informações básicas - hidráulica

8/17/2019 Informações básicas - hidráulica

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Hidráulica

Termo originado da raiz grega “hidros”, que significa água.

É o estudo das características e uso dos fluidos sob pressão. (!"#$", %&&& ' pág. )

*i+ncia que estuda líquidos em escoamento e sob pressão. (-!/0, 1221 ' pág. %3)

Hidrostática

*i+ncia que trata dos líquidos sob pressão. (-!/0, 1221 ' pág. %3)

$studo dos fluidos em repouso.

Hidrodinâmica ou Hidrocinética

*i+ncia que trata dos líquidos em mo4imento. (-!/0, 1221 ' pág. %3)

Características das Instalações Hidráulicas

("$5"0T/, 1226 ' pág. 17)• Transmissão de grandes for8as (torques) em tamanho construti4o relati4amente

pequeno.• É possí4el a partida sob carga total.• 0 comando e a regulagem de 4elocidade, torque ou for8a 9 fácil de ser realizada.• rote8ão simples contra sobrecargas.• !propriada para mo4imentos rápidos e tamb9m e:tremamente lentos que são

controlá4eis.• !rmazenamento de energia atra49s de gases (acumuladores).• ;istemas de acionamento centralizado.• É possí4el a con4ersão descentralizada de energia hidráulica em energia

mec


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Vantagens e Desvantagens dos Sistemas Hidráulicos

=antagens (-!/0, 1221 ' pág. 66)• ácil instala8ão dos di4ersos elementos, oferecendo grande fle:ibilidade, inclusi4e

em espa8os reduzidos. 0 equi4alente em sistemas mecá não apresentafle:ibilidade.

• ?e4ido @ bai:a in9rcia, os sistemas hidráulicos permitem uma rápida e sua4ein4ersão de mo4imento, não sendo possí4el obter esse resultado nos sistemasmecustes de 4aria8ão microm9trica na 4elocidade. Aá os mecustes escalonados e de modo custoso e difícil.

• ;ão sistemas autolubrificados, não ocorrendo o mesmo com os mec


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Dontagem de -nstala8ão /idráulica

("$5"0T/, 1226 ' pág. 17)$m instala8Ees hidráulicas a energia mec


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-rincí&ios Físicos

Força

or8a 9 qualquer influ+ncia capaz de produzir uma altera8ão no mo4imento de um corpo.(!"#$", %&&& ' pág. 7)

ela segunda lei de HeItonJ

F = m . a

ondeJ F K for8a (H ' HeIton)m K massa (Lg)a K acelera8ão (mMs1)

-ress.o

ressão 9 a for8a e:ercida por unidade de superfície. (!"#$", %&&& ' pág. N)

;egundo a lei de ascalJ

“! atua8ão de uma for8a sobre um fluido em estado de repouso con4erge para todas asdire8Ees dentro deste mesmo fluido. ! intensidade da pressão do fluido 9 igual a for8aOpeso quando nos referimos @ sua área de atua8ão.” ("$5"0T/, 1226 ' pág. 11)

p= F

A

ondeJ p K pressão (HMm1 ou a) F K for8a (H) A K área (m1)

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&

F

A


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/ulti&licaç.o de Força

Pma 4ez que a pressão a4an8a igualmente para todos os lados, o formato do recipientenão tem importa o e:emplo a seguir.

! for8a % que atua sobre o +mbolo de área !% gera uma for8a p.

p= F

1

A1

! for8a p atua igualmente em todos os pontos do sistema, portanto será a mesma sobre o+mbolo de área !1.

p= F

2

A2

-gualando as e:pressEes, temosJ

F 1

A1=

F 2

A2 ou

F 2

F 1=

A2

A1

Guando os +mbolos deste sistema se deslocam, um certo 4olume de Bleo 9 transferido deum lado para o outro. *omo as áreas dos 1 +mbolos são diferentes, a dist


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/ulti&licaç.o de -ress.o

0s 1 +mbolos estão interligados fisicamente. Toda a for8a e:ercida por um +mbolo 9integralmente transmitida ao outro. ortanto, as for8as dos 1 +mbolos são iguais.

F = p1⋅ A

1 e F = p2⋅ A2

-gualando as 1 e:pressEes, temosJ

p1⋅ A1= p2⋅ A2 ou

p1

p2=

A2

A1

Convers.o de 0nidades de -ress.o

Ha hidráulica são utilizadas di4ersas unidades de pressão. ! tabela a seguir mostra arela8ão que e:iste entre elas.

% atm K %,2666 LgfMcm1

% atm K %,2%6 bar

% atm K %,3&N psi (lbfMpol1

)% atm K N32 mm/g

% LgfMcm1 K 2,&3NN atm

% LgfMcm1 K 2,&Q2N bar

% LgfMcm1 K %,116 psi (lbfMpol1)

% LgfMcm1 K N63 mm/g

% bar K 2,&Q3N atm

% bar K %,2%&3 LgfMcm1

% bar K %,726 psi (lbfMpol1)

% bar K N7& mm/g

% psi (lbfMpol1) K 2,23Q2 atm

% psi (lbfMpol1) K 2,2N26 LgfMcm1

% psi (lbfMpol1) K 2,23Q& bar

% psi (lbfMpol1) K 7%,N%& mm/g

% bar K %27 a (HMm1)

(!"#$", %&&& ' pág. Q)

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&1

&#

A1

A#

F

Heste caso, as pressEes sãoin4ersamente proporcionais @s áreas.


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+nergia

$nergia 9 a capacidade de realizar trabalho.

Hos fluidos a energia está presente de 1 formasJ potencial e cin9tica.

+nergia -otencial

! energia potencial 9 a energia armazenada ou em repouso. $m geral, ela estárelacionada com a pressão.

! pressão no fundo de um reser4atBrio contendo um determinado fluido 9 dada pelaseguinte fBrmulaJ

p=⋅ g ⋅h

ondeJ

p K pressão (HMm1) ρ K massa específica do fluido (LgMm6) g K acelera8ão da gra4idade (&,Q% mMs1)h K altura do fluido (m)

+nergia Cinética

É a energia do fluido em mo4imento. $m geral, está relacionada @ 4azão e @ 4elocidadedo fluido.

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h


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-rincí&io de 2ernoulli

;egundo o princípio de Cernoulli, a soma da energia potencial e da energia cin9tica de umfluído 9 constante.

1

2

⋅⋅v2⋅ g ⋅h p=constante

0ndeJ p K pressão estática⋅ g ⋅h K pressão pela altura da coluna do fluido1

2⋅⋅v

2

K pressão dina, a pressão aumenta, como indica a altura da coluna de fluido @ direita da tubula8ão.

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-erda de -ress.o &or Atrito

! passagem do fluido pelas tubula8Ees gera atrito. 0corre atrito tamb9m entre as prBpriaspartículas do fluido durante o escoamento. ?e4ido a este atrito, parte da energiahidráulica do fluido 9 transformada em calor. $stas perdas de energia hidráulica na formade calor, pro4ocam perda de pressão.

! figura abai:o mostra a perda de pressão do fluido ao longo da tubula8ão.

("$5"0T/, 1226 ' pág. 1) !s perdas por atrito dependem predominantemente deJ

• *omprimento da tubula8ão• ;ec8ão das tubula8Ees• "ugosidade da parede do tubo• =elocidade do fluido• =iscosidade do fluido

Va3.o

=azão 9 o 4olume de fluido que passa por uma tubula8ão em um determinado tempo.

Q=V

t

0ndeJQ K 4azãoV K =olumet K tempo

?entro de uma tubula8ão, o 4olume 9 o produto da área da se8ão trans4ersal do tubo pelocomprimento ocupado ou preenchido.

V = A⋅ s

ondeJV K =olume

A K área da se8ão trans4ersal do tubo s K comprimento ocupado ou preenchido

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ogo, a 4azão tamb9m pode ser calculada atra49s da seguinte fBrmulaJ

Q= A⋅ s

t

ondeJ

Q K 4azão A K área da se8ão trans4ersal do tubo s K comprimento ocupado ou preenchidot K tempo

;abendo que 4elocidade 9 a rela8ão entre o espa8o percorrido e o tempoJ

v= s

t

ondeJv K 4elocidade

s K espa8o percorridot K tempo

! 4azão tamb9m pode ser obtida atra49s da seguinte fBrmulaJ

Q= A⋅v

ondeJQ K 4azão

A K área da se8ão trans4ersal do tubov K 4elocidade

?entro de um tubo com diferentes se8Ees trans4ersais, a 4elocidade do fluido será maiornas se8Ees mais estreitas. -sto ocorre porque a 4azão dentro de um Fnico tubo sempre 9a mesma em todos os pontos.

("$5"0T/, 1226 ' pág. 16)

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=elocidade maior


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4i&os de Flu,o

("$5"0T/, 1226 ' pág. 17)0 tipo de flu:o 9 importante para a perda de energia em uma instala8ão hidráulica.

odemos distinguir 1 tipos de flu:oJ

• lu:o laminar e• lu:o turbulento.

!t9 uma determinada 4elocidade os fluidos se mo4imentam em camadas (mo4imentolaminar) atra49s do tubo. Hesta altura, a camada interna do fluido apresenta a maior4elocidade. ! camada mais e:terna está imB4el em contato com a parede do tubo.

;e aumentarmos a 4elocidade e a 4azão, 9 modificada a forma de flu:o e, seultrapassada a 4elocidade crítica, ele se torna turbulento. *om isto, se ele4a a resist+ncia@ 4azão e as perdas hidráulicas. or este moti4o o flu:o turbulento geralmente 9indese>ado.

! 4elocidade crítica não 9 uma grandeza fi:a. $la depende da 4iscosidade do fluido e dase8ão trans4ersal do tubo.

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4ma:

Flu,o aminar

Flu,o 4ur5ulento


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67mero de 8e9nolds

! transi8ão de flu:o laminar para flu:o turbulento pode ser determinada atra49s donFmero de "eRnolds.

R e=vel ⋅d

h

ondeJ Re K nFmero de "eRnolds (adimensional)vel K 4elocidade do fluido (cmMs)d h K di


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Viscosidade Cinemática

=iscosidade cinemática 9 o quociente entre a 4iscosidade din


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("$5"0T/, 1226 ' pág. 1)

:ndice de Viscosidade

0 índice de 4iscosidade 9 um nFmero que indica como um fluido 4aria em 4iscosidadequando a temperatura muda. (!"#$", %&&& ' pág. %6)

2i5liogra;ia

Cosch "e:roth !W. Hidráulica 2ásica % -rincí&ios 2ásicos e Com&onentes'*ampinas, 1226

arLer. 4ecnologia Hidráulica Industrial' Aacareí, %&&&.

ialho, !ri4elto Custamante. Automaç.o Hidráulica % -ro

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