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Noes de manuteno de hidrulica industrialoo, o operador de uma retificadora cilndrica, percebeu uma certa alterao no desempenho de sua mquina. Aps fazer as verificaes que conhecia e no descobrindo a causa do problema, solicitou que o departamento de manuteno vistoriasse a mquina, pois a qualidade das peas fabricadas estava ficando comprometida. O mecnico de manuteno analisou a mquina e explicou a Joo que tanto a vlvula reguladora de fluxo quanto a bomba hidrulica estavam com defeito, e que deveriam ser substitudas. Como o mecnico de manuteno soube detectar os defeitos? o que ser mostrado nesta aula.

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Conceito de pressoA Fsica nos ensina que presso fora distribuda por unidade de rea, ou seja: F P= A No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de fora o newton 2 (N) e a unidade de rea o metro quadrado (m ). Ento, no SI a unidade de 2 presso o N/m , que recebe o nome de pascal (Pa). Porm, na literatura industrial, ainda so utilizadas outras unidades de presso, tais como: atmosfera (atm), torricelli (torr), quilograma-fora por 2 centmetro quadrado (kgf/cm ), milmetro de mercrio (mm Hg), bar, librafora por polegada quadrada (lbf/pol2) tambm chamada de psi (pound per square inch) etc. A frmula de presso nos informa que a presso inversamente proporcional rea, isto , quanto menor a rea de atuao da fora, maior ser a presso. Por exemplo, considere um paraleleppedo de alumnio de peso 24N 2 (o peso tambm uma fora) com as seguintes medidas: face A = 0,24 m ; face 2 2 B = 0,12 m e face C = 0,08 m .

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Se o paraleleppedo estiver apoiado pela face A, ele exercer uma presso de 100 Pa; se estiver apoiado pela face B, a presso ser de 200 Pa, e se ele estiver apoiado pela face C, o valor da presso ser de 300 Pa. Faa as contas e confira.

A presso hidrulica, na faixa industrial, situa-se ao redor dos 140 bar, que equivale a aproximadamente 138 atm ou 14000000 Pa ou 14000 kPa, variando de projeto para projeto.

Conceito de vazoVazo (Q) o volume (V) de um fluido que passa na seco transversal de uma tubulao num certo intervalo de tempo (t). Matematicamente: Q= V t3

No Sistema Internacional de Unidades (SI), a vazo expressa em m /s. Outras unidades de vazo so: L/min ; L/s ; cm3/s.

Princpio de PascalO princpio de Pascal um dos princpios mais importantes para a hidrulica. Esse princpio definido assim: Se uma massa lquida confinada receber um acrscimo de presso, essa presso se transmitir integralmente para todos os pontos do lquido, em todas as direes e sentidos.

Todos os mecanismos hidrulicos so, em ltima anlise, aplicaes do princpio de Pascal.

Por exemplo, a prensa hidrulica, o macaco hidrulico e o freio hidrulico, alm de outros mecanismos, baseiam-se no princpio de Pascal. Os sistemas hidrulicos, quando em funcionamento, transmitem foras intensas. Tais mecanismos so utilizados em locais onde outros mecanismos, movidos com outras formas de energia, no seriam viveis. Por exemplo, uma p hidrulica de um trator no poderia funcionar adequadamente se somente o motor diesel viesse a ser utilizado para elevar as cargas. Nesse caso, parte da energia proveniente da queima do leo diesel do motor transferida e transformada em energia hidrulica na unidade hidrulica, e desta transferida para o atuador que movimenta a p. Em resumo, uma parcela da energia calorfica proveniente da queima do leo diesel do motor se transforma em energia hidrulica. Outras parcelas da energia calorfica transformam-se em energia mecnica e energia sonora, enquanto uma ltima parcela se dissipa pelo ambiente na forma de radiao trmica. Lembremos que energia no se cria e nem se destri. A energia se transfere de um sistema para outro, podendo ou no transformar-se de uma modalidade para outra. Exemplo: numa alavanca em uso ocorre apenas transferncia de energia de um ponto para outro; j numa bateria ocorre transformao de energia qumica em eltrica.

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Diviso da hidrulicaPara fins didticos, a hidrulica divide-se em dois ramos: a hidrulica industrial e a hidrulica mbil. A hidrulica industrial cuida de mquinas e sistemas hidrulicos utilizados nas indstrias, tais como mquinas injetoras, prensas, retificadoras, fresadoras, tornos etc. A hidrulica mbil cuida de mecanismos hidrulicos existentes nos sistemas de transportes e cargas como caminhes, automveis, locomotivas, navios, avies, motoniveladoras, basculantes etc.

Circuito de trabalho industrial hidrulicoUm circuito hidrulico bsico compe-se de reservatrio, bomba, vlvula de alvio, vlvula de controle de vazo, vlvula direcional e um atuador que poder ser linear ou rotativo. A vlvula que protege o sistema de sobrecargas a vlvula de alvio, tambm conhecida pelo nome de vlvula de segurana. O circuito funciona do seguinte modo: o leo succionado pela bomba e levado ao sistema; entrando no sistema, o leo sofre uma reduo de vazo; o excesso de leo volta para o reservatrio passando pela vlvula de alvio;

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estando com a vazo reduzida, o leo segue para o atuador que vai trabalhar com uma velocidade menor e adequada ao trabalho. a vlvula direcional, por sua vez, comanda o avano e o retorno do atuador, e todo o sistema est protegido de sobrecargas.

Manuteno de circuitos hidrulicos A manuteno de circuitos hidrulicos exige os seguintes passos: analisar previamente o funcionamento do circuito; analisar as regulagens das vlvulas; verificar se a tubulao no apresenta pontos de vazamento; verificar a limpeza do leo existente no reservatrio.

BombasAs bombas so utilizadas, nos circuitos hidrulicos, para converter energia mecnica em energia hidrulica. Nos sistemas hidrulicos industriais e mbil, as bombas so de deslocamento positivo, isto , fornecem determinada quantidade de fluido a cada rotao ou ciclo. As bombas de deslocamento positivo podem ser lineares ou rotativas. As bombas lineares podem ser de pistes radiais e de pistes axiais, ao passo que as bombas rotativas podem ser de engrenagens ou de palhetas. Bombas lineares de pistes radiais Nesse tipo de bomba, o conjunto gira em um piv estacionrio por dentro de um anel ou rotor. Conforme vai girando, a fora tangencial faz com que os pistes sigam o contorno do anel, que excntrico em relao ao bloco de cilindros. Quando os pistes comeam o movimento alternado dentro de seus furos, os prticos, localizados no piv, permitem que os pistes admitam o fluido do prtico de entrada - e estes se movem para fora - descarregando no prtico de sada quando os pistes so forados pelo contorno do anel, em direo ao piv. O deslocamento de fluido depende do tamanho e do nmero de pistes no conjunto, bem como do curso desses pistes. Existem modelos em que o deslocamento de fluido pode variar, modificando-se o anel para aumentar ou diminuir o curso dos pistes. Existem, ainda, controles externos para esse fim.

A figura ao lado mostra o esquema de uma bomba com pistes radiais.

Bombas lineares de pistes axiais e sua manuteno Uma bomba muito utilizada dentro dessa categoria aquela em que o conjunto de cilindros e o eixo esto na mesma linha, e os pistes se movimentam em paralelo ao eixo de acionamento. Os pistes so ajustados nos furos e conectados, atravs de sapatas, a um anel inclinado.

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Quando o conjunto gira, as sapatas seguem a inclinao do anel, causando um movimento recproco dos pistes nos seus furos. Os prticos esto localizados de maneira que a linha de entrada se situe onde os pistes comeam a recuar, e a abertura de sada onde os pistes comeam a ser forados para dentro dos furos do conjunto.

Nesse tipo de bomba, o deslocamento de fluido determinado pelo tamanho e quantidade de pistes, bem como de seus cursos; a funo da placa inclinada controlar o curso dos pistes. Nos modelos com deslocamento varivel, a placa est instalada num suporte mvel. Movimentando esse suporte, o ngulo da placa varia para aumentar ou diminuir o curso dos pistes. O suporte pode ser posicionado manualmente, por servo-controle, por compensador de presso ou por qualquer outro meio de controle.

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A manuteno de bombas de pisto axial consiste em trocar o conjunto rotativo toda vez que se verificar queda no rendimento. O leo deve estar limpo e isento de gua. Bombas rotativas de engrenagens e sua manuteno Essas bombas apresentam rodas dentadas, sendo uma motriz, acionada pelo eixo, que impulsiona a outra, existindo folgas axial e radial vedadas pela prpria viscosidade do leo. No decorrer do movimento rotativo, os vos entre os dentes so liberados medida que os dentes se desengrenam. O fluido proveniente do reservatrio chega a esses vos e conduzido do lado da suco para o lado da presso. No lado da presso, os dentes tornam a se engrenar e o fluido expulso dos vos dos dentes; as engrenagens impedem o refluxo do leo para a cmara de suco. A seguir mostramos o esquema de uma bomba de engrenamento externo.

A manuteno das bombas rotativas de engrenagens consiste em manter o leo sempre limpo e sem gua e em trocar as engrenagens desgastadas. Bombas rotativas de palhetas e sua manuteno Nas bombas de palhetas, um rotor cilndrico, com palhetas que se deslocam em rasgos radiais, gira dentro de um anel circular. Pela ao das foras tangenciais, as palhetas tendem a sair do rotor, sendo obrigadas a manter contato permanente com a face interna do anel. Mas a presso sob as palhetas as mantm contra o anel de reao. Esse sistema tem a vantagem de proporcionar longa vida bomba, pois as palhetas sempre mantm contato com o corpo, mesmo se elas apresentarem desgastes.

As palhetas dividem o espao existente entre o corpo e o rotor em uma srie de cmaras que variam de tamanho de acordo com sua posio ao redor do anel. A entrada da bomba fica localizada em um ponto onde ocorre a expanso do tamanho das cmaras de acordo com o sentido de rotao do rotor e da sua excentricidade em relao ao anel. O vcuo parcial, gerado pela expanso das cmaras de bombeamento, faz com que a presso atmosfrica empurre o leo para o interior da bomba. O leo ento transportado da entrada para a sada da bomba, onde as cmaras reduzem de tamanho, forando o fluido para fora.

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A manuteno das bombas de palhetas consiste na troca de todo o conjunto que se desgasta por causa do tempo de uso. Manuteno do leo hidrulico Entre os fluidos que poderiam ser utilizados nos sistemas hidrulicos, o leo o mais recomendvel porque, alm de transmitir presso, ele apresenta as seguintes propriedades: atua como refrigerante permitindo as trocas de calor geradas no sistema; por ser viscoso, atua como vedante; praticamente imiscvel em gua; oxida-se muito lentamente em contato com o oxignio do ar. A manuteno do leo hidrulico exige os seguintes cuidados: utilizar filtro de suco; utilizar filtro de retorno; eliminar a gua absorvida pelo ar que entra no reservatrio; usar aditivos e efetuar uma drenagem com filtrao para separar o leo da gua; trocar o leo de todo o sistema, se o grau de contaminao do leo for muito elevado.

Atuadores hidrulicosOs atuadores hidrulicos so representados pelos motores hidrulicos e pelos cilindros lineares. Motores hidrulicos Os motores hidrulicos so atuadores rotativos capazes de transformar energia hidrulica em energia mecnica, produzindo um movimento giratrio.

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Ao contrrio das bombas que empurram o fluido num sistema hidrulico, os motores so empurrados pelo fluido, desenvolvendo torque e rotao. Todo motor hidrulico pode funcionar como bomba; entretanto, nem toda bomba funciona como motor. Algumas bombas necessitam de modificaes em suas caractersticas construtivas para exercerem a funo de motor. Quanto ao funcionamento, existem trs tipos de motores hidrulicos: o motor unidirecional, que se movimenta em um nico sentido de rotao; o motor bidirecional (reversvel), que produz rotao nos dois sentidos; o motor oscilante (angular), que gira em ambos os sentidos com ngulo de rotao limitado.

Entre os motores bidirecionais, o mais utilizado o motor de engrenagens. Esse motor desenvolve torque por meio da presso aplicada nas superfcies dos dentes das rodas dentadas. Elas giram juntas, mas apenas uma est ligada ao eixo do motor. A rotao do motor pode ser invertida mudando a direo do fluxo de leo. A alta presso na entrada e a baixa presso na sada provocam altas cargas laterais no eixo, bem como nas rodas dentadas e nos rolamentos que as suportam. Isso faz com que os motores de engrenagens tenham sua presso de operao limitada. A figura abaixo mostra o corte de um motor de engrenagens.

O motor de engrenagens tem como vantagens principais sua simplicidade e sua maior tolerncia sujeira. A manuteno consiste em substituir o motor estragado por um motor novo. Cilindros e sua manuteno Os cilindros tm um cabeote em cada lado da camisa e um pisto mvel ligado haste.

Em um dos lados a camisa do cilindro apresenta uma conexo de entrada, por onde o fluido penetra enquanto o outro lado aberto. Para manuteno, exige-se a troca das guarnies dos cilindros. A figura abaixo mostra a estrutura interna de um cilindro.

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Vlvulas hidrulicas As vlvulas hidrulicas dividem-se em quatro grupos: vlvulas direcionais; vlvulas de bloqueio; vlvulas controladoras de presso; vlvulas controladoras de fluxo ou de vazo.

As vlvulas direcionais so classificadas de acordo com o nmero de vias, nmero de posies de comando, tipos de acionamento e princpios de construo. Dentre as vlvulas direcionais, a mais comum a vlvula de carretel. O defeito mais comum nesse tipo de vlvula o engripamento do carretel, isto , ele deixa de correr dentro do corpo da vlvula. Outro defeito que uma vlvula de carretel pode apresentar a quebra de seu comando de acionamento. A seguir mostramos um tipo de vlvula direcional, um carretel e a simbologia de acionamento que as vlvulas direcionais podem ter.

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As vlvulas de bloqueio tm a finalidade de segurar cargas verticais com estanqueidade de 100%. O maior defeito dessa vlvula a sede gasta. Sujeira no leo tambm impede seu funcionamento. Uma vlvula de bloqueio bastante utilizada em prensas a de reteno pilotada. A ilustrao seguinte, em corte, mostra uma vlvula de reteno pilotada.

As vlvulas controladoras de presso limitam ou reduzem a presso de trabalho em sistemas hidrulicos. Essas vlvulas so classificadas de acordo com o tamanho e a faixa de presso de trabalho. As figuras, em corte, mostram as caractersticas construtivas de uma vlvula limitadora de presso fechada e aberta.

As vlvulas controladoras de presso podem assumir as seguintes funes nos circuitos hidrulicos: vlvula de segurana ou alvio; vlvula de descarga; vlvula de seqncia; vlvula de contrabalano; vlvula de frenagem; vlvula redutora de presso; vlvula de segurana e descarga. As vlvulas controladoras de fluxo ou de vazo controlam a quantidade de fluido a ser utilizado no sistema. Essas vlvulas tm por funo regular a velocidade dos elementos hidrulicos de trabalho.

As vlvulas controladoras de fluxo podem ser fixas ou variveis, unidirecionais ou bidirecionais. A figura ao lado, em corte, mostra uma vlvula reguladora de vazo com presso compensada, tipo bypass. Essa vlvula s deixa fluir a quantidade de leo que foi regulada previamente, por mais que se aumente a presso.

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Manuteno de vlvulas hidrulicasA manuteno de vlvulas hidrulicas deve abranger os seguintes itens: leo - verificar grau de contaminao por gua e sujeira. Se for o caso, drenar e substituir o leo contaminado e sujo por leo novo, segundo especificaes do fabricante. Guarnies - trocar as desgastadas. Molas - trocar as fatigadas. Sede de assentamento - verificar o estado de desgaste. Quando irrecuperveis, as vlvulas hidrulicas devero ser substitudas por novas.

Assinale com X a alternativa correta. Exerccio 1 Presso : a) ( ) sinnimo de fora; b) ( ) fora por unidade de rea; c) ( ) fora por unidade de volume; d) ( ) volume por unidade de tempo; e) ( ) volume por unidade de superfcie. Exerccio 2 Quais exemplos de mquinas e sistemas hidralicos so cuidados pela hidrulica industrial? a) ( ) mquinas injetoras, caminhes, navios; b) ( ) automveis, prensas, mandriladoras; c) ( ) prensas, fresadoras, brochadeiras; d) ( ) locomotivas, fresadoras, mandriladoras; e) ( ) retificadoras, brochadeiras, caminhes. Exerccio 3 A manuteno de bombas rotativas de engrenagens consiste em: a) ( ) trocar as guarnies da bomba e suas vlvulas; b) ( ) trocar todo o sistema de palhetas desgastado; c) ( ) regular as vlvulas e verificar a limpeza do leo existente no reservatrio; d) ( ) manter o leo sempre limpo e sem gua e trocar as engrenagens desgastadas; e) ( ) substituir as vlvulas desgastadas e trocar os filtros de leo.

Exerccios

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Exerccio 4 As vlvulas hidrulicas se dividem em quatro grupos. Esses grupos so representados pelas vlvulas: a) ( ) direcionais e de sentido, controladoras de presso e de vazo; b) ( ) controladoras de umidade e fluxo, direcionais e de bloqueio; c) ( ) de bloqueio e de segurana, controladoras de temperatura e vazo; d) ( ) controladoras de densidade e presso, direcionais e de bloqueio; e) ( ) direcionais e de bloqueio, controladoras de presso e vazo. Exerccio 5 Relacione a atividade de manuteno aos componentes hidrulicos: a) ( ) Verificar o estado de desgaste 1. leo. b) ( ) Verificar o grau de contaminao 2. Guarnies. por gua e sujeira 3. Sede de assentamento. c) ( ) Trocar as desgastadas 4. Molas d) ( ) Trocar as fatigadas. e) ( ) Submeter a exames de laboratrio.