festo - automacao hidraulica

DIDACTIC Automação Hidráulica 1

Automação Hidráulica


Hidráulica Estacionária

• Máquinas de produção e montagem de todos os tipos;

•Linhas de transferência;

•Máquinas de elevação e transporte;

•Máquinas de injeção e moldagem;

•Pontes rolantes;

•Elevadores;

•Prensas.


Hidráulica Móbil

• Sistemas basculantes, plataformas elevatórias;

• Máquinas de transporte e elevação;

• Equipamentos de construção;

• Equipamentos agrícolas;

• Aviões;

•Navios.


DIESEL ELÉTRICO HIDRÁULICO

Hidráulica Móbil - Comparativo de tamanho Acionamento de 100 quilowatts

Ótima relação PESO x POTÊNCIA


Mecânica

• Boa força

• Ótimas velocidades

• Ótima precisão

• Ótima força

• Baixas velocidades

• Boa precisão

Hidráulica Pneumática

• Força limitada

• Boas velocidades

• Precisão limitada

Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão


Energia Hidráulica Elétrica Pneumática Transmissão Limitada e muito bem rápida e Limitada e lenta cara longas distâncias Dist. econômica Até aprox. 100m Pratic. s/ limites Até aprox. 1000m Vel. de trans- Aprox. 50 mm/s Aprox. 300.000 Aprox. 2 m/s missão km/s Rotações Limitado Boas Até 500.000 rpm Força Bem alto Alto Baixo Proteção contra Excelente Não tão boa Excelente sobrecarga

Comparação quantitativa


Propriedades do óleo hidráulico – Viscosidade

Mínima Máxima

ISO VG 10 9,0 11,0

ISO VG 22 19,8 24,2

ISO VG 32 28,8 35,2

ISO VG 46 41,4 50,6

ISO VG 68 61,2 74,8

ISO VG 100 90,0 110,0

Classes de

viscosidade ISO

Viscosidade cinemática (mm²/ s)

Temperatura: 40°C | Pressão: 1 bar


Leis físicas fundamentais da hidráulica

Hidromecânica

Hidrodinâmica Hidrostática

Ciência dos líquidos sob pressão Força = pressão * área

Ciência dos líquidos em movimento Força = massa * aceleração


Onde é a maior pressão?

Pressão Hidrostática

alturagravidadedensidadepressão

hgρp P - Pressão [Pa] - Densidade do líquido [kg/m³] g - Aceleração da gravidade [m/s²] h - Nível da coluna do líquido [m]

A

B

C A B


A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais.

Transmissão de Pressão - Lei de Pascal

A

Fp

Área

Forçapressão

P - Pressão [Pa] F - Força [N] A - Área [m²]


Transmissão de força

1

1

A

Fpe

2

2

A

Fpe

Portanto:

2

1

2

1

A

A

F

F


10 cm2

10 cm2

1000 Kg 1000 Kg

100 bar

Exemplo - Transmissão de força


A

1000 kg

100 cm²

10 cm²

10 bar

100 kg

Exemplo - Multiplicação de força por área


Multiplicação de força - conservação de energia

sFτ todeslocamenforçatrabalho

- Trabalho [Nm] F - Força [N] s - Deslocamento [m]

O trabalho realizado pelo cilindro a esquerda será o mesmo realizado pelo cilindro a direita.

100 kg

10 cm²

1000 kg

100 cm²


100 cm²

10 cm²

1 cm

1000 kg

10 cm

100kg

Multiplicação de força - conservação de energia

O volume de óleo deslocado é constante nos dois cilindros.

τ2τ1

s2F2s1F1

Portanto:

V2V1

s2A2s1A1


W

10 A

A 10

1

A x 10 = VOLUME = 10 A x 1

1000 kg 100 kg

Exemplo - Multiplicação de força - conservação de energia


Multiplicação de pressão

A1p1F1

Portanto:

A1

p2

A2

p1

A2p2F2

sendo:

F2F1

Símbolo


Multiplicação de pressão


Símbolo

Medidor de Pressão - Manômetro Linear


1 - Corpo 2 - Mola tubular 3 - Alavanca 4 - Segmento dentado 5 - Engrenagem 6 - Ponteiro 7 - Escala 8 - Entrada com estrangulador

Símbolo

1

3

4

5

6

7

8

2

Medidor de Pressão - Manômetro de Bourdon


Nível variável da Pressão Atmosférica 101kPa

Faixa de depressão

Faixa de Sobre-pressão

Pressão absoluta kPa

+ Pe

0 - Pe

Gráfico das pressões


Velocidade

Vazão

Área

Distância

Hidrodinâmica - Leis da vazão

t

VQ sAV

t

sAQ

vAQ Q - Vazão [m³/min] V - Volume [m³] A - Área [m²] s - Distância [m] v - Velocidade do fluído [m/s²] t - Tempo [min]


Hidrodinâmica - Equação da continuidade

V2

V1

A1 A2

Q2 Q1

Q21Q Portanto: v2A2v1A1


Área

Velocidade

Vazão

Velocidade x Vazão

A

Qv

A velocidade não depende da pressão.


Símbolo

Medidor de Vazão - Rotâmetro


Potência Hidráulica

QpP

VazãoPressãoPotência

P - Potência [W] p - Pressão [Pa] Q - Vazão [m³/s]


Eficiência dos sistemas hidráulicos


Perdas de carga

p - Perda de carga (p1 – p2) Q – Vazão A – Área

22 AΔpQ

Relação simplificada entre vazão e queda de pressão

• Velocidade do fluxo;

• Tipo e número de restrições.

• Viscosidade do óleo;

• Tipo de fluxo;

• Comprimento dos tubos;

• Diâmetro do tubo;


Escoamento - Número de Reynolds Escoamento Laminar

Escoamento Turbulento

De 0 até 1500 - Fluxo laminar de 1500 até 2300 - Transição maior que 2300 - Fluxo turbulento

DvDvRe

μ

ρ

viscosa Força

inércia de ForçaRe

Re – Número de Reynolds - Densidade v – Velocidade D – Diâmetro interno do tubo µ - Viscosidade absoluta - Viscosidade cinética


Cavitação

EFEITOS DA CAVITAÇÃO

• Erosão do material na área do alargamento da seção transversal

• Efeito DIESEL - Combustão espontânea do óleo hidráulico


Elementos de Trabalho

Elementos de comando e controle

Elementos de Produção, Tratamento e Distribuição

A

P

B

T

Cadeia de comandos - Elementos do Sistema Hidráulico


Grupo de Acionamento

Bombas

Filtros

Resfriadores


Grupo de acionamento

Filtro de ar

Escotilha para manutenção

Tubo de aspiração

Parafuso de drenagem

Visor de controle para nível

Linha de retorno

Chicana

Bomba

Motor elétrico

Linha de pressão Válvula Limitadora de pressão (segurança)

Filtro de sucção

Filtro de enchimento

Símbolo


Localização dos filtros:

A localização depende da função que o mesmo irá exercer, pois o filtro poderá trabalhar da maneira mais adequada à proteção que ele proporciona ao sistema.

Filtragem do Óleo - Filtro

- Linha de pressão; - Linha de sucção; - Linha de retorno;

- Filtragem externa;

Símbolo


Sucção - 100 a 150 microns

Retorno - 40 a 80 microns

Pressão - 0,1 a 20 microns

Pressão Tipos de Filtragem

Retorno Sucção

E:/Transpa_h510_.ppt

E:/Transpa_h510_.ppt


- A montagem é no local mais difícil do equip. hidráulico - Pouca possibilidade de manutenção - Devido a perigo de cavitação, só é possível filtragem de grandes partículas -100 a 150m

- Montagem simples - Preço - Ele protege todos os componentes hidráulicos contra contaminação por partículas grandes

Desvantagens Vantagens

Filtros de sucção

Símbolo


- É necessário um by-pass - No caso de picos de pressão e partida à frio, passam as partículas de contaminação através da válvula by-pass aberta -40 a 80m

- Baixo custo - Manutenção simples - Pode realizar filtragem fina - Não provoca nenhuma cavitação na bomba


Filtros de retorno

Símbolo


- Precisa ser robusto (suportar pressão - O elemento precisa estar previsto para um alto diferencial de pressão - Conforme a resistência à vazão, a potência é convertida em calor -0,1 a 20m

- Poderá ser montado diretamente antes de componentes sensíveis - Filtragem bem fina - Manutenção simples - Longa vida útil - Não provoca nenhuma cavitação na bomba


Filtros de linha (pressão)

Símbolo


Resfriadores

Resfriador a ar

Resfriador a água


Bombas Hidráulicas

Engrenagens Palhetas Pistões

Família de bombas hidráulicas

BOMBA NÃO PRODUZ PRESSÃO! BOMBA PRODUZ VAZÃO!


Símbolo

Bomba de engrenagens com dentes externos


Bomba de palhetas com deslocamento fixo

Símbolo


Símbolo

Bomba axial de pistões com deslocamento variável


Válvulas

Atuadores


Símbolo

Atuador linear de simples ação


Símbolo

Atuador linear de dupla ação


Símbolo

Atuador linear de dupla ação (amortecimento de final de curso)


Símbolo

Atuador telescópico de dupla ação


Símbolo

Atuador rotativo de êmbolo com cremalheira


Símbolo

Atuador rotativo – Motores Hidráulicos


Bloqueio

Pressão

Direcionais

Fluxo


Setas indicam a direção (sentido) do fluxo do ÓLEO

Ts representam bloqueios dos fluxos

Número de posições da válvula

O número de traços indicam o número de vias.

Bomba (Energia Hidráulica)

Símbolo de Válvulas Direcionais (conforme norma DIN / ISO 1219)

Tanque


2/2 vias NA 2 vias por 2 posições normalmente aberta

2/2 via NF 2 vias por 2 posições normalmente fechada

3/2 vias NF 3 vias por 2 posições normalmente fechado

3/2 vias NA 3 vias por 2 posições normalmente aberta

Símbolo Designação Composição

Posições e conexões

4/2 4 vias por 2 posições

A

P

A

P

A

P T

A

P T

A B

P T


Posições e conexões

A B

P T

A B

P T

A B

P T

A B

P T

A B

P T

4/3 vias CF 4 vias por 3 posições centro fechado

4/3 via tandem 4 vias por 3 posições centro tandem

4/3 vias P; A, B T 4 vias por 3 posições P; A, B T

4/3 vias A, B P; T 4 vias por 3 posições A, B P; T

Símbolo Designação Composição

4/3 vias CH 4 vias por 3 posições centro H


Símbolo

A

PL

Válvula Direcional – 2 / 2 vias N.F.


Símbolo

A

P T

Válvula Direcional – 3 / 2 vias N.F.


Símbolo

A B

P T

Válvula Direcional – 4 / 2 vias


Símbolo

A B

P T

Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro tandem


Símbolo

A B

P T

Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro fechado


Tipos de Acionamentos

Musculares Mecânicos Hidráulico

Geral

Botão

Alavanca

Pedal

Came

Rolete

Mola

Piloto

Elétricos

Solenóide


Prato ou disco Cone Esfera

Tipo de Vedação - Assento


Tipo de Vedação - Carretel


Sobreposição do êmbolo

POSITIVA NEGATIVA NULA


Atuadores: Número seqüencial + letra A – (1A, 2A, ...)

Válvulas: Número do atuador + letra V + número seqüencial – (1V1 ..., 2V1 ...)

Bombas: Número seqüencial + letra P – (1P ..., 2P ...)

Outros: Número do atuador + letra Z + número seqüencial

Identificação dos componentes


Símbolo

Válvula de Bloqueio - Retenção


Símbolo

Válvula de Bloqueio - Retenção Pilotada


Símbolo

Válvula de Bloqueio - Retenção Dupla


Símbolo

Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão


Símbolo

Válvula de Pressão - Limitadora de pressão compensada externamente


Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão - aplicações

Válvula de Seqüência Válvula de Contrabalanço

F=0

P T

F=0

A B

P T

F=-3

00

P

T

A B

P T

CARGA


Símbolo

Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 2 vias


Símbolo

Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 3 vias


Símbolo

Válvula de Fluxo - Regulagem de vazão

Restrição por diferencial em hélice

Restrição por agulha

Símbolo


Símbolo

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo unidirecional


Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo unidirecional - aplicações

METER IN

CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁ ENTRANDO NO ATUADOR

AVANÇANDO

METER OUT

F=050%

F=0

50%

F=0

50%

F=0

50%

RECUANDO AVANÇANDO RECUANDO

CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁ SAINDO DO ATUADOR


Símbolo

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo compensada


Para cilindro diferencial (2:1): dobro da velocidade, metade da força.

Ganha-se na velocidade e perde -se na força

Circuito regenerativo

F=0

A

P T

A B

P T

F=0

QBOMBA

QBOMBA+QRETORNO

QRETORNO


Festo Automação Ltda.

Rua Giuseppe Crespi, 76

Km 12,5 da Via Anchieta

CEP : 04183-080

São Paulo / SP

Tel. : (11) 5013-1616

Fax : (11) 5013-1613

E-mail : [email protected]

Site : www.festo.com.br

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