apostila de hidráulica recurso_10605

HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO

Jos Fernando Xavier FaracoPresidente da FIESC

Srgio Roberto ArrudaDiretor Regional do SENAI/SC

Antnio Jos CarradoreDiretor de Educao e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antnio Dociatti Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC


Florianpolis 2005

autorizada reproduo total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema desde que a fonte seja citada

Equipe Tcnica:Organizao: Organizao:Adagir Saggin Adalberto Silveira Guilherme de Oliveira Camargo Irineu Parolin Natalino Uggioni Sandro Feltrin Vilmar Loshstein Natalino Uggioni

Reviso Tcnica: Reviso Ortogrfica:Ana Lcia Pereira do Amaral Rafael Viana Silva

Projeto Grfico: Capa:

Rafael Viana Silva Samay Milet Freitas

Servio Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional de Santa Catarina www.sc.senai.br Rodovia Admar Gonzaga, 2765 Itacorubi. CEP 88034-001 - Florianpolis - SC Fone: (048) 231-4221 Fax: (048) 231-4331 Este material faz parte do Programa SENAI/SC de Recursos Didticos. www.sc.senai.br/recursosdidticos

SRIE RECURSOS DIDTICOS

NDICE DE FIGURAS1 INTRODUO A HIDRULICA................................131.1 Lei de Pascal..................................................................................................14 1.2 Princpio de compensao de energia................................................................14 1.3 Vazo...........................................................................................................15 1.4 Coluna do fluido.............................................................................................16 1.5 Fluxo laminar e fluxo turbulento.......................................................................17 1.6 Tabela de velocidades de fluxo recomendadas no sistema oleodinmico..................18 1.7 Tabela de comprimentos equivalentes a perdas localizadas (em polegadas de canalizao retilnea.................................................................................................21

FATORES RESULT DA 2 FATORES RESULTANTES D A PRESSO NUM SISTEMA...............................................................24 SISTEMA...............................................................242.1 Carga sobre o atuador.....................................................................................24 2.2 Restrio na tubulao....................................................................................25

UNIDADES FUNDAMENT AMENTAIS 3 UNID ADES FUND AMENTAIS DO SISTEMA INTERNACIONAL.................................................263.1 Quadro das unidades fundamentais do SI...........................................................26 3.2 Tabela de converso das principais unidades de presso........................................26 3.3 Quadro de unidades de presso mais utilizados em sistema hidrulicos...................26 3.4 Quadro das principais unidades de capacidade ou volume....................................27 3.5 Quadro das principais unidades de fora............................................................27 3.4 Quadro das principais unidades de vazo...........................................................27

4 COMPOSIO DOS SISTEMAS HIDRULICOS..........284.1 Posio do reservatrio em relao bomba.......................................................28

SIMBOLOGIA/RESUMO OGIA/RESUMO..........................................29 5 SIMBOLOGIA/RESUMO..........................................295.1 Quadro dos smbolos das linhas de fluxo............................................................29 5.2 Quadro de smbolos funcionais.........................................................................29 5.3 Quadro de smbolos das fontes de energia.........................................................29 5.4 Quadro dos smbolos das vlvulas direcionais......................................................30 5.5 Quadro dos smbolos dos mtodos de acionamento............................................30 5.6 Quadro dos smbolos das vlvulas controladoras de vazo.....................................30 5.7 Quadro dos smbolos das vlvulas de reteno....................................................31 5.8 Quadro dos smbolos das vlvulas reguladoras de presso.....................................31 5.9 Quadro dos smbolos de reservatrio.................................................................31 5.10 Quadro dos smbolos de bombas....................................................................32 5.11 Quadro dos smbolos de cilindros...................................................................32 5.12 Quadro dos smbolos de motores...................................................................33 5.13 Quadro dos smbolos de intrumentos e acessrios............................................33


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6 BOMBAS HIDRULICAS.........................................346.1 Bombas hidrulicas.........................................................................................34 6.2 Bombas de engrenagens.................................................................................34 6.3 Bombas de engrenagens internas......................................................................35 6.4 Bombas de engrenagens espinha de peixe.........................................................36 6.5 Bombas de vazo fixa (balanceada)....................................................................36 6.6 Esquema do princpio de funcionamento...........................................................37 6.7 Funcionamento na presso mnima de trabalho...................................................37 6.8 Funcionamento na presso mxima de trabalho...................................................37 6.9 Bomba de pistes axiais de eixo inclinado ou desalinhado.....................................38 6.10 Bombas de pistes radiais..............................................................................38 6.11 Bombas de pistes axiais de placa ou disco inclinado..........................................38 6.12 Bombas em srie.........................................................................................39 6.13 Bombas em paralelo.....................................................................................39 6.14 Bombas de pistes radiais..............................................................................39

VLVULAS 7 VLVULAS DIRECIONAIS.......................................417.1 Vlvula carretel..............................................................................................42 7.2 Vlvula direcional com mbolo deslizante..........................................................43 7.3 Vlvula direcional de assento esfrico................................................................43 7.4 Sobreposio positiva......................................................................................44 7.5 Sobreposio negativa....................................................................................44 7.6 Esquema de solenide....................................................................................45 7.7 Quadro de defeito, causas possveis e solues...................................................45 7.8 Vlvula de duplo acionamento.........................................................................46 7.9 Vlvula direcional 4/3 vias, pr-acionada por solenide, acionada por presso hidrulica, centrada por mola; de piloto e dreno interno...............................................46

8 REGISTROS............................................................478.1 Registros.......................................................................................................47

9 ATUADORES LINEARES.........................................489.1 Componentes do cilindro................................................................................48 9.2 Amortecimento.............................................................................................49 9.3 Anis...........................................................................................................50 9.4 Anis tipo O..............................................................................................50 9.5 Anis tipo lbio de dupla ao..........................................................................51

ATUADORES ROTATIVOS.....................................52 10 ATUADORES ROTATIVOS.....................................5210.1 Comparao entre uma bomba e um motor de engrenagem..............................52 10.2 Pinho cremalheira.......................................................................................53 10.3 Motores oscilantes ou osciladores...................................................................54 10.4 Oscilador com cilindro...................................................................................54 10.5 Oscilador com rosca sem-fim.........................................................................54 10.6 Oscilador de palhetas...................................................................................69

VLVULA BLOQUEIO OQUEIO.......................................56 11 VLVULA DE BLOQUEIO.......................................5611.1 Vlvula de reteno simples..........................................................................56HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 6


11.2 Vlvula de reteno pilotada geminada............................................................56 11.3 Vlvula de reteno pilotada..........................................................................57 11.4 Vlvula de preenchimento............................................................................57

RESERV TRIO...................................................58 12 RESERVATRIO...................................................5812.1 O reservatrio e seus componetes..................................................................58 12.2 Posicionamento das linhas de suco e retorno..................................................59 12.3 Bocal de enchimento com filtro.......................................................................59 12.4 Uso da chicana horizontal..............................................................................60 12.5 Uso da chicana vertical..................................................................................60

13 FLUIDOS HIDRULICOS........................................6113.1 Transmio de energia atravs de fluidos..........................................................61 13.2 Lubrificao e vedao das partes mveis.........................................................62 13.3 Resfriando e dissipando calor no reservatrio....................................................62 13.4 Viscosmetro de Saybolt................................................................................64 13.5 Tabela de comparao entre um fluido de IV50 e um de IV 90............................65 13.6 Tabela de converso de viscosidade.................................................................66

FILTROS...............................................................67 14 FILTROS...............................................................6714.1 Filtro de suco............................................................................................67 14.2 Filtro de presso...........................................................................................67 14.3 Filtro de retorno...........................................................................................68 14.4 Filtro de retorno com indicador ptico (mecnico).............................................68 14.5 Filtro de retorno com indicador eletro-ptico de saturao..................................68 14.6 Alguns tipos de elementos filtrantes...............................................................69

VLVULAS VAZO (FLUXO).. UXO). 15 VLVULAS CONTROLADORAS DE VAZO (FLUXO)...7015.1 Vlvulas controladoras de vazo sem compensao de presso...........................70 15.2 Vlvula controladora bidirecional e tipos de elementos controladores...................70 15.3 Vlvulas redutoras de vazo com reteno (controle unidirecional).......................71 15.4 Vlvula controladora de vazo com compensao de presso..............................71 15.5 Construo tipo A, estreitamento antes do compensador.................................72 15.6 Construo tipo B, estreitamento antes do compensador................................72 15.7 Mtodo de controle de fluxo: na entrada, na sada e em desvio............................74 15.8 Exemplo de circuito hidrulico industrial com duas velocidades de avano............75 15.9 Exemplo de circuito hidrulico industrial com trs velocidades de avano.............75

VLVULAS PRESSO........... ............ 16 VLVULAS REGULADORAS DE PRESSO..............7616.1 Princpio bsico de funcionamento das vlvulas reguladoras de presso.................76 16.2 Vlvula de alvio...........................................................................................77 16.3 Vlvula de descarga.....................................................................................77 16.4 Circuito com bombas em paralelo, aplicao de vlvula de alvio e de descarga.........78 16.5 Aplicao de uma bomba de pistes radiais......................................................78 16.6 Vlvula de seqncia de ao direta................................................................79 16.7 Circuito hidrulico seqencial.........................................................................79 16.8 Circuito regenerativo seqencial.....................................................................80 16.9 Vlvula redutora de presso..........................................................................80HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 7


16.10 Vlvula redutora de presso de operao direta...............................................81 16.11 Ventagem e controle remoto.......................................................................81 16.12 Controle de presso remoto, posio central da vlvula direcional......................82 16.13 Controle de presso remoto, solenide b energizado...................................82 16.14 Controle de presso remoto, solenide a energizado...................................83

LGICO........................................... ............................................ 17 ELEMENTO LGICO..............................................8417.1 Princpio de funcionamento do elemento lgico...............................................84 17.2 Reteno de A para B....................................................................................85 17.3 Reteno de B para A....................................................................................85 17.4 Possibilidade de comando por B......................................................................85 17.5 Possibilidade de comando por A......................................................................85 17.6 Possibilidade de comando por A e B................................................................86 17.7 Vlvula de reteno pilotada..........................................................................86 17.8 Integrao entre vlvula direcional e vlvula de reteno....................................86 17.9 Reteno em uma direo e controle de fluxo no sentido contrrio.......................87 17.10 Integrao entre vlvula direcional e reguladora de vazo.................................87 17.11 Dupla reteno..........................................................................................87 17.12 Vlvula limitadora de presso.......................................................................88 17.13 Exemplo de circuito com aplicao do elemento lgico....................................88

CALOR....................................... OR........................................ 18 TROCADOR DE CALOR..........................................8918.1 Trocador de calor a ar.....................................................................................89 18.2 Trocador de calor a gua................................................................................89

ACUMULADORES............................................... 19 ACUMULADORES.................................................9019.1 Acumuladores.............................................................................................90 19.2 Ciclo de trabalho de um acumulador de membrana...........................................91 19.3 Ciclo de trabalho de um acumulador de bexiga.................................................92 19.4 Exemplo de circuito com aplicao de acumulador hidrulio................................92

20 INTENSIFICADORES DE PRESSO - BOOSTERS..93 BOOSTERS..9320.1 Intensificadores de presso boosters............................................................93

MEDIO........................... ............................ 21 INSTRUMENTOS DE MEDIO..............................9421.1 Manmetro de Bourdon...............................................................................94 21.2 Manmetro com sinal eltrico........................................................................94 21.3 Vlvula isoladora de manmetro....................................................................95 21.4 Pressostato de mbolo..................................................................................96 21.5 Pressostato tipo Bourdon...............................................................................96

INTERLIGAO, 22 ELEMENTOS DE INTERLIGAO , CONEXO E O. V E DA O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 722.1 Tipos de mangueiras.....................................................................................98 22.2 Esquema interno de um bloco manifold...........................................................98 22.3 Conexes por roscas.....................................................................................99HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 8


SUMRIO1 INTRODUO HIDRULICA................................131.1 Histrico..................................................................................................13 1.2 Princpio de Pascal..................................................................................14 1.3 Transmio de fora hidrulica..............................................................14 1.3.1 Leis de vazo (hidrodinmica e mecnica dos fluidos)........................15 1.3.2 Conservao de energia...................................................................16 1.3.3 Perdas de energia por atrito..............................................................17 1.3.4 Regimes de fluxos.............................................................................17 1.3.5 Nmeros de Reynolds (Re)................................................................17 1.3.6 Resistncia passagem de fluido.......................................................18 1.3.7 Dimensionamento de tubos em funo da velocidade......................18 1.3.8 Dimensionamento em funo da perda de carga..............................19 1.4 Vantagens e desvantagens dos sistemas hidrulicos..........................22 1.4.1 Vantagens.........................................................................................22 1.4.2 Conservao de energia...................................................................22 1.5 Potncia..................................................................................................22 1.5.1 Potncia hidrulica.............................................................................22

FATORES RESULT DA 2 FA TORES RESULT ANTES D A PRESSO NUM SISTEMA...............................................................242.1 Tipos de presso, unidade de presso e outras grandezas.................25

UNIDADES FUNDAMENT AMENTAIS 3 UNID ADES FUND AMENTAIS DO SISTEMA INTERNACIONAL...............................................263.1 Converso das principais unidades de presso...................................26 3.2 Unidades de presso mais utilizadas em sistemas hidrulicos...........26 3.3 Principais unidades de capacidade ou volume...................................27 3.4 Principais unidades de fora..................................................................27 3.5 Principais unidades de vazo................................................................27

4 COMPOSIO DOS SISTEMAS HIDRULICOS..........284.1 Posio do reservatrio.........................................................................28

SIMBOLOGIA/RESUMO OGIA/RESUMO..........................................29 5 SIMBOLOGIA/RESUMO..........................................29 RESERV COMPRIMIDO.....................34 6 RESERVATRIO DE AR COMPRIMIDO.....................346.1 Converso das principais unidades de presso...................................34 6.1.1 Tipos.................................................................................................34HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 9


6.1.2 Bombas de deslocamentos positivo..................................................34 6.1.3 Bombas de palhetas..........................................................................36 6.1.4 Bombas de pistes............................................................................37 6.2 Montagem e instalao de bombas.....................................................38 6.1.1 Cuidados na instalao de bombas....................................................40 6.1.2 Cativao..........................................................................................40 6.1.3 Aerao.............................................................................................40

VLVULAS 7 VLVULAS DIRECIONAIS.......................................417.1 Sobreposio das vlvulas direcionais.................................................42 7.1.1 Tipos construtivos para vlvulas.........................................................42 7.1.2 Tipos de solenides...........................................................................45 7.1.3 Vlvulas direcionais pr-operadas (sanduiche de vlvulas)................46

8 REGISTROS............................................................478.1 Tipos de registros...................................................................................47

ATU TUADORES 9 ATUADORES LINEARES.........................................489.1 Amortecimento do fim de curso nos cilindros hidrulicos................48 9.2 Vedaes para cilindros e demais componentes................................49

ATUADORES ROTATIVOS.....................................52 10 ATUADORES ROTATIVOS.....................................52 VLVULAS BLOQUEIO OQUEIO.....................................56 11 VLVULAS DE BLOQUEIO.....................................5611.1 Vlvula de preenchimento ou de suco.........................................57

RESERV TRIO...................................................58 12 RESERVATRIO...................................................5812.1 Componentes do reservatrio...........................................................58 12.2 Montagem das linhas..........................................................................59 12.3 Chicanas...............................................................................................60

13 FLUIDOS HIDRULICOS........................................6113.1 Principais fluidos hidrulicos..............................................................62 13.2 Viscosidade..........................................................................................63 13.2.1 Importncia do controle de viscosidade...........................................63 13.2.2 Mtodos para definio da viscosidade...........................................64

14 FILTROS...............................................................67 FILTROS...............................................................6714.1 Tipos de filtros quanto posio de montagem...............................67 14.1.1 Materiais dos elementos filtrantes..................................................63HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 10


VLVULAS VAZO (FLUXO)...70 UXO)... 15 VLVULAS CONTROLADORAS DE VAZO (FLUXO)...7015.1 Controlar velocidade dos atuadores.................................................74 15.1.1 Exemplo de circuito hidrulico industrial com duas velocidades de avano.........................................................................................75 15.1.2 Exemplo de circuito hidrulico industrial com trs velocidades de avano.........................................................................................75

VLVULAS REGULADORAS PRESSO .............. O. ..76 16 VLVULAS REGULADORAS DE PRESSO...............7616.1 Princpio bsico de funcionamento das vlvulas reguladoras de presso..................................................................................................76 16.1.1 Vlvula de seqncia de ao direta...............................................79 16.1.2 Vlvula redutora de presso............................................................80 16.1.3 Vlvula redutora de presso de operao direta..............................80 16.2 Ventagem e controle remoto.............................................................81

LGICO............................... .............. ................................ ..84 17 ELEMENTO LGICO..............................................8417.1 Alguns exemplos de aplicao...........................................................85

CALOR........................... .............. OR............................ ..89 18 TROCADOR DE CALOR..........................................8918.1 Trocador de calor a ar...........................................................................89 18.2 Trocador de calor a gua.....................................................................89

ACUMULADORES................................................. ..90 19 ACUMULADORES............................................... ..9019.1 Comentrio sobre acumuladores......................................................91

BOOSTER..... ..93 20 INTENSIFICADORES DE PRESSO BOOSTER.....93 MEDIO..............................94 .............................. 21 INSTRUMENTOS DE MEDIO..............................9421.1 Manmentro com sinal eltrico.........................................................94 21.2 Termmetros........................................................................................95

INTERLIGAO, 22 ELEMENTOS DE INTERLIGAO , CONEXO E VEDAO............................................................. AO........................................................... ..97 VED AO........................................................... ..9722.1 Tubos.....................................................................................................97 22.2 Mangueiras..........................................................................................97 22.3 Placas de ligao e blocos manifold..................................................98 22.4 Elementos de conexo.......................................................................98 22.4.1 Conexo por roscas.........................................................................99

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.............................100HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 11


APRESENTAO APRESENTAOA finalidade deste material proporcionar aos interessados uma viso do mundo da hidrulica. As experincias tm revelado que atualmente a hidrulica indispensvel como um mtodo moderno de transmisso de energia. O termo hidrulica deriva da raiz grega hidro que significa gua. Hoje, entende-se por hidrulica a transmisso, controle de foras e movimentos por meio de fluidos lquidos (leos minerais e sintticos). Fluido toda a substncia que flui e toma a forma do recipiente no qual est confinado. Com a automatizao, os acionamentos e comandos hidrulicos ganharam importncia atravs do tempo. Grande parte das modernas e mais produtivas mquinas e instalaes so hoje parcial ou totalmente comandadas por sistemas hidrulicos. Apesar da multiplicidade dos campos de aplicao da hidrulica, o conhecimento dessa matria ainda no est totalmente difundido. Como resultado disso, a aplicao do sistema hidrulico tem sido restrita. O contedo inclui a descrio de sistemas hidrulicos para a transferncia de foras ou movimentos, seus princpios de funcionamento, detalhes construtivos dos componentes e a montagem de comandos hidrulicos na bancada, fazendo com que haja um relacionamento entre teoria e prtica.


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CAPTULO CAPTULO INTRODUO HIDRULICA1.1 HISTRICOExistem apenas trs formas de transmisso de energia na esfera comercial: a eltrica, a mecnica e a fludica (hidrulica e pneumtica). Naturalmente a mecnica a mais antiga de todas, por conseguinte a mais conhecida. Hoje utilizada de muitos outros artifcios mais apurados como engrenagens, cames, polias e outros. A eltrica, que usa geradores, motores eltricos, condutores e uma gama muito grande de outros componentes, uma forma de transmisso desenvolvida nos tempos modernos. o nico meio de transmisso de energia que pode ser transportado a grandes distncias. A fora fludica tem origem, por incrvel que parea, a milhares de anos. O marco inicial que se tem conhecimento a utilizao da roda dgua, que emprega a energia potencial da gua armazenada a uma certa altura, para a gerao de energia mecnica. O uso do fluido sob presso, como meio de transmisso de potncia, j mais recente, sendo que o seu desenvolvimento ocorreu, mais precisamente, aps a Primeira Grande Guerra Mundial. Os fatos mais marcantes da histria da energia fludica poderiam ser relacionados como os seguintes: Em 1795, um mecnico ingls, Joseph Bramah, construiu a primeira prensa hidrulica, usando como meio de transmisso a gua. Em 1850, Armstrong desenvolveu o primeiro guindaste hidrulico e, para constru-lo, tambm desenvolveu o primeiro acumulador hidrulico. Em 1900, foi construda a primeira bomba de pistes axiais nos Estados Unidos e, nesta mesma poca, ocorreu a substituio da gua por leo mineral, com muitas vantagens. Atualmente, com o desenvolvimento de novos metais e fluidos obtidos sinteticamente, a versatilidade e a dependncia do uso da transmisso de fora hidrulica ou pneumtica tornam-se evidentes desde o seu uso para um simples sistema de frenagem em veculos at a sua utilizao para complexos sistemas das eclusas, aeronaves e msseis. Vamos pensar um pouco: sem a energia fludica, a tecnologia moderna seria capaz de uma potncia para elevar um continer de grande tonelagem,HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 13

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ou potncia suficientemente pequena para prender um ovo sem quebrar a casca?

1.2 PRINCPIO DE PASCALBlaise Pascal, em 1648, enunciou a lei que rege os princpios hidrulicos: A presso exercida em um ponto qualquer de um lquido esttico a mesma em todas as direes, exercendo foras iguais em reas iguais e sempre perpendiculares superfcie do recipiente.

Figura 1.1: Lei de Pascal Fonte: RACINE, 1994, 9.ed., p. 13

Caso uma fora F atue sobre uma rea A e sobre um fluido confinado, ocorrer nesse fluido uma presso P.

Presso, conceitualmente, a fora exercida por unidade de rea.

1.3 TRANSMISSO DE FORA HIDRULICAEm 1795, Joseph Bramah criou a primeira prensa hidrulica manual aplicando o princpio de Pascal.

Figura 1.2: Princpio de compensao da energia Fonte: RACINE, 1994, 9.ed., p. 14


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Como a presso se distribui uniformemente em todas as direes e age com a mesma intensidade em todos os pontos, podemos afirmar que ela igual nas reas A e B do sistema. Portanto, podemos afirmar que:

Alm da possibilidade de calcular as foras ou reas que envolvem o sistema, tambm possvel calcular o deslocamento S dos mbolos.

DA VAZO 1.3.1 LEIS DA VAZO (HIDRODINMICA E MECNICA DOS FLUIDOS)Se um fluido flui por um tubo com vrios dimetros, o volume que passa em uma unidade de tempo o mesmo independente da seo. A velocidade do fluxo varia.

Figura 3.1: Vazo Fonte: REXROTH, 1994, p.31

onde:

Q = vazo em litros por minutos; V = volume em litros ou dm3 ; A = rea da seo transversal; s = curso ou comprimento.

O curso S na unidade de tempo t :


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Equao da continuidade:

Q1 = Q2

A1 . v1 = A2 . v2

CONSERV DA 1.3.2 CONSERVAO DA ENERGIAA lei da conservao da energia nos diz que, em um fluxo, a energia permanece constante enquanto no houver troca de energia com o exterior. Podemos dividir a energia total desta forma: Energia de posio (energia potencial), que est em funo da altura da coluna do fluido. Energia de presso, que a presso esttica. Energia cintica, que a energia de movimento em funo da velocidade do fluxo ou presso dinmica. Equao de Bernoulli para um sistema estacionrio:

Pela equao de Bernoulli, possvel comprovar que um fluido, ao passar por uma seo transversal reduzida, provocar um aumento da velocidade e, como conseqncia, um aumento da energia cintica. Com a figura abaixo, podemos observar as diferenas de presso em um tubo que possui um estrangulamento; a presso representada por uma coluna de fluido.

Figura 1.4: Coluna do fluido Fonte: REXROTH, 1987, p.15

A altura das colunas representa presso; portanto, observem no estrangulamento.


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Em uma instalao hidrulica, importante a energia de presso ou presso esttica. A energia de posio e a energia cintica so muito pequenas; portanto, podemos desprez-las.

PERDAS ATRITO 1.3.3 PERD AS DE ENERGIA POR ATRITOQuando um fluido movimenta-se em um sistema, produzindo calor por atrito, perde-se uma parte da energia em forma de energia trmica, causando perda de presso. A energia hidrulica no pode ser transmitida sem perdas. A quantidade de energia perdida por atrito depende de: Comprimento da tubulao; Rugosidade interna da tubulao; Nmeros de conexes e derivaes; Dimetro da tubulao; Velocidade do fluxo.

FLUX UXOS 1.3.4 REGIMES DE FLUXOSO fluxo em um sistema hidrulico pode ser laminar ou turbulento.

Figura 1.5: Fluxo laminar e fluxo turbulento Fonte: REXROTH, 1987, p.16-17

1.3.5 NMERO DE REYNOLDS (RE)Para se saber quando o fluxo laminar ou turbulento, devemos definir o nmero de Reynolds, que se obtm atravs da seguinte frmula:

Onde:

Re = Nmero de Reynolds; =Densidade do fluido;


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v = Velocidade [cm/s]; D = Dimetro interno do tubo [cm]; = Viscosidade absoluta em [poise]; = Viscosidade cintica [cSt], para um leo a 220SSU e 38C = 0,475Stokes. Nmero de Reynolds: De 0 at 2.000 Re fluxo laminar. De 2.000 at 3.000 Re fluxo transitrio. Maior que 3.000 Re fluxo turbulento.

PASSA ASSAGEM FLUIDO 1.3.6 RESISTNCIA PASSAGEM DE FLUIDOSe um fluido escoa por um tubo, a presso vai se tornando cada vez menor em virtude da resistncia passagem. A queda de presso depende do atrito interno do fluido e do atrito do fluido com as paredes. Mas existem alguns fatores que influnciam, como: velocidade, regime de fluxo, viscosidade, acabamento interno do tubo, conexes, vlvulas, dimetro e comprimento do tubo. Por exemplo, em um tubo de 1 m de comprimento escoa uma vazo de 10L/min e se l a diferena de presso de 50 kPa, conforme segue:

1.3.7 DIMENSIONAMENTO DE TUBOS EM FUNO DA VELOCID ADE VELOCID OCIDADE

Figura 1.6: Tabela de velocidades de fluxo recomendadas no sistema oleodinmico

Partindo-se da velocidade recomendada e sabendo-se a vazo do sistema, podemos dimensionar o dimetro da tubulao.

onde:

D = dimetro interno do tubo; Q = vazo; v = velocidade do fluido.HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 18


Exemplo em funo da velocidade Dimensionar o tubo de uma linha que trabalha com uma presso de 80 Bar e vazo de 50 L/min. A velocidade recomendada a da tabela acima. Dados: Q = 50 L/min ou Q = 833,3 cm3/s; P = 80 Bar, ento adotaremos velocidade v = 4,5 m/s ou v = 450 cm/s.

O dimetro interno do tubo recomendado ser de 1,536 cm ou 15,36 mm; comercialmente, 5/8 de polegada.

1.3.8 DIMENSIONAMENTO EM FUNO DA PERDA DE CARGANa linha de presso de um sistema hidrulico, durante o escoamento do fluido atravs do sistema hidrulico, pode ocorrer uma perda de carga, que dividida em vrios fatores, que entram no clculo da perda de carga da seguinte forma:

onde:

P = perda de carga na linha (Bar); f = fator de frico [adimensional]; L = L1 + Ls = comprimento total [cm]; L1 = comprimento da tubulao retilnea[cm]; Ls = comprimento equivalente das singularidades [cm]; D = dimetro interno da tubulao [cm]; V = velocidade de escoamento do fluido [cm/s]; = densidade do fluido [Kg/m3] (para o leo SAE10 igual a 881,1Kg/m3); 21591 e 9266 = fator de converso para a uniformizao das unidades.

Fator de frico f

onde:

X = 64 para tubos rgidos e temperaturas constantes; X = 75 para tubos rgidos e temperaturas variveis ou para tubos flexveis e temperaturas constantes; X = 90 para tubos flexveis e temperaturas variveis

Exemplo em funo da perda de carga a) Determinar a vazo necessria no sistema em funo dos atuadores: assumiremos uma vazo de Q = 50 L/min.HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 19


b) Determinar a velocidade em funo do tipo de linha e presso: assumiremos uma presso na linha de 80 Bar, portanto uma velocidade de v = 450 cm/s, conforme tabela de velocidade recomendvel. c) Determinar o dimetro em funo da velocidade e da vazo: dimetro interno do tubo D = 1,536 cm, calculado no exemplo anterior. d) Determinar nmero de Reynolds, conforme frmula anterior:

e) Determinar o fator de frico f: para um tubo flexvel e temperatura varivel - X = 90

f) Determinar o comprimento total L em funo da planta e da tabela de comprimentos equivalentes para as perdas localizadas. Em nosso caso, considerar:

4 mangueiras flexveis; 2 cotovelos de 90 raio curto; 2 cotovelos de 90 raio longo.L1 = 320 cm, comprimento das 4 mangueiras do sistema conforme tabela de perdas localizadas nas conexes, respectivamente: comprimento de 40 e 20 cm/unidade. Resultando: Ls = 2 . 40 cm + 2 . 20 cm = 120 cm L = L1 + Ls = 320 cm + 120 cm L = 440 cm. g) Determinar DP = perda de carga na linha de presso:

h) Determinar as perdas localizadas nas vlvulas especiais (catlogo de fabricante): Uma vlvula especial de reteno pilotada de 5/8" montada em linha perde, conforme catlogo de fabricante, dP = 1,10 Bar.HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 20



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Figura1.7: Tabela de comprimentos equivalentes a perdas localizadas (em polegadas de canalizao retilnea)


i) Determinar a perda total, subtrair da presso fornecida e verificar se a presso efetiva ser ou no suficiente para o sistema.PTOTAL = P + dP = 1,58 +1,10 = 2,68 Bar; Presso fornecida: P = 80 bar; Presso efetiva (PE ) entre os dois pontos: PE = P - PTOTAL= 80 2,68 = 77,32 bar

Concluso O que podemos concluir que o clculo da perda de carga no sistema hidrulico importantssimo, pois a partir dele saberemos se a presso que fornecemos ao sistema suficiente para aquilo que se prope fazer.

VANTA DESVANT ANTA 1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS SISTEMAS HIDRULICOSOs sistemas hidrulicos so utilizados quando no possvel empregar outros sistemas como: mecnico, eltrico ou pneumtico.

VANTA 1.4.1 VANTA GENSdmenses reduzidas e pequeno peso com relao potncia instalada; reversibilidade instantnea; parada instantnea; proteo contra sobre carga; variao de velocidade com facilidade; possibilidade de comando por apalpador em copiadores hidrulicos.

DESVANT ANTA 1.4.2 DESVANTA GENSseu custo mais elevado que o eltrico e o mecnico; baixo rendimento devido a fatores como: a transformao da energia eltrica em mecnica, mecnica em hidrulica, para posteriormente ser transformada em mecnica novamente; alm do atrito interno e externo nos componentes e os vazamentos. Comparando-se com o pneumtico, os sistemas hidrulicos possuem um controle mais apurado na fora e na velocidade, alm de poderem trabalhar com presses bem maiores, possibilitando assim uma transmisso de potncia maior. Perdem no custo de instalao do sistema, que bem mais caro que a pneumtica.

1.5 POTNCIA1.5.1 POTNCIA HIDRULICAEm um sistema hidrulico, convertida a energia mecnica (proveniente de um motor eltrico ou trmico) em uma energia hidrulica. Ento temos:HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 22


potncia no motor eltrico: Pel . ( Watts ) = V (Volts) . I (Ampre); potncia no acoplamento ou mecnica: Pm = M (Nm). w (1/s); potncia hidrulica: Ph = P (N/m2). Q (m3/s). Rendimento: Como j vimos, existem perdas por atritos, vazamentos e etc.; portanto, nem toda a energia fornecida ao sistema transformada na aplicao desejada.


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CAPTULO CAPTULO RESULT DA FATORES RESULTANTES DA PRESSO NUM SISTEMAEm um sistema hidrulico, a funo da bomba fornecer vazo ao sistema, a presso resultar de dois fatores:

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Figuras 2.1: Carga sobre o atuador Fonte: SENAI/SP p.21 ,


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Figura 2.2: Restrio na tubulao Fonte: SENAI, SP p.21 ,

medida que a torneira comea a ser fechada, a presso aumenta gradativamente devido dificuldade de passagem pelo estrangulamento at atingir a presso mxima, quando ocorrer a abertura da vlvula de alvio e toda a vazo ser desviada para o reservatrio.

PRESSO, UNIDADES 2.1 TIPOS DE PRESSO, UNIDADES DE PRESSO E OUTRAS GRANDEZASPresso atmosfrica: o peso da coluna de ar da atmosfera em 1 cm2 de rea Presso relativa: a presso registrada no manmetro Presso absoluta: a soma da presso manomtrica com a presso atmosfrica Para melhor compreender as leis e o comportamento dos fluidos, devemos considerar as grandezas fsicas e sua classificao nos sistemas de medidas, sendo adotado nesta apostila o Sistema Internacional de Medidas - SI.


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CAPTULO CAPTULO

UNIDADES FUNDAMENT AMENTAIS UNIDADES FUNDAMENTAIS DO SISTEMA INTERNACIONAL INTERNACIONAL

3

Figura 3.1: Quadro das unidades fundamentais do SI

DAS PRINCIPAIS 3.1 CONVERSO DAS PRINCIPAIS UNIDADES DE PRESSOA utilizao da tabela de converso de unidades de presso consiste em tomar o valor do mdulo da unidade conhecida na coluna e multiplicar pelo valor da unidade solicitada na linha.

Figura 3.2: Tabela de converso das principais unidades de presso

3.2 UNIDADES DE PRESSO MAIS UTILIZADAS EM SISTEMAS HIDRULICOS


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Figura 3.3: Quadro de unidades de presso mais utilizadas em sistemas hidrulicos

Exemplo: a presso atmosfrica ao nvel do mar corresponde aproximadamente a uma coluna de gua com 10,13 metros de altura.

PRINCIPAIS UNIDADES 3.3 PRINCIPAIS UNIDADES DE VOL OLUME CAPACIDADE CAPACIDADE OU VOLUME

Figura 3.4: Quadro das principais unidades de capacidade ou volume

Exemplo: 1 m = 35,3147 ft3

PRINCIPAIS UNIDADES 3.4 PRINCIPAIS UNIDADES DE FORA

Figura 3.5: Quadro das principais unidades de fora

Ns podemos utilizar na prtica: 1 Kgf = 10 N

PRINCIPAIS UNIDADES VAZO 3.5 PRINCIPAIS UNIDADES DE VAZO

Figura 3.6: Quadro das principais unidades de vazo


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CAPTULO CAPTULO COMPOSIO DOS SISTEMAS HIDRULICOSOs sistemas hidrulicos compem-se das seguintes etapas:

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A gerao constituda pelo reservatrio, filtros, bombas, motores, acumuladores entre outros acessrios. O controle constitudo por vlvulas controladoras de vazo, presso e direcionais. No sistema de atuao encontram-se os atuadores, que podem ser os cilindros, osciladores e motores.

RESERV 4.1 POSIO DO RESERVATRIO EM RELAO BOMBA

O reservatrio de fluido poder ser montado acima e abaixo da bomba, conforme mostra a figura a seguir.

Figura 4.1: Posio do reservatrio em relao bomba Fonte: SENAI,SP p.17 ,

Se o nvel de leo de 30 dm acima da bomba, ento a presso na entrada da bomba igual a 30dm. 0,96 Kgf/dm3 = 27 Kgf/dm2 = 0,27 Kgf/cm2. A bomba est sendo alimentada com uma presso positiva.

aa a aHIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 28

Se o nvel de leo de 30 dm abaixo da bomba, o mecanismo da bomba gera um vcuo na sua entrada para sucionar o leo. O vcuo gerado igual a 30dm. 0,96 Kgf/dm3 = 27 Kgf/dm2 = 0,27 Kgf/cm2.


CAPTULO CAPTULO SIMBOLOGIA/RESUMO SIMBOLOGIA/RESUMOSmbolos grficos mais utilizados para componentes de sistemas hidrulicos.

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Figura 5.1: Quadro de smbolos de linhas de fluxo

Figura 5.2: Quadro de smbolos funcionais

Figura 5.3: Quadro de smbolos de fontes de energia


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Figura 5.4: Quadro de smbolos de vlvulas direcionais

Figura 5.5: Quadro de smbolos de mtodos de acionamento

Figura 5.6: Quadro de smbolos de vlvulas controladoras de vazo


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Figura 5.7: Quadro de smbolos de vlvulas de reteno

Figura 5.8: Quadro de smbolos de vlvulas reguladoras de presso

Figura 5.9: Quadro de smbolos de reservatrio


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Figura 5.10: Quadro de smbolos de bombas

Figura 5.11: Quadro de smbolos de cilindros


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Figura 5.12: Quadro de smbolos de motores

Figura 5.13: Quadro de smbolos de instrumentos e acessrios


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CAPTULO CAPTULO BOMBAS HIDRULICASBombas hidrulicas so componentes utilizados para fornecer vazo ao sistema, fornecendo energia necessria ao fluido.

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6.1 TIPOSDESLOCAMENTO POSITIVO 6.1.1 BOMBA DE DESLOCAMENTO NO POSITIVONestas bombas no existe vedao entre a entrada e a sada; um pequeno aumento da presso reduz a vazo na sada. Exemplo: bombas centrfugas que possuem fluxo radial. Existem tambm as que possuem fluxo axial, so constitudas por uma hlice rotativa.

Figura 6.1: Bombas hidrulicas Fonte: VICKERS, 1983, p.11-1

6.1.2 BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO DESLOCAMENTO POSITIVOBomba de engrenagens

Figura 6.2: Bomba de engrenagens Fonte: RACINE, 1981, p.130


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Simbologia

Figura 6.3: Simbologia de bomba de engrenagens

Princpio de funcionamento das bombas de engrenagem Com o desengrenamento das engrenagens motora e movida, o fluido conduzido da entrada para a sada nos vos formados pelos dentes das engrenagens e as paredes internas da carcaa da bomba; com o reengrenamento das engrenagens, o fluido espremido e forado para a sada. Caractersticas Possuem construo bem simples, pois existem, normalmente, somente duas peas mveis; So de fcil manuteno; So de vazo fixa; Preo mais baixo em relao aos outros tipos de bombas; Presso de operao at 250 Kgf/cm; Rendimento de 80 a 85%; Elevado rudo (reduzido nas bombas de engrenagens helicoidais); Tolerncia impurezas maior que as demais bombas. Bomba de engrenagens internas

Figura 6.4: Bomba de engrenagens internas Fonte: RACINE, 1981, p. 132

Simbologia

Figura 6.5: Simbologia de bomba de engrenagens internas


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Bomba de engrenagens helicoidais

Figura 6.6: Bomba de engrenagens espinha de peixe Fonte: RACINE, 1981, p.131

PALHET ALHETAS 6.1.3 BOMBAS DE PALHETASCaractersticas Construo simples, porm possui maior nmero de peas mveis (palhetas); So de fcil manuteno; Podem ser de vazo fixa ou varivel; Presso de trabalho: at 210 Kg/cm para bombas de anel elptico (balanceadas); 70 Kg/cm para bombas autocompensadoras; Rendimento 75 a 80%; Baixo rudo; Pouca tolerncia s impurezas. Tipos De vazo fixa (balanceada)

Figura 6.7: Bomba de vazo fixa (balanceada) Fonte: REXROTH, 1987, p.40


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De vazo varivel com compensao de presso

Figuras 6.8: Esquema do princpio de funcionamento Fonte: RACINE, 1981, p. 137

Figuras 6.9: Funcionamento na presso mnima de trabalho Fonte: RACINE, 1981, p. 137

Figuras 6.10: Funcionamento na presso mxima de trabalho Fonte: RACINE, 1981, p. 137

6.1.4 BOMBAS DE PISTESCaractersticas Possuem construo muito precisa; So de difcil manuteno; Podem ser de vazo fixa ou varivel (variveis somente as de pistes axiais);


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Presso de operao at 700 Kg/cm; So as que tm melhor rendimento; em torno de 95%; Baixo rudo; So as que menos toleram impurezas. Tipos

Figura 6.11: Bomba de pistes axiais de eixo inclinado ou desalinhado Fonte: REXROTH, 1987, p.56

Figura 6.12: Bomba de pistes radiais Fonte: REXROTH,1987, p. 46

Figura 6.13: Bomba de pistes axiais de placa ou disco inclinado Fonte: REXROTH, 1987, p.52

MONTA INSTALAO 6.2 MONTAGEM E INSTALAO DE BOMBASBombas em srie - quando a bomba hidrulica tem baixo poder de suco, instala-se uma bomba auxiliar (bomba de carga) cuja funo alimentar a bomba principal.HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 38


Figura 6.14: Bombas em srie

Bombas em paralelo - so utilizadas em casos em que se necessita de duas velocidades em atuadores, uma rpida e outra lenta. O rpido com pouca fora e o lento com grande fora, aplica-se tambm em casos de sistemas com circuitos independentes.

B1 = Bomba nmero 1; Q2= Alta vazo;

B2 = Bomba nmero 2; P1 = Alta presso;

Q1 = Baixa vazo; P2 = Baixa presso.

Figura 6.15: Bombas em paralelo

Sistema com vazo Q1 + Q2, a presso menor que P2.; Sistema com presso maior que P2, a vazo do sistema igual a Q1 at atingir a presso P1.

Figura 6.16: Bombas de pistes radiais


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CUIDADOS INSTALAO 6.2.1 CUIDADOS NA INSTALAO DE BOMBASComo qualquer equipamento eltrico ou mecnico, as bombas requerm uma srie de cuidados para garantir uma vida til mais longa. Para isso, devemos alinhar corretamente o motor de acionamento bomba, tanto no sentido axial como no angular indicando-se a utilizao de acoplamentos flexveis, porque, mesmo com instrumentos de preciso, sempre haver um pequeno desalinhamento. O sentido de rotao e a escorva (preencher a bomba) devero ser observados com ateno, pois, se instalados com rotao contrria e sem leo, iro aquecer rapidamente, levando inutilizao da bomba.

CAVIT VITAO 6.2.2 CAVITAOEntende-se por cavitao a formao temporria de espaos vazios ou bolhas, devido a quedas de presso no fluido, chegando a ponto de vaporizao. Com aumento da presso, as bolhas desfazem-se repentinamente, implodindo e cavando material das superfcies (estalando como pipocas) que estava em contato com a bolha. Ocorre o efeito diesel, alm de interferir na lubrificao. Quando h cavitao, as medidas a ser tomadas so: verificar filtros e respiro do reservatrio, se no esto entupidos; verificar se a viscosidade a recomenda pelo fabricante; verificar se as dimenses das linhas esto corretas; escorvar (preencher) a bomba com leo no princpio do funcionamento; se a presso baromtrica est conforme especificao do fabricante.

6.2.3 AERAOO fenmeno da aerao similar ao da cavitao, inclusive seus efeitos sobre a bomba e demais componentes do sistema. A condio de aerao tambm detectada pelo elevado rudo metlico. Sua causa, entretanto, distinta, ocorre em funo da entrada de ar pela linha de suco, e no em funo da evaporao. Quando h aerao, as medidas a ser tomadas so: Verificar se esto bem vedadas as ligaes entre os componentes da linha de suco; Evitar que a bomba arraste fluido com bolhas de ar do reservatrio (pseudocavitao), por no estar associado com a presso de vapor.


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CAPTULO CAPTULO VLVULAS VLVULAS DIRECIONAISVlvulas direcionais so responsveis pelo direcionamento do fluido. Suas caractersticas principais so: Nmero de posies: contadas a partir do nmero de quadrados da simbologia.

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Nmero de vias: contadas a partir do nmero de tomadas que a vlvula possui (em apenas uma posio).

Tipos de acionamento: podem ser manual ou automtico.

Tipos de centro: podem ser aberto ou fechado.


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As vantagens do centro aberto so: Menor desgaste da bomba; Menor aquecimento do leo; Menor consumo de energia. Exemplo de operao de uma vlvula de carretel (Spool) deslizante:

Figura 7.1: Vlvula carretel Fonte: RACINE, 1981, p.174

DAS VLVULAS 7.1 SOBREPOSIO DAS VLVULAS DIRECIONAISCONSTRUTIVOS PARA VLVULAS 7.1.1 TIPOS CONSTRUTIVOS PARA VLVULASAs vlvulas direcionais, conforme aplicao, so vlvulas de assento ou de corredia (com mbolo ou placas deslizantes).


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Figura 7.2: Vlvula direcional com mbolo deslizante Fonte: RACINE, 1981, p.

Na hidrulica, so predominantes as vlvulas de mbolo deslizante, para presso at 300 Bar. Porm, os mbolos metlicos com o corpo da vlvula apresentam uma folga de poucos mcrons (mm); mesmo assim, h ocorrncia de vazamento interno da conexo de maior presso para a de menor presso. As vlvulas direcionais de assento diferem fundamentalmente das vlvulas de mbolo, pela sua vedao isenta de vazamentos. Na ilustrao abaixo, o elemento esfrico representa uma vlvula direcional de assento esfrico e o elemento cnico uma vlvula direcional de assento cnico, ambas V.D 3/2 vias, que associadas representam uma V.D 4/2 vias.

Figura 7.3: Vlvula direcional de assento esfrico

Conforme a figura acima, a fora externa desloca o mbolo superior contra a mola mantendo a esfera encostada ao assento da direita, como isso temos a passagem de P para B e de A para T. Se eliminarmos a fora externa, a fora da mola afastar a esfera, deslocando-a para a esquerda; ento, teremos a passagem de P para A e no mesmo instante pilotar o elemento cnico, permitindo que haja a passagem de B para T.


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Sobreposio de comando nas vlvulas direcionais de pisto Conforme o tipo de mbolo de comando, ao serem comutadas as vlvulas para uma outra posio de comando, as conexes so fechadas ou interligadas durante um determinado tempo. Isto denominado sobreposio positiva ou negativa de comando. A sobreposio positiva onde todas as conexes fecham-se durante a comutao, por um pequeno tempo, formando CF; neste caso, no existe perda de presso, mas conseqentemente existe o surgimento de golpes de comando por causa do pico de presso.

Figura 7.4: Sobreposio positiva Fonte: REXROTH, 1987, p.97

A sobreposio negativa quando durante a comutao todas as conexes esto interligadas durante um pequeno tempo, formando um H; neste caso, no temos a formao de golpes de comando e picos de presso, mas porm h queda de presso, onde se esvazia os acumuladores de presso e, se existir cargas nos atuadores, estes podem ser acionados.

Figura 7.5: Sobreposio negativa Fonte: REXROTH, 1987, p. 97

Solenides - Nas vlvulas direcionais, os solenides acionam o spool das vlvulas direcionais, possibilitando a passagem do fluxo. O solenide consiste basicamente de trs elementos: a armadura, o T ou martelo e a bobina. Quando passamos uma corrente eltrica na bobina, gerado um campo magntico que empurra o martelo para baixo e que, por sua vez, deslocar o carretel da vlvula direcional, dando nova direo ao fluxo do fludo.


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Figura 7.6: Esquema de solenide Fonte: RACINE, 1981, p.177

7.1.2 TIPOS DE SOLENIDESDe corrente alternada (220V) - alta velocidade do ncleo; porm, se este no chegar ao final do curso, queima-se rapidamente (1 a 1,5 horas para os imersos em leo e 10 a 15 minutos para os secos). H tambm solenides com voltagem de 110 V. De corrente contnua (24V) - mais lento que o anterior. Solenide em banho de leo - movimenta-se suavemente e deve ter preferncia no caso de clima mido ou ao ar livre. Solenides em eletrovlvulas

Figura 7.7: Quadro de defeitos, causas possveis e soluo


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VLVULAS OPERADAS 7.1.3 VLVULAS DIRECIONAIS PR- OPERAD AS (SANVLVULAS) DUCHE DE VLVULAS)So vlvulas de tamanho nominal grande e de elevada potncia hidrulica (P Q). Funciona da seguinte forma: uma vlvula pequena comandada por . solenides acionada, deslocando o spool que permitir a passagem do leo que ir para o mbolo da vlvula principal. Por esse motivo so chamadas de vlvulas de duplo acionamento ou eletro-hidrulicas.

Figura 7.8: Vlvula de duplo acionamento Fonte: REXROTH, 1983, p. 106

Exemplo prtico:

Figura 7.9: Vlvula direcional 4/3 vias, pr-acionada por solenide, acionada por presso hidrulica, centrada por mola; de piloto e dreno interno.


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CAPTULO CAPTULO REGISTROSOs registros tm como funo isolar parte do circuito hidrulico. So de acionamento demorado e cansativo na grande maioria, no podendo ser usados quando a resposta a um acionamento tem que ser rpida e precisa.

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8.1 TIPOS DE REGISTROS

Figura 8.1: Registros Fonte: RACINE, 1981, p.167-168

Simbologia


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CAPTULO CAPTULO ATUADORES LINEARES TUADORESAtuadores lineares so chamados de cilindros e tm como funo transformar fora, potncia ou energia hidrulica em fora, potncia ou energia mecnica. A figura abaixo representa um cilindro de dupla ao.

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Figura 9.1: Componentes do cilindro Fonte: RACINE, 1981, p.73

Simbologia

9.1 AMORTECIMENTO DO FIM DE CURSO NOS CILINDROS HIDRULICOSTem como funo a frenagem ou desacelerao at a parada final, evitando o impacto no fim do curso. Este tipo de amortecimento faz parte dos cilindros que no podem ter impactos ao chegar ao fim de curso, principal-


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mente quando trabalham com velocidades elevadas; estes efeitos normalmente so prejudiciais ao sistema. O amortecimento consiste de coxins junto ao mbolo, os quais, ao chegarem prximo do fim do curso, encontraro uma cmara reduzida, associada a uma vlvula de estrangulamento para a regulagem, e mais uma vlvula de reteno para facilitar o arranque do cilindro, conforme figura abaixo:

Figura 9.2: Amortecimento Fonte: RACINE, 1981, p. 116

VEDAES PARA 9.2 VEDAES PARA CILINDROS E DEMAIS COMPONENTESAlm das vedaes estticas entre as partes firmes ligadas, necessita-se, no cilindro hidrulico, gaxetas dinmicas entre as peas mveis, que devem ter boa vedao entre as partes, boa resistncia ao desgaste e pouco atrito. Para selecionar a vedao dos elementos, devemos verificar a compatibilidade com o fluido, a relao de presso, o tipo de aplicao e a construo dos componentes. Juntas - so dispositivos para vedar superfcies planas. Os projetos mais antigos de flanges e vlvulas montadas em subplacas usam esse tipo de vedao. Atualmente os equipamentos hidrulicos usam com mais freqncia os anis Oring retentores torneados ou gaxetas de compresso. Os principais tipos de vedao para cilindros so:


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Anis de segmento - tipo de vedao que tambm comumente encontrado nos pistes dos motores a exploso. excelente para a garantia de uma vida longa e aplicaes de cargas instantneas. Este tipo de vedao apresenta um bom rendimento, devido ao baixo atrito, principalmente em cilindros que trabalham com altas velocidades e grandes presses, conforme figura nmero 9.3. Anis em V - so usados em grupos de 2,4 ou 6 anis, de acordo com a presso de trabalho. Em cilindros de dupla ao, utilizado um jogo de cada lado do pisto. Para se determinar o nmero de anis a ser utilizados, a regra que, para cada 45 Bar, coloca-se um anel, levando em conta sempre um nmero mnimo de dois anis. Anis tipo copo - tipo de vedao que trabalha em faixa de presso baixa, portanto mais usado em cilindros pneumticos. Provavelmente, foi um dos primeiros a ser utilizados.

Figura 9.3: Anis Fonte: RACINE, 1981, p.79-81

Anis do tipo O (O Ring) - sistema de vedao simples, efetuada com um anel de borracha. Porm, com atrito elevado causa danos ao anel quando submetido presso, possvel melhorar utilizando-se do sistema de backup, que consiste na colocao de dois anis limitadores de teflon ou material similar, que evitam danos ao anel.

Figuras 9.4: Anis tipo O Fonte: RACINE, 1981, p.79

Anis U e Block V - os anis U so mais econmicos em relao ao tipo lbio de dupla ao. So originalmente de borracha e de fcil reposio, no necessitam de qualquer adaptador. Para sistemas que trabalham com presses elevadas, recomenda-se a utilizao dos anis Block V para obter um melhor rendimento.


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Anis tipo lbio de dupla ao - o anel de borracha sinttica colocado no pisto e cargas laterais so evitadas pela adio de um prato guia. Tem funcionamento semelhante ao anel tipo copo, que trabalha em sistemas de baixa presso.

Figuras 9.5: Anis tipo labio de dupla ao Fonte: RACINE, 1981, p.80-81


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CAPTULO CAPTULO TUADORES ROTATIVOS ATUADORES ROTATIVOSOs atuadores rotativos tm como funo transformar energia hidrulica em energia mecnica rotativa e apresentam construo semelhante das bombas. Classificam-se em: a) Motor hidrulico

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Figuras 10.1: Comparao entre uma bomba e um motor de engrenagem Fonte: RACINE, 1981, p.204

Simbologia


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Os motores hidrulicos assim como as bombas possuem um limite para o volume de admisso (fluxo) mximo, bem como de uma presso mxima de trabalho. Os componentes internos do motor trabalham submersos em leo que continuamente retirado por um dreno cujas funes so: lubrificar; refrigerar; impedir a entrada de ar. Simbologia

b) Motores oscilantes ou osciladores So usados para transmitir movimento rotativo, alternado com ngulo de rotao limitado. Tipos:

Pinho cremadeira

Figura 10.2: Pinho cremalheira Fonte: REXROTH, 1987, p.77

Motores oscilantes ou osciladoresSo para transmitir movimento rotativo alternado com ngulo de rotao limitado.


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Figuras 10.3: Motores oscilantes ou osciladores Fonte: RACINE, 1981, p.219

Oscilador com cilindro

Figura 10.4: Oscilador com cilindro Fonte: RACINE, 1981, p.220

Oscilador com rosca sem-fim

Figura 10.5: Oscilador com rosca sem fim Fonte: RACINE, 1981, p.220


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Oscilador de palhetas

Figuras 10.6: Oscilador de palheta simples e dupla Fonte: RACINE, 1981, p.219

Simbologia


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CAPTULO CAPTULO VLVULAS DE BLOQUEIO VLVULAS BLOQUEIO tambm chamada vlvula de reteno e bloqueia a passagem do fluxo num sentido, permitindo fluxo reverso livre. Tipos

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Vlvula de reteno simples

Figura 11.1: Vlvula de reteno simples Fonte: REXROTH, 1987, p.81

Simbologia

Vlvula de reteno pilotada geminada

Figura 11.2: Vlvula de reteno pilotada geminada Fonte: REXROTH, 1987, p.81

Simbologia


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Vlvula de reteno pilotada

Figura 11.3: Vlvula de reteno pilottada Fonte: REXROTH, 1987, p.83

Simbologia

11.1 VLVULA DE PREENCHIMENTO OU VLVULA DE SUCOQuando um sistema requer cilindro de grandes dimenses, usa-se vlvula de preenchimento ou de suco, o que possibilita grandes vantagens ao sistema, sendo a principal a maior velocidade a mquina.

Figuras 11.4: Vlvula de preenchimento Fonte: REXROTH,1987, p.86


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CAPTULO CAPTULO RESERVATRIO RESERVSo recipientes onde o leo armazenado. Suas principais funes so: Armazenar o fluido at que seja succionado pela bomba; Auxiliar na dissipao do calor; Permitir o assentamento das impurezas insolveis. Como regra geral, o reservatrio deve conter de duas a trs vezes a vazo da bomba, isto , deve garantir o fornecimento de leo para a bomba por mais dois a trs minutos, mesmo que ocorra o rompimento da tubulao de sada desta. Os reservatrios podem ser: Aberto - quando a presso no seu interior for igual presso atmosfrica; Pressurizado - quando a presso no seu interior for maior que a presso atmosfrica.

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RESERV 12.1 COMPONENTES DO RESERVATRIO

Figura 12.1: O reservatrio e seus componentes Fonte: RACINE, 1994, 9.ed., p.64

Simbologia


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MONTA DAS 12.2 MONTAGEM DAS LINHASPara o perfeito funcionamento do sistema hidrulico, importante a observao do posicionamento das linhas de suco e retorno.

Figura 12.2: Posicionamento das linhas de suco e retorno Fonte: RACINE, 1994, 9.ed., p. 60

h = 1,5 x o dimetro da suco, para evitar que o filtro fique exposto parte livre do interior do reservatrio quando em funcionamento. h1 = no mnimo 75mm acima do fundo do reservatrio, para evitar a suco de impurezas depositadas neste. A linha de retorno deve ficar aproximadamente no ponto mdio do nvel do fluido. Caso termine acima do nvel, causar a formao de espuma e, se montado muito prximo do fundo, poder remexer as impurezas ali depositadas. Quando as linhas no possurem filtros nas extremidades, devem ser cortadas a 45 e montadas para a parede do reservatrio, facilitando o fluxo normal do fluido. Bocal de enchimento com filtro - tem a finalidade de impedir a entrada de impurezas quando da alimentao de fluido e durante a operao, pois o nvel de fluido diminui e ocorre a entrada de ar no reservatrio.

Figura 12.3: Bocal de enchimento com filtro Fonte: REXROTH, 1987, p.166

Simbologia


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12.3 CHICANASSo paredes (verticais ou horizontais) montadas no interior do reservatrio cujas funes so: Evitar turbulncia do fluido no tanque; Permitir o assentamento de materiais insolveis; Auxiliar na dissipao de calor. Tipos Chicana horizontal - usada em reservatrios de altura limitada para evitar a entrada de ar na bomba atravs do redemoinho (vrtice) que se forma quando a bomba entra em funcionamento.

Figura 12.4: Uso de chicana horizontal Fonte: RACINE, 1994, 9.ed., p.61

Chicana vertical - usada em reservatrios de maior profundidade. Note que o percurso percorrido pelo leo no interior do reservatrio seria bem menor se no houvesse as chicanas.

Figura 12.5: Uso de chicana vertical Fonte: RACINE, 1994, 9.ed., p.62

Magnetos - so ms estrategicamente posicionados nas paredes do reservatrio para retirar do fluido as partculas metlicas. Respiros - so necessrios para permitir a entrada de ar da atmosfera, mantendo a presso interna nos reservatrios abertos.


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CAPTULO CAPTULO RESERVATRIO RESERVO fluido hidrulico o elemento mais importante na durabilidade dos componentes dos sistemas hidrulicos, uma vez que ele circula por todo o sistema, contaminando-o e atingindo a todos os pontos deste. Um bom fluido hidrulico, com uma filtragem bem apurada, contribuir sobremaneira para o aumento na vida til dos componentes. As principais funes dos fluidos hidrulicos so: Transmitir energia - a energia sofre diversas transformaes at ser transformada em energia hidrulica, a qual ser transmitida pelo fluido e novamente transformada em energia mecnica atravs da realizao de trabalho.

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Figura 13.1: Transmisso de energia atravs de fluidos Fonte: VICKERS, 1980, 6.ed., p. 1-123


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Lubrificar e vedar partes mveis - o fluido deve possuir a caracterstica de ser bom lubrificante, pois os componentes dinmicos necessitam ser lubrificados durante o funcionamento.

Figura 13.2: Lubrificao e vedao das partes mveis Fonte: VICKERS, 1994,12.ed., p. 3-1

Resfriar ou dissipar de calor - atravs do fluido, o calor conduzido s paredes do reservatrio e destas para a atmosfera.

Figura 13.3: Resfriando e dissipando calor no reservatrio Fonte: VICKERS, 1994,12.ed., p. 3-2

PRINCIPAIS FLUIDOS 13.1 PRINCIPAIS FLUIDOS HIDRULICOSleos minerais - so fluidos hidrulicos derivados do petrleo. Embora o petrleo no seja um minrio, estes leos so chamados de minerais para diferenci-los dos leos vegetais e demais leos industriais. leos sintticos - so leos produzidos para atender a determinadas condies e especificaes as quais os leos minerais no atendem. Fluidos resistentes ao fogo - so combinaes de leo mais gua de modo que no propaguem fogo em caso de incndio. No significa dizer que no queimam e sim que no dispersam o fogo em sua superfcie, como ocorre com os leos lubrificantes. A compressibilidade dos fluidos hidrulicos em geral de 0,5% na presso de 70 Kgf/cm. Para sua utilizao, h necessidade de ficar atento quanto a certas situaes:HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 62


Nunca se deve misturar dois fluidos de fabricantes diferentes, pois os aditivos podem reagir entre si, deteriorando o leo e envelhecendo-o precocemente; A limpeza do sistema deve ser bem feita, pois testes precisos revelaram que 10% do leo velho deixado no interior do sistema reduz 70% das qualidades do leo novo; No utilizar mtodo de somente completar o nvel; Quando o fluido hidrulico ficar parado pelo perodo aproximado de dois meses aps ter sido usado, convm substitu-lo; O tipo de leo bem como o perodo da troca so recomendados pelo fabricante; Para determinar precisamente as condies de um fluido (grau de oxidao e quantidade de contaminantes), devem ser realizados testes de laboratrios; Existem formas de se fazer um controle rotineiro na prpria mquina durante a operao; isto tem permitido a prorrogao da data da troca. Alguns fabricantes prestam esse tipo de servio; Guarde o leo sempre em recipientes limpos e protegidos contra as intempries; Mantenha as tampas dos recipientes hermeticamente fechadas.

13.2 VISCOSIDADEViscosidade a resistncia do fluido a escoar, ou seja, uma medida inversa da fluidez. Se um fluido escoa facilmente, sua viscosidade baixa. Pode-se dizer que o fluido fino ou pouco encorpado. Um fluido que escoa com dificuldade tem alta viscosidade, grosso ou muito encorpado, por isso importante o controle de sua viscosidade.

IMPORTNCIA DA VISCOSIDADE 13.2.1 IMPORTNCIA DO CONTROLE DA VISCOSIDADEA viscosidade para os equipamentos hidrulicos de importncia fundamental: Para qualquer mquina hidrulica, a viscosidade efetiva do fluido deve ser um compromisso. desejvel uma alta viscosidade para manter a vedao entre superfcies justapostas. Entretanto, uma viscosidade muito alta aumenta o atrito, resultando o seguinte: Alta resistncia ao fluxo; Aumento do consumo de energia devido a perdas por atrito; Aumento da temperatura causada pelo atrito; Maior queda de presso devido resistncia (aumento da perda de carga); Possibilidade de operao vagarosa (velocidade reduzida); Dificuldade da separao do ar do leo.


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Se a viscosidade for baixa demais: Os vazamentos internos aumentam; Haver gasto excessivo ou talvez engripamento, sob carga pesada, devido decomposio da pelcula de leo entre as peas mveis; Pode reduzir o rendimento da bomba, com uma operao mais lenta do atuador; Aumento de temperatura devido a perdas por vazamentos.

PARA DA VISCOSIDADE 13.2.2 MTODOS PARA DEFINIO DA VISCOSIDADEAlguns mtodos para definir a viscosidade em ordem de exatido decrescente so: viscosidade absoluta ( poise ); viscosidade cinemtica em centistokes; viscosidade relativa em SUS e SAE. Viscosidade relativa SUS Para efeito prtico, na maioria dos casos a viscosidade relativa j suficiente. Determina-se a viscosidade relativa cronometrando-se o escoamento de uma dada quantidade de fluido, atravs de um orifcio calibrado, a uma determinada temperatura. H vrios mtodos em uso. O mtodo mais aceito o do Viscosmetro de Saybolt, que mede o tempo em que determinada quantidade de lquido escoa atravs de um orifcio. A viscosidade em Saybolt Universal Seconds (SUS) igual ao tempo gasto (em segundos) para este escoamento. Obviamente, um lquido espesso escoar mais lentamente, e a viscosidade SUS ser mais alta do que para um lquido fino, que escoar mais rpido. Como o leo mais espesso baixa temperatura e mais fino quando aquecido, a viscosidade deve ser representada como tantos SUS naquela temperatura. Geralmente, os testes so feitos a 100F (37,5C) e 212F (100C). Para as aplicaes industriais, a viscosidade de leo hidrulico geralmente est em torno de 150 SUS a 100F (37,5C). uma regra geral que a viscosidade dos fluidos hidrulicos nunca deve estar abaixo de 45 SUS ou acima de 4.000 SUS, independentemente da temperatura. Onde se encontram temperaturas extremas, o fluido deve ter um alto ndice de viscosidade (IV).

Figura 13.4: Viscosmetro de Saybolt Fonte: RACINE, 1994, 9.ed., p. 51


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Nmero SAE Os nmeros SAE foram estabelecidos pela Sociedade Americana dos Engenheiros Automotivos para especificar as faixas de viscosidade SUS do leo s temperaturas de testes SAE. Os nmeros de inverno (5W, 10W, 20W) so determinados pelos testes a 0F (-17C). Os nmeros para leo de vero (20, 30, 40, 50, etc.) designam a faixa SUS a 212F (100C). ndice de viscosidade IV O ndice de viscosidade uma medida relativa da mudana de viscosidade de um fluido como conseqncia das variaes de temperatura. Um fluido que tem uma viscosidade relativamente estvel a temperaturas extremas tem um alto ndice de viscosidade (IV). Um fluido que espesso quando frio e fino quando quente tem um baixo (IV). A tabela abaixo mostra uma comparao entre um fluido de IV 50 e um de IV 90. Compare essas viscosidades efetivas em trs temperaturas:

Figura 13.5: Tabela de comparao entre dois indices de viscosidade diferentes

A 37C as viscosidades so iguais; 100C so aproximadas; porm, a 17C elas so bem diferenciadas. O leo com IV mais alto sofre menor alterao na viscosidade. Viscosidade ISO VG O sistema ISO estabelece o nmero mdio para uma determinada faixa de viscosidade cinemtica (cSt) temperatura de 40 C. Existem outras unidades de viscosidade usadas em alguns pases como o grau Engler (E), porm no vemos necessidade de abord-los no nosso contexto. Usando a tabela seguinte, podemos converter um valor qualquer de unidade de viscosidade em outra unidade. Para isso, com a ajuda de uma rgua, na horizontal, faz-se a leitura nas diferentes escalas.


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Figura 13.6: Tabela de converso de viscosidade


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CAPTULO CAPTULO FILTROS FILTROSTem a funo de reter as partculas insolveis do fluido. Os filtros, bem como os elementos filtrantes, podem ser de diversos tipos e modelos. recomendvel que o filtro seja dimensionado para permitir a passagem do triplo da vazo do sistema. Se um determinado filtro comercial no suporta a vazo mxima de um sistema, pode-se montar dois ou mais deles em paralelo.

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FILTROS QUANTO 14.1 TIPOS DE FILTROS QUANTO MONTA POSIO DE MONTAGEMFiltro de suco - chamamos assim para os filtros montados entre o reservatrio e a bomba. (A algum tempo atrs se usava filtros de 130/150 mm, hoje o padro j de 60mm para filtragem na suco, e a tendncia reduzir ainda mais.)

Figura 14.1: Filtro de suco Fonte: REXROTH, p.164

Filtro de presso - so os filtros montados antes de alguns componentes que requeiram um grau de filtragem mais apurado como: servo-vlvulas, motores de pistes axiais, vlvulas proporcionais, entre outros (01 a 10 mm).

Figura 14.2: Filtro de presso Fonte: REXROTH, 1987, p.165HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 67


Filtro de retorno - so os filtros montados na linha de retorno do fluido para o reservatrio (20 a 40 mm).

Figura 14.3: Filtro de retorno Fonte: REXROTH, 1987, p.165

Filtro com indicadores de impurezas - so filtros que possuem um sistema de visualizao de modo a facilitar a manuteno; uma vez saturado o elemento filtrante, os tcnicos visualizam facilmente essa saturao.

Figura 14.4: Filtro de retorno com indicador ptico (mecnico) de saturao

medida que o fluido passa pelo filtro e as impurezas vo se acumulando no elemento filtrante, a dificuldade de passagem faz a presso na linha aumentar e isso causa o deslocamento do mbolo; a extremidade do mbolo est ligada a um dispositivo colorido que mostra, dependendo da condio do elemento filtrante, uma determinada cor no seu visor.

Figura 14.5: Filtro de retorno com indicador eletro-ptico de saturao


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Semelhante ao anterior, porm aqui o deslocamento do mbolo ir acionar um contato eltrico que emitir um sinal de comando, podendo, por exemplo, acender uma lmpada ciclicamente ou acionar um dispositivo sonoro. A vlvula de reteno que aparece montada ao lado do filtro (montagem em by- pass) tem a funo de permitir a passagem do fluido quando ocorrer a saturao do elemento filtrante. importante que se observe a presso de abertura dessa reteno para cada tipo de filtro. Esse dado fornecido em catlogos de fabricantes. O by-pass normalmente acompanha o elemento filtrante. Pela posio de montagem da vlvula de reteno em by-pass, identificase facilmente o tipo de filtro.

MATERIAIS FILTRANTES 14.1.1 MATERIAIS DOS ELEMENTOS FILTRANTESOs materiais mais comumente utilizados na fabricao de elementos filtrantes so: Tela metlica feita de ao inoxidvel; Papel - os filtros de papel filtram bem, porm no podem ser lavados; Fibra metlica apresenta algumas vantagens como: boa capacidade de absoro; longa vida til; independente da temperatura; admite grande diferena de presso. A figura seguinte mostra alguns tipos de elementos filtrantes.

Figura 14.6: Alguns tipos de elementos filtrantes Fonte: REXROTH, 1987, p.164

Os materiais mostrados na figura acima so, da esquerda para a direita: tela metlica, papel, fibra metlica.


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VLVULAS VLVULAS CONTROLADORAS VAZO (FLUX UXO) DE VAZO (FLUXO)As vlvulas controladoras de vazo so utilizadas para influenciar na velocidade de movimento dos atuadores, variando-se a rea da seo transversal de passagem do fluido. A rea do orifcio e o elemento controlvel so responsveis pelo controle, mas existem outros fatores que afetam o controle da velocidade, como o diferencial de presso e a viscosidade do fluido; portanto, estes fatores merecem cuidados quando o movimento exigido for de preciso. Seus principais tipos so: Vlvulas controladoras de vazo sem compensao de presso - este tipo o mais simples que existe para controle de vazo; conhecidas como redutoras de vazo, podem ser comparadas a uma torneira comum, pois controlam, restringindo ou aumentando, a passagem do fluido em seu interior. Com a mesma seco transversal varia a vazo em funo da alterao da presso no local do estrangulamento. Os elementos controladores e assento variam na sua forma de projeto para projeto, como podemos verificar:

CAPTULO CAPTULO

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Figura 15.1: Vlvulas controladoras de vazo sem compensao de presso Fonte: RACINE, 1981, p.190

Estas vlvulas so bidirecionais, isto , controlam nos dois sentidos, mas, se acrescentarmos uma reteno em paralelo, passam a ser vlvulas de controle unidirecional, um nico sentido. Vlvula controladora bidirecional e tipos de elementos controladores

Figura 15.2: Vlvula controladora bidirecional e tipos de elementos controladores Fonte: SENAI CTAI


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Vlvulas redutoras de vazo com reteno (controle unidirecional)

Figura 15.3: Vlvulas redutoras de vazo com reteno Fonte: RACINE, 1981, p.191

Vlvula controladora de vazo com compensao de presso

Figura 15.4: Vlvula controladora de vazo com compensao de presso Fonte: RACINE, 1977, p.191

Com a mesma seo do estrangulamento, a vazo permanece constante, independente da diferena de presso na vlvula controladora de vazo. Estas vlvulas so utilizadas em sistemas hidrulicos que necessitam de controle rigoroso da velocidade nos atuadores. A vazo em uma seo de estrangulamento para um fluxo laminar calculada de acordo com a seguinte equao:

onde: Q = vazo; A = rea da seo do estrangulamento; P = perda de presso (Diferena de presso entre A e B) = coeficiente de fluxo; = densidade do fluido; = coeficiente de resistncia (atrito); L = comprimento do estrangulamento; = viscosidade; V = velocidade do fluxo; dH = dimetro hidrulico = 4 . A , onde U o permetro da seo. UHIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 71


O valor para o coeficiente de fluxo (j) depende da configurao do estrangulamento; para clculo, podemos tomar entre 0,6 a 0,9. Obs.: Para a utilizao prtica no nosso caso, importante saber que a vazo proporcional diferena de presso, pois esta a energia propulsora. Vlvulas reguladoras de fluxo de 2 vias - Estas vlvulas possuem um estrangulamento (redutora de fluxo), um mbolo compensador, mais uma mola calibrada para manter um diferencial de presso (DP) constante no estrangulamento. Elas, para trabalharem perfeitamente, necessitam de uma presso mnima de trabalho.

Figura 15.5: Construo tipo A, estreitamento antes do compensador Fonte: SENAI CTAI

Figura 15.6: Construo tipo B, estreitamento depois do compensado Fonte: SENAI CTAI

Explicaes e provas matemticas de como o balanceamento da presso compensa as flutuaes de presses e mantm constante a vazo, comprovam que estas flutuaes podem ocorrer na entrada P1 e na sada P3. Na construo tipo A, pelo lado direito, a presso P1 atua sobre a rea do mbolo A1; o produto da presso e da rea resulta numa fora F1. Pelo lado esquerdo, a presso P2 atua sobre a outra rea do mbolo A2,


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resultando uma fora que somada fora da mola calibrada Fm, que praticamente constante devido ao seu pequeno curso, originam a fora F2. As foras atuantes sobre o mbolo de regulagem devem estar em equilbrio. F1 = F2 P1 . A1 = P2. A2 + Fm

Como a Fm e A1 so constantes, a diferena P1 e P2 devem ser constante. P1 - P2 = P = constante Quando h flutuao da presso na sada, no caso aumento da presso P3, instantaneamente h um aumento de P2, tornando maior a fora F2 que desloca o mbolo, aumentando o orifcio do estrangulamento entre P2 e P3. No caso de queda de presso P3, instantaneamente reduz P2 que por conseqncia reduz a fora F2, havendo deslocamento do mbolo que reduz o orifcio do estrangulamento. Quando h flutuao da presso na entrada, no caso aumento de presso P1, a forca F1 aumenta, provocando o deslocamento do mbolo, reduzindo o estrangulamento. Com a queda de P1, ocorre o inverso. Na construo tipo B, o lquido sob presso P1 passa pelo estrangulamento formado pelo mbolo compensador, pelo estrangulamento da agulha, no qual passa a vazo ajustada. A mola e o mbolo constituem um balanceamento de presso que mantm constante a vazo independente das respectivas presses de entrada e de sada. Quando h flutuao da presso na sada, no caso aumento da presso P3, instantaneamente h um aumento da fora F2 que desloca o mbolo para tornar maior o orifcio do estrangulamento entre P1 e P2. No caso de queda de presso P3, instantaneamente reduz F2, provocando deslocamento do mbolo, reduzindo o orifcio do estrangulamento entre P1 e P2; Quando h flutuao da presso na entrada, no caso aumento de presso P1, aumenta tambm P2 que conseqentemente aumenta forca F2, provocando o deslocamento do mbolo, reduzindo o estrangulamento entre P1 e P2. Com a queda de P1, ocorre o inverso. conhecido o fato de que a variao da temperatura no fluido influencia na viscosidade e conseqentemente na vazo. Para as vlvulas controladoras de vazo compensarem este diferencial de vazo, devido viscosidade, utilizam-se sistemas compensadores de temperatura. Um deles o princpio do canto vivo ou Sharp-Edge, que experimentalmente demonstrou-se eficiente, quando observado a relao entre o comprimento do orifcio e o seu dimetro menor que 1. Existem tambm outras maneiras de compensar a temperatura, como aproveitando a diferena de dilatao trmica de certos metais.HIDRULICA E TCNICAS DE COMANDO 73


VELOCID OCIDADE 15.1 COMO CONTROLAR VELOCIDADE DOS TUADORES ATU ADORESPara controlar a velocidade dos atuadores, existem trs maneiras distintas de se utilizar uma vlvula controladora de vazo. Elas podem ser montadas na entrada, na sada ou em desvio tipo sangria. Na entrada quando controlamos, atravs de uma vlvula reguladora de fluxo, o fluido que entra no atuador. Este mtodo utiliza do quando a carga resiste ao movimento do atuador; Na sada quando controlamos, atravs de uma vlvula de reguladora de fluxo, o fluido que sai do atuador. Este mtodo utilizado quando a carga tende a fugir do atuador, recomendado tambm para os casos onde existem vazios durante o movimento e no se deseja a interferncia no funcionamento de vlvulas de seqncia e pressostatos; Os dois mtodos citados acima podem tambm ter a vlvula montada antes da direcional, com isto teremos o controle do fluxo nos dois sentidos e no de forma independente. No desvio quando controlamos a velocidade do atuador, atravs de uma vlvula reguladora de fluxo, colocando parte do fluxo para tanque. Este mtodo utilizado onde a carga constante.

Figura 15.7: Mtodo de controle de fluxo: na entrada, na sada e em desvio


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Exemplos

Figura 15.8: Exemplo de circuito hidrulico industrial com duas velocidades de avano

Figura 15.9: Exemplo de circuito hidrulico industrial com trs velocidades de avano


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CAPTULO CAPTULO VLVULAS VLVULAS REGULADORAS DE PRESSOAs vlvulas reguladoras de presso controlam a presso do sistema. A maioria de posicionamento infinito, ou seja, pode assumir diversas posies desde totalmente aberta at totalmente fechada. Podem ser: Vlvula de alvio ou limitadora de presso (segurana); Vlvula de descarga; Vlvula de seqncia; Vlvula redutora de presso; Vlvula de contrabalano, entre outras.

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16.1 PRINCPIO BSICO DE FUNCIONAMENTO VLVULAS DAS VLVULAS REGULADORAS DE PRESSO

Figura 16.1: Princpio bsico de funcionamento das vlvulas reguladoras de presso Fonte: REXROTH, 1987, p.113

A presso de trabalho age contra o elemento de vedao poppet, que mantido pressionado contra a sede por meio de uma mola. Quando a presso de trabalho for maior do que a fora da mola, o poppet se afasta da sede, deslocando o excesso de vazo que ocasiona a elevao da presso para tanque. Vlvula de alvio - regula a presso mxima do sistema. Pode ser de ao direta ou indireta.


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Figura 16.2: Vlvula de alvio Fonte: RACINE, 1981, p.153

Simbologia

Vlvula de descarga - descarrega o sistema numa presso menor que vlvula de alvio

Figura 16.3: Vlvula de descarga Fonte: RACINE, 1981, p.158

Simbologia


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Exemplos:

Figura 16.4: Circuito com bombas em paralelo, aplicao de vlvula de alvio e de descarga

Figura 16.5: Aplicao de uma bomba de pistes radiais

Vlvulas de seqncia - so usadas no sistema para determinar uma seqncia de movimentos entre dois atuadores. Simbologia


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VLVULA DIRETA 16.1.1 VLVULA DE SEQNCIA DE AO DIRETA

Figura 16.6: Vlvula de seqncia de ao direta Fonte: REXROTH, 1987, p.118

Simbologia

Circuito hidrulico seqencial

Figura 16.7: Circuito hidrulico seqencial


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Circuito regenerativo seqencial

apostila de hidráulica recurso_10605

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