_Apostila Hidráulica e Pneumática

7/23/2019 _Apostila Hidrulica e Pneumtica

1/85

1


2/85

Esta apostila foi elaborada com o intuito de fornecer aos alunos os conceitosbsicos, de facilitar o aprendizado, servir como fonte de consulta ecomplementao das aulas ministradas e dos contedos tcnicos do mdulo deHidrulica e Pneumtica, contudo, que esta publicao no esgota todas asabordagens possveis relativas ! rea de atividades"

2


3/85

HIDRULICA

Introduo

#om a constante evoluo tecnolgica, tem$se no mercado a intensa necessidade de sedesenvolverem tcnicas de trabal%o que possibilitem ao %omem o aprimoramento nosprocessos produtivos e a busca da qualidade" #on%ecer a natureza e coloc$la a servio do%omem tem sido uma preocupao constante da ci&ncia"

A hidrulica consiste no estudo das caractersticas e uso dos fluidos. Desde o incio da

histria da humanidade o homem utiliza os fluidos para facilitar o seu trabalho.

Em diversas atividades industriais encontramos aplica'es dos princpios de %idrulica"(mplas reas de automatizao foram possveis com a introduo de sistemas %idrulicos

para controle de movimentos"

Para um con%ecimento detal%ado e estudo da energia %idrulica vamos inicialmenteentender o termo Hidrulica"

) termo Hidro derivou$se de uma palavra grega, que tem o significado de guaou mais

precisamente, gua em tubos"

( definio de H*+-./*#( envolve os conceitos de H*+)01-1*#( e H*+)+*234*#("

A hidrostticaesta relacionada ao estudo dos lquidos em repouso"

A hidrodinmicatrata do estudo dos lquidos em movimento"

Hidrulicaestuda as condi'es de equilbrio e de movimento dos lquidos sob presso"

Definio de istema Hidrulico #on5unto de elementos fsicos associados que, utilizando um fluido como meio de

transfer&ncia de energia, permite a transmisso e o controle de fora e movimento"

Para compreendermos a %idrulica, seus componentes e suas aplica'es, se faz necessrioo con%ecimento bsico de conceitos fsicos que sero de grande import6ncia para a

%idrulica"

Diviso da hidrulica

Para 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.

3


4/85

A hidrulica mbil cuida de mecanismos hidrulicos existentes nos sistemas de transportes e

cargas como caminhes, automveis, locomotivas, navios, avies, motoniveladoras,

basculantes etc.

HIDR!""ICA

( %idrosttica o estudo dos lquidos em repouso"

L#$uidos/quido um estado da matria constituda de molculas"(o contrrio dos gases, nos lquidos as molculas so atradas umas !s outras de formacompacta e se adquam a qualquer meio sem alterar o volume" (o contrrio dos slidos, asmolculas no se atraem a ponto de adquirirem posi'es rgidas"

%ner&ia 'olecular(s molculas nos lquidos esto continuamente em movimento" Elas deslizam umas sob asoutras, mesmo quando o lquido est em repouso" Este movimento das molculas c%ama$seener&ia molecular"

!s L#$uidos assumem $ual$uer forma) deslizamento das molculas umas sob as outras ocorre continuamente, por isso o lquido capaz de constituir a forma do recipiente onde ele estiver"

)s lquidos so relativamente impossveis de serem comprimidos" .ma vez que os lquidosso relativamente incompress#(eis e podem tomar a forma do recipiente, eles possuemcertas vantagens na transmisso de fora"

)s quatro mtodos de transmisso de energia7 mec6nica, eltrica, %idrulica e pneumtica,so capazes de transmitir foras estticas 8energia potencial9 tanto quanto a energia cintica"

:uando uma fora esttica transmitida em um lquido, essa transmisso ocorre de modoespecial" Para ilustrar, vamos comparar como a transmisso ocorre atravs de um slido eatravs de um lquido"

4


5/85

)ora "ransmitida atra(*s de um +lido( fora atravs de um slido transmitida em uma direo" 0e empurrarmos o slido em

uma direo, a fora transmitida ao lado oposta, diretamente"

)ora "ransmitida atra(*s de um L#$uido0e empurrarmos o tampo de um recipiente c%eio de lquido, o lquido do recipiente

transmitir presso sempre da mesma maneira, independentemente de como ela gerada eda forma do mesmo"

)s dois e;emplos7

,R%-!Presso a fora e;ercida8distribuda9 por unidade de rea"Em %idrulica, a presso e;pressa em , atm, bar e em psi 8pound per square inc%9que significa libra fora por polegada quadrada, abrevia$se lbf=pol>"

)ora.? toda causa capaz de modificar o estado de movimento ou causar deforma'es" ?uma grandeza vetorial, e para ser caracterizada devemos con%ecer sua intensidade, sentidoe direo"1emos como unidade de medida de fora o 2E@1)2829 e a rea em mA"

5

P B presso8


6/85

'A/0'%"R!? o instrumento para se medir presso".m dos manDmetros mais con%ecido do tipo ourdon"

:uanto ! forma, o tubo de ourdon pode se apresentar nas seguintes formas7

"ipo C "ipo %spiral "ipo Helicoidal

)uncionamento#onforme a presso aumenta no sistema, o tubo de ourdon tende a se movimentar devido!s diferenas nas reas entre os di6metros interno e e;terno do tubo" Esta ao provoca omovimento do ponteiro, proporcional ao movimento do tubo, que registra o valor da pressono mostrador" )s manDmetros de ourdon so instrumentos de boa preciso"

Lei de ,ascal8Csico e matemtico franc&s laise Pascal9) princpio de Pascal um dos princpios mais importantes para a %idrulica" Esse princpio definido assim7

0e uma massa lquida confinada receber um acrscimo de presso, essa presso ser

transmitida integralmente para todos os pontos do lquido, em todas as dire'es esentidos"

( presso e;ercida em um ponto qualquer de um lquido esttico a mesma em todas

as dire'es e e;erce foras iguais em reas iguais" Famos supor um recipiente c%eiode um lquido, o qual praticamente incompressvel"

6


7/85

:uando aplicamos uma fora de G


8/85

:uando o pisto de rea igual a GcmA se move Gcm ele desloca um volume de GcmJ parao pisto de rea igual a GcmA" #onsequentemente, o mesmo movimentar apenas Gcm decurso"

0e variar a rea em que aplicada a fora, a presso tambm vai variar" 4ais precisamente,a presso inversamente proporcional ! rea de atuao e a rea diretamenteproporcional ! fora aplicada"

:uando a rea diminui, a presso aumenta"

0upon%amos uma cai;a que pese > 2, com as seguintes dimens'es7 > m de comprimento,G m de altura e ,K m de espessura"

( cai;a pode apoiar$se no solo de tr&s modos diferentes, como indica a figura abai;o7

2os tr&s casos, a cai;a atua onde se apoia com a mesma fora de > 2, que uma forapeso" ( nica diferena est na rea da superfcie de apoio"

2a posio A4os > 2 de peso da cai;a se distribuem numa rea de >m >e cada metroquadrado suporta G 2" #onforme o calculo abai;o podemos obter o seguinte resultado7

>2 B G 2=mA>mA

2a posio 54os > 2 da cai;a se distribuem numa rea de GmA"

>2 B > 2=mAGmA

Cinalmente, na posio C4o peso se distribui sobre uma superfcie de rea ,KmAe o pesosuportado por cada mA ser, portanto, de L 2, uma vez que7

>2 B L 2=mA

,KmA

8


9/85

)s valores G 2=mA, > 2=mA, L 2=mA indicam, em cada caso, a fora e;ercida pela cai;asobre a unidade de rea" Portanto, a presso alm da fora, leva em considerao asuperfcie sobre a qual esta fora atua"

) sistema adotado pela maioria dos pases o sistema internacional de unidade simbolizadopela sigla I, mas tambm so utilizados outros sistemas" Para a rea de tecnologia de

automao so importantes as seguintes unidades7

.nidades bsicasM(2+EN( 0O4)/) .2*+(+E 8abreviao9#omprimento L,s 4etro 8m9

4assa 4 :uilograma 8g91empo t 0egundos 809

1emperaturaQ1

Mrau #elsius 8R#9elvin 89

.nidades derivadas

M(2+EN( 0O4)/) .2*+(+E 8abreviao9Cora C 2eSton 829

Presso PPascal 8Pa9 G Pa B G 2=mAar G bar B G 2= #mA

1rabal%o Ioule 859 G859 B G2 mPot&ncia P @att 8@9 G@ B G2 m 0$G

U/IDAD%

D%

!R

I6%'

P0* ) mmH>) inHg mmHg ar mar g=cmA (tm

P0* G T,UVLWT >W,WWK WK,GK >,XT KG,WGLV ,TUV TU,VLWK ,WX ,TUK

,>WL ,>VKX W,KT ,G G ,G> ,VUW

inH>) ,XTGX ,>LUU G >K,L>G ,WXL G,UTTL ,>K >,LUUL ,>K ,>LT

mmH>) ,GL> ,VUG ,XVXW G ,>U ,W>L ,G ,VWV ,G ,VW

inHg ,LVGGK X,XUTXV GX,KVKG XLK,VL G >K,L ,XXV XX,UTL ,XLK ,XXL>

mmHg ,GVXL ,GXXX> ,KXK>L GX,T> ,XVL G ,GX G,XXX> ,GL ,GX>

ar GL,KXW G LG,LTX G>GK, >V,K>VV WK,TG G G G,GVW ,VUTV

mar ,GLK ,G ,LGLT G,>GK ,>VK ,WKG ,G G ,G ,VV

g=cmA GL,>>XX VU,TTK XVX,WV GGU, >U,VKV WXK,KKV ,VUT VU,TTK G ,VTWUL

(tm GL,TVKV GG,X>K LT,WU> GXL,WV >V,V>G> WT,GVK G,GX>K GGX,>K G,XX> G

HIDR!DI/7'ICA

( %idrodin6mica estuda os lquidos em movimento"

)lu8o

? o deslocamento do fludo no sistema") flu;o usado para se obter uma ao de transfer&ncia ou uma ao que movimente umatuador" ) flu;o consequ&ncia da energia cedida ao fluido, num sistema, atravs de uma

9


10/85

bomba, quando so consideradas restri'es de menor grau" 0 e;iste flu;o quando % umdiferencial de presso entre dois pontos"

Como nasce o flu8o0e5a o caso de transfer&ncias de fludos ou de aprisionamento dos mesmos para produzir umtrabal%o, o flu;o essencial para causar um movimento" (ssim, a bomba cria um flu;o numsistema %idrulico"

"ipos de flu8os

Laminar. as camadas de fluido se deslocam paralelamente umas !s outras" 2esse tipo deflu;o, a velocidade do fluido aumenta na medida em que se afasta das paredes do tubo, ouse5a, a velocidade m;ima atingida pela cama central do fluido"

"urbulento. as camadas de fluido se deslocam de maneira aleatria, umas em relao !soutras"

9a2o

Fazo a quantidade volumtrica de um fludo que passa atravs de uma tubulao numcerto intervalo de tempo"

) instrumento mais con%ecido para medir vazo o hidr:metro3

( unidade de medida e;pressa em7 mJ=%, mJ=s, /=min, MP4"

#on%ecimentos sobre vazo importante uma vez que nos modernos processos industriaiso transporte da maioria dos materiais se faz atravs das tubula'es"

Cormula7 : Ft

= ou :B a " v8aB rea, vB velocidade9

: B vazoF B volumet B tempo

10


11/85

,RI/C;,I! D% 5%R/!ULLI

ernoulli demonstrou que num sistema com flu;o constante, a energia transformada cadavez que se modifica a rea transversal do tubo"

Pelo princpio de ernoulli, Ya soma das energias potencial e cintica nos vrios pontos do

sistema, constante se o flu;o for constanteY":uando o di6metro de um tubo se modificar, a velocidade tambm se modifica, a energiacintica aumenta ou diminui" /ogo a mudana em energia cintica necessita ser compensadapela reduo ou aumento de presso"

Uma (ariao no dimetro da tubulao determina uma (ariao na (elocidade epresso do fluido3

:uando o di6metro do tubo aumenta observamos que a velocidade diminui 8ponto 59" (energia cintica perdida compensada por um aumento de presso"

0em se considerar as perdas por atrito, a presso no ponto Ctorna$se igual !quela do pontoAquando as velocidades se igualam"

(ssim, um diferencial de di6metro afeta a velocidade e esta, a presso num sistema%idrulico"

E;istem outros fatores que inter$relacionados afetam o comportamento dos fluidos nossistemas" ( velocidade combinada com o atrito tambm afeta a presso"

( figura abai;o mostra as mudanas de presso ocasionadas pelos efeitos combinados deatrito e mudanas de velocidade em uma lin%a"

) atrito reduz a altura manomtrica em pontos sucessivos, e;ceto quando um tubo de maiordi6metro reduz a velocidade do flu;o"

e o atrito afeta a (elocidade4 a presso tamb*m * alterada3

11


12/85

)LUID! HIDRULIC!) fluido %idrulico o elemento vital de um sistema %idrulico industrial" Ele um meio detransmisso de energia, um lubrificante, um vedador e um veculo de transfer&ncia de calor") fluido %idrulico ! base de petrleo o mais comum"(s caractersticas do fluido t&m um efeito crucial sobre o desempen%o e vida doequipamento" ? importante usar um fluido limpo e de alta qualidade, a fim de que o sistema%idrulico opere com efici&ncia"

Essencialmente, um fluido %idrulico tem quatro fun'es primrias7G" 1ransmitir pot&ncia 8energia9>" /ubrificar partes mveis

X" Fedar folgas entre con5untos

L" +issipar calor

Para realizar de forma apropriada essas fun'es primrias e ser prtico de um ponto de vista

de segurana e custo, um fluido %idrulico deve ter as seguintes propriedades7G" oa capacidade de lubrificar>" Estabilidade qumica e ambiental

X" #ompatibilidade com os materiais do sistema

L" E;tenso mdulo de compressibilidade

K" esist&ncia ao fogo

T" ai;a volatilidade

W" oa capacidade de transferir calor

U" ai;a densidade

V" Fiscosidade ideal

G"esist&ncia ! espuma

GG" 2o ser t;ico

Essa uma lista desafiadora, pois em um nico fluido %idrulico no possvel obter todasessas caractersticas dese5veis" ) pro5etista deve escol%er aquele fluido que este5a mais

pr;imo do que seria ideal para sua aplicao particular")s fluidos %idrulicos tambm devem ser trocados com certo perodo, a frequ&ncia nodepende apenas do fluido, mas tambm das condi'es de operao" (nlises em laboratrio o mel%or mtodo para determinar quando um fluido deve ser trocado, geralmente, um fluidodeve ser trocado quando sua viscosidade e acidez aumentam devido ao envel%ecimento oucontaminao do fluido" ) ideal fazer a troca do fluido enquanto o sistema est em suatemperatura de operao, dessa forma as maiorias das impurezas esto em suspenso esero drenadas"

)luidos Hidrulicos < 5ase de ,etr+leo) fluido ! base de petrleo mais do que um leo comum" )s aditivos so ingredientesimportantes na sua composio" )s aditivos do ao leo caractersticas que o tornamapropriado para uso em sistemas %idrulicos"

12


13/85

Inibidores de !8idao( o;idao do leo ocorre por causa de uma reao entre o leo e o o;ig&nio do ar" (o;idao resulta em bai;a capacidade de lubrificao na formao de cido e na gerao departculas de carbono e aumento da viscosidade do fluido"( o;idao do leo aumentada por tr&s fatores7G" (lta temperatura do leo"

>" #atalisadores metlicos, tais como cobre, ferro ou c%umbo"X" ) aumento no fornecimento de o;ig&nio"

Inibidores de Corroso)s inibidores de corroso protegem as superfcies de metal do ataque por cidos e materialo;idante" Este inibidor forma um filme protetor sobre as superfcies do metal e neutraliza omaterial corrosivo cido ! medida que ele se forma"

Aditi(os de %8trema ,resso ou Antides&asteEstes aditivos so usados em aplica'es de alta temperatura e alta presso" Em pontoslocalizados onde ocorrem temperaturas ou press'es altas 8por e;emplo, as e;tremidadesdas pal%etas numa bomba ou motor de pal%eta9"

Aditi(os Antiespumantes)s aditivos antiespumantes no permitem que bol%as de ar se5am recol%idas pelo leo, oque resulta numa fal%a do sistema de lubrificao" Estes inibidores operam combinando aspequenas bol%as de ar em bol%as grandes que se desprendem da superfcie do fluido eestouram"

)luidos Resistentes ao )o&o.ma caracterstica inconveniente do fluido proveniente do petrleo que ele inflamvel"2o seguro us$lo perto de superfcies quentes ou de c%ama" Por esta razo, foram

desenvolvidos vrios tipos de fluidos resistentes ao fogo"

%mulso de =leo em &ua

( emulso de leo em gua resulta em um fluido resistente ao fogo que consiste de umamistura de leo numa quantidade de gua" ( mistura pode variar em torno de GZ de leo eVVZ de gua a LZ de leo e TZ de gua" ( gua sempre o elemento dominante"

%mulso de &ua em =leo( emulso de gua em leo um fluido resistente ao fogo, que tambm con%ecido comoemulso invertida"( mistura geralmente de LZ de gua e TZ de leo" ) leo dominante" Este tipo defluido tem caractersticas de lubrificao mel%ores do que as emuls'es de leo em gua"

)luido de &ua>6licol) fluido de gua$glicol resistente ao fogo uma soluo de glicol 8anticongelante9 e gua" (mistura geralmente de TZ de glicol e LZ de gua"

int*tico)s fluidos sintticos, resistentes ao fogo, consistem geralmente de steres de fosfato,%idrocarbonos clorados, ou uma mistura dos dois com fra'es de petrleo"Este o tipo mais caro de fluido resistente ao fogo")s componentes que operam com fluidos sintticos resistentes ao fogo necessitam deguarni'es de material especial"

9iscosidade dos )luidos Hidrulicos13


14/85

? a caracterstica mais importante a ser observada na escol%a de um fluido %idrulico" Podeser definida como sendo a resist&ncia do fluido ao escoamento8flu;o9, ou se5a, a medidainversa ! da fluidez" 0e um fluido escoa com facilmente, sua viscosidade bai;a e pode$sedizer que o fluido fino ou l%e falta corpo" .m fluido que escoa com dificuldade tem altaviscosidade" 2este caso, diz$se que grosso ou tem bastante corpo" :uanto maior for !temperatura de trabal%o do leo, menor ser sua viscosidade, ou se5a, a viscosidade inversamente proporcional ! temperatura de trabal%o"

;ndice de 9iscosidade ?I9@) ndice de viscosidade um nmero puro que indica como um fluido varia em viscosidadequando a temperatura muda" .m fluido com um alto ndice de viscosidade mudariarelativamente pouco com a temperatura" ( maior parte dos sistemas %idrulicos industriaisrequer um fluido com um ndice de viscosidade de V ou mais" Ondice de viscosidade amedida relativa da mudana de viscosidade com a variao de temperatura"

14


15/85

D%/IDAD%

( densidadede um corpo definida pelo quociente entre a massa e o volume desse corpo"+esta forma pode$se dizer que a densidade mede o grau de concentrao de massa emdeterminado volume"

F

md =

)nde7

d a densidade[m a massa do corpo[

9 o volume"

( densidade e;pressa no 0* feita nas unidades7 g=mX

Esta unidade representa a densidade de um corpo %omog&neo do qual um volume igual aum metro cbico tem a massa igual a um quilograma"

( densidade da gua igual a G g=mX"

) ar nas #ondi'es 2ormais de 1emperatura e Presso8#21P9 tem uma densidade igual aG,>VX g=mX"

E;emplos7 densidade da gua B G g=l

densidade do leo lubrificante B ,VT g=l

densidade do lcool B ,U g=l

densidade da gasolina B ,WK g=l

C!',!/%/"% D% U' I"%'A HIDRULIC!3

15


16/85

R%%R9A"=RI! HIDRULIC!( funo de um reservatrio %idrulico armazenar o fluido %idrulico de um sistema"+evem ainda manter o fluido limpo e na temperatura apropriada, a eles ainda se associamralos, filtros, plugs magnticos, etc"

/ota.)s plugs magnticos ret&m as partculas de limal%a de ferro e ao que eventualmenteeste5am na corrente fluida do sistema"

)s reservatrios %idrulicos consistem de quatro paredes 8geralmente de ao9[ uma baseabaulada[ um topo plano com uma placa de apoio, quatro ps[ lin%as de suco, retorno edrenos[ plugue do dreno[ indicador de nvel de leo[ tampa para respiradouro e enc%imento[tampa para limpeza e placa defletora 8#%icana9"

2o tanque quando o fluido retorna ao reservatrio, a placa defletora ou c%icanas impede queeste fluido v diretamente ! lin%a de suco, minimizando a turbul&ncia do fluido noreservatrio, mel%orando a aspirao do fluido pela bomba" *sto cria uma zona de repousoonde as impurezas maiores sedimentam, o ar sobe ! superfcie do fluido e d condi'es paraque o calor, no fluido, se5a dissipado para as paredes do reservatrio" 1odas as lin%as deretorno devem estar localizadas abai;o do nvel do fluido e no lado do defletor oposto ! lin%ade suco"

:uando o calor gerado, decorrente do trabal%o do sistema, fica acima da capacidade de

dissipao do reservatrio e tubula'es, evidentemente o sistema incorpora os resfriadoresou trocadores de calor"

16


17/85

Dimensionamento do "an$ue.ma regra prtica de dimensionamento do reservatrio fazer com que o volume do fluido%idrulico se5a igual ou maior que cinco vezes a vazo da bomba que alimenta o sistema%idrulico"

E;emplo7 .m sistema que possui uma bomba que fornece uma vazo de >>,WG l=min[ o

volume mnimo desse reservatrio dever ser de >>,WG ; KB GXX,KKG"Essa regra, entretanto, nem sempre pode ser aplicada" 0istemas mais comple;os, commuitos atuadores e lin%as de transmisso muito grandes, como os aeronuticos, martimos eetc" devem ser estudados como casos particulares, levando$se sempre em considerao ofato de que no se deve ter leo %idrulico a mais, nem a menos"

/otas.G" ) fluido percorre uma tra5etria indireta at c%egar ! aspirao da bomba" (ssim, se evita

a turbul&ncia do fluido no interior do tanque"

>" ) fluido de retorno pro5etado contra as anteparas do reservatrio[ em decorr&ncia, se

obtm mel%or dissipao de calor adquirido pelo trabal%o do fluido no sistema"X" Placa +efletora ou #%icanas \ minimiza a turbul&ncia do fluido no reservatrio,

mel%orando a aspirao do fluido pela bomba"

L" ) fluido de aspirao $ no interior do tanque deve e;istir um filtro para aspirao dabomba"

5. )s plugs magnticos ret&m as partculas de limal%a de ferro e ao que eventualmenteeste5am na corrente fluida do sistema"

R%)RIAD!R

1odos os sistemas %idrulicos aquecem" 0e o reservatrio no for suficiente para manter ofluido ! temperatura normal, %aver um superaquecimento" Para evitar isso so utilizadosresfriadores ou trocadores de calor, e os modelos mais comuns so gua$leo e ar$leo")s resfriadores geralmente operam ! bai;a presso" *sto requer que eles se5amposicionados em lin%a de retorno ou dreno do sistema" 0e isto no for possvel, o resfriadorpode ser instalado em sistema de circulao"Para garantir que um aumento moment6neo de presso na lin%a no os danifique, osresfriadores so geralmente ligados ao sistema em paralelo com uma vlvula de reteno deL,K


18/85

! resfriador a &uaconsiste basicamente de um fei;e de tubos encai;ados num invlucrometlico" 2este resfriador, o fluido do sistema %idrulico geralmente bombeado atravs doinvlucro e sobre os tubos que so refrigerados com gua fria"

)IL"R!

( confiabilidade de uma instalao %idrulica depende fundamentalmente das condi'es delimpeza do sistema, isto , da filtragem"( funo do filtro reduzir o nvel de impurezas no sistema, dei;ando$o dentro de um valoraceitvel, protegendo os outros elementos de um desgaste prematuro e assegurando o bomfuncionamento do circuito"( tarefa de especificar os filtro e sua localizao to importante quanto o prprio pro5eto dosistema %idrulico e a especificao dos componentes" ( aus&ncia, a m localizao e aespecificao incorreta dos filtros podero comprometer o desempen%o e a durabilidade,porque, usando$ se leos mais puros, %aver maior preciso no controle da fora %idrulica euma vida til mais longa para seus componentes"

18


19/85

Contaminao.1odos os fluidos %idrulicos cont&m certa quantidade de contaminantes" ( necessidade do

filtro, no entanto, recon%ecida na maioria das vezes, porque a grande maioria dos casos demau funcionamento de componentes e sistemas %idrulicos causada por contaminao" (spartculas de su5eira podem fazer com que mquinas caras e grandes fal%em"

$ )ontes e8ternas7) armazenamento prolongado do leo em tambores, com variao de temperatura, provocaa condensao da umidade do ar nele contido, podendo provocar corroso, que acaba semisturando com o leo")s reservatrios respiram o ar ambiente, se5a por variao de temperatura, se5a pelavariao de nvel, quando algum elemento acionador passa a atuar"Em ambientes agressivos, como fundi'es, indstrias cer6micas e de abrasivos, mquinasagrcolas e rodovirias etc", esse tipo de contaminao atinge nveis crticos, e;igindocuidados e;tremos para proteger o sistema"(s veda'es e raspadores de %astes de cilindros, quando no so de boa qualidade estodanificados, permitem a entrada de contaminao no sistema"

$ )ontes internas7) desgaste de partes mveis das bombas, vlvulas e cilindros provoca o desprendimento departculas metlicas, que entram em circulao 5unto com o leo":uanto maiores forem ! velocidade de escoamento, as press'es, as temperaturas e otaman%o das partculas contaminantes, maior esse efeito" (lm disso, as partculas

maiores podero ser trituradas quando se alo5arem entre duas peas em movimento da ta;ade #ontaminantes metlicos, podendo at provocar a quebra total de outros componentes"(s fal%as na pintura interna dos reservatrios permitem a formao de o;idao nas paredese tampa, por efeito da condensao da umidade do ar quando o sistema esfria"? e;tremamente importante, portanto, que se5a feita a lavagem do sistema aps amanuteno e antes de operar nas condi'es de presso de trabal%o" ) sistema devefuncionar durante algumas %oras e sem presso" (ps essa operao, os filtros devem serlimpos 8os lavveis9 ou trocados 8os descartveis9" +rena$se o leo %idrulico de lavagem ecoloca$se, ento, o fluido de trabal%o para iniciar a operao"

/#(el de contaminao

(ntes de escol%er os filtros e sua localizao no sistema %idrulico, % necessidade dedeterminar a quantidade e o taman%o das partculas que devem ser retiradas do fluido%idrulico, ou se5a, o nvel de contaminao que o sistema pode tolerar"

19


20/85

Para estabelecer critrios e codificar a contaminao, forma criadas as classes do grau decontaminao do leo %idrulico, podendo ser atribuda a cada sistema ou a cada aplicaouma classe do grau de contaminao m;ima a que o leo %idrulico deve atender" 4uitasorganiza'es, como *0)[ (014[ +*2 e (*( estabeleceram suas prprias classifica'esvariando sensivelmente o numero atribudo e o limite de contaminao por classe, sendo queeste limite determinado pela contagem de partculas por G ml de amostra de fluido%idrulico"

%lementos filtrantes( funo de um filtro remover impurezas do fluido %idrulico" *sto feito forando o flu;o dofluido a passar por um elemento filtrante que retm a contaminao" )s elementos filtrantesso divididos em dois grupos7 qumicos e mec6nicos 8de profundidade e de superfcie9"

%lementos do filtro de profundidade3Coram o fluido a passar atravs de uma espessura aprecivel de vrias camadas dematerial" ( contaminao retida por causa do entrelaamento das fibras e a consequentetra5etria irregular que o fluido deve tomar" )s papis tratados e os materiais sintticos sousados comumente como materiais porosos de elementos de filtro de profundidade"

%lementos do filtro de superf#cie2um filtro do tipo de superfcie, um flu;o de fluido tem uma tra5etria direta de flu;o atravsde uma camada de material" ( su5eira retida na superfcie do elemento que est voltadapara o flu;o" 1elas de arame ou metal perfurado so tipos comuns de materiais usados comoelemento de filtro de superfcie"

"ipo de )iltra&em pela ,osio no istema) filtro a proteo para o componente %idrulico" 0eria ideal que cada componente dosistema fosse equipado com o seu prprio filtro, mas isso no economicamente prtico namaioria dos casos" Para se obtiver mel%ores resultados, a prtica usual colocar filtros em

pontos estratgicos do sistema"

)iltro de uco Interno.20

Esse tipo de filtro constitudode uma serie de mal%as ouporos" #%amamos de 'esh aquantidade de poros por polegada quadrada do filtro"


21/85

0o os mais simples e mais utilizados" 1&m a forma cilndrica com tela metlica com mal%ade 8WL a GK mcrons9 quando internos ao tanque e mal%a de filtragem de 8X a >XU mcrons9,quando e;terno ao tanque"

)iltro de ,resso.m filtro de presso posicionado no circuito, entre a bomba e um componente do sistema"( mal%a de filtragem dos filtros de presso de X a L mcrons" .m filtro de presso pode

tambm ser posicionado entre os componentes do sistema"

)iltro de Linha de RetornoEst posicionado no circuito pr;imo do reservatrio" ( dimenso %abitualmente encontradanos filtros de retorno de K a L mcrons"

(mbos os filtros de presso e retorno podem ser encontrados em uma verso duple;" 0uamais notvel caracterstica a filtragem contnua, que feita com duas ou mais c6maras defiltro e inclui o valvulamento necessrio para permitir a filtragem contnua e ininterrupta":uando um elemento precisa de manuteno, a vlvula duple; acionada, desviando o flu;opara a c6mara do filtro oposta" (ssim o elemento su5o pode ser substitudo, enquanto o flu;ocontinua a passar pela montagem do filtro" 1ipicamente, a vlvula duple; previne qualquerbloqueio de flu;o"

21


22/85

9l(ula de Des(io do )iltro ?5,ass@0e a manuteno do filtro no for feita, o diferencial de presso atravs do elemento filtranteaumentar" .m aumento e;cessivo no diferencial de presso sobre um filtro, no lado desuco de um sistema poder provocar cavitao na bomba" Para evitar esta situao, umavlvula limitadora de presso de ao direta, ou simples, usada para limitar o diferencial depresso atravs do filtro de flu;o" Este tipo de vlvula limitadora de presso geralmentec%amado de vlvula de b]pass" .ma vlvula de b]pass consiste basicamente de um pistomvel, carcaa e de uma mola"

Indicador de )iltro.m indicador de filtro mostra a condio de um elemento filtrante" Ele indica quando o

elemento est limpo, quando precisa ser trocado ou se est sendo utilizado o desvio".m tipo comum de indicador de filtro consiste de uma %lice e de um indicador e mostrador,que ligado ! %lice"

22


23/85

"U5! % 'A/6U%IRA

A tubulao a parte dos sistemas hidrulicos responsvel pelo transporte do fluido

(conduzir o leo %idrulico9. Portanto, a tubulao engloba vrios tipos de condutos que

transportam o fluido hidrulico entre os componentes, assim como as conexes utilizadas

entre eles.

)s fatores que devem ser considerados na seleo correta dos tubos7 Presso de trabal%o do sistema 1emperatura de trabal%o #ompatibilidade qumica com o fluido a ser conduzido aio mnimo de curvatura

Os sistemas hidrulicos utilizam 2 tipos de condutos:

tubos rgidos;

mangueiras flexveis.

(plicao das mangueiras visa atender a duas propostas bsicas7 absorver vibra'es[ compensar e=ou dar liberdade de movimentos"

5!'5A HIDRULICA

A bomba junto com o leo o componente mais importante dos sistemas hidrulicos.

23


24/85

(s bombas so equipamentos mec6nicos usados com a finalidade de transferir fluidos de umlugar para outro com uma determinada presso, vazo e velocidade na sua descarga"

A bomba converte energia mecnica em energia hidrulica.

( ao mec6nica cria um vcuo parcial na entrada da bomba, o que permite que a pressoatmosfrica force o fluido do tanque, atravs da lin%a de suco, a penetrar na bomba"( bomba passar o fluido para a abertura de descarga, forando$o atravs do sistema%idrulico"

A escolha da bomba hidrulica depende desses fatores: quantidade de atuadores lineares,

necessidade de utilizao de um ou mais motores hidrulicos, perda de carga gerada nas

linhas de presso etc. Por isso, a especificao da bomba hidrulica deve ser a ltima etapa

na elaborao de um projeto hidrulico.

(s bombas so classificadas, basicamente, em dois tipos7$ %idrodin6micas e$ %idrostticas"

5ombas Hidrodinmicas0o bombas de deslocamento no>positi(o, usadas para transferir fluidos e cu5a nicaresist&ncia a criada pelo peso do fluido e pelo atrito"Essas bombas raramente so usadas em sistemas %idrulicos, porque seu poder dedeslocamento de fluido se reduz quando aumenta a resist&ncia e tambm porque possvelbloquear$se completamente seu prtico de sada em pleno regime de funcionamento dabomba"

E;"7 bombas centrfugas e bombas a;ias"

5ombas Hidrostticas

0o bombas de deslocamento positi(o4 que fornecem determinada quantidade de fluido acada rotao ou ciclo"

24


25/85

#omo nas bombas %idrostticas a sada do fluido independe da presso, com e;ceo deperdas e vazamentos, praticamente todas as bombas necessrias para transmitir fora%idrulica em equipamento industrial, em maquinaria de construo e em aviao so do tipo%idrosttico"(s bombas %idrostticas produzem flu;os de forma pulsativa, porm sem variao depresso no sistema"

%specificao de 5ombas(s bombas so, geralmente, especificadas pela capacidade de presso m;ima de operaoe pelo seu deslocamento, em litros por minuto, em uma determinada rotao por minuto"(s bombas %idrulicas atualmente em uso so, em sua maioria, do tipo rotativo, ou se5a, umcon5unto rotativo transporta o fluido da abertura de entrada para a sada"+e acordo com o tipo de elemento que produz a transfer&ncia do fluido, as bombas rotativaspodem ser de engrenagens, de pal%etas ou de pist'es"

RelaBes de ,resso( fai;a de presso de uma bomba determinada pelo fabricante, baseada na vida til dabomba" 0e uma bomba for operada com press'es superiores !s estipuladas pelo fabricante,sua vida til ser reduzida"

Locali2ao da 5omba4uitas vezes, num sistema %idrulico industrial, a bomba est localizada sobre a tampa doreservatrio que contm o fluido %idrulico do sistema" ( lin%a ou duto de suco conecta abomba com o lquido no reservatrio"

) lquido, fluindo do reservatrio para a bomba, pode ser considerado um sistema %idrulicoseparado" 4as, neste sistema, a presso menor que a atmosfrica provocada pelaresist&ncia do flu;o"

( energia para deslocar o lquido aplicada pela atmosfera" ( atmosfera e o fluido noreservatrio operam 5untos, como no caso de um acumulador"

!perao no Lado de uco da 5omba:uando uma bomba no est em operao, o lado de suco do sistema est em equilbrio"( condio de Ysem flu;oY e;iste e indicada pelo diferencial de presso zero entre a bombae a atmosfera"Para receber o suprimento de lquido at o rotor, a bomba gera uma presso menor do que apresso atmosfrica" ) sistema fica desbalanceado e o flu;o ocorre"

! uso da ,resso Atmosf*rica

( presso aplicada ao lquido pela atmosfera usada em duas fases7G" 0uprir o lquido ! entrada da bomba">" (celerar o lquido e enc%er o rotor que est operando a alta velocidade"

25


26/85

CA9I"A-!#avitao a evaporao de leo a bai;a presso na lin%a de suco"

2o lado de suco da bomba, as bol%as se formam por todo o lquido" *sso resulta num graureduzido de lubrificao e num consequente aumento de desgaste"

#onforme essas cavidades so e;postas ! alta presso na sada da bomba, as paredes dascavidades se rompem e geram toneladas de fora por centmetro quadrado"

) desprendimento da energia gerada pelo colapso das cavidades desgasta as superfcies dometal"0e a cavitao continuar, a vida da bomba ser bastante reduzida e os cavacos destamigraro para as outras reas do sistema, pre5udicando os outros componentes"

( mel%or indicao de que a cavitao est ocorrendo o rudo" ) colapso simult6neo dascavidades causa vibra'es de alta amplitude, que so transmitidas por todo o sistema eprovocam rudos estridentes gerados na bomba"+urante a cavitao, ocorre tambm uma diminuio na ta;a de flu;o da bomba, porque asc6maras da bomba no ficam completamente c%eias de lquido e a presso do sistema sedesequilibra"

(s cavidades formam$se no interior do lquido porque o lquido evapora" ( evaporao, nessecaso, no causada por aquecimento, mas ocorre porque o lquido alcanou uma pressoatmosfrica absoluta muito bai;a"

( presso de vapor de um lquido afetada pela temperatura" #om o aumento datemperatura, mais energia acrescentada !s molculas do lquido" (s molculas se movemmais rapidamente e a presso de vapor aumenta"

:uando a presso de vapor se iguala ! presso atmosfrica, as molculas do lquido entramlivremente na atmosfera" *sso con%ecido como ebulio"

) fluido %idrulico, ao nvel do mar, constitudo de GZ de ar" ) ar est em suspenso no

lquido" Ele no pode ser visto e, aparentemente, no acrescenta volume ao lquido"( capacidade de qualquer fluido %idrulico ou lquido de conter ar dissolvido diminui quandoa presso agindo sobre o mesmo decresce"

Por e;emplo7 se um recipiente com fluido %idrulico que ten%a sido e;posto ! atmosferafosse colocado numa c6mara de vcuo, o ar dissolvido borbul%aria para fora da soluo"Escapando durante o processo de cavitao, o ar dissolvido sai da soluo e contribui parapre5udicar a bomba"

,roblemas com a ca(itao

G" *nterfere na lubrificao">" +estri a superfcie dos metais"

26


27/85

Caracter#sticas de uma bomba em ca(itao :ueda de rendimento 4arc%a irregular Fibrao provocada pelo desbalanceamento udo provocado pela imploso das bol%as

Causas da ca(itao Ciltro da lin%a de suco saturado espiro do reservatrio fec%ado ou entupido /in%a de suco muito longa 4uitas curvas na lin%a de suco 8perdas de cargas9 Estrangulamento na lin%a de suco (ltura esttica da lin%a de suco /in%a de suco congelada

Aerao

(erao a entrada de ar no sistema atravs da suco da bomba") ar retido aquele que est presente no lquido, sem estar dissolvido no mesmo" ) ar estem forma de bol%as"

0e ocorrer de a bomba arrastar fluido com ar retido, as bol%as de ar tero, mais ou menos, omesmo efeito da cavitao sobre a bomba" #ontudo, como isso no est associado com apresso de vapor, vamos nos referir a esta ao como sendo uma pseudo ca(itao3

4uitas vezes, o ar retido est presente no sistema devido a um vazamento na lin%a desuco" .ma vez que a presso do lado da suco da bomba menor que a pressoatmosfrica" :ualquer abertura nesta regio resulta na suco do ar e;terno para o fluido econsequentemente para a bomba" :ualquer bol%a de ar retida que no puder escapar

enquanto o fluido est no tanque ir certamente para a bomba"

5!'5A D% %/6R%/A6%'

( bomba de engrenagem consiste basicamente de uma carcaa com orifcios de entrada ede sada, e de um mecanismo de bombeamento composto de duas engrenagens" Uma das

engrenagens acionada por um motor (engrenagem motora9e o acoplamento causa o

movimento da outra engrenagem (engrenagem movida9. As duas engrenagens giram em

sentidos opostos. Esse movimento gera um vcuo parcial na cmara de entrada da bomba.

O fluido introduzido no vo dos dentes e transportado junto carcaa at a cmara de

sada da bomba onde os dentes da engrenagem foram o fluido para a abertura da vlvulade sada.

27


28/85

Rotao e alinhamento do ei8o.) alin%amento entre o ei;o do motor e o da bomba deve estar dentro de ,GU mm /1*" 0igaas instru'es do fabricante do acoplamento durante a instalao, para prevenir que o ei;o dabomba se5a danificado" ( fi;ao do motor e da bomba deve ser em bases rgidas") acoplamento deve estar dimensionado para absorver c%oques e suportar o torquedesenvolvido durante a operao"

5ombas de ,alheta(s bombas de pal%eta produzem uma ao de bombeamento fazendo com que as pal%etasacompan%em o contorno de um anel ou carcaa" ) mecanismo de bombeamento de uma

bomba de pal%eta consiste de7 rotor, pal%etas, anel e uma placa de orifcio com aberturas deentrada e sada"

Caracter#sticas das 5ombas de ,alheta#orpo de ferro fundido de alta resist&ncia, para operao silenciosa e de confiabilidade/ocaliza'es opcionais dos orifcios de entrada e sada, para facilidade de instalao Placade bronze substituvel Placa de deslize do pisto substituvel ai;o nvel de rudo"

'onta&em de Conunto da 5omba

) mecanismo de bombeamento das bombas de pal%eta industriais geralmente umaunidade integral a que se d o nome de montagem de con5unto da bomba" .ma dasvantagens de se usar um con5unto montado a de fcil manuteno da bomba" +epois de

28


29/85

certo tempo, quando as peas da bomba naturalmente se gastam, o mecanismo debombeamento pode ser facilmente removido e substitudo por uma nova montagem"1ambm, se por alguma razo o volume da bomba precisar ser aumentado ou diminudo, umcon5unto de bombas com as mesmas dimens'es e;ternas, mas com volume adequado, poderapidamente substituir o mecanismo de bombeamento original"

Como trabalha uma 5omba de ,alheta

) rotor de uma bomba de pal%eta suporta as pal%etas e ligado a um ei;o que conectadoa um acionador principal" ^ medida que o rotor girado, as pal%etas so _e;pulsas` porinrcia e acompan%am o contorno do cilindro 8o anel no gira9" :uando as pal%etas fazemcontato com o anel, formada uma vedao positiva entre o topo da pal%eta e o anel") rotor posicionado fora do centro do anel" :uando o rotor girado, um volume crescentee decrescente formado dentro do anel" 2o %avendo abertura no anel, uma placa deentrada usada para separar o fluido que entra do fluido que sai" ( placa de entrada seencai;a sobre o anel, o rotor e as pal%etas" ( abertura de entrada da placa de orifcio estlocalizada onde o volume crescente formado" ) orifcio de sada da placa de orifcio estlocalizado onde o volume decrescente gerado1odo o fludo entra e sai do mecanismo de bombeamento atravs da placa de orifcio 8asaberturas de entrada e de sada na placa de orifcio so conectadas respectivamente !saberturas de entrada e de sada na carcaa das bombas9"

!peraoEleve lentamente a presso da vlvula de alvio at atingir o valor de a5uste para operaonormal" Ferifique e elimine qualquer vazamento em tubula'es, cone;'es e componentes" (sua bomba de pal%etas Par


30/85

:uando o tambor de cilindro gira, a sapata do &mbolo segue a superfcie da placa dedeslizamento 8a placa de deslizamento no gira9" .ma vez que a placa de deslizamento esta um dado 6ngulo o &mbolo alterna dentro do cilindro" Em uma das metades do ciclo derotao, o &mbolo sai do bloco do cilindro e gera um volume crescente" 2a outra metade dociclo de rotao, este &mbolo entra no bloco e gera um volume decrescente"

2a prtica, o tambor do cilindro adaptado com muitos &mbolos, !s sapatas destes &mbolos

so foradas contra a superfcie da placa de deslizamento pela sapata e pela mola" Paraseparar o fluido de entrada do fluido de sada, uma placa de orifcio colocada nae;tremidade do bloco do cilindro, que fica do lado oposto ao da placa de deslizamento"

.m ei;o ligado ao tambor do cilindro, que o conecta ao elemento acionador" Este ei;o podeficar localizado na e;tremidade do bloco, onde % flu;o, ou, como acontece maiscomumente, ele pode ser posicionado na e;tremidade da placa de deslizamento" 2este caso,a placa de deslizamento e a sapata tem um furo nos seus centros para receber o ei;o" 0e oei;o estiver posicionado na outra e;tremidade, a placa de orifcio tem o furo do ei;o"

( bomba de &mbolos que foi descrita acima con%ecida como uma bomba de &mbolos emlin%a ou a;ial e so as bombas de &mbolos mais populares em aplica'es industriais" )utrostipos de bombas de &mbolos so as bombas de ei;o inclinado so as de &mbolos radiais"

5ombas de Embolos A8iais de 9olume 9ari(el3) deslocamento da bomba de &mbolos a;ial determinado pela dist6ncia que os &mbolosso pu;ados para dentro e empurrados para fora do tambor do cilindro" Fisto que o 6nguloda placa de deslizamento controla a dist6ncia em uma bomba de &mbolos a;ial, nsdevemos somente mudar o 6ngulo da placa de deslizamento para alterar o curso do &mboloe o volume da bomba" #om a placa de deslizamento posicionada a um 6ngulo grande, os&mbolos e;ecutam um curso longo dentro do tambor do cilindro" #om a placa de

deslizamento posicionada a um 6ngulo pequeno, os &mbolos e;ecutam um curso pequenodentro do tambor do cilindro"Fariando$se um 6ngulo da placa de deslizamento, o flu;o de sada da bomba pode seralterado" Frios meios para variar o 6ngulo da placa de deslizamento so oferecidos pordiversos fabricantes" Estes meios vo desde um instrumento de alavanca manual at umasofisticada servovlvula"

30


31/85

5ombas de Embolos Radiais2este tipo de bomba, o con5unto gira em um pivD estacionrio por dentro de um anel ou rotor"#onforme vai girando, a fora centrfuga faz com que os pist'es sigam o controle do anel,que e;c&ntrico em relao ao bloco de cilindros" :uando os pist'es comeam o movimentoalternado dentro de seus furos, os prticos localizados no pivD permitem que os pist'espu;em o fluido do prtico de entrada quando estes se movem para fora, e descarregam ofluido no prtico de sada quando os pist'es so forados pelo contorno do anel, em direoao pivD") deslocamento de fluido depende do taman%o e do nmero de pist'es no con5unto, bemcomo do curso dos mesmos" E;istem modelos em que o deslocamento de fluido pode variar,modificando$se o anel para aumentar ou diminuir o curso dos pist'es" E;istem, ainda,controles e;ternos para esse fim"

9l(ulas

31


32/85

(s vlvulas %idrulicas so os elementos que realizam o comando de um sistema %idrulico,sendo uma parte intermediria dele" ) flu;o e a energia gerados pela bomba serosubmetidos ao controle dessas vlvulas, para permitir a aplicao da energia gerada"

Elas esto divididas de acordo com a funo que assumem no sistema em quatro grupos7

9l(ula de Controle Direcional( vlvula de controle direcional, ou simplesmente vlvula direcional, encontra$se no circuito%idrulico para estabelecer os camin%os 8direo, tra5etrias9 do leo %idrulico"

0o constitudas de um corpo com passagens internas que so conectadas e desconectadaspor uma parte mvel" 2as vlvulas direcionais, e na maior parte das vlvulas %idrulicasindustriais, a parte mvel o carretel" (s vlvulas de carretel so os tipos mais comuns devlvulas direcionais usados em %idrulica industrial"1&m por funo orientar a direo que o flu;o deve seguir, a fim de realizar um trabal%oproposto"

Identificao de uma 9l(ula de Controle Direcional0o representadas nos circuitos atravs de smbolos grficos, para um con%ecimentoperfeito de uma vlvula direcional, devem$se levar em conta os seguintes dados7

2mero de posi'es[ 2mero de vias 8orifcios de cone;'es9[

1ipos de comandos (acionamento e retorno); Posio inicial"

/Fmero de ,osiBes(s vlvulas direcionais so sempre representadas por um ret6ngulo e este dividido emquadrados" ) nmero de quadrados representa o nmero de posi'es ou manobras distintasque uma vlvula pode assumir"

32

VLVULAS

DIRECIONAL BLOQUEIO VAZOVLVULADIRECIONAL DE

CARREEL

DIRECIONVLVULA

DIRECIONAL DEASSENO

VLVULA DEREEN!OSI"#LES

VLVULA DEREEN!O CO"DESBLOQUEIO$IDRULICO

VLVULA DEREEN!O%E"INADA

VLVULAESRAN%ULADOR

A

VLVULA DECONROLE DE

VAZO

#RESSO

VLVULALI"IADORA DE

#RESSO

VLVULA DEDESCAR%A

VLVULA DESEQU&NCIA

VLVULA DECONRABALAN!O

VLVULAREDUORA


33/85

+evemos saber que uma vlvula de controle direcional possui no mnimo dois quadrados, ouse5a, realiza no mnimo duas manobras"

/Fmero de 9ias) nmero de vias de uma vlvula de controle direcional corresponde ao nmero de orifcios8cone;'es9 que a vlvula possui em um quadrado"

2os quadrados representativos de posio podemos encontrar vias de passagem, vias debloqueio ou a combinao de ambas"

*dentificao das vias da vlvula direcional7

"ipo de Acionamento

) tipo de acionamento de uma vlvula de controle direcional define a sua aplicao nocircuito, estes acionamentos podem ocorrer por fora muscular, mec6nica, %idrulica,pneumtica ou eltrica"

Acionamento das (l(ulas direcionais) cursor ou carretel de uma vlvula direcional ser posicionado atravs de uma energia quepoder ser mec6nica, eltrica, %idrulica, pneumtica ou muscular"

33


34/85

Retorno por 'ola.ma vlvula direcional de > posi'es geralmente usa um tipo de atuador para acionar ocarretel da vlvula direcional para uma posio e;trema" ) carretel geralmente retornadopara a sua posio original por meio de uma mola" (s vlvulas de > posi'es desta naturezaso con%ecidas como vlvulas com retorno por mola"

34


35/85

,osio InicialPosio inicial de uma vlvula de controle direcional a posio em que se encontram oselementos internos quando a mesma no foi acionada" Esta posio geralmente mantidapor fora de uma mola"

9l(ulas /ormalmente Abertas e /ormalmente )echadas(s vlvulas de > vias e as vlvulas de X vias com retorno por mola podem ser tanto

normalmente abertas como normalmente fec%adas, isto , quando o atuador no estenergizado, o flu;o pode passar ou no atravs da vlvula" 2uma vlvula de X vias e duasposi'es, por %aver sempre uma passagem aberta atravs da vlvula, o _normalmentefec%ada` indica que a passagem _p` fica bloqueada quando o acionador da vlvula no energizado":uando as vlvulas direcionais de retorno por mola so mostradas simbolicamente nocircuito, a vlvula posicionada no circuito para mostrar a sua condio normal"

Acionamentos %l*tricos( operao das vlvulas efetuada por meio de sinais eltricos, provenientes de c%aves fimde curso, pressostatos, temporizadores, solenoides, etc" 0o de grande utilizao onde arapidez dos sinais de comando o fator importante, quando os circuitos so complicados eas dist6ncias so longas entre o local emissor e o receptor"

!L%/!ID%.m solenoide um eletrom de fora magntica intensa, em funo do grande nmero deespiras, que usa a corrente eltrica para controlar um atuador mec6nico".m solenoide consiste basicamente de um ncleo 8induzido9, uma carcaa e uma bobina" (

bobina enrolada dentro da carcaa" ) carretel fica livre para se movimentar dentro dabobina"

Como )unciona um olenoide:uando uma corrente eltrica passa pela bobina, gera$se um campo magntico" Este campomagntico atrai o induzido e o empurra para dentro da bobina"

35


36/85

Enquanto o induzido entra na bobina, ele fica em contato com um pino acionador e desloca ocarretel da vlvula direcional para uma posio e;trema"

"ipos de Centro

#om refer&ncias !s vrias possibilidades de vias de flu;o atravs de uma vlvula direcional,as vias de flu;o seriam consideradas nicas enquanto o carretel estivesse em cada posio"2o entanto, % posi'es intermedirias do carretel" (s vlvulas de controle direcional de Lvias, usadas na indstria mbil, t&m frequentemente diversas posi'es intermedirias entreos e;tremos" (s vlvulas %idrulicas industriais de L vias so geralmente vlvulas de Xposi'es, consistindo de > posi'es e;tremas e uma posio central"(s duas posi'es e;tremas da vlvula direcional de quatro vias esto diretamenterelacionadas ao movimento do atuador" Elas controlam o movimento do atuador em umadireo, tanto quanto na outra" ( posio central de uma vlvula direcional pro5etada parasatisfazer uma necessidade ou condio do sistema" Por este motivo, a posio central deuma vlvula direcional geralmente designada de condio de centro"H uma variedade de condi'es centrais disponveis nas vlvulas direcionais de quatro vias"(lgumas destas condi'es mais con%ecidas so7 centro fec%ado, centro aberto, centrotandem e centro aberto negativo8centro I9" Estas condi'es de centro podem serconseguidas dentro do prprio corpo da vlvula, com a simples utilizao de um &mboloadequado"

9l(ula Direcional de GG 9ias.ma vlvula direcional de > vias consiste de duas passagens que so conectadas edesconectadas" Em uma posio e;trema do carretel, o curso de flu;o aberto atravs davlvula" 2o outro e;tremo no % flu;o atravs da vlvula" .ma vlvula de > vias e;ecuta

uma funo de liga e desliga" Esta funo usada em muitos sistemas, como trava desegurana e para isolar ou conectar vrias partes do sistema"

36


37/85

9l(ula Direcional de G 9ias

.ma vlvula de X vias consiste de tr&s passagens dentro de um corpo de vlvula $ via depresso, via de tanque e uma via de utilizao"( funo desta vlvula pressurizar o orifcio de um atuador" :uando o carretel estposicionado no outro e;tremo, a vlvula esvazia o mesmo orifcio do atuador" Em outraspalavras, a vlvula pressuriza e esvazia alternadamente um orifcio do atuador"

9l(ulas Direcionais de 9ias4 no circuito.ma vlvula direcional de X vias usada para operar atuadores de ao simples, comocilindros, martelos e cilindros com retorno por mola" 2estas aplica'es, a vlvula de X viasremete presso do fluido e o flu;o para o lado traseiro do cilindro":uando o carretel acionado para a outra posio e;trema, o flu;o para o atuador bloqueado" (o mesmo tempo a via do atuador, dentro do corpo, conectada ao tanque".m cilindro martelo vertical retorna pelo seu prprio peso, ou pelo peso de sua carga,quando a via do atuador de uma vlvula de X vias drenada para o tanque" 2um cilindro deretorno de mola, a %aste do pisto retornada por uma mola que est dentro do corpo docilindro"Em aplica'es %idrulicas industriais, geralmente no so encontradas vlvulas de X vias" 0e

uma funo de X vias for requerida, uma vlvula de L vias convertida em uma vlvula de Xvias, plugando$se uma via do atuador"

Direcional de JG 9ias( funo de uma vlvula direcional de L vias causar o movimento de reverso de umcilindro ou de um motor %idrulico" Para desempen%ar esta funo, o carretel dirige o flu;ode passagem da bomba para uma passagem do atuador quando ele est em uma posioe;trema" (o mesmo tempo, o carretel posicionado para que a outra passagem do atuador

se5a descarregada para o tanque"

37


38/85

9l(ulas de Reteno?unidirecional@) fluido passa pela vlvula somente em uma nica direo bloqueando no sentido contrario"(s vlvulas de reteno so aparentemente pequenas quando comparadas a outroscomponentes %idrulicos, mas elas so componentes que servem a fun'es muito variadas eimportantes" .ma vlvula de reteno consiste basicamente do corpo da vlvula, vias de

entrada e sada e de um assento mvel que preso por uma mola de presso" ) assentomvel pode ser um disco ou uma esfera, mas nos sistemas %idrulicos, na maioria dasvezes, uma esfera" :uando a presso do sistema na entrada da vlvula muito alta, osuficiente para vencer a mola que segura o assento, este deslocado para trs" ) flu;opassa atravs da vlvula" *sso con%ecido como flu;o direcional livre da vlvula de reteno"0e o fluido for impelido a entrar pela via de sada o assento empurrado contra a sua sede") flu;o estanca"

9l(ula de Reteno !perada por ,iloto.ma vlvula de reteno operada por piloto permite o flu;o em uma direo" 2a direocontrria, o flu;o pode passar quando a vlvula piloto deslocar o assento de sua sede nocorpo da vlvula" .ma vlvula de reteno operada por piloto consiste do corpo da vlvula,via de entrada e sada, um assento pressionado por uma mola, como no caso da vlvula dereteno" +o lado oposto do assento da vlvula est a %aste de deslocamento e o pisto do

piloto" ) piloto pressurizado atravs do pisto pela cone;o do piloto"

38


39/85

9l(ula de Reteno !perada por ,iloto 6eminadaEsta vlvula caracteriza em sua construo, na montagem em con5unto, por duas vlvulas dereteno operadas por piloto em uma nica carcaa, sendo que o pisto de comandotrabal%a entre duas reten'es simples"

9l(ula controladora de presso./imita a presso de um reservatrio, lin%a de presso, etc", evitando a sua elevao alm deum ponto ideal admissvel".ma presso predeterminada a5ustada atravs de uma mola calibrada, que comprimidapor um parafuso, transmitindo sua fora sobre um &mbolo e mantendo$o contra uma sede"

9l(ulas de Controle de 9a2o( funo da vlvula de controle de vazo a de reduzir o flu;o da bomba em uma lin%a docircuito e com isso se consegue o controle da velocidade em determinados atuadores, o que possvel atravs da diminuio do flu;o que passa por um orifcio"

39


40/85

9l(ula de Controle de 9a2o 9ari(el com Reteno Inte&rada#onsiste em uma vlvula controladora de vazo descrita anteriormente e mais uma vlvulade reteno simples em b]pass" #om essa combinao possvel fazer o controle pelarestrio e obter flu;o reverso livre, sendo de grande aplicao na %idrulica industrial"

(travs de um parafuso de a5uste determina$se a ta;a de flu;o que deve ser requerida nosistema para se obter a velocidade dese5ada":uanto ! posio de instalao, est em funo do tipo de controle que se dese5a aplicar nosistema"

Controle de 9elocidade pela entrada ?meter>[email protected]$in significa controle na entrada" 2esta operao a vlvula dever ser instalada noatuador, de maneira que a reteno impea a passagem do fluido, obrigando o mesmo apassar atravs do orifcio controlado para a entrada da c6mara do atuador"

40


41/85

Este mtodo bem preciso e utilizado em aplica'es onde a carga sempre resiste aomovimento do atuador, em casos onde se deve empurrar uma carga com velocidadecontrolada ou levantar uma carga com o cilindro instalado na vertical"

Controle de 9elocidade pelo Ar de a#da ?meter>[email protected]$out significa controle na sada" 2esta operao a vlvula dever ser instalada noatuador de maneira que a reteno impea a sada do fluido da c6mara do atuador obrigandoo mesmo a passar atravs do orifcio controlado"Este mtodo muito utilizado em sistemas onde a carga tende a fugir do atuador oudeslocar$se na mesma direo, como ocorre nos processos de furao 8usinagem9"

A"UAD!R% HIDRULIC!

41


42/85

)s atuadores %idrulicos convertem a energia %idrulica em energia mec6nica" Elesconstituem os pontos onde toda a atividade visvel ocorre, e uma das principais coisas aserem consideradas no pro5eto da mquina")s atuadores %idrulicos podem ser divididos basicamente em dois tipos7

/*2E(E0 8#ilindros9 )1(1*F)0 8motores9

Cilindros#ilindros %idrulicos transformam energia %idrulica em energia mec6nica linear, a qual aplicada a um ob5eto resistivo para realizar trabal%o".m cilindro consiste de7 uma camisa de cilindro, um pisto mvel e uma %aste ligada aopisto"

9elocidade da Haste( velocidade da %aste de um cilindro determinada pela velocidade com que um dadovolume de lquido pode ser introduzido na camisa, para empurrar o pisto" ( e;presso quedescreve a velocidade da %aste do pisto 7

AmortecimentosPara proteger os cilindros contra c%oques e;cessivos, os mesmos podem ser protegidos poramortecimentos" ) amortecimento diminui o movimento do cilindro antes que c%egue ao fimdo curso" )s amortecimentos podem ser instalados em ambos os lados de um cilindro"

"ipos de Cilindros

42


43/85

Cilindros de ao simples > um cilindro no qual a presso de fluido aplicada em somenteuma direo para mover o &mbolo, o qual ter a atuao do retorno por mola ou pelo prpriopeso"

Cilindro de dupla ao > .m cilindro no qual a presso do fluido aplicada ao elementomvel em qualquer uma das dire'es"

Cilindro de haste dupla > .m cilindro com um pisto simples e uma %aste ligada a cadalado"

Cilindro telesc+pico ou de mFltiplo est&io K ? composto por vrias %astes, um cilindrocom arran5o multitubular da %aste, que prov& um curso longo com uma camisa curta naretrao"

Cilindro duple8 cont#nuo ou cilindro "andem > consiste de dois ou mais cilindrosmontados em lin%a com pist'es interligados por uma %aste comum" (s guarni'es somontadas entre os cilindros para permitir a ao dupla de operao de cada cilindro" .mcilindro 1andem fornece uma fora resultante maior quando o di6metro do pisto limitado,mas o seu curso no "

Cilindro duple8 > consiste de dois cilindros montados em lin%a e com %astes mltiplas 8umapara cada cilindro9" (s guarni'es so montadas entre os cilindros para permitir dupla aode cada cilindro" )s cilindros duple; do uma capacidade de tr&s posi'es"

A"UAD!R% R!"A"I9!

43

Cilindro com retorno com mola


44/85

(t agora discutimos sobre os atuadores lineares, que so con%ecidos como cilindros" +aquiem diante vamos falar sobre atuadores rotativos" Esses mecanismos so compactos, simplese eficientes" Eles produzem um torque alto e requerem pouco espao e montagem simples"+e um modo geral aplicam$se atuadores em inde;ao de ferramental de mquina,opera'es de dobragem, levantamento ou rotao de ob5etos pesados, posicionamento,dispositivos de usinagem, atuadores de leme, etc"

'!"!R%Os motores, por sua vez, so atuadores rotativos. Suas construes se parecem muito com a

das bombas hidrulicas. Porm, ao invs de empurrar o fluido, como faz a bomba, o motor

empurrado pelo fluido e desenvolve um torque que causa um movimento rotativo contnuo.

)s motores %idrulicos transformam a energia %idrulica em energia mec6nica rotativa, que aplicada ao ob5eto resistivo por meio de um ei;o" 1odos os motores consistem basicamentede uma carcaa com cone;'es de entrada e sada e de um con5unto rotativo ligado a umei;o" ) con5unto rotativo, no caso particular do motor tipo pal%eta ilustrado, consiste de umrotor e de pal%etas que podem deslocar$se para dentro e para fora nos alo5amentos daspal%etas"

)uncionamento) rotor do motor montado em um centro que est deslocado do centro da carcaa" ) ei;odo rotor est ligado a um ob5eto que oferece resist&ncia" #onforme o fluido entra pelacone;o de entrada, a energia de trabal%o %idrulica atua em qualquer parte da pal%etae;posta no lado da entrada" .ma vez que a pal%eta superior tem maior rea e;posta !presso, a fora do rotor fica desbalanceada e o rotor gira"#onforme o lquido alcana a cone;o de sada, onde est ocorrendo diminuio do volume,o lquido recolocado"

!53. (ntes que um motor deste tipo possa operar, as pal%etas devem ser estendidaspreviamente e uma vedao positiva deve e;istir entre as pal%etas e a carcaa"

%8tenso das ,alhetas do 'otor(ntes que um motor de pal%eta entre em operao, as suas pal%etas devem ser estendidas"+iferentemente de uma bomba de pal%eta, no se pode depender da fora centrfuga paraestender as pal%etas e criar uma vedao positiva entre o cilindro e o topo da pal%eta" )utromeio deve ser encontrado para isto"E;istem dois mtodos comuns para estender as pal%etas num motor" .m deles estender aspal%etas por meio de molas, de modo que elas permaneam continuamente estendidas" )outro mtodo o de dirigir presso %idrulica para o lado inferior das pal%etas"Em alguns motores de pal%etas, o carregamento por mola realizado posicionando$se umamola espiral na ran%ura da pal%eta"

44


45/85

'otores de %n&rena&em.m motor de engrenagem um motor de deslocamento positivo que desenvolve um torquede sada no seu ei;o, atravs da ao da presso %idrulica nos dentes da engrenagem".m motor de engrenagem consiste basicamente de uma carcaa com aberturas de entrada ede sada e um con5unto rotativo composto de duas engrenagens".ma das engrenagens, a engrenagem motora, ligada a um ei;o que est ligado a umacarga" ( outra a engrenagem movida"

'otores de ,isto

) motor de pisto um motor de deslocamento positivo que desenvolve um torque de sadano seu ei;o por meio da presso %idrulica que age nos pist'es") con5unto rotativo de um motor de pisto consiste basicamente de placa de deslizamento,tambor de cilindro, pist'es, placa retentora, mola de reteno, placa de orifcio e ei;o"

Drenos de 'otor)s motores usados em sistemas %idrulicos industriais so quase que e;clusivamentepro5etados para serem bidirecionais 8operando em ambas as dire'es9"4esmo aqueles motores que operam em sistema de uma s direo 8unidirecional9 soprovavelmente motores bidirecionais de pro5eto"#om a finalidade de proteger a sua vedao do ei;o, os motores bidirecionais, deengrenagem de pal%eta e de pisto so, de modo geral, drenados e;ternamente"

!sciladores Hidrulicos#onvertem energia %idrulica em movimento rotativo, sob um determinado nmero de graus") oscilador %idrulico um atuador rotativo com campo de giro limitado" .m tipo muito

45


46/85

comum de atuador rotativo c%amado de atuador de cremal%eira e pin%o" Esse tipoespecial de atuador rotativo fornece um torque uniforme em ambas !s dire'es e atravs detodo o campo de rotao"2esse mecanismo, a presso do fluido acionar um pisto que est ligado ! cremal%eira quegira o pin%o" .nidades de cremal%eira e pin%o do tipo standard podem ser encontradas emrota'es de V, GU, XT graus ou mais"

Acumuladores Hidrulicos( compressibilidade dos fludos %idrulicos pode ser bai;a, ento necessrio ! introduode um componente ao sistema de modo a armazenar energia, e assim fazer com que osistema rea5a rapidamente !s mudanas de nvel do lquido aos c%oques") acumulador armazena presso %idrulica" Esta presso energia potencial, uma vez queela pode ser transformada em trabal%o"

)unBes do acumulador (rmazenagem de energia (mortecedor de c%oques

(mortecedor de pulsao da bomba +iminuir as oscila'es da presso na lin%a #ompensar as perdas de carga na lin%a

46


47/85

9olume til.m acumulador %idropneumtico, que usado para desenvolver o flu;o do sistema, operapress'es m;ima e mnima" Em outras palavras, um acumulador carregado ou c%eio comfluido at que uma presso m;ima se5a alcanada e descarregado a uma presso maisbai;a depois que o trabal%o e;ecutado" ) volume lquido que descarregado entre as

duas press'es comp'e o volume til do acumulador"

47


48/85

,/%U'"ICAI/"R!DU-!

) termo pneumtica derivado do grego Pneumos ou Pneuma 8respirao, sopro, folego,vento9 e definido como a parte da Csica que se ocupa da din6mica e dos fenDmenosfsicos relacionados com os gases ou vcuos" ? tambm o estudo da transformao daenergia pneumtica em energia mec6nica, atravs dos seus respectivos elementos detrabal%o"

Embora a base da pneumtica se5a um dos mais vel%os con%ecimentos da %umanidade, foipreciso aguardar o sculo * para que o estudo do seu comportamento e propriedades setornasse sistemtico" Porm, pode$se dizer que somente aps o ano de GVK que ela foirealmente introduzida no meio industrial"

Fluido: qualquer substncia capaz de escoar e assumir a forma do recipiente que a

contm (em pneumtica, o fluido de trabalho o ar).

,neumtica a ci&ncia e tecnologia que estuda as propriedades fsicas do ar e utilizando$ocomo meio de transmisso de pot&ncia"

Ho5e, o ar comprimido tornou$se indispensveis, e nos mais diferentes ramos industriaisinstalam$se equipamentos pneumticos"

9anta&em da pneumtica. ) ar grtis e tem em abund6ncia[ Pequeno investimento para montar um sistema[ pido nos movimento[ Caz trabal%o repetitivo[

2o precisa de retorno[ Ccil manuseio"

Des(anta&em da pneumtica. Presso normalmente bai;a[ ? mais barul%ento[ 4aior desgaste das peas" no possvel se manter constante as velocidades de elementos de trabal%o"

Caracter#sticas dos 6ases

)s gases so fluidos que no possuem forma prpria" 0o compressveis e constitudos departculas8molculas, tomos e ons9 que se movimentam de forma rpida e desordenada,ocupando sempre o volume total do recipiente que o contem"(s molculas de um gs ao se movimentarem se c%ocam entre si e tambm com as paredesdos recipientes" (o se c%ocarem, as molculas produzem uma espcie de bombardeio sobreessas paredes, gerando, assim uma presso8P9"

,R%-! A"'!)MRICA0abemos que o ar tem peso, portanto, vivemos sob esse peso" ( atmosfera e;erce sobretodos os corpos uma fora equivalente ao seu peso, mas no a sentimos, pois ela atua emtodos os sentidos e dire'es com a mesma intensidade" ( presso atmosfrica varia

proporcionalmente ! altitude"

48


49/85

ariao da Presso Atmosfrica com Relao Altitude

(ltitude 8m9 Presso 8gf = #mA9 G,XX

G G,>G> G,GX ,VVTK ,VWXW ,VLUV ,V>KG ,VGKX ,WGKK" ,KK>W ,LGV

G" ,>W

( presso atmosfrica a presso e;ercida pela camada de molculas de ar sobre asuperfcie terrestre" ( presso atmosfrica medida por meio de um equipamento con%ecidocomo barDmetro" (o nvel do mar esta presso apro;imadamente de WT mmHg"

,R%-! 'A/!'%"RICA !U R%LA"I9A? a presso que medida em relao ! presso atmosfrica" ( (14 tomada como unidadede refer&ncia"

,R%-! A5!LU"A? a soma da presso relativa com a presso atmosfrica, tambm se diz que medida apartir do vcuo absoluto"

%8emplo. X gf=cmA(0 $ Presso (bsolutaL gf=cmA $ Presso elativa

!bs3.(o escrever um valor de presso, determinar se a presso relativa ou absoluta" )fato de se omitir esta informao na indstria significa que a maior parte dos instrumentosmede presso relativa"

,R%-! /%6A"I9A !U 9CU!? quando um sistema tem uma presso relativa, menor que a presso atmosfrica"

49
http://pt.wikipedia.org/wiki/Bar%C3%B4metrohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Bar%C3%B4metro


50/85

Presso (bsoluta Presso elativa

Fcuo

Presso (tmosfrica

Presso (bsoluta

DIA6RA'A C!',ARA"I9! DA %CALA

,R%-! DI)%R%/CIAL? a diferena entre > press'es, sendo representada pelo smbolo P 8delta P9" Essa

diferena de presso normalmente utilizada para medir vazo, nvel, presso, etc"

,R%-!:uando o ar ocupa um recipiente e;erce sobre suas paredes uma fora igual em todos ossentidos e dire'es, ou se5a, ter o seu peso distribudo uniformemente ao longo dasuperfcie de contato" (o se c%ocarem as molculas produzem um tipo de bombardeio sobreessas paredes, gerando assim uma presso"

Unidades de presso32o 0istema *nternacional de 4edidas 80*9, a unidade de presso o pascal 8Pa9 queequivale a um 2eSton por metro quadrado 82=mA9"

(lm dessa unidade de medida de presso e;istem outras unidades legais a considerar"

Fe5a abai;o a equival&ncia entre algumas destas unidades7G g=cmA B GL,>> psi8pounds per square inc%9"

G g=cmA B ,VU bar B ,VTW atm

G atm B GV,V> *ncHg 8polegada de 4ercrio9

G bar B GL,K psi B G 2=cmA

G psi B ,W g=cmA

G psi B ,TU bar

GPa B G2=mA

50

P B presso8


51/85

Lei &eral dos &ases perfeito3(s leis se referem s transforma'es de estado, nas quais uma das variveis fsicaspermanece constante"Meralmente a transformao de um estado para o outro envolve um relacionamento entretodas as variveis"

PG " FG B P> " F>

1G 1>

+e acordo com essa relao, so con%ecidas as tr&s variveis do gs" Por isso, se qualqueruma delas sofrer alterao, o efeito nas outras poder ser definido"

1ransformao isotrmica7 mantm constante a temperatura" PG " FG B P> " F>

1ransformao isobrica7 mantm constante a presso"FG B F>1G 1>

1ransformao isomtrica7 mantm constante o volume"PG B P>1G 1>

1ransformao adiabtica7 todas as variveis sofrem varia'es"

Caracter#sticas do ar

#onstitudo basicamente por WUZ de nitrog&nio, >GZ de o;ig&nio, um percentual varivel devapor de gua e o restante por outros gases e;istentes na natureza 8di;ido de carbono,%idrog&nio, %lio, argDnio, neDnio, criptDnio e ;enDnio9"0eu peso, quando ao nvel do mar e a R #, de G">VX g=litro, mas, sob presso, diminui devolume e torna$se mais denso" Por e;emplo, um recipiente de G mJ pode conter ! presso deuma atmosfera G" litros de ar que pesam G,>VX g, este mesmo volume preenc%ido comar a X atmosfera, conter X" litros com o peso de X,UWV g, e a T atmosferas, conterT" litros com o peso de W,WKU g"

51


52/85

,R!,RI%DAD% );ICA D! 6A%( e;ist&ncia do ar atmosfrico em todo o planeta, que o faz especialmente til, pois podeser captado em qualquer lugar, a qualquer %ora e na quantidade dese5ada" #omo todos osgases, o ar tem as seguintes propriedades7 compressibilidade, elasticidade, difusibilidade,e;pansibilidade"

Compressibilidade.

) ar, assim como todos os gases, tem a propriedade de ocupar todo o volume de qualquerrecipiente, adquirindo seu formato, 5 que no tem forma prpria" (ssim, podemos introduziro ar em um cilindro com volume determinado e posteriormente provocar uma reduo destevolume aplicando uma fora e;terna sobre a %aste de um &mbolo, durante a compresso asvariveis presso e temperatura so diretamente proporcionais e as grandezas presso evolume so inversamente proporcionais"

%lasticidade.

Propriedade que possibilita ao ar voltar ao seu volume inicial uma vez e;tinto o efeito dafora que responsvel pela reduo do volume 8compresso9

52


53/85

Difusibilidade.Propriedade do ar que l%e permite misturar$se %omogeneamente com qualquer meio gasosoque no este5a saturado"

%8pansibilidade.Propriedade do ar que l%e possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente,adquirindo o seu formato"

53


54/85

I"%'A ,/%U'"IC!0istema so todos con5untos de elementos 8gases9, ob5etos 8mquinas9 e opera'es8procedimentos9 que combinados resultam em um ob5etivo pr$ determinado 8movimentos9"

Basicamente, os sistemas pneumticos podem ser divididos em 3 (trs) etapas: produo,

distribuio e consumo, conforme mostra a figura a seguir.

Figura: Estrutura de um sistema pneumtico.

Na etapa de produo esto presentes: a compresso, o armazenamento, o resfriamento, a

drenagem e a secagem.

A etapa de distribuio realizada atravs de tubulaes e suas conexes e engates.

Na etapa de consumo o ar comprimido deve ser tratado atravs de uma unidade decondicionamento, direcionado, regulado, bloqueado e limitado atravs de vlvulas de controle

e, ento, ser utilizado para realizar um trabalho atravs dos atuadores pneumticos.

! sistema pneumtico * basicamente composto por.Ciltro de admisso, compressor, resfriador, separador de condensado, desumidificador,reservatrio, tubula'es, vlvulas e atuadores"

54


55/85

55


56/85

)IL"R! D% AR.

( finalidade do filtro impedir a entrada de partculas slidas e abrasivas para dentro dac6mera de compresso dos compressores" ) compressor aspira ar livre constantemente,este ar, por sua vez, est su5eito ! contaminao, a maioria destas impurezas retida, maspartculas pequenas ficam suspensas e so arrastadas pelo flu;o de ar comprimido, agindocomo abrasivos nas partes mveis dos elementos pneumticos quando solicitada a suautilizao"( filtragem do ar consiste na aplicao de dispositivos capazes de reter as impurezassuspensas no flu;o de ar" (r comprimido limpo essencial em indstrias de processamentode alimentos, eletrDnica, equipamentos %ospitalares e odontolgicos, fbricas de plsticos ena instrumentao"

C!',R%!R%)s compressores so mquinas responsveis pela produo do ar comprimido, essasmquinas aumentam a presso com a reduo do volume do ar atmosfrico, e soespecificados segundo as necessidades da fbrica ou indstria quanto ! presso a aovolume necessrio" +essa forma, so empregados diferentes tipos e modelos decompressores de ar que diferem quanto ! construo e funcionamento"Compressor * o componente mais importante do sistema pneumtico3

+eslocamento+in6mico

56

Clu;o radial

Clu;o a;ial


57/85

#ompressor"

+eslocamento

Positivo"

) dimensionamento do compressor deve ser feito com a adio do consumo de todas asferramentas pneumticas a utilizar para se con%ecer o volume de ar que o compressor deveproduzir" Entretanto, se %ouver possibilidade de que se5am acionadas todas ao mesmotempo deve$se aumentar sua capacidade em torno de XZ para evitar vazo insuficiente nosmomentos de pico" *sto serve tambm para compensar as perdas por restrio e vazamentosgeralmente e;istentes nas lin%as de ar comprimido" 2a escol%a do compressor, entretanto,deve$se lembrar de que seu rendimento volumtrico de apro;imadamente WZ o quesignifica que para um consumo efetivo de G Pcm8ps cubico por minuto9, por e;emplo, preciso adquirir um modelo cu5a especificao indique GL Pcm"

57

mbolo

+iafragma

Pal%etas

Parafuso

oots

(lternativo

otativo


58/85

,R%!"A"!)s pressostatos, so con%ecidos como sensores de presso, so c%aves eltricas acionadaspor um piloto %idrulico ou pneumtico" )s pressostatos so montados em lin%as de presso%idrulica e=ou pneumtica e registram tanto o acrscimo como a queda de presso nessaslin%as, invertendo seus contatos toda vez em que a presso do leo ou do ar comprimidoultrapassar o valor a5ustado na mola de reposio"

)s pressostatos tambm podem ser instalados nos compressores com a funo de desligar

o motor eltrico que aciona o compressor quando a presso m;ima de ar comprimido foratingida e tornar a ligar quando a presso atingir o mnimo para o qual foi regulado"

58


59/85

9L9ULA D% %6URA/A? um dispositivo automtico que tem a funo de aliviar a presso em e;cesso do sistemapneumtico para a atmosfera, protegendo o equipamento e o operador"2ormalmente ficam instaladas no prprio reservatrio de ar, e so reguladas em mdia deGZ acima da presso m;ima do sistema" Porm em compressores de mltiplos estgios comum ter uma vlvula para cada estagio"

R%)RIA'%/"!+urante a produo do ar comprimido, o atrito do ar com o compressor gera calor" Ento temque remover o calor visando manter controlada a temperatura do ar comprimido, do corpo docompressor, das vlvulas, do leo lubrificante" ) ob5etivo apro;imar a compresso datransformao isotrmica e com isso, evitar deformao do bloco e cabeote, devido !stemperaturas elevadas, e com isso aumenta a efici&ncia do compressor"

) sistema de resfriamento pode ser7 ar ou gua"

Resfriamento < AR#ompressores pequenos e mdios podem ser, vanta5osamente, resfriados a ar num sistemamuito prtico, particularmente em instala'es ao ar livre ou onde o calor pode ser retiradofacilmente das depend&ncias" 2estes casos, o resfriamento a ar a alternativa conveniente"

E;istem dois modos bsicos de resfriamento por ar7

> Circulao\ o resfriamento feito de forma natural com a circulao do ar ambiente, oscilindros e cabeotes, geralmente, so aletados a fim de proporcionar maior troca de calor"

59


60/85

> 9entilao )orada $ a refrigerao interna dos cabeotes e resfriador intermedirio soconseguidas atravs de ventilao forada, ocasionada por uma ventoin%a, obrigando o ar acircular no interior do compressor"

Resfriamento < &ua)s blocos dos cilindros so dotados de paredes duplas, entre as quais circula gua" (superfcie que e;ige um mel%or resfriamento a do cabeote, pois permanece em contatocom o gs ao fim da compresso"

) processo de resfriamento se inicia, geralmente, pela circulao de gua atravs da c6marade bai;a presso, entrando posteriormente em contato com o resfriador intermedirio"(lm de provocar o resfriamento do ar, uma considervel quantidade de umidade retida,em consequ&ncia da queda de temperatura provocada no flu;o de ar proveniente do estgiode bai;a presso" Em seguida, a gua dirigida para a c6mara de alta presso, sendoeliminada do interior do compressor, indo para as torres ou piscinas de resfriamento" (qui,todo o calor adquirido eliminado da gua, para que %a5a condi'es de reaproveitamento"+eterminados tipos de compressores necessitam de grandes quantidades de gua e,

portanto, no %avendo um reaproveitamento, %aver gastos" Este reaproveitamento se fazmais necessrio quando a gua disponvel fornecida racionalmente para usos gerais" )scompressores refrigeradores ! gua necessitam ateno constante, para que o flu;orefrigerante no sofra qualquer interrupo, o que acarretaria um aumento sensvel natemperatura de trabal%o" +eterminados tipos de compressores possuem, no sistema deresfriamento intermedirio, vlvulas termostticas, visando assegurar o seu funcionamento eprotegendo$o contra a temperatura e;cessiva, por falta dgua ou outro motivo qualquer" )resfriamento intermedirio pela circulao de gua o mais indicado"

60


61/85

2o resfriador intermedirio empregam$se, em geral, tubos com aletas" ) ar a ser resfriadopassa em torno dos tubos, transferindo o calor para a gua em circulao" Esta construo preferida, pois permite maior vazo e maior troca de calor" ( gua utilizada para este fimdeve ter bai;a temperatura, presso suficiente, estar livre de impurezas, isto , conter poucoteor de sais de clcio ou outras subst6ncias"

AR'AN%/A'%/"! 8reservatrio9

)s reservatrios tem a funo de armazenar o ar comprimido e garantir um fornecimento dear em momentos de pico de consumo no sistema[.m sistema de ar comprimido dotado, geralmente, de um ou mais reservatrios,desempen%ando grandes fun'es 5unto a todo o processo de produo"

Em geral, o reservatrio possui ainda as fun'es de7

Permitir um correto funcionamento dos compressores[ esfriar o ar au;iliando a eliminao do condensado[ Estabilizar a presso de ar comprimido na rede, evitando grandes oscila'es e

pulsa'es"

Para seleo e dimensionamento de um reservatrio de ar comprimido, devemos levar em

considerao os seguintes itens7

9olume do Reser(at+rio. E;istem varias frmulas para o dimensionamento 8volume dearmazenamento9 do reservatrio em funo da instalao e;istente, mas como forma praticade calcular pode$se adotar o seguinte procedimento7

a9 /evantar a vazo total de fornecimento dos compressores e;istentes na instalao8mJ=min9"

b9 #onsiderar o volume do reservatrio como de G a >Z da vazo total do sistema 8G a>Z ; vazo total em mJ=min B volume mJ do reservatrio9"

,resso '8ima de !perao do Reser(at+rio.+eve ser especificada para dimensionamento da parte mec6nica e dos acessrios dosistema")s reservatrios so construdos no rasil conforme a norma P2 GV da (""2"1, querecomenda que nen%um reservatrio deve operar com uma presso acima da Presso4;ima de 1rabal%o Permitida8P41P9, e;ceto quando a vlvula de segurana estiver dandovazo[ nesta condio, a presso no deve ser e;cedida em mais de TZ do seu valor"

Acess+rios do Reser(at+rio 4anDmetro[

0istema de dreno automtico ou manual[ Flvula segurana[ Pressostato[ e

61


62/85

Flvula de entrada e sada"

Obs.: alguns dos acessrios acima so obrigatrios de acordo com as normas ASME sec.VIII div. 1 e N!1"

)s reservatrios devem ser instalados de modo que todos os drenos, cone;'es e aberturasde inspeo se5am facilmente acessveis" Em nen%uma condio, o reservatrio deve ser

enterrado ou instalado em local de difcil acesso[ deve ser instalado, de prefer&ncia, fora dacasa dos compressores, na sombra, para facilitar a condensao da umidade e do leocontidos no ar comprimido[ deve possuir um dreno no ponto mais bai;o para fazer a remoodeste condensado acumulado em cada U %oras de trabal%o[ o dreno, preferencialmente,dever ser automtico" )s reservatrios so submetidos a uma prova de presso%idrosttica, antes da utilizao"

R6!/

D%U'IDI)ICAD!R ?secador@

A secagem do ar comprimido uma etapa de fundamental importncia. A funo do secador eliminar a gua (umidade) que esteja na rede de distribuio.)s secadores de arcomprimido so equipamentos de muita import6ncia para a completa e eficiente secagem doar comprimido" ? a garantia de que o ar ir puro e com qualidade para o sistema, com mel%orefici&ncia"( presena de umidade no ar comprimido sempre pre5udicial para as automatiza'espneumticas, pois causa srias consequ&ncias"? necessrio eliminar ou reduzir ao m;imo esta umidade" ) ideal seria eliminar a umidadedo ar comprimido de modo absoluto, o que praticamente impossvel" ) ar seco industrialno aquele totalmente isento de gua[ o ar que, aps um processo de desidratao, fluicom um contedo de umidade residual de tal ordem que possa ser utilizado sem qualquerinconveniente" #om as devidas prepara'es, consegue$se a distribuio do ar com valor deumidade bai;o e tolervel nas aplica'es encontradas" ( aquisio de um secador de ar

62


63/85

comprimido pode figurar no oramento de uma empresa como um alto investimento" Emalguns casos, verificou$se que um secador c%egava a custar >KZ do valor total da instalaode ar" 4as clculos efetuados mostravam tambm os pre5uzos causados pelo ar mido,como a substituio de componentes pneumticos, filtros, vlvulas, cilindros danificados,impossibilidade de aplicar o ar em determinadas opera'es como pintura, pulveriza'es eainda mais os refugos causados na produo de produtos" #oncluiu$se que o emprego dosecador tornou$se altamente lucrativo, sendo pago em pouco tempo de trabal%o,

considerando$se somente as peas que no eram mais refugadas pela produo" )s meiosutilizados para secagem do ar so mltiplos"Famos nos referir aos tr&s mais importantes, tanto pelos resultados finais obtidos quanto porsua maior difuso"

eca&em por Refri&erao.#onsiste em submeter o ar a uma temperatura suficientemente bai;a, a fim de que aquantidade de gua e;istente se5a retirada em grande parte e no pre5udique de modo algumo funcionamento dos equipamentos, porque, a capacidade do ar de reter umidade est emfuno da temperatura") mtodo de secagem por refrigerao bastante simples7 ) ar comprimido entra,inicialmente, em um pr$resfriador 8trocador de calor9 8(9, sofrendo uma queda de temperaturacausada pelo ar que sai do resfriador principal 89, onde o ar resfriado ainda mais, pois estem contato com um circuito de refrigerao" +urante esta fase, a umidade presente no arformam pequenas gotas de gua 8condensado9 e que so eliminados pelo separador 8#9,onde o condensado evacuado atravs de um dreno 8+9 para a atmosfera"( temperatura do ar mantida entre ,TK o# e X,>o# no resfriador principal, por meio de umtermostato que atua sobre o compressor de refrigerao 8E9" ) ar seco volta novamente aotrocador de calor inicial 8(9, causando o pr$resfriamento no ar mido de entrada, coletandoparte do calor deste ar" ) calor adquirido serve para recuperar sua energia e evitar oresfriamento por e;panso, que ocasionaria a formao de gelo, caso fosse lanado a uma

bai;a temperatura na rede de distribuio, devido ! alta velocidade"

63


64/85

eca&em por Absoro.Este processo tambm c%amado de P)#E00) :.O4*#) +E 0E#(ME4"Neste

processo, o ar comprimido atravessa uma camada solta de um elemento secador. A gua ouvapor de gua que entra em conta

Documents

_Apostila Hidráulica e Pneumática