er_modulo 5 hidraulica

Energias Renováveis

Tecnologia e Processos

Pneumática e Hidráulica

Modulo 5

2ª Parte - Hidráulica

Apontamentos de Estudo

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Índice OBJETIVOS ...................................................................................................... 4

INTRODUÇÃO .................................................................................................... 5

FLUIDOS HIDRÁULICOS. TIPOS E PROPRIEDADES .......................................................... 5

Características necessárias dos óleos hidráulicos ..................................................... 5

Precauções importantes na sua utilização ............................................................. 5

PROPRIEDADES DO FLUIDO ................................................................................ 6

IMPORTÂNCIA DO CONTROLE DA VISCOSIDADE ..................................................... 6

VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS ........................................... 7

BOMBAS HIDRÁULICAS. CLASSIFICAÇÃO E FUNCIONAMENTO ............................................ 7

Bomba de engrenagem de dentes externos ............................................................ 8

Princípio de Funcionamento das Bombas de Engrenagem ........................................ 8

Características: .......................................................................................... 8

Outras bombas de engrenagens .......................................................................... 8

Bomba de engrenagens internas ...................................................................... 8

Bomba de Engrenagens Helicoidais ................................................................... 9

Bomba de palhetas simples ............................................................................... 9

Bomba de palhetas simples com regulação de vazão ........................................... 10

Bomba de pistões radiais ................................................................................ 10

Bomba de pistões axiais .............................................................................. 10

VALVULAS. TIPOS E PROPRIEDADES ....................................................................... 11

Válvulas direcionais ...................................................................................... 11

Representação simbólica e designações (Segundo DIN-ISO 1219) ............................. 11

Número de Posições ................................................................................... 12

Tipo de Acionamento ................................................................................. 13

Diferentes Tipos de Distribuidores .................................................................. 13

Válvulas Reguladoras ..................................................................................... 15

Válvulas manométricas ............................................................................... 15

Válvulas fluxométricas ................................................................................ 16

Válvula de Retenção ..................................................................................... 17

REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................. 18

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OBJETIVOS

O aluno deverá:

Conhecer as propriedades dos fluidos hidráulicos;

Identificar e caracterizar os vários tipos de bombas hidráulicas, quanto à constituição,

funcionamento e aplicação;

Identificar os vários tipos de compressores;

Indicar as várias fases de produção, tratamento e armazenamento do ar comprimido;

Identificar e caracterizar os vários tipos de compressores, quanto à constituição,

funcionamento e aplicação;

Conhecer os elementos constituintes das bombas hidráulicas, e as suas funções;

Identificar os problemas específicos de manutenção e conservação das bombas

hidráulicas;

Efetuar cálculo que permita selecionar os componentes para um circuito hidráulico;

Identificar num circuito em esquema, hidráulico, cada um dos seus elementos

constituintes representados por simbologia normalizada, interpretar as suas funções e

justificar aplicações;

Identificar e caracterizar os componentes, equipamentos e instalações auxiliares de

um circuito hidráulico;

Proceder ao diagnóstico de avarias e à manutenção de circuitos

pneumáticos/hidráulicos;

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INTRODUÇÃO A finalidade deste material é proporcionar aos interessados, uma visão do mundo da

hidráulica. As experiências têm revelado, que atualmente a hidráulica é indispensável como

um método moderno de transmissão de energia.

O termo hidráulica é uma palavra que deriva da raiz grega HIDRO que significa água. Hoje,

entende-se por hidráulica a transmissão, controle de forças e movimentos por meio de fluidos

líquidos (óleos minerais e sintéticos).

Fluido é toda a substância que flui e toma a forma do recipiente no qual está confinado. Com

a automatização os acionamentos e comandos hidráulicos ganharam importância através do

tempo. Grande parte das modernas e mais produtivas máquinas e instalações são hoje parcial

ou totalmente comandadas por sistemas hidráulicos. Apesar da multiplicidade dos campos de

aplicação da hidráulica, o conhecimento dessa matéria ainda não está totalmente difundido.

Como resultado disso, a aplicação do sistema hidráulico tem sido restrita.

FLUIDOS HIDRÁULICOS. TIPOS E PROPRIEDADES Óleos minerais - São os fluidos hidráulicos derivados do petróleo; embora o petróleo não seja

um minério são chamados de minerais para diferenciá-los dos óleos vegetais e demais óleos

industriais.

Óleos sintéticos - São óleos produzidos para atender a determinadas condições e

especificações as quais os óleos minerais não atendem.

Fluidos resistentes ao fogo - São combinações de óleo mais água de modo que não

propaguem fogo em caso de incêndio; não significa dizer que não queimem e sim que não

dispersam o fogo em sua superfície como ocorre com os óleos lubrificantes.

Características necessárias dos óleos hidráulicos Densidade o mais baixo possível

Mínima compressibilidade

Viscosidade não muito baixa (película lubrificante)

Boas características viscosidade-temperatura

Boas características viscosidade-pressão

Boa estabilidade prolongada

Baixa inflamabilidade

Boa compatibilidade de material

Não reter água

Não-espumante

Resistência ao frio

Uso e proteção contra corrosão

Separador de água

Precauções importantes na sua utilização A compressibilidade dos fluidos hidráulicos em geral é de 0,5% na pressão de 70 Kgf/cm². Para

sua utilização há necessidade de ficar atento quanto a:

Nunca se deve misturar dois fluidos de fabricantes diferentes, pois os aditivos podem

reagir entre si deteriorando o óleo e envelhecendo- o precocemente;

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A limpeza do sistema deve ser bem feita, pois testes precisos revelaram que 10% do

óleo “velho” deixado no interior do sistema reduz 70% das qualidades do óleo novo;

Não utilizar método de somente completar o nível;

Quando o fluido hidráulico ficar parado pelo período aproximado de dois meses após

ter sido usado convém substituí-lo;

O tipo de óleo bem como o período da troca são recomendados pelo fabricante;

Para determinar precisamente as condições de um fluido (grau de oxidação e

quantidade de contaminantes) devem ser realiza dos testes de laboratórios;

Existem formas de se fazer um controle rotineiro na própria máquina durante a

operação; isto tem permitido a prorrogação da data da troca. Alguns fabricantes

prestam esse tipo de serviço;

Guarde o óleo sempre em recipientes limpos e protegidos contra as intempéries;

Mantenha as tampas dos recipientes hermeticamente fechadas.

PROPRIEDADES DO FLUIDO

Viscosidade

Viscosidade é a resistência do fluido a escoar, ou seja, uma medida inversa da fluidez.

Se um fluido escoa facilmente, sua viscosidade é baixa. Pode-se dizer que o fluido é fino ou

pouco encorpado. Um fluido que escoa com dificuldade tem alta viscosidade, é grosso ou

muito encorpado, por isso é importância o controle de sua viscosidade.

IMPORTÂNCIA DO CONTROLE DA VISCOSIDADE

A viscosidade para os equipamentos hidráulicos é de importância fundamental:

Para qualquer máquina hidráulica, a viscosidade efetiva do fluido deve ser um compromisso.

É desejável uma alta viscosidade para manter a vedação entre superfícies justapostas.

Entretanto, uma viscosidade muito alta aumenta o atrito, resultando no seguinte:

Alta resistência ao fluxo;

Aumento do consumo de energia devido a perdas por atrito;

Aumento da temperatura causada pelo atrito;

Maior queda de pressão devido à resistência (aumento da perda de carga).

Possibilidade de operação vagarosa (velocidade reduzida);

Dificuldade da separação do ar do óleo.

Se a viscosidade for baixa demais:

Os vazamentos internos aumentam;

Gasto excessivo ou talvez engripamento, sob carga pesada, devido à decomposição

película de óleo entre as peças móveis;

Pode reduzir o rendimento da bomba, com uma operação mais lenta do atuador;

Aumento de temperatura devido a perdas por vazamentos.

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS Os sistemas hidráulicos são utilizados quando não é possível empregar outro sistema como

mecânico, elétrico ou pneumático.

Vantagens:

Dimensões reduzidas e pequeno peso com relação a potência instalada;

Reversibilidade instantânea;

Parada instantânea;

Proteção contra sobre carga;

Variação de velocidade com facilidade;

Possibilidade de comando por apalpador em copiadores hidráulicos.

Desvantagens:

Seu custo é mais elevado que o elétrico e mecânico;

Baixo Rendimento, devido a fatores como: A transformação da energia elétrica em

mecânica e mecânica em hidráulica para, posteriormente ser transformada em

mecânica novamente. Mais o atrito interno e externo nos componentes e os

vazamentos.

Comparando-se com a pneumática os sistemas hidráulicos possuem um controle mais apurado

na força e na velocidade, além de poderem trabalhar com pressão bem maiores,

possibilitando assim uma transmissão de potência maior. Perdem no custo de instalação do

sistema que é bem mais caro que a pneumática.

BOMBAS HIDRÁULICAS. CLASSIFICAÇÃO E FUNCIONAMENTO Bombas hidráulicas são componentes utilizados para fornecer vazão ao sistema, fornecendo

energia necessária ao fluido.

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Bomba de engrenagem de dentes externos

Princípio de Funcionamento das Bombas de Engrenagem

Com o desengrenamento das engrenagens motora

e movida, o fluido é conduzido da entrada para a

saída nos vãos formados pelos dentes das

engrenagens e as paredes internas da carcaça da

bomba; com o reengrenamento das engrenagens, o

fluido é “espremido” e forçado para a saída.

Características:

Possuem construção bem

simples, pois existem,

normalmente,

somente duas peças móveis;

São de fácil manutenção;

São de vazão fixa;

Preço mais baixo em relação

aos outros tipos de bombas;

Pressão de operação até 250

Kgf/cm²;

Rendimento de 80 a 85%;

Elevado ruído (reduzido nas

bombas de engrenagens

helicoidais);

Tolerância à impurezas maior

que as demais bombas.

Outras bombas de engrenagens

Bomba de engrenagens internas

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Bomba de Engrenagens Helicoidais

Bomba de palhetas simples

Características:

Construção simples, porém possui maior número de peças móveis. (Palhetas);

São de fácil manutenção;

Podem ser de vazão fixa ou variável;

Pressão de trabalho: até 210 kg/cm² para bombas de anel elíptico(Balanceadas);

70 kg/cm² para bombas autocompensadoras;

Rendimento 75 a 80%;

Baixo ruído;

Pouca tolerância às impurezas.

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Bomba de palhetas simples com regulação de vazão

Bomba de pistões radiais Características

Possuem construção muito precisa;

São de difícil manutenção;

Podem ser de vazão fixa ou variável (variável somente as de pistões axiais);

Pressão de operação até 700 Kg/cm²;

São as que têm melhor rendimento que gira em torno de 95%;

Baixo ruído;

São as que menos toleram impurezas.

Bomba de pistões axiais

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VALVULAS. TIPOS E PROPRIEDADES As válvulas são órgãos cuja função é alterar a topologia de um circuito ou comandar a

grandeza de uma variável hidráulica. As válvulas servem para controlar a pressão, a direção

ou o caudal de fluido nos circuitos óleo-hidráulicos.

As válvulas dividem-se em dois grandes grupos:

Válvulas direcionais e Válvulas reguladoras.

Válvulas direcionais As válvulas direcionais (ou de controlo direcional) têm por função promover o isolamento ou a

interligação entre tubagens afluentes e estabelecer várias possibilidades de percurso interno.

É atuando sobre estas válvulas que se influencia o sentido de circulação do caudal e a

propagação da pressão, de modo a realizar o comando de recetores (cilindros ou motores

hidráulicos) em termos de paragem, arranque e sentido de movimento.

Para as válvulas direcionais, consideram-se dois grandes subgrupos:

Válvulas de duas vias (ou dipolares), nas quais existe apenas um orifício de entrada e outro

de saída.

Válvulas multívias.

Representação simbólica e designações (Segundo DIN-ISO 1219)

Numa válvula direcional é especificamente significativo, o número de orifícios e o número de

posições funcionais. Ambos fazem parte da designação das válvulas direcionais.

Cada uma das posições funcionais é representada simbolicamente por um quadrado.

Os percursos entre os orifícios são representados por setas.

Representação simbólica completa consiste em vários quadrados justapostos.

As válvulas de controlo direcional são representadas nos circuitos hidráulicos através de

símbolos gráficos.

Para identificação da simbologia deveremos considerar:

Número de posições

Número de vias

Posição normal

Tipo de acionamento

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Número de Posições

As válvulas são representadas graficamente por quadrados.

O número de quadrados unidos representa o número de posições ou manobras distintas que

uma válvula pode assumir.

Uma válvula de controlo direcional possui no mínimo dois quadrados, ou seja, realiza no

mínimo duas manobras.

O número de vias de uma válvula de controlo direcional corresponde ao número de ligações

úteis que uma válvula pode possuir.

Nos quadrados representativos da posição podemos encontrar vias de passagem, vias de

bloqueio ou uma combinação de ambas.

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Tipo de Acionamento

O tipo de acionamento de uma válvula de controlo direcional define a sua aplicação no

circuito, estes acionamentos podem ocorrer por força muscular, mecânica, pneumática,

hidráulica ou elétrica.

As diferentes posições funcionais são ativadas por sinais de comando provenientes do exterior. A natureza do sinal de comando também é posta em destaque no símbolo da válvula, sendo os seguintes os mais importantes:

Diferentes Tipos de Distribuidores

As válvulas hidráulicas industriais de 4 vias são geralmente válvulas de 3 posições, consistindo

em 2 posições estremas e uma posição central.

As 2 posições extremas da válvula direcional de 4 vias estão diretamente relacionadas ao

movimento do atuador.

Elas controlam o movimento do atuador quer numa direção quer noutra.

A posição central de uma válvula direcional é projetada para satisfazer uma necessidade ou

condição do sistema.

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Por este motivo, a posição central de uma válvula direcional é geralmente designada de

condição de centro.

Há uma variedade de condições centrais disponíveis nas válvulas direcionais de 4 vias.

Distribuidor de Centro Aberto

Na posição neutra, os orifícios estão todos ligados, e o caudal da bomba é descarregado para

o depósito.

Utiliza-se este tipo de distribuidor nos casos em que o recetor não deva ficar bloqueado quer

em repouso quer no momento da inversão.

Quando se pretender uma inversão suave e isenta de choque também o distribuidor de

centro-aberto é recomendado por permitir a descarga momentânea da bomba ao depósito

durante a passagem pela posição neutra.

Uma desvantagem da válvula de centro aberto é que nenhum outro atuador pode ser operado

quando a válvula estiver centrada.

Distribuidor de Centro Fechado

Na posição neutra todos os orifícios estão obturados.

Este tipo de distribuidor utiliza-se sobretudo nos casos em que o mesmo gerador alimenta

vários recetores em paralelo – circuito em fonte de pressão – ou quando se pretende evitar

uma queda de pressão durante a inversão da válvula.

Uma desvantagem deste tipo de distribuidor, é que o caudal da bomba não pode ser

descarregado para o tanque, através da válvula direcional, durante o tempo em que o atuador

estiver inativo.

Distribuidor com ponto morto (centro em ‘Y’)

Este tipo de distribuidor também designado por centro fechado e cilindro aberto, ou centro

aberto negativo, fecha na sua posição neutra a entrada da bomba e liga as saídas

correspondentes do recetor ao reservatório.

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A vantagem deste tipo de centro é que as linhas do atuador não têm aumento na pressão

quando a via „P‟ é bloqueada, como na válvula de centros cortados.

A desvantagem desta configuração é que uma carga não pode ser parada ou mantida no lugar.

Esta configuração serve casos em que se pretende que, em repouso, o recetor não fique

bloqueado e o gerador sirva para alimentar outros recetores – circuito em fonte de pressão.

Distribuidor com centro aberto e cilindro fechado

Neste tipo de distribuidor, na posição neutra são obturados os orifícios de ligação ao recetor e

ligados entre si os de entrada da bomba e saída ao reservatório.

Este tipo de distribuidor utiliza-se geralmente, quando se pretende na posição neutra o

bloqueio do recetor e a descarga da bomba ao depósito.

Válvulas Reguladoras As válvulas reguladoras, dividem-se em dois sub grupos, conforme a variável a comandada

(regulada) é uma pressão ou um caudal.

Válvulas manométricas

Válvulas fluxométricas

Válvulas manométricas

As válvulas manométricas são órgãos hidráulicos cuja função é controlar (regular)a variável

hidráulica pressão.

As válvulas manométricas são utilizadas para:

Limitar a pressão máxima de um sistema;

Reduzir a pressão em certas partes dos circuitos;

Outras funções que envolvam mudanças na pressão de operação.

As válvulas manométricas são classificadas de acordo com o tipo de ligação, pelo tamanho e

pela faixa de operação. A base de operação destas válvulas é um balanço entre pressão e

força de uma mola.

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Estas válvulas podem assumir várias posições entre o totalmente fechado e o totalmente

aberto.

Os principais tipos de válvulas manométricas utilizadas em circuitos hidráulicos são:

Válvulas limitadoras de pressão;

Válvulas de sequência;

Válvulas de contrapressão;

Válvulas redutoras de pressão.

De uma forma geral, as válvulas manométricas são representadas por um quadrado com uma

seta inscrita. A posição da seta indica o sentido de escoamento, e esclarece também se os

orifícios de entrada e saída comunicam ou estão isolados entre si na situação de repouso.

O modo como se processa o acionamento da válvula, quer por molas quer por pressões, é

representado na periferia do quadrado.

Válvulas fluxométricas

As válvulas fluxométricas têm por função agir sobre o caudal Q, por efeito da variação de uma

secção estranguladora, e assim proporcionar o controlo da velocidade de cilindros e motores

hidráulicos.

De acordo com os diferentes tipos de ação efetuada sobre o caudal, podem distinguir-se:

Válvulas estranguladoras;

Válvulas reguladoras de caudal.

O símbolo adotado para estas válvulas representa um estrangulamento na secção de

passagem.

As válvulas fluxométricas são aplicadas em sistemas hidráulicos quando se deseja obter um

controlo de velocidade em determinados atuadores, o que é possível através da diminuição do

caudal que passa por um orifício.

O orifício é uma abertura relativamente pequena no curso do fluxo de fluido.

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O fluxo através de um orifício é afetado por três fatores:

Tamanho do orifício;

Queda de pressão através do orifício;

Temperatura do fluído.

Frequentemente, a ação das válvulas estranguladoras, é requerida apenas num sentido do

caudal. Nestes casos, estas válvulas são geralmente combinadas com uma válvula de retenção

(estrangulador unidirecional).

Válvula de Retenção As válvulas de retenção ç têm a função de impedir a passagem de caudal num sentido,

permitindo todavia a livre passagem no sentido contrário.

Desta função deriva também a designação de válvulas antirretorno.

A estanquidade interna desta válvula tem que ser absoluta, o que determina a sua forma

construtiva de assento axial.

Uma válvula de retenção consiste basicamente no corpo da válvula, vias de entrada e de saída

e de um assento móvel que é preso por uma mola de pressão.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

Pneumática e Hidráulica. Harry L. Stewart, 3ª edição, Hemus

Apontamentos Automação - Eng. Mecânica - Isep, Adriano Almeida Santos – António

Ferreira da Silva.

Senai. SC. Hidráulica e Técnicas de Comando.

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