PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DE HIDRÁULICA

Bibliografia

Automação Hidráulica - Arivelto B Fialho

Hidráulica Industrial - FESTO

1Prof. Oswaldo Luiz Walter - Fatec Mogi

Mirim

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Leis físicas fundamentais da hidráulica

Hidromecânica

Hidrodinâmica Hidrostática

Ciência dos líquidos sob pressãoForça = pressão * área

Ciência dos líquidos em movimentoForça = massa * aceleração

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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

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Pressão Hidrostática

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Pressão

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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]

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Diagrama força x ø êmbolo

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Transmissão de força

1

1

A

Fpe

2

2

A

Fpe

Portanto:

2

1

2

1

A

A

F

F

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10 cm2

10 cm2

1000 Kg 1000 kg

100 bar

Exemplo - Transmissão de força

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A

1000 kg

100 cm²

10 cm²

10 bar

100 kg

Exemplo - Multiplicação de força por área

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Multiplicação de força por área

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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

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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

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W

10 A

A10

1

A x 10 = VOLUME = 10 A x 1

1000 kg100 kg

Exemplo - Multiplicação de força - conservação de energia

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Multiplicação de pressão

A1p1F1

Portanto:

A1

p2

A2

p1

A2p2F2

sendo:

F2F1

Símbolo

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Multiplicação de pressão

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1 - Corpo2 - Mola tubular3 - Alavanca4 - Segmento dentado5 - Engrenagem6 - Ponteiro7 - Escala8 - Entrada com estrangulador

Símbolo

1

3

4

5

6

7

8

2

Medidor de Pressão - Manômetro de Bourdon

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Gráfico das pressões

Patm = 1 atm

Patm = 1,013 bar

Patm = 1 kgf/cm²

Patm = 101,3 KPa

Patm = 14,7 PSI

Patm = 760 mmHg

Nível variávelda Pressão Atmosférica1,013 bar

Faixa de depressão

Faixa de Sobre-pressão Pressão absoluta

Pressão

+ Pe

0

- Pe

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Medidas de pressão

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Vazão

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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]

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Hidrodinâmica - Equação da continuidade

V2

V1

A1A2

Q2Q1

Q21Q Portanto: v2A2v1A1

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Equação da Continuidade

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Símbolo

Medidor de Vazão - Rotâmetro

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Regime laminar e turbulento

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Número de Reynolds

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Velocidade Recomendada

Velocidade Recomendada na linha de pressão m/s

Pressão de operação de 50 bar 4,0

Pressão de operação de 100 bar 4,5

Pressão de operação de 150 bar 5,0

Pressão de operação de 200 bar 5,5

Pressão de operação de 300 bar 6,0

Linha de sucção – 1,5 m/s

Linha de retorno – 2,0 m/s

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Exemplo de tipos de fluxo

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Atrito, calor e queda de pressão

Influência da velocidade

do fluxo na perda de

pressão

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Área

Velocidade

Vazão

Velocidade x Vazão

A

Qv

A velocidade não depende da pressão.

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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

QBOMBA

QBOMBA+QRETORNO

QRETORNO

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Potência Hidráulica

QpP

VazãoPressãoPotência

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

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Eficiência dos sistemas hidráulicos