CENTRO UNIVERSITRIO ANHANGUERA DE SANTO ANDR

Tecnologia em Mecatrnica Industrial 5 Semestre

Sistemas Hidrulicos e PneumticosATPS- Atividade Prtica Supervisionada.

Nomes dos integrantes do grupo:Admilson D. Garbeloto RA: 7035534213Elismar Jos de Sousa RA: 6619368326Jorge Fre Campos RA: 6659425047Jlio Cesar NunesRA: 6274243190 Luciano Luchetti Maia RA: 6451320112Marcelo Pereira de Souza RA: 6619368295Maurcio T. de CarvalhoRA: 6818460425

Santo Andr 2015

CENTRO UNIVERSITRIO ANHANGUERA DE SANTO ANDR

Tecnologia em Mecatrnica Industrial 5 Semestre

Sistemas Hidrulicos e PneumticosATPS- Atividade Prtica Supervisionada.

Trabalho desenvolvido na disciplina Projeto Interdisciplinar, apresentado Faculdade Anhanguera Educacional como requisito parcial de avaliao da disciplina, sob orientao do professor Antonio Alberto.

Santo Andr2015 Etapa 1- Hidrulica: Origem, conceitos bsicos, comparaes e aplicaes.

1.1-Origem:Hidrulica tambm chamada de fora fluida tem sua origem a milhares de anos antes de Cristo, tem como marco inicial o uso da potencia fluida em uma roda dgua, anos depois com os romanos existia um sistema de armazenamento de gua e transmisso por canais e dutos ate as casas de banho e fontes ornamentais.Em 1750, o mecnico ingls Joseph Bramah, construiu a primeira prensa hidrulica utilizando o meio de transmisso de gua.Em 1850, Armstrong desenvolveu o primeiro guindaste hidrulico e para desenvolv-lo tambm construiu o primeiro acumulador hidrulico.Em 1900, foi desenvolvida a primeira bomba hidrulica por pistes axiais nos Estados Unidos, ocorreu tambm troca de gua por leos minerais.Aps a 1Guerra Mundial, teve inicio o desenvolvimento e uso de fluidos sob presso para a transmisso de potencia, com o desenvolvimento de novos metais e fluidos sintticos, a dependncia e versatilidade na aplicao da fora fluida muito mais evidente, esse sistema tem a versatilidade de erguer toneladas e ao mesmo tempo a possibilidade de prender um ovo sem quebrar sua casca, tambm muito ampla suas aplicaes, desde um sistema de freios simples a ate sistemas complexos como de aeronaves e msseis.

1.1.2- Conceitos Bsicos:A palavra Hidrulica vem de origem grega, Hidro significa gua, e aulo significa cano, ento definir-se hidrulica como a cincia que estuda o comportamento relacionado tanto aos lquidos em escoamento sob presso como a transmisso, ao controle da fora e aos movimentos por meios de fluidos. Elas so extremamente moveis umas em relaes as outras, qualquer substancia capaz de escoar.Fluidos so corpos cujas molculas assumem a forma do recipiente que o contem, podem ser lquidos ou gasosos.Fora qualquer influencia capaz de produzir uma alterao no movimento de um corpo, a unidade de medida de fora o NEWTON (N).Presso a fora exercida por uma unidade de superfcie, em hidrulica a presso expressa em Kgf/cm, ATM ou BAR, tambm pode ser PSI que significa libras por polegada quadrada (Lbf/pol).

1.1.3- Aplicaes:So inmeras as aplicaes do sistema hidrulico, esse sistema est presente em canteiros de obras como: escavadeiras, retroescavadeiras, carregadeiras, empilhadeiras, guindastes, caminhes basculantes, em oficinas mecnicas, em elevadores, sistemas de freios de automveis e at sistemas de aeronaves, so inmeras suas aplicaes.

Figura 1.1.3- Brao hidrulico de uma retroescavadeira.

Fonte: Banco de dados dos autores.1.1.4- Comparaes:Existem trs tipos de sistemas de transmisso de energia, mecnico, eltrico e hidrulico. Agora comparando o sistema hidrulico aos demais obtemos algumas vantagens e desvantagens:Vantagens: -Fcil instalao de diversos componentes oferecendo assim grande flexibilidade, mesmo em espaos pequenos.-Permite uma rpida inverso de movimentos.-Tem uma grande transmisso de fora (torque).- um sistema de fcil proteo contra sobre cargas.Desvantagens:-Sistema de alto custo financeiro.-Baixo Rendimento.

1.2- Principio de Pascal.Blaise Pascal em 1648 enunciou a lei que rege os princpios da hidrulica.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.Exemplo: Vamos considerar um recipiente cheio de liquido, quando aplicamos uma fora de 10 Kgf em uma rea de 1 cm, obtemos como resultado uma presso interna de 10Kgf/cm agindo em toda a parede do recipiente com a mesma intensidade. Esse princpio descoberto por Pascal e desenvolvido por Joseph Bramah levou a construo da primeira prensa hidrulica. Figura 1.2- Princpio de Pascal.

Fonte: Banco de dados dos autores.1.2.1-Princpio de Bernoulli.O principio de Bernoulli diz que a soma da energia potencial e a energia cintica, nos vrios pontos de um sistema, so constantes para uma vazo constante, quando o dimetro de um tubo diminui, a velocidade do fluido aumenta. Quando a energia cintica aumenta, logo a energia cintica precisa ser compensada pela reduo de presso. Exemplo: O fluido passa por uma tubulao e se desloca a certa velocidade, esta velocidade em modo geral medida em centmetros por segundo (cm/s), e o tempo que um determinado volume de fluido passa pela tubulao a Vazo (Q= V.A), em litros por segundo (L/s).Para encher um recipiente de 20 litros em um minuto, o fluido em uma tubulao com o dimetro X deve passar a uma velocidade de 300 cm/s, se essa mesma quantidade de fluido passar por uma tubulao com o dimetro menor e tendo de encher o mesmo recipiente de 20 litros em um minuto, a velocidade do fluido ir aumentar, portanto a vazo a mesma, mas a velocidade se altera.Figura 1.2.1- Princpio de Bernoulli.

Fonte: Banco de dados dos autores.

1.2.3- As unidades de bombeio (reservatrio bombas e acessrios).So basicamente funes do reservatrio que armazena fludo ajudando no seu resfriamento por conduo e conveco. Devemos analisar duas situaes: volume mnimo necessrio de fluido a ser armazenado no reservatrio, e mnima superfcie necessria para troca trmica, possibilitando que o fluido retorne a temperatura indicada sua viscosidade ideal de trabalho. Existe a necessidade de dimensionar o tanque em funo de sua superfcie de troca trmica, assim resultando em grandes volumes, j o dimensionamento mnimo do tanque deve ser feito, conectando a ele um trocador de calor.Existe um dispositivo chamado Chicana, ele vai instalado no interior do reservatrio para separar a suco da bomba das linhas de retorno. Seu objetivo principal aumentar a rea de troca trmica do reservatrio, sem que haja necessidade de usar um trocador de calor. O uso da chicana possibilita que o fluido circule um pouco mais pelo interior do tanque, evitando que seja imediatamente succionado pela bomba to logo descarregado no tanque pela canalizao de descarga. Ela evita a turbulncia no tanque permitindo o assentamento de materiais estranho, ajudando a separar o ar do fluido e dissipar o calor por meio das paredes do tanque.Os Trocadores de calor so conhecidos como resfriadores a ar ou radiadores, so usados onde a gua no disponvel, ou a unidade hidrulica mvel. Ou leo-gua, onde circula gua ao redor dos tubos por onde passa o fludo hidrulico.O Filtro um dispositivo que tem como funo principal reter todo e qualquer tipo de contaminante no fluido. Filtro qumico e mecnico so responsveis para garantir a vida til do sistema hidrulico. Existindo vrios tamanhos para diferentes vazes, havendo possibilidade de colocar filtros em paralelo dependendo da quantidade elevada da vazo. Acessrios: Circulao interna de ar: Todo reservatrio deve possuir no mnimo um respiro instalado em sua base superior. Seu objetivo manter a presso atmosfrica no interior do tanque, esteja ele cheio ou vazio. Indicadores de nvel: geralmente em nmero de dois, devem ser localizados no reservatrio de tal forma que indiquem os nveis mximo e mnimo permitidos de fluido. Magnetos: so ims utilizados para captao de limalhas contidas no fluido, provenientes do desgaste do equipamento hidrulico, ou mesmo de um ambiente contaminado com esse tipo de impureza.1.3-Fluidos Hidrulicos, comandos do grupo direcionais, controladores de vazo e presso, acessrios.1.3.1- Fluidos HidrulicosFludo hidrulico, tambm chamado de leo hidrulico, so um grande grupo de fludos usados como o meio de transmisso de energia em ferramentas e maquinrio hidrulico, sendo qualquer equipamento ou dispositivos que possuam um sistema hidrulico de transmisso de energia e fora. Os fludos hidrulicos incluem compostos sintticos, leo mineral, gua e misturas baseadas em solues e emulses aquosas, sendo que independentemente de sua composio e propriedades em diversas temperaturas, sua caracterstica mais importante a baixa compressibilidade. A principal tarefa de um leo hidrulico na indstria de movimentar equipamentos ou ferramentas em linhas de processos. Em geral so sistemas centralizados ou individuais que movem ou transportam produtos na fbrica. Nas indstrias alimentcias, sistemas hidrulicos levantam, empurram, espremem ou do forma aos ingredientes ou produtos. Os sistemas com leo hidrulico muitas vezes esto sendo usados em casos de alta carga. A funo do fluido hidrulico a transmisso de fora e a lubrificao das peas internas do sistema, como exemplo bombas de engrenagens ou cilindros. A maior parte dos leos hidrulicos produzida com leos minerais devido ao custo. Para atender as exigncias, estes produtos necessitam de melhorias, como a adio de uma variedade de aditivos, tais como: inibidores de corroso, antioxidantes, detergentes, aditivos EP (extreme presso), antiespumantes, emulgadores, abaixador do ponto de congelamento (pour-point), etc. Tambm importante que o leo hidrulico no ataque as vedaes do sistema hidrulico.Em sua grande maioria, os circuitos hidrulicos necessitam de meios para se controlar a direo e o sentido do fluxo de fluido. Atravs desse controle, pode se obter movimentos desejados dos atuadores (cilindros, motores e osciladores hidrulicos, etc.), de tal forma que, seja possvel se efetuar o trabalho exigido. O processo mais utilizado para se controlar a direo e sentido do fluxo de fluido em um circuito, a utilizao de vlvulas de controle direcional, comumente denominadas apenas de vlvulas direcionais. Esses tipos de vlvulas podem ser de mltiplas vias que, com o movimento rpido de um s elemento, controla a direo ou sentido de um ou mais fluxos diversos de fluido que vo ter vlvula.

1.3.2-Identificao de uma vlvula de controle direcional. Para identificao da simbologia das vlvulas direcionais (ISO ABNT) deve-se considerar: - Nmero de posies - Nmero de vias - Posio normal - Tipo de Acionamento Os quadrados unidos representam o nmero de posies ou manobras distintas que uma vlvula pode assumir. Deve-se saber que uma vlvula direcional possui no mnimo dois quadrados, ou seja, realiza pelo menos duas manobras. O nmero de vias corresponde ao nmero de conexes teis que uma vlvula pode possuir, podem ser vias de passagem ou vias de bloqueio ou a combinao de ambas. A posio normal de uma vlvula de controle direcional a posio em que se encontram os elementos internos quando a mesma no foi acionada, geralmente mantida por fora de uma mola. Este retngulo dividido em quadrados. O nmero de quadros representados na simbologia igual ao numero de posies da vlvula, representando a quantidade de movimentos que executa atravs de acionamento. Figura 1.3.2- Simbologia de nmero de posies.

Fonte: Banco de dados dos autores.

Nmero de Vias o nmero de conexes que a vlvula possui, consideradas como vias a conexo de entrada de presso, conexes de utilizao e de escape. Para fcil compreenso do nmero de vias de uma vlvula de controle direcional podemos tambm considerar que:

Direo do FluxoNos quadros representativos das posies, encontram-se smbolos distintos:As setas indicam a interligao interna das conexes, mas no necessariamente o sentido de fluxo.

Passagem bloqueada

Escape no provido para conexo (no canalizado ou livre)

Escape provido para conexo (canalizado)

Uma regra prtica para a determinao do nmero de vias consiste em separar um dos quadrados (posio) e verificar quantas vezes o(s) smbolo(s) interno(s) toca(m) os lados do quadro, obtendo-se, assim, o nmero de orifcios e em correspondncia o nmero de vias.Preferencialmente, os pontos de conexo devero ser contados no quadro da posio inicial.

1.3.3-Exemplo de vlvula direcional

Figura 1.3.3- Vlvula direcional principal vias acionada por alavanca e retorno por mola.

Fonte: Banco de dados dos autores.

COMPONENTES DA VLVULA DIRECIONAL 4/2 VIAS Tabela 1- Componentes.

1.3.4- Comandos do grupo de controladores de vazoA funo da vlvula controladora de vazo a de reduzir o fluxo da bomba em uma linha do circuito. Ela desempenha a sua funo de restringir ao mximo o fluxo de fluido no sistema. Para vencer a restrio, uma bomba de deslocamento positivo aplica uma presso maior ao lquido, o que provoca um desvio de parte deste fluxo para outro caminho. Este caminho geralmente para uma vlvula limitadora de presso, mas. As vlvulas controladoras de vazo so aplicadas em sistemas hidrulicos quando se deseja obter um controle de velocidade em determinados atuadores, o que possvel atravs da diminuio do fluxo que passa por um orifcio.

Figura 1.3.4- Vlvula reguladora de Presso.

Fonte: Banco de dados dos autores.

Um orifcio uma abertura relativamente pequena no curso do fluxo de fluido. O fluxo atravs de um orifcio afetado por trs fatores:1. Tamanho do orifcio.2. Diferencial de presso atravs do orifcio.3. Temperatura do fluido.Orifcio FixoUm orifcio fixo uma abertura reduzida de um tamanho no ajustvel. Exemplos comuns de orifcios fixos, em hidrulica, so os plugues de um tubo ou vlvula de reteno com um furo usinado atravs do seu centro, ou uma vlvula comercial controladora de fluxo preestabelecida pela fbrica.

Figura 1.3.4.1- Orifcio Varivel.

Fonte: Banco de dados dos autores.Muitas vezes um orifcio varivel melhor do que um orifcio fixo, por causa do seu grau de flexibilidade. Vlvula de gaveta, vlvulas globos e vlvulas controladoras de vazo varivel so exemplos de orifcios variveis.

Figura 1.3.4.2- Vlvula Controladora de Vazo.

Fonte: Banco de dados dos autores.

O fluido que passa atravs de uma vlvula controladora de vazo varivel deve fazer uma curva de 90 e passar pela abertura que a sede da haste cuja ponta cnica. O tamanho da abertura modificado pelo posicionamento do cone em relao sua sede. O tamanho do orifcio pode ser variado com ajuste muito fino devido ao parafuso de rosca fina na haste da agulha da vlvula. Uma vlvula controladora de vazo varivel o orifcio varivel usado com mais frequncia num sistema hidrulico industrial.

1.3.5-Vlvulas Controladoras de Presso.Elas servem para efetuar o controle de presso, a direo e o volume de um fludo em circuitos hidrulicos. Essas vlvulas so usadas na maioria das vezes em sistemas industriais com o objetivo de limitar a presso mxima de um sistema, tambm como regular a presso reduzida em certas partes dos circuitos e alm dessas finalidades, utilizada em outras atividades que envolvem mudanas na presso de operao.So classificadas de acordo com o seu tipo de conexo, tamanho, faixa de operao correspondente. A base de operao dessas vlvulas um balano entre presso e fora da mola, podendo assumir diversas posies, entre os limites de totalmente fechada a totalmente aberta.

Figura 1.3.5- Vlvula totalmente fechada.

Fonte: Banco de dados dos autores.

Figura 1.3.5.1- Vlvula totalmente abeta.

Fonte: Banco de dados dos autores.

As vlvulas controladoras de presso so usualmente assim chamadas por funes primrias que sero relacionadas abaixo:-Vlvula de Segurana;-Vlvula de Sequencia;-Vlvula de Descarga;-Vlvula Redutora de Presso;-Vlvula de Frenagem;-Vlvula de Contrabalano;

1.3.6-Acessrios Aplicados em Hidrulicas.AcumuladoresA funo do acumulador armazenar fluido sob presso.Pressostatos / Termostato. utilizado para ligar/desligar o sistema eltrico quando uma presso/temperatura atingida no circuito hidrulico.Manmetros / Termmetros.Tanto na forma analgica, quanto na digital so instrumentos utilizados para indicar a presso/temperatura do sistema hidrulico.

FiltrosOs filtros so responsveis por manter o leo hidrulico livre de impurezas indesejadas. Nos sistemas hidrulicos, so encontrados filtros de suco (antes da bomba), presso (depois da bomba e antes do atuador) e de retorno (depois do fluido passar pelo atuador). de suma importncia observar a saturao dos elementos filtrantes e sempre troc-los para manter o sistema hidrulico operando de maneira satisfatria.

Figura 1.3.6- Filtros.

Fonte: Banco de dados dos autores.Acoplamentos / Flanges.Os acoplamentos e flanges so responsveis por ligar o motor e a bomba hidrulica. E variam de acordo com a carcaa do motor e bomba.Vlvulas Hidrulicas.As vlvulas hidrulicas so responsveis por possibilitar operar o sistema hidrulico com todo o controle necessrio, as vlvulas mais comuns nos sistemas hidrulicos so as direcionais, reteno, alvio, sequncia, vazo, redutora, contra balano e proporcionais.

Vlvulas Direcionais.So utilizadas para comandar a direo do fluido hidrulico. Encontradas para diversas faixas de vazo, com acionamento manual ou eltrico.Figura 1.36.1- Vlvulas Direcionais.

Fonte: Banco de dados dos autores.Vlvulas de controle de vazo. So utilizadas quando se faz necessrio controlar o fluxo de fluido. Tambm variam o tamanho dependendo da vazo de leo.

Figura 1.3.6.2- Vlvulas de Controle de Vazo.

Fonte: Banco de dados dos autores.1.3.7- Vlvulas de controle de presso.As vlvulas de controle de presso operam regulando/controlando a presso do sistema conforme a funo necessite.

Figura 1.3.7- Vlvulas de Controle de Presso.

Fonte: Banco de dados dos autores.Mangueiras e conexes. So utilizadas para ligaes entre circuitos hidrulicos, como de bombas para vlvulas e atuadores.Figura 1.3.7.1- Mangueiras.

Fonte: Banco de dados dos autores.

Bombas hidrulicasBombas hidrulicas so responsveis por converter energia mecnica em energia hidrulica. Em sistemas hidrulicos so utilizadas bombas de deslocamento positivo, que se diferenciam pelo conjunto rotativo de bombeamento, operando em trs princpios diferentes: engrenagens, palhetas e pistes.

Figura 1.3.7.2- Bombas Hidrulicas.

Fonte: Banco de dados dos autores.

Atuadores hidrulicos Sua funo aplicar ou fazer atuar energia mecnica sobre uma mquina, levando-a a realizar um determinado trabalho.Figura 1.3.7.3- Atuador Hidrulico.

Fonte: Banco de dados dos autores.

Alm destes acessrios mostrados, existem vrios componentes de uso interno em equipamentos hidrulicos que so fundamentais para o perfeito funcionamento em um circuito, como: anis de vedao, retentores, buchas e juntas.

Etapa 2- Origens, Conceitos e Aplicaes da Pneumtica. 2.1- Origens da Pneumtica.O ar comprimido adquiriu importncia em aplicaes industriais, somente na segunda metade do sculo XIX. No entanto, sua utilizao anterior Da Vinci que, em seus inmeros inventos, utilizou a energia do ar comprimido.Na fundio da prata, do ferro, do chumbo e do estanho, so encontra das referncias do ar comprimido datadas no Velho Testamento. A histria conta que, h mais de 2.000 anos, tcnicos da poca construram mquinas pneumticas, utilizando para tal fim, um Cilindro de madeira dotado de um mbolo. J o vento era aproveitado pelos antigos, utilizando sua fora gerada pela dilatao do ar aquecido.Em Alexandria, centros culturais do mundo helnico foram construdos as primeiras mquinas, no III sculo A C.Neste perodo, Ctesibios fundou a Escola de Mecnicos em Alexandria, tornando-se o precursor da tcnica para comprimir o ar. Na mesma poca, um grego chamado Hero, escreveu um artigo de dois volumes sobre as aplicaes do ar comprimido e do vcuo.Durante um longo perodo, a energia pneumtica sofreu uma paralisao, renascendo somente nos sculos XVI e XVII, com as descobertas de Galileu, Otto Von Guericke, Robert Boyle, Bacon e outros, que passaram a observar as leis naturais sobre compresso e expanso dos gases. Leibniz, Huyghnes, Papin e Newcomem so considerados os pais da Fsica Experimental, sendo que os dois ltimos consideravam a presso atmosfrica como uma fora enorme contra o vcuo efetivo, que era o objeto das Cincias Naturais, Filosficas e da Especulao Teolgica desde Aristteles at o final da poca Escolstica.O termo pneumtico derivado do grego Pneumos ou Pneuma, que quer dizer: respirao, sopro, e definido como o segmento da Fsica que se ocupa da dinmica e dos fenmenos fsicos relacionados com os gases e com o vcuo, bem como com os estudos da converso da energia pneumtica em energia mecnica, atravs de seus elementos de trabalho.

2.1.2- Conceitos.Cincia que trata do comportamento dos gases e seu emprego para a transmisso de energia. Todos os gases so facilmente compressveis, e esta a propriedade que mais os diferencia dos lquidos como meio de transmisso de energia. Praticamente qualquer gs pode ser usado num sistema pneumtico, mas, por razes bvias, o ar (mistura de 78% nitrognio e 21% oxignio, aproximadamente), o mais usual. Atualmente a pneumtica tem importncia fundamental na automao industrial. A utilizao da pneumtica tornou-se um meio barato e simples, devido s propriedades do ar comprimido, que so: quantidade (encontra-se em abundncia na nossa atmosfera), transporte (facilmente transportvel por tubulaes), armazenagem (armazenado em reservatrios para posterior utilizao), temperatura (as oscilaes no prejudicam o trabalho), segurana (no existem problemas de exploses ou incndios), limpeza (no polui o ambiente de trabalho), velocidade (altas velocidades de trabalho), sobrecarga (atuam com presso at a parada final), construo dos elementos (baixo custo) e fcil manuteno. O ar comprimido conduzido atravs de tubulaes at o ponto de aplicao, onde executa trabalho til, seja por expanso, seja por aplicao direta de fora. Em seguida, expulso para a atmosfera.

2.1.3- Aplicaes da Pneumtica. Atualmente existem vrias aplicaes da pneumtica no meio industrial e mesmo na nossa vida diria. Entre alguns exemplos de aplicaes atuais de pneumtica podemos citar:Erro! Fonte de referncia no encontrada. prensas pneumticas; Dispositivos de fixao de peas em mquinas ferramenta e esteiras; Acionamento de portas de um nibus urbano ou dos trens do metr; Sistemas automatizados para alimentao de peas; Robs industriais para aplicaes que no exijam posicionamento preciso; Freios de caminho; Parafusadeiras e lixadeiras; Broca de dentista; Pistola de pintura; Correio pneumtico;

Referncias Bibliogrficas.Livro base para pesquisa.STEWART, Harry L. Pneumtica e Hidrulica. 3 ed. So Paulo: Hemus, 2002.FRANCO, Srgio Nobre. Comandos Pneumticos. SENAI, SP. MOREIRA, Illo da Silva. Compressores: Instalao Funcionamento e Manuteno. SENAI, SP.Apostila Senai: Ncleo de Automao Hidrulica e Pneumtica. Senai, SP.Apostila Festo Didatic: Introduo a Pneumtica Industrial. So Paulo, 1995.

Sites de pesquisas.www.tecem.com.br/.../NOCOES_ELEMENTARES_DE_SISTEMAS_HIhttp://wwwp.feb.unesp.br/jcandido/manutencao/Grupo_17.pdfhttp://www.sandretto.com.br/site/estudos/ApostilaBasicadeHidraulica.pdfhttp://www.etecfernandoprestes.com.br/arquivos/curso/downloads/10/Hidr%C3%A1ulica.pdfhttp://pt.slideshare.net/luizgraf/apostila-de-hidraulica docente.lages.ifsc.edu.br/.../Hidrulica