente a aplicação que é inversa uma da outra Existem casos inclusive em que o equipamento pode trabalhar ora como bomba ora como motor hidráulico 55 MANGUEIRAS E TUBULAÇÕES Geralmente os sistemas hidráulicos utilizam mangueiras flexíveis como elementos para movimentação do fluido isto devido ao fato das mangueiras absorverem vibrações e facilitarem a mudança de direção de transmissão da força Existe uma grande quantidade de diferentes tipos de mangueiras classificadas de acordo com a sua pressão máxima que suporta diâmetro etc A seguir uma tabela de correias hidráulicas fabricadas pela Good Year Figura 516 Especificações técnicas de mangueiras hidráulicas ANEXO ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DE MATERIAIS HIDRÁULICOS Dados para pedido Dimensionamento Corte Alojamento RCB2 RP 91 4010900 Considerada perda de volume de 3 p 315 bar BIBLIOGRAFIA CHRISPIN MARCELO R Apostila pneumática eletropneumática e hidráulica geral 1 Ed Organização Einsten 2002 DRAPINSK J Hidráulica e pneumática industrial e móvel São Paulo SP MacGraw Hill do Brasil 1977 287p FIALHO Arivelto Bustamente Automação hidráulica Projetos dimensionamento e análise de circuitos 5ª Ed Ed Erica 2007 GOOD YEAR Catálogo técnico de mangueiras hidráulicas PALMIERI AC Manual de hidráulica básica Albarus PARKER HANNIFIN CO Tecnologia hidráulica industrial Centro Didático de Automação Parker Hannifin Divisão Schrader Bellows PARKER HANNIFIN CO Tecnologia pneumática industrial Centro Didático de Automação Parker Hannifin Divisão Schrader Bellows PARKER HANNIFIN CO Tecnologia eletropneumática industrial Centro Didático de Automação Parker Hannifin Divisão Schrader Bellows REXROTH Treinamento hidráulico curso thr Rexroth Hidráulica Ltda 1985 SENAI FLORIANÓPOLIS Hidráulica e técnicas de comando Florianópolis 2004 ZIMMERMANN Marco Aurélio Sistema especialista protótipo para auxílio na seleção de bombas hidrostáticas UFSC 2003 Florianópolis