efa - pneumática e hidráulica - Óleohidráulica

ÓLEOHIDRÁULICAInstalações e Circuitos Básicos

TÉCNICO INSTALADOR DE SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS

Unidade 7 - Pneumática e Hidráulica

Óleohidráulica

Hidromecânica

Hidrostática

Mecânica dos fluidos estática, teoria das condições de equilíbrio dos fluidos.

Hidrodinâmica

Mecânica dos fluidos em movimento, teoria da vazão.

Características

Baixa relação peso potência; Pode iniciar movimento em plena carga; Ajuste contínuo de velocidade e força; Protecção simples contra sobrecargas; Movimentos rápidos controlados; Movimentos de precisão extremamente lentos; Armazenamento simples de energia, através de

acumuladores hidráulicos; Custo elevado do fluido de trabalho; Escape de fluido pode causar poluição ambiental.

Aplicações

Indústria Siderúrgica Máquinas FerramentaCopiador hidromecânico (torno revólver automático).

Prensas

Aplicações

Prensas para sucatas Injecção de plásticos Máquinas de construção

Aplicações

Equipamento portuário Navios Comportas

Aplicações

Equipamento de resgate Aplicações especiais

Pressão

Definição de Pressão

Força exercida por unidade de superfície

Princípios básicos

Pressão

Se uma força F, actuar perpendicularmente sobre uma superfície A, à relação entre a força e a superfície dá-se o nome de pressão P

A pressão é a força que se exerce na unidade de área

A

FP

Princípios básicos

Pressão (continuação)

A pressão exercida por uma coluna de líquido é a acção do seu peso, ou seja, a força exercida pela sua massa por unidade de área.

Princípios básicos

Caudal

Caudal (ou débito) é o volume de líquido que se escoa, por exemplo num tubo ou conduta em cada unidade de tempo

As unidades mais comuns utilizadas para medir o caudal são, o m3/s (SI), m3/h, l/h, l/s.

t

VQ

Princípios básicos

Caudal

Se numa conduta ou tubagem de secção A o ar ou água se escoar com a velocidade V, o caudal Q será representado pela seguinte expressão

vAQ .

Princípios básicos

Continuidade (princípio de conservação da massa) Considerando uma tubagem como a da figura, durante um

determinado período de tempo, verifica-se que se o movimento for permanente a quantidade de fluido que entra na secção 1 é igual à quantidade do fluido que sai na secção 2

Princípios básicos

Continuidade (princípio de conservação da massa) “Em movimento permanente é constante a massa de

fluído que passa através de qualquer secção transversal de um tubo, na unidade de tempo.”

Perda de Carga

O atrito entre as partículas do fluido em movimento dissipa energia na forma de calor.

O sistema perde energia (redução da pressão)

Comprimento da tubagem

Rugosidade interna da tubagem

Número de derivações e curvas

Diâmetro da tubagem

Caudal

Perdas de Carga

Perdas localizadas

Curvas, válvulas, derivações, ligações, etc

Perdas Distribuídas

Ocorre ao longo das tubagens

Pressão - Princípio da Prensa Hidráulica

Lei de Pascal “A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a

mesma em todas as direcções e exerce forças iguais em áreas iguais.”

A pressão em dois recipientes comunicados por uma tubagem é a mesma.

Princípios básicos

Princípio de Pascal "A pressão exercida num líquido confinado em forma

estática actua em todos os sentidos e direcções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas iguais.

Pressão - Princípio da Prensa Hidráulica

“Na natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma.” Lavoisier

Conservação de Energia

O que se ganha em relação à força tem que ser sacrificado em distância ou velocidade.

Velocidade e Caudal

Sistemas Hidráulicos

Gerador Bombas de deslocamento (engrenagens, palhetas, pistões etc.);

Distribuidor válvulas direccionais, válvulas de pressão, válvulas de bloqueio etc.

Consumidor cilindros lineares, motores, cilindros rotativos etc.

Fluido de Trabalho óleo mineral, fluidos sintéticos (éster fosfato, base aquosa, emulsões

de água em óleo, misturas de água glicol), fluidos resistentes ao fogo.

Pressão normal de operação: 100 até 700 bar.

Vantagens

Fácil instalação

Rápida e suave inversão de movimentos

Pode ser iniciado em plena carga

Precisão no posicionamento e velocidade

Sistemas auto lubrificados

Pequena relação peso/potencia

Pequena relação tamanho/potencia

Protecção simples contra sobrecarga

Desvantagens

Alto custo de implementação

Baixo rendimento (em torno de 65%), devido às várias transformações de energia que ocorrem (perdas de carga e vazamentos internos)

Unidade Geradora de Potência Hidráulica

Reservatório

Bomba e motor eléctrico

Manómetro

Válvula de segurança

Resfriador/arrefecedor

Filtros

Unidade Geradora de Potência Hidráulica

Reservatórios

Manómetro

Válvula de segurança-limitadora de pressão

Resfriadores/arrefecedores

Arrefecedores a ar

Resfriadores/arrefecedores

Arrefecedores a água

Filtros

Filtros

Tubagens

Bombas

Bomba de Engrenagens

Bombas

Bomba de engrenagens

Bombas

Bomba de engrenagens internas

Bombas

Bomba de alhetas

Bombas

Bomba de pistões axiais

Bombas

Bomba de pistões axiais

Bombas

Bomba de pistões axiais de eixo inclinado

Bombas

Bomba de pistões axiais de eixo inclinado

Bombas

Bomba de pistões radiais

Bombas

Bomba de pistões radiais

Bombas

Bomba de parafuso

Bombas

Bomba de lóbulos

Bombas

Bomba de cavidade progressiva

Bombas

Pressão máxima

Caudal máximo

Gama de rotações

Rendimento

Rendimento volumétrico

Rendimento mecânico

Rendimento global

Actuadores

Responsáveis por transformar a energia de pressão em energia mecânica

Cilindro hidráulico

actuador linear;

Motor hidráulico

actuador rotativo;

Oscilador hidráulico

actuador rotativo de giro limitado.

Actuadores lineares -cilindros

Simples efeito

Com retorno por mola

Duplo efeito

Actuadores lineares -cilindros

Haste dupla

Telescópico

Actuadores lineares -cilindros

Duplex contínuo (Tandem);

Duplex

Tipos de Fixação

Fixação articulada com bucha paralela no fundo e na haste

Tipos de Fixação

Fixação através de olhal com articulação esférica no fundo e na haste

Tipos de Fixação

Fixação através de flange no cabeçote

Tipos de Fixação

Fixação através de flange no fundo do cilindro

Tipos de Fixação

Fixação através de eixo basculante

Tipos de Fixação

Fixação por pés

Actuadores – Oscilador Hidráulico

Motor oscilante

Realizam movimentos angulares menores que uma revolução

1 - Carcaça2 - Cremalheira com 2 êmbolos3 - Engrenagem e eixo4 - Regulação do curso (ângulo de rotação)

Actuadores - Motores Hidráulicos

Funcionamento similar ao das bombas, só que o sentido do fluido é inverso

Motor de engrenagens

Motor de palhetas

Motor de pistão em linha/axiais (fixo e variável);

Motor de pistões radiais

Motores orbitais

Motor gerotor

Válvulas

As válvulas permitem controlar a operação do sistema hidráulico

Bloquear o caudal

Direccionar o caudal

Controlar a caudal

Válvulas de Controlo Direccional

Uma parte móvel (carretel) permite que o fluxo do fluido seja desviado correctamente para a aplicação desejada. É definida por:

Número de posições

Número de vias

Posição normal

Tipo de accionamento

Simbologia de Válvulas Direccionais

Válvulas – Tipo de Accionamento

Circuitos Básicos

Condição de centro fechado

Condição de centro aberto

Condição de centro em tandem

Válvulas de Pressão

Utilizadas principalmente para:

Limitar a pressão máxima de um sistema (válvulas limitadoras)

Reduzir a pressão em certas partes dos circuitos (válvulas reguladoras)

A base de operação dessas válvulas é o balanço entre pressão e força de mola.

Válvulas de Pressão

Válvula limitadora de pressão

Válvula de segurança

Válvulas de Pressão

Exemplo com válvula de segurança

Quanto o actuador está parado a válvula de segurança permite a passagem do óleo para o reservatório

Válvulas de Pressão

Válvula de Sequência

Válvulas de Pressão

Válvula de contrabalanço

Válvula de retenção

Válvulas de regulação de caudal

Regula a quantidade de fluido hidráulico e assim a sua velocidade

Válvulas de regulação de caudal

Válvula reguladora de caudal com retenção integrada

Exemplo de aplicação

Válvula reguladora de caudal e limitadora de pressão

Método de controlo Meter-In

Utilizado quando o actuador deve empurrar ou levantar uma carga

Método de controlo Meter-Out

Utilizado quando a carga tende a “fugir” do actuador, como na furação

Circuito Regenerativo

Retorno em velocidade normal, pois o fluxo da bomba é dirigido para o lado da haste

Velocidade avanço > Velocidade de Recuo

Circuito Regenerativo

Avanço em velocidade acelerada, pois o fluxo da bomba é direccionado para o lado da cabeça do pistão e é somado ao fluxo induzido que sai do lado da haste Caudal de entrada = 2 l/min

Caudal de saída = 1 l/min

Tempo avanço = 1 min

Velocidade de recuo = 0,5 min

Circuito Regenerativo 2:1

Velocidade de Avanço = Velocidade de recuo

Área do êmbolo = 2 x área da haste

Quando a relação de áreas entre pistão e eixo é 2:1 a velocidade de avanço será igual à velocidade de retorno.

A força de avanço fica reduzida à metade, ou seja, igual à de retorno

Prensa Hidráulica