hidraulico brazil

7/28/2019 Hidraulico Brazil

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SISTEMAS HIDRULICOS IDUSTRIAIS

Rio do Sul2011

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1. Introduo

Existem apenas trs mtodos conhecidos de transmisso de potncia na esfera comercial: (1) a mecnica, (2)a eltrica e (3) a fludica.

Naturalmente, a transmisso mecnica a mais velha delas, por conseguinte, a mais conhecida. Comeoucom a inveno da roda e utilizam hoje de muitos outros artifcios mais apurados como engrenagens,cames, correias, molas, polias e outros.A eltrica, que usa geradores, motores eltricos, condutores e uma gama muito grande de outroscomponentes, um desenvolvimento dos tempos modernos. o melhor meio de se transmitir energia agrandes distncias.A fora fluida tem sua origem a milhares de anos antes de Cristo. O marco inicial, de que se temconhecimento, foi o uso da potncia fluida em uma roda dgua, que emprega a energia potencial da guaarmazenada a uma certa altura, para a gerao de energia. Os romanos por sua vez, tinham um sistema dearmazenamento de gua e transmisso, atravs de canais ou dutos para as casas de banho ou fontesornamentais.O uso do fluido sob presso, como meio de transmisso de potncia, j mais recente, sendo que o seudesenvolvimento ocorreu, mais precisamente, aps a primeira grande guerra.A grande vantagem da utilizao da energia hidrulica consiste na facilidade de controle da velocidade e

inverso, praticamente instantnea, do movimento. Alm disso, os sistemas so auto lubrificados ecompactos se comparados com as demais formas de transmisso de energia.As desvantagens dos sistemas que se comparados com a eletricidade, por exemplo, os sistemas tm umrendimento baixo, de modo geral em torno de 65%, principalmente devido a perdas de cargas e vazamentosinternos nos componentes. A construo dos elementos necessita de tecnologia de preciso encarecendo oscustos de produo.

1.1. Aplicaes da hidrulica na indstria:

a) Mquinas injetoras de plsticos:

Essas mquinas envolvem foras de compresso da ordem de toneladas. A hidrulica utilizada para geraressas foras.

b) Mquinas agrcolas e industriais:


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Geralmente todas elas funcionam com base na hidrulica.

c) Aviao:

Os avies, assim como automveis, trens, caminhes e outros meios de transporte, possuem em seu interioruma grande quantidade de sistemas hidrulicos. Praticamente todos os comandos so hidrulicos.

Em linhas gerais a aplicao da hidrulica e da pneumtica atinge praticamente todos os setores industriais:


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1 FUNDAMENTAO DA HIDRULICA

A hidrulica uma das partes mais antigas da fsica. Os primeiros trabalhos envolvendo esse ramo da fsicadatam do tempo dos egpcios. O fluido utilizado, naturalmente, era a gua. Para podermos entender os

princpios fundamentais da hidrulica necessrio primeiro ver algumas definies bsicas.

2.1. CONCEITOS FUNDAMENTAIS

FLUIDO - Fluido qualquer substncia capaz de deformar-se continuamente e assumir a forma dorecipiente que a contm. O fluido pode ser lquido ou gasoso. No caso de sistemas hidrulicos o fluido lquido, j os sistemas pneumticos utilizam fluido gasoso. A principal funo do leo hidrulico atransmisso de fora.

HIDRULICA uma cincia baseada nas caractersticas fsicas dos lquidos em repouso e emmovimento. Potncia hidrulica aquela fase da hidrulica que se refere ao uso dos lquidos para transferir

potncia de um local para outro. Portanto, essencial para o estudo dos princpios de potncia hidrulica,compreender o conceito de potncia e fatores relacionados.

HIDROSTTICA parte a hidrulica que estuda os fluidos em estado de repouso.

HIDRODIMICA parte a hidrulica que estuda os fluidos em movimento.

FORA - definida como qualquer causa que tende a produzir ou modificar movimentos.Segundo Newton: F=m.a (fora igual a massa vezes a acelerao). As unidades de medida de fora e

presso so idnticas, apenas que no caso da fora essa unidade no relacionada a nenhuma unidade derea.Devido inrcia, um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a

permanecer em movimento, at ser atuado por uma fora externa. A resistncia mudana de velocidade

depende do peso do objeto e da frico entre as superfcies de contato. Se quisermos movimentar um objeto,como a cabea de uma mquina-ferramenta (torno), devemos aplicar-lhe uma fora. A quantidade de foranecessria depender da inrcia do objeto. A fora pode ser expressa em qualquer das unidades de medidade peso, mas comumente expressa em quilos ou libras


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Tabela de converso das unidades de fora:

.PRESSO uma quantidade de fora aplicada numa unidade de rea. P=F/A. Os sistemas hidrulicos e

pneumticos tm como medida de presso o quilograma-fora por centmetro quadrado (kgf/cm2), a libra-fora por polegada quadrada (PSI = do ingls Pounds perSquare Inch) e tambm bar (N/m2 x 1000) dosistema francs ou ainda pascal (Pa) que igual a fora de 1 Newton por metro quadrado.

O instrumento utilizado para a medio da presso o manmetro. Existem vrios modelos de manmetros:mecnicos, eletrnicos etc. A figura seguinte mostra um dos modelos mais populares utilizados em sistemashidrulicos industriais.


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FATORES DE COVERSO DE UIDADES DE PRESSO

TABELA DE CONVERSO DE UNIDADES:

PRESSO

atm PSI(lbf/in) Kgf/cm Bar mmHg(Torricelli) mH2O in. Hg Pascal(Pa)

atm 1 14,6959 1,033 1,01325 760 10,33 29,92 101325

PSI(lbf/in) 0,0680 1 0,07031 0,06895 51,71 0,70307 2,04 6894,8

Kgf/cm 0,96778 14,2234 1 0,98 735,514 10 28,9572 98066,5

Bar 0,9869 14,5 1,02 1 750,061 10,195 29,53 10000

mmHg 0.00131579 0.01933677 0.001359510.001333

22 1 0,01360 0,03937 133,3224

mH2O 0,09678 1,42234 0,100,098087

2 73,5514 1 2,89572 9803,1176

in. Hg 0,03342 0,49119 0,03453 33900 25,4 0,34534 1 3386,5

Pascal(Pa) 0,000009869 0,0001450377 0,00001019716 0,00001 0,007500617 0,000102 0,0002952 1

TRABALHO a aplicao de uma fora atravs de um deslocamento: T = F x d, onde: T = trabalho - F= fora - d = distncia

Tabela de converso das unidades de trabalho:

J kWh CVh kgf-m kcal

1 0,278.10-6 0,378.10-6 0,102 0,239.10-3

3,60.106 1 1,36 0,367.106 860

2,65.106 0,736 1 0,270.106 632

9,806 65 2,72.10-6 3,70.10-6 1 2,345.10-3

4186 1,16.10-3 1,58.10-3 426,9 1

1 J = 1 Nm = 1 Ws

POTCIA a velocidade com que o trabalho flui atravs de uma carga em um determinado perodo detempo:P = T/t onde P = potncia - T = Trabalho - t = tempo

Tambm pode ser expresso por:

P = F x V, onde P = potncia - F = fora - V = velocidade de deslocamento

Do ponto de vista prtico poderamos dizer que potncia maior implica na capacidade de realizar umtrabalho mais rapidamente. Ex: um carro que acelera mais rpido do que outro possui mais potncia. Umalmpada que ilumina mais do outra possui mais potncia.

EERGIA - o tempo em que a potncia aplicada a uma carga. Note que a potncia uma caractersticade projeto do aparelho, enquanto que energia tem a ver com o tempo em que o aparelho utilizado.

E = P x t onde E = energia - P = potncia - t = tempo.

Ex: uma lmpada que fica ligada durante 1 hora consome mais energia do que uma outra que fica ligadadurante hora.


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REDIMETO uma medida adimensional que expressa a quantidade de energia recebida por umdispositivo que transformada em energia til. Pode ser expresso como um quociente entre a energia desada e a energia de entrada.

= Pin/Pout, onde = rendimento - Pin = Potncia de entrada - Pout = Potncia de sada

Os sistemas hidrulicos e pneumticos so amplamente utilizados nas indstrias, seja para deslocamento decargos ou para sistema de automao, onde ouso da eletricidade no apropriado. A tabela abaixo faz umcomparativo entre os dois tipos de sistemas:

Caracterstica Hidrulico Pneumtico

Transmisso de Potncia Alta Media

Variao de Velocidade Ampla Ampla rapidezInrcia Baixa BaixaPeso Mdio BaixoLubrificao Utiliza prprio Fluido MediaManuteno Fcil Fcil

Automatizao Transmitem foras e Potncia elevadasTransmisso de fora,potncia, velocidade

Proteo contra sobrecarga Baixa Sobrecarga Baixa Sobrecarga

Padronizao Normas ISO/DIN Normas ISO/DINInstalao Fcil Fcil

Preparao Requer cuidado na gerao da energiaRequer maior cuidado nagerao de energia

Compressibilidade Alta (+) movimento lentosLimitao de Transmissono uniformes

Foras de AplicaoMotor

Alta (+) desgaste, aquecimento.Devido presso detrabalho

Escapes ndice de vazamento econtaminao

Alto ndice de rudo

Custos ( $ ) Elevado Elevado

2.2 GRANDEZAS FSICAS E UNIDADES

Grandeza fsica: So as propriedades de corpos ou estados que se possam medir.Unidades: E o que define o mtodo de medir uma grandeza fsica.

A Norma Brasileira ( NBR10138 ) da ABHP ( Associao Brasileira de Hidrulica e Pneumtica) utiliza asunidades de medida do Sistema Internacional (SI), mas comum o uso de outras unidades que no pertencem(SI) devido os fabricantes dos equipamentos utilizarem outros sistemas.A seguir algumas grandezas fsicas que so importantes no estudo da Pneumtica


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GRADEZA UIDADESO que se deve medir SI MKS CGS( C ) comprimento Metro ( m )

Centmetro ( cm )Milmetro ( mm )

Metro ( m ) Centmetro ( cm )

( M ) massa Quilo grama ( Kg ) Unidade de massa ( utm ) Grama ( G )

( F ) fora Newton ( N ) Quilo grama fora ( Kgf ) oukilopond (Kp )

Dina ( dyn )

( t ) tempo Segundo ( S ) Segundo ( S ) Segundo ( S )( T ) temperatura Grau Kelvin ( k )

Grau Celsius (*C)Grau Fahrenheit (*F)Grau Celsius (*C) Grau Celsius ( *C)

( A ) rea Metro quadrado( m )

Metro quadrado( m )

Centmetro quadrado( cm )

( V ) volume Metro cbico( m )

Metro cbico( m )

Centmetro cbico( cm )

( Q ) vazo Metro cbico / segundo( m / s )

Metro cbico / segundo( m / s )

Centmetro cbico/ segundo( cm / s )

( p ) presso Pascal ( Pa ) Atmosfera ( atm ) Bar ( bar )

2.3 LEI DE ARQUIMEDES

Considere um volume cubico de gua. Estando este em repouso, o peso da gua acima dele necessriamente

estar contra-balanado pela presso interna neste cubo. Para um cubo cujo volume tende para zero, ou seja

um ponto, esta presso pode ser exprimida por

em que, usando unidades no sistema SI,P a presso hidro (empascais);

a massa especfica da gua (em kilogramas por metro cbico);

g a acelerao da gravidade (em metros por segundo quadrado);

h a altura do lquido por cima do ponto (em metros).

No caso de a presso atmosfrica no ser desprezvel, necessrio acrescentar o valor da sua presso,tomando a equao o seguinte aspecto

Tambm chamado frequentemente de Princpio de Arquimedes:Um corpo slido imerso num fluido sofre a ao de uma fora dirigida para cima igual ao peso do fluidodeslocado.

FE = Wfluido =fluido . Vdeslocado . g

Isto devido presso hidrosttica no fluido.No caso de um navio, o seu peso contra-balanado por uma fora de impulso igual ao volume de guaque desloca, que corresponder ao volume submerso do navio. Se lhe for acrescentada mais carga, esse

volume submerso vai aumentar, e, com ele, a fora de impulso, permitindo ao barco flutuar. No Brasil, d-se o nome de empuxo a esta fora.A descoberta do princpio da impulso atribuda a Arquimedes.


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Exercicios:

1 Uma esfera oca, de raio interno igual a 8cm e raio externo igual a 9cm,flutua submersa pela metadeem um lquido de densidade 800Kg/ m3 .Qual a massa da esfera? b) Calcule a densidade do material da qual ela feita.(R.: 1,22 Kg, 1342,18Kg/ m3 .)

Figura 2.1: Esfera flutuando

2

Trs crianas, cada uma pesando 356N, constroem uma jangada amarrando troncos de dimetro de0,30m e comprimento de 1,80m. Quantos troncos sero necessrios para que a jangada as sustente?Considere a densidade da madeira como sendo 800Kg/ m3 .(R.: No mnimo 5 troncos)

3 Explique como determinar a densidade de materiais utilizando o Princpio de Arquimedes.

2.4 LEI DE PASCAL

A Lei de Pascal pode ser enunciada da seguinte maneira:

Uma variao de presso provocada num ponto de um fluido em equilbrio transmite-se a todos ospontos do fluido e s paredes que o contm.

Considerando a presso num ponto A com uma altura h como pA, se variarmos a sua presso em p, a suapresso passar a ser

p'A =pA + p

Como A um ponto genrico, todos os pontos do fluido sero acrescidos de p

Mas,

Ento para dois pontos distintos no fluido, A e B

pA = pB

Logo,

Uma aplicao prtica a prensa hidrulica. Para um mbolo de 10m e outro de 1m, uma fora equivalente

a 70kg ser suficiente para levantar um veculo que pese 700kg, no outro mbolo.


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Exerccios:

1. Encontre o aumento de presso de um fluido em uma seringa quando uma enfermeira aplica umafora de 42N ao embolo da seringa de raio 1,1cm.

(R.: 1,09 atm)

2. Uma piscina, como da figura, tem dimenses H=2,5m, L=9m e C=24m. Quando se enche de guaesta piscina, qual ser a fora resultante (apenas da gua) sobre:a) o fundo,

b) sobre os lados menores e sobrec)os lados maiores?d) Seria apropriado considerar a presso atmosfrica? Por qu?(R.: 5,4x106N; 5,6x105N; 1,4x106N; sim)

Figura 2.2: Piscina

3. Supondo que a massa especfica da gua do mar seja igual a 1,03 g/cm3 , (a) determine o peso total dagua na parte superior de um submarino nuclear a uma profundidade de 200m sendo a rea (seotransversal horizontal) do seu casco for de 3000 m2 . (b) Que presso em atmosferas, um mergulhadorsentiria a esta profundidade?(R.: 6,05 x109 N; 20,7 atm).

4. Um pisto com uma pequena rea de seo transversal a usado em uma prensa hidrulica paraexercer uma fora f sobre o lquido confinado. Uma tubulao, como na figura, conduz a um pisto maiorcom rea A . a) Qual a intensidade da fora sobre o pisto menor para equilibrar uma fora de 20,0kNsobre o pisto maior, sendo que o dimetro do pisto menor de 3,8 cm e do maior 53,0 cm ? b) Qual adistncia que o pisto maior deve se mover para suspender o pisto menor de uma distncia de 0,85m?(R.: 102,8N; 4 mm)

Figura 2.3: Pisto

2.5 LEI DE STEVIN

Consideremos um lquido homogneo e em equilbrio, sob a ao da gravidade. Consideremos ainda, dentrodo lquido, dois pontos A e B cujo desnvel h.


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ou

ouv = velocidade do fluido ao longo do condutog = acelerao da gravidade

h = altura com relao a um referencialp = presso ao longo do conduto = densidade do fluidoAs seguintes convenes precisam ser satisfeitas para que a equao se aplique:

Escoamento sem viscosidade ("frico" interna = 0)Escoamento em estado estacionrioEscoamento incompressvel ( constante em todo o escoamento)Geralmente, a equao vale a um conduto como um todo. Para fluxos de potencial de densidade constante,ela se aplica a todo o campo de fluxo.A reduo na presso que ocorre simultaneamente com um aumento na velocidade, como previsvel pelaequao, frequentemente chamado de princpio de Bernoulli.

A equao dedicada a Daniel Bernoulli, embora tenha sido apresentada pela primeira vez da forma comoest a por Leonhard Euler.

Uma segunda forma, mais geral, da equao de Bernoulli pode ser escrita para fluidos compressveis:

Aqui, a energia potencial gravitacional por unidade de massa, que vale apenas = gh no caso de umcampo gravitacional uniforme, e w a entalpia do fluido por unidade de massa. Observe que

onde a energia termodinmica do fluido por unidade de massa, tambm conhecida como energia internaespecfica ou sie.

A constante no lado direito da equao frequentemente chamada de constante de Bernoulli e indicada pela

letra "b". Para o escoamento adiabtico sem viscosidade e sem nenhuma fonte adicional de energia, "b" constante ao longo de todo o escoamento. Mesmo nos casos em que "b" varia ao longo do conduto, aconstante ainda prova-se bastante til, porque est relacionada com a carga de presso no fluido.

Quando um choque est presente, muitos dos parmetros envolvidos na equao de Bernoulli sofremgrandes modificaes ao passar pelo choque. A constante de Bernoulli, porm, no se altera. A nicaexceo essa regra so os choques radioativos, que violam as convenes que levam equao deBernoulli, como a falta de vazes ou fontes de energia.

Vamos comear com a equao de Bernoulli para fluidos incompressveis.

A equao pode ser obtida pela integrao das equaes de Euler, ou pela aplicao da lei da conservao daenergia em duas sees ao longo da corrente, e desprezando a viscosidade, a compressibilidade e os efeitostrmicos. Pode-se dizer que


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ou .

O termo chamado de altura de acelerao ou carga de acelerao.

A presso hidrosttica, carga esttica ou altura esttica definida como

ou .

O termo tambm chamado de altura de presso ou carga de presso.

Uma maneira de ver como isto se relaciona com a conservao de energia diretamente pela multiplicao

pela densidade e volume unitrio (que permitido, j que ambos so constantes), resultando em:

e

A deduo para fluidos compressveis similar. Novamente, a deduo depende da (1) conservao da

massa e (2) da conservao da energia.

A conservao da massa implica que no desenho acima, no intervalo de tempo t, a quantidade de massa

que passa pela fronteira definida pela reaA1 igual quantidade de massa que passa por fora da fronteira

definida pela reaA2:

.

Aplica-se a conservao da energia de uma maneira similar: assume-se que a mudana na energia do volume

do duto limitado porA1 eA2 totalmente devida energia que entra ou sai por quaisquer uma dessas duas

fronteiras. Claramente, em uma situao mais complicada como uma vazo de fluido acompanhada de

radiao, a conservao de energia no satisfeita. De qualquer forma, assuma que seja este o caso e que o

fluxo est em estado estacionrio, de forma que a mudana lquida de energia zero; temos que

onde E1 e E2 so a energia que entra atravs deA1 e que sai porA2, respectivamente.

A energia entrando porA1 a soma da energia cintica afluente, da energia afluente na forma de energia

potencial gravitacional, da energia termodinmica do fluido afluente e da energia afluente na forma de

trabalho mecnico :

Uma expresso similar para E2 pode ser construda facilmente. Fazendo agora ,

obtemos

Reescrevendo:


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Exerccios:

1. Uma caixa dgua de 10.000 litros est sendo enchida com uma mangueira. O tempo gasto para oenchimento da caixa de 500 minutos. Qual a vazo da mangueira?

2. Calcular a vazo de um fluido que escoa por um tubo com uma velocidade mdia de 1,4 m/min,sabendo que a rea da seo transversal do tubo de 42cm2.

3. Um tanque de gua a cu aberto, foi atingido por uma bala criando um furo a uma distncia h abaixoda superfcie da gua. Qual a velocidade v da gua que sai pelo furo? Considere a rea do furo muitomenor que rea do tanque ( a


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Classes de Viscosidades SAE

Figura 2.13: Viscosidade padro SAE

A classificao SAE divide os leos lubrificantes em dois grupos:- leos de grau de invernoleos que possibilitem uma fcil e rpida movimentao, tanto do mecanismo quanto do prprio leo,mesmo em condies de frio rigoroso ou na partida a frio do motor, e cuja viscosidade medida a baixastemperaturas e tem a letra W acompanhando o nmero de classificao.Os testes para leos de grau de inverno levam em considerao a resistncia que o mesmo oferecer na

partida a frio do motor e a facilidade de bombeamento e circulao em baixas temperaturas.

- leos de grau de veroleos que trabalhem em altas temperaturas, sem o rompimento de sua pelcula lubrificante, pois quanto mais

quente o leo, menos viscoso ele se apresenta.Os leos de grau de vero tm portanto sua viscosidade medida a altas temperaturas e no possuem a letraW.Os testes dos leos de grau de vero verificam a operabilidade do lubrificante em altas temperaturas, ou seja,a sua capacidade de oferecer proteo em regimes extremos.


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filtragem utilizados so os mesmos utilizados em veculos: filtragem por presso contra telas porosas, comporos suficiente pequenos que impedem a passagem das impurezas.

3 SIMBOLOGIA HIDRULICA E PNEUMTICAOs circuitos hidrulicos so compostos de uma srie de componentes cuja simbologia mais comum est

colocada na seqncia. A simbologia praticamente a mesma para hidrulica e pneumtica. Havendodiferena, aparecem dois smbolos devidamente identificados.

Atuadores:

Figura 3.1: Simbologia hidrulica 1

Vlvulas


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Acionamentos de vlvulas



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Smbolos diversos


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Alm dos smbolos dos componentes h tambm a simbologia dos condutores de fludos:


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4 CIRCUITO HIDRULICO

Para expressar os comando e os controles necessrios para determinado funcionamento de uma mquinacom acionamento hidrulico usado um esquema ou circuito hidrulico. preciso conhecer a simbologia


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hidrulica (forma de representao grfica que expressa o funcionamento do componente hidrulico) paraler e interpretar determinado circuito hidrulico.

A representao correta dos circuitos hidrulicos uma necessidade para o projetista, para as pessoas queprecisam fabricar a mquina e para aqueles que tiverem que fazer sua manuteno. O esquema mostra comoser a interao dos componentes. Mostra aos responsveis pela fabricao e ao montador como conect-losentre si. Mostra ao mecnico de manuteno como o sistema funciona, o que cada componente deve fazer e

para onde o leo deve ir, de modo que ele possa diagnosticar os eventuais problemas e solucion-los.

O esquema de um circuito hidrulico um desenho completo, que inclui sua descrio, seqncia deoperaes, notas, lista de componentes, etc. Essa representao grfica no mostra nada sobre a construoou posio relativa dos componentes; sua finalidade mostrar funes, conexes e caminhos de fluxo.

H vrios sistemas de smbolos, especificados por normas. Essas normas podem ter diferentes procedncias,mas todas elas tm razovel semelhana entre si. O conhecimento de uma dessas normas plenamentesuficiente para a compreenso de qualquer outro. Os smbolos esto em anexo com as devidas explicaes

para o bom entendimento dos esquemas.

De uma maneira geral, classifica-se os circuitos hidrulicos em abertos, fechados e semi-fechados.

Circuito aberto: a bomba succiona o leo do reservatrio e o recalca (descarrega) atravs das tubulaespara o atuador hidrulico. Nesse atuador o leo transfere sua energia de presso e retorna ao reservatrio.

Figura 4.1: Circuito hidrulico aberto

Circuito fechado: a alimentao do motor hidrulico do tipo fechado, de maneira que assegurada umaresposta satisfatria dos motores hidrulicos, nas condies de desacelerao ou movimento em vazio:

Circuitos desse tipo tem como vantagem:

suprir as deficincias de suco

fazer reversveis as funes da bomba e do motor hidrulico, especialmente para os efeitos de restituiode energia (frenagem)

efetuar a manobra de inverso de movimentos nos consumidores com especial suavidade e continuidade


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Figura 4.2: Circuito hidrulico fechado

Circuito semi-fechado: com as mesmas caractersticas e vantagens do circuito fechado, montagens dessetipo so utilizadas quando h necessidade de complementao ou descarga de excesso de leo num dosramos do sistema. o que acontece quando emprega-se um cilindro hidrulico diferencial, cujos volumes deleo de sada so diferentes nos movimentos de avano e retorno do cilindro.

Figura 4.3: Circuito hidrulico semi-fechado

4.1. CIRCUITO HIDRULICO GERICO

O esquema seguinte mostra um sistema hidrulico tpico:


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Figura 4.4: Circuito hidrulico tpico

O sistema recebe como entrada energia mecnica (na forma de torque, rotao) convertida de energiaeltrica ou trmica atravs de um motor eltrico ou de combusto interna. Em seguida, esta energiamecnica convertida em energia hidrulica (potncia hidrulica) pela unidade de converso primria Aenergia hidrulica transferida ao fluido hidrulico passa pela unidade de limitao e controle, onde

condicionada por vlvulas, sendo em seguida transmitida unidade de converso secundria. Ocondicionamento da energia hidrulica na unidade de limitao e controle feito atravs das informaes delimitao e controle, obtidas externamente ou por sinais de realimentao do prprio sistema. Na unidade deconverso secundria, a energia hidrulica devidamente condicionada convertida em energia mecnica,expressas em termos de fora e velocidade (ou deslocamento) ou torque e rotao (ou deslocamentoangular). Esta energia a sada do sistema, e utilizada em acionamentos mecnicos para diversos fins.

4.2. POTNCIA HIDRULICA E POTNCIA DE ACIONAMENTO

A potncia de um circuito hidrulico normalmente concebida a partir do atuador para o motor deacionamento e para clculos rpidos considera-se o rendimento total do sistema em torno de 65%. Da a

potncia hidrulica pode ser definida a partir da seguinte expresso:

Onde;Ph = Potncia hidrulica (Watt)F = Fora desenvolvida considerando uma

segurana de 10% na carga (Newton)V = Velocidade de movimentao da carga (m/s)

Considerando as grandezas envolvidas num circuito hidrulico a

expresso para clculo da potncia hidrulica :

Onde:

VFph

QPPh


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Exerccios:

1. Um sistema hidrulico precisa elevar uma carga de 10 toneladas a uma altura de 50 cm. O tempo mximogasto na elevao deve ser de 10 segundos. Determinar a potncia hidrulica da bomba e a potncia eltricado motor que aciona a bomba, admitindo-se que o sistema possui um rendimento de 60%.

2. Uma prensa hidrulica funciona com leo sob presso de 200 Pa. Se a vazo exigida no duto de 200litros/segundo, qual dever ser a potncia hidrulica da bomba que impulsiona o lquido? Sabendo-se que a

bomba hidrulica possui um rendimento de 70%, qual deve ser a potncia do motor eltrico que aciona abomba?

5 COMPONENTES DOS SISTEMAS HIDRULICOS

5.1. RESERVATRIO DE FLUDO

So 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 ofornecimento de leo para a bomba por mais dois a trs minutos mesmo que ocorra o rompimento datubulao de sada da mesma.

Os reservatrios podem ser: Aberto: quando a presso no interior do mesmo for igual a presso atmosfrica; Pressurizado: quando a presso no interior do mesmo for maior que a presso atmosfrica.

Figura 5.2: Reservatrio de leo


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Junto aos reservatrios e em vrios pontos do circuito so utilizados filtros para evitar que impurezastransitem junto com o leo e danifiquem partes do sistema. A figura seguinte mostra alguns tipos de filtrosutilizados. Eles so basicamente iguais aos filtros de leos automotivos.

5.2. BOMBAS

As bombas so utilizadas nos circuitos hidrulicos, para converter energia mecnica em energia hidrulica.A ao mecnica cria um vcuo parcial na entrada da bomba, o que permite que a presso atmosfrica forceo fluido do tanque, atravs da linha de suco, a penetrar na bomba. A bomba passar o fluido para aabertura de descarga, forando-o atravs do sistema hidrulico. As bombas so classificadas, basicamente,em dois tipos: hidrodinmicas e hidrostticas. As bombas hidrulicas so classificadas como positivas (fluxo

pulsante) e no-positivas (fluxo contnuo).

Figura 5.3: Tipos de bombas hidrulicas

A bomba hidrulica aspira o fluido hidrulico, em regra, de um reservatrio (lado de aspirao ou deentrada) e impele-o para a sada (lado da presso). Deste ponto o fluido conduzido a um rgo

distribuidor (rgo de comando), de onde poder ser reconduzido ao reservatrio ou fornecido aoreceptor.


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Em consequncia das foras opostas ao movimento de trabalho do receptor (por exemplo duranteo levantamento de uma carga por um cilindro) gera-se no leo uma presso, to elevada quantonecessrio para vencer as foras opositoras.

A presso num sistema hidrulico no , pois, de antemo gerada pela bomba, mas antes resulta daoposio oferecida pelo sistema ao escoamento do leo. Esta oposio, resultado das foras exteriores(carga til e atritos mecnicos) e das foras interiores (atrito viscoso nas tubagens, junes e vlvulas).

Especificao de Bombas

As bombas so, geralmente, especificadas pela capacidade de presso mxima de operao e pelo seudeslocamento, em litros por minuto, em uma determinada rotao por minuto.Relaes de Presso: A faixa de presso de uma bomba determinada pelo fabricante, baseada na vida tilda bomba.Deslocamento: Deslocamento o volume de lquido transferido durante uma rotao e equivalente aovolume de uma cmara multiplicado pelo nmero de cmaras que passam pelo prtico de sada da bomba,durante uma rotao da mesma. O deslocamento expresso em centmetros cbicos por rotao e a bomba caracterizada pela sua capacidade nominal, em litros por minuto.

Capacidade de Fluxo: A capacidade de fluxo pode ser expressa pelo deslocamento ou pela sada, em litrospor minuto.Eficincia volumtrica: Teoricamente, uma bomba desloca uma quantidade de fluido igual a seudeslocamento em cada ciclo ou revoluo. Na prtica, o deslocamento menor, devido a vazamentosinternos. Quanto maior a presso, maior ser o vazamento da sada para a entrada da bomba ou para o dreno,o que reduzir a eficincia volumtrica. A eficincia volumtrica igual ao deslocamento real dividido pelodeslocamento terico, dada em porcentagem.

Se, por exemplo, uma bomba a 70kgf/cm2 de presso deve deslocar, teoricamente, 40 litros de fluido porminuto e desloca apenas 36 litros por minuto, sua eficincia volumtrica, nessa presso, de 90%, como seobserva aplicando os valores na frmula:


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As bombas hidrulicas atualmente em uso so, em sua maioria, do tipo rotativo, ou seja, um conjuntorotativo transporta o fluido da abertura de entrada para a sada. De acordo com o tipo de elemento que

produz a transferncia do fluido, as bombas rotativas podem ser de engrenagens, de palhetas ou de pistes.

5.2.1 BOMBAS HIDRODIMICAS (DESLOCAMETO O-POSITIVO)

Nestas bombas no existe vedao entre a entrada e a sada; um pequeno aumento da presso reduz a vazona sada. Exemplo: Bombas centrfugas que possuem fluxo radial. Existem tambm as que possuem fluxoaxial, so constitudas por uma hlice rotativa.

So usadas para transferir fluidos e cuja nica resistncia a criada pelo peso do fluido e pelo atrito. Essasbombas raramente so usadas em sistemas hidrulicos, porque seu poder de deslocamento de fluido se reduzquando aumenta a resistncia e tambm porque possvel bloquear-se completamente seu prtico de sada

em pleno regime de funcionamento da bomba.Bombas centrfugas:

Dentre as bombas hidrodinmicas, as mais difundidas so as centrfugas.So de tipo muito simples, constitudas por uma cmara de seco crescente, situando-se no seu interior umaturbina de diferentes formas, que rodando a uma grande velocidade, cria uma fora centrfuga na periferia euma depresso no centro.


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Principais Caractersticas:

Rendimento elevado mesmo que o lquido apresente massas slidas, graas a sua forma circular axial;As partculas slidas podem passar pela bomba sem a danificar;Fcil e rpido acesso as vrias partes da bomba, para limpeza e manuteno.

5.2.2. BOMBAS HIDROSTTICAS (DESLOCAMETO POSITIVO)

So bombas cuja entrada e sada so isoladas entre si, evitando assim que a presso da sada interfira naentrada.

Neste tipo de bomba a sada do fluido independe da presso, com exceo de existncia de perdas evazamentos, por isso so as bombas mais apropriadas para transmitir fora hidrulica em equipamento

industrial, em maquinaria de construo, em aviao e demais aplicaes. As bombas hidrostticasproduzem fluxos de forma pulsativa, porm sem variao de presso no sistema.

a) BOMBAS DE ENGRENAGENS

a.1) Bombas de engrenagens exteriores

As bombas deste tipo, so preferencialmente utilizadas, pelas seguintes vantagens:

preo relativamente baixo; segurana de funcionamento, mesmo em condies severas; bom comportamento numa larga gama de viscosidades correspondentes aos fluidos hidrulicos

correntes e aos leos de lubrificao; posio indiferente; grande gama de velocidades de accionamento; boas caractersticas de aspirao; construo robusta;

Como inconvenientes maiores h a considerar a impossibilidade de variao da cilindrada, a dificuldadeem suportar presses elevadas (< 210 bar, em geral), o mau comportamento a baixas velocidades deaccionamento ( < 500 rot. /min) e a grande pulsao do caudal, independentemente da presso, e

consequente rudo.


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Dados tcnicos: Volume de deslocamento: at 125 cm3 / rot, Presso operacional at 160 bar.

c) BOMBAS DE PARAFUSO

Numa carcaa so dispostos 2 ou mais fusossem fim (na figura so 3). O fuso central, comrosca direita, accionado por meio de um eixoe transmite o movimento de rotao aos doisfusos externos, com rosca esquerda.

Desta maneira, formam-se cmarasfechadas entre fusos externos, a carcaa e o fusocentral, cujo volume no se altera, mas desloca-se continuamente com a rotao dos fusos daconexo de suco (azul), at ao lado da presso(vermelho).

Assim se obtm um fluxo constante continuo, esem pulsaes do fluido.

d) BOMBAS DE MBOLOS

d.1) Bombas de mbolos axiais

As bombas e motores de mbolos axiais so mquinas volumtricas, nas quais os cilindros se

encontram dispostos paralelamente ao eixo de rotao do corpo (carcaa de alojamento dos cilindros).A transformao do movimento rotativo de accionamento no movimento alternativo dos mbolos,

realiza-se de forma anloga mas segundo 3 princpios bsicos diferentes,Prato inclinado, Corpo inclinado,Prato oscilante.

De uma forma genrica poder-se- dizer que, o veio da bomba faz accionar o (Prato inclinado, ouCorpo inclinado, ou Prato oscilante) pela forma como est acoplada com estes sistemas, o qual transmite aosmbolos (no rotativos) o seu movimento axial alternativo. A cilindrada destas bombas funo do nguloque o prato faz com a normal ao veio de accionamento.


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d.2) Bombas de mbolos radiais

Numa bomba de pistes radiais os pistes esto dispostos em forma de estrela, radialmente ao eixode accionamento. O movimento dos mbolos feito no sentido radial, isto , perpendicular ao eixo. O fluxonas bombas de pistes radiais comandado utilizando-se o principio de vlvulas ou de ranhuras, podendoser de volume de deslocamento constante ou varivel. As bombas ainda podem ser divididas em mais dois

grupos distintos. Curva de accionamento interno (os mbolos so dispostos externamente) e curva deaccionamento externo (os mbolos so dispostos internamente).Na figura mostrada uma bomba comandada por vlvulas com pista interna autosuccionante e vazo fixa.

Constitui-se basicamente de; carcaa 1, eixo excntrico 2 eelementos de bombeamento 3, com mbolo 4, vlvula desuco 5 e vlvula de presso 6.

Um elemento de bombeamento, observadoseparadamente, uma bomba de um pisto fixada nacarcaa. Os mbolos so guiados nos elementos de

bombeamento, e movimentam-se, pressionados por

molas contra o eixo excntrico.Cada mbolo efetua um curso duplo para uma rotao doeixo. Com a rotao do eixo excntrico, succiona-se ofluido (em azul por um orifcio axial, que arremessado

para fora, atravs de orifcios radiais e dirigido para asvlvulas de suco.

Estas vlvulas so compostas por um disco que pressionado para fora por uma mola fraca, contra umaaresta de vedao. Com o movimento do mbolo em direco ao eixo principal, o volume da cmara docilindro aumenta. A queda de presso provoca uma suco que ergue o disco de seu assento, e a cmara do

cilindro enche-se de fluido (elemento 3.1). Quando o cilindro deslocado para fora, o disco novamentepressionado contra a aresta de vedao (elemento 3.2). Ao mesmo tempo, a esfera de vedao da vlvula depresso 6 ergue-se do assento (elemento 3.3).

O fluido de cada um dos elementos movimenta-se ento atravs dos canais existentes na carcaa, em direco sconexes de presso da bomba. O volume deslocado determinado pelo dimetro, curso e quantidade de elementos. A

potncia depende da presso de trabalho e do volume deslocado. Variando o dimetro dos mbolos utilizados, apresso mxima que a bomba pode alcanar tambm varia. O nmero impar de cilindros escolhido visando-se obter

a menor oscilao passvel no volume fornecido.Dados tcnicos:

Dimetro interno do pisto

8 mm 10 mm 12 mm 14 mmVolume de deslocamento em

cm3/rot. Para 1 elemento0,4 0,63 0,91 1,23

Presso em bar at 630 500 350 250


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5.2.3. O PROBLEMA DA CAVITAO

Entende-se por cavitao a formao temporria de espaos vazios ou bolhas, devido a quedas de presso nofluido, chegando a ponto de vaporizao do prprio fluido.

No lado de suco da bomba, as bolhas se formam por todo o lquido. Isso resulta num grau reduzido delubrificao e num conseqente aumento de desgaste.

Figura 5.4: Cavitao do leo

Conforme essas cavidades so expostas alta presso na sada da bomba, as paredes das cavidades serompem e geram toneladas de fora por centmetro quadrado. O desprendimento da energia gerada pelocolapso das cavidades desgasta as superfcies do metal.

Figura 5.5: Colapso da cavitao do leo

Se a cavitao continuar, a vida da bomba ser bastante reduzida e os cavacos desta migraro para as outrasreas do sistema, prejudicando os outros componentes.


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A melhor indicao de que a cavitao est ocorrendo o rudo. O colapso simultneo das cavidades causavibraes de alta amplitude, que so transmitidas por todo o sistema e provocam rudos estridentes geradosna bomba. Durante a cavitao, ocorre tambm uma diminuio na taxa de fluxo da bomba, porque ascmaras da bomba no ficam completamente cheias de lquido e a presso do sistema se desequilibra.

Quando h cavitao, as medidas a serem 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.

5.2.4. PROBLEMA DA AERAO

A aerao a entrada de ar no sistema atravs da suco da bomba. O ar retido aquele que est presente nolquido, sem estar dissolvido no mesmo. O ar est em forma de bolhas. Se ocorrer de a bomba arrastar fluidocom ar retido, as bolhas de ar tero, mais ou menos, o mesmo efeito da cavitao sobre a bomba. Contudo,como isso no est associado com a presso de vapor, vamos nos referir a esta ao como sendo uma

pseudocavitao.Muitas vezes, o ar retido est presente no sistema devido a um vazamento na linha de suco. Uma vez que a

presso do lado da suco da bomba menor que a presso atmosfrica. Qualquer abertura nesta regioresulta na suco do ar externo para o fluido e conseqentemente para a bomba. Qualquer bolha de ar retidaque no puder escapar enquanto o fluido est no tanque ir certamente para a bomba.

5.3. VLVULAS

Vlvulas so elementos destinados a controlar o fluxo do fluido com a finalidade de se obter umdeterminado resultado. Observar atentamente as figuras seguintes onde so mostradas a simbologia e aforma interna de vlvulas tpicas.


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Figura 5.6: Esquemas de vlvulas hidrulicas

Existem vrios tipos de vlvulas. As principais e mais utilizadas so:

5.3.1. VLVULAS LIMITADORAS DE PRESSO, DE ALVIO OU DE SEGURANA

Figura 5.7: Vlvula hidrulica e simbologia

A presso mxima do circuito hidrulico pode se controlada com o uso de uma vlvula limitadora de pressonormalmente fechada. Com a via primria da vlvula conectada presso do sistema, e a via secundria


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conectada ao tanque, o carretel no corpo da vlvula acionado por um nvel predeterminado de presso, eneste ponto as vias primria e secundria so conectadas, e o fluxo desviado para o tanque.

COMPONENTES DA VLVULA LIMITADORA DE PRESSO

1. Cone de vedao 2. Sede da vlvula3. Mola 4. Boto de ajuste5. Encaixe do parafuso 6. Porca de trava

5.3.2. VLVULAS DE RETENO (OU DE BLOQUEIO)

Figura 5.8: Vlvula de reteno e simbologia

As vlvulas de reteno so aparentemente pequenas quando comparadas aos outros componenteshidrulicos, mas elas so componentes que servem funes importantes e muito variadas.Uma vlvula de reteno consiste basicamente de corpo da vlvula , vias de entrada e sada e de um assento

mvel que preso por uma mola de presso. Essa montagem faz com que o fluido atravesse a vlvula emum sentido mas no no outro.

COMPONENTES DA VLVULA RETENOCorpo da vlvula Esfera de vedaoMola A- Engate machoB- Engate rpido (fmea)

5.3.3. VLVULAS DE CONTROLE DE FLUXO

A funo da vlvula controladora de fluxo a de reduzir a vazo em uma linha do circuito. Ela desempenhaa sua funo por ser uma restrio maior que a normal do sistema. Para vencer a restrio necessrio uma

presso maior provocando o desvio do fluxo para outra parte do circuito, ou promovendo a abertura davlvula limitadora de presso deslocando o fluxo para o reservatrio. So utilizadas quando se desejacontrolar a velocidade em determinados atuadores.


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Figura 5.9: Vlvula de controle de fluxo e simbologia

COMPONENTES DA VLVULA CONTROLADORA DE FLUXO1. Corpo da vlvula 2. Boto de ajuste3. Vlvula estranguladora 4. Sede da vlvula5. Esfera de vedao 6. MolaA- Unio macho B- Engate rpido(fmea)

- VLVULAS DIRECIONAIS

Em sua grande maioria, os circuitos hidrulicos necessitam de meios para se controlar a direo e o sentidodo 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, autilizao de vlvulas de controle direcional, comumente denominadas apenas de vlvulas direcionais. Essestipos de vlvulas podem ser de mltiplas vias que, com o movimento rpido de um s elemento, controla adireo ou sentido de um ou mais fluxos diversos de fluido que vo ter vlvula.

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


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Os quadrados da figura unidos representam o nmero de posies ou manobras distintas que uma vlvulapode assumir. Deve-se saber que uma vlvula direcional possui no mnimo dois quadrados, ou seja realizapelo menos duas manobras.O nmero de vias corresponde ao nmero de conexes teis que uma vlvula pode possuir, podem ser viasde 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 elementosinternos quando a mesma no foi acionada, geralmente mantida por fora de uma mola.

Figura 5.10: Nomenclatura das vlvulas hidrulicas


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TIPOS DE VLVULAS DIRECIONAIS

Figura 5.11: Vlvula hidrulica direcional 4/2

Vlvula direcional principal 4/2vias acionada por alavanca e retorno por mola

COMPONENTES DA VLVULA DIRECIONAL 4/2 VIASCarretel MolaMola SedeAlavanca P Via de pressoA Via de utilizao B Via de utilizaoT Via de retorno

COMPONENTES DA VLVULA DIRECIONAL 4/3 VIAS, CENTRO ABERTO1. Carretel 2. Sede

3. Mola 4. Mola5. Alavanca 6. Mecanismo de encostoP Via de presso A Via de utilizaoB Via de Utilizao T Via de retorno


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Figura 5.13: Vlvula hidrulica direcional 4/3 centro fechado

Vlvula de controle direcional 4/3 vias, centro fechado, acionada por alavanca e centrada por mola

COMPONENTES DA VLVULA DIRECIONAL 4/3 VIAS, CENTRO FECHADOCarretel SedeMola MolaAlavanca Mecanismo de encostoP Via de presso A Via de utilizaoB Via de Utilizao T Via de retorno

5.4 ATUADORES HIDRULICOS

5.4.1 ATUADORES LINEARES

Figura 5.14: Atuador linear

Por se tratar de um atuador, a funo bsica de um cilindro hidrulico transformar fora, potncia ouenergia hidrulica em fora, potncia ou energia mecnica.O cilindro hidrulico composto de diversas partes. A figura define bem os diferentes elementos que,unidos, compe esse equipamento.

COMPONENTES DO ATUADOR LINEAR

1. mbolo 2. Vedao do mbolo3. Haste 4. Guia da haste5. Vedao da haste 6. Anel raspador 7. Flange dianteiro 8. Conexo9. Cilindro 10. Cmara da haste


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Figura 5.16: Especificaes tcnicas de mangueiras hidrulicas


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AEXO: ESPECIFICAES TCICAS DE MATERIAIS HIDRULICOS


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Hannifin Diviso Schrader BellowsPARKER HANNIFIN CO., Tecnologia pneumtica industrial, Centro Didtico de Automao Parker

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REXROTH, Treinamento hidrulico curso thr, Rexroth Hidrulica Ltda, 1985

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