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José Fernando Xavier Faraco Presidente da FIESC

Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio Dociatti Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Florianópolis – 2004

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Equipe Técnica:

Organizadores:Organizadores:Organizadores:Organizadores:Organizadores: Adagir Saggin Adalberto Silveira Guilherme de Oliveira Camargo Irineu Parolin Natalino Uggioni Sandro Feltrin Vilmo Loshstein

Projeto Gráfico: Rafael Viana Silva

Capa:

Rafael Viana Silva Samay Milet Freitas

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5HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

1.1 Tabela de velocidades19
retilínia)23
3.1 Unidades fundamentais do Sistema Internacional27
3.2 Conversão das principais unidades de pressão27
3.3 Unidades de pressão mais utilizadas em sistemas hidráulicos28
3.4 Principais unidades de capacidade ou volume28
3.5 Principais unidades de força28
3.6 Principais unidades de vazão29
5.1 Linhas de fluxo31
5.2 Simbolos funcionais31
5.3 Fontes de energia32
5.4 Válvulas direcionais32
5.5 Métodos de acionamento32
5.6 Válvulas controladoras de vazão3
5.7 Válvula de retenção3
5.8 Válvula reguladora de pressão34
5.9 Reservatório34
5.10 Bombas35
5.1 Motores35
5.12 Cilindros36
5.13 Instrumentos e acessórios37
7.1 Solenóides em eletroválvulas49
13.1 Tabela de conversão de viscosidade68
13.2 Comparação entre dois índices de viscosidade diferentes69
1 Introdução à Hidráulica14
3 Unidades Fundamentais do Sistema Internacional27
5 Simbologia / Resumo31
7 Válvulas Direcionais45

1.2 Comprimentos equivalentes a perdas localizadas (em polegadas de canalização 13 Fluidos Hidráulicos.............................................................63

6HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

1.1 Lei de Pascal15
1.2 Princípio de compensação de energia15
1.3 Vazão16
1.4 Coluna de fluido17
1.5 Fluxo lamiar e fluxo turbulento18
2.1 Carga sobre o atuador: sistema sem vazamento25
2.2 Carga sobre o atuador: sistema com vazamento25
2.3 Restrição na tubulação26
4.1 Posição do reservatório em relação à bomba30
6.1 Bombas hidráulicas: bombas de fluxo radiais ou centrífugas38
6.2 Bombas hidráulicas: bombas de fluxo radiais ou centrífugas38
6.3 Bombas hidráulicas: bombas de fluxo axial38
6.4 Bombas de engrenagens38
6.5 Bombas de engrenagens internas39
6.6 Bombas de engrenagens espinha de peixe39
6.7 Bombas de vazão fixa40
6.8 Bombas de vazão variável com compensação de pressão40
6.9 Bombas de vazão variável com compensação de pressão40
6.10 Bombas de vazão variável com compensação de pressão41
6.1 Bombas de pistões axiais de eixo inclinado ou desalinhado41
6.12 Bombas de pistões radiais41
6.13 Bombas de pistões axiais de placa ou disco inclinado42
6.14 Bombas em série42
6.15 Bombas em paralelo42
6.16 Exemplo de aplicação de bombas de pistões radiais43
7.1 Válvula carretel46
7.2 Válvula direcional com êmbolo deslizante46
7.3 Válvula direcional com assento esférico47
7.4 Sobreposição positiva47
7.5 Sobreposição negativa48
7.6 Esquema de solenóide48
7.7 Válvula de duplo acionamento49
hidráulica centrada por mola; de piloto e dreno interior50
1 Introdução à Hidráulica14
2 Fatores Resultantes da Pressão num Sistema25
4 Composição dos Sistemas Hidráulicos30
6 Bombas Hidráulicas38

7.8 Válvula direcional 4/3 vias, pré-acionadaspor solenóides, acionada por presão 7 Válvulas Direcionais.............................................................45

7HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

8.1 Registros: Esfera51
8.1 Registros: Agulha51
8.1 Registros: Globo51
8.1 Registros: Gaveta51
9.1 Componentes do cilindro52
9.2 Amortecimento: Recuando ainda sem amortecimento53
9.3 Amortecimento: Amortecendo53
9.4 Anéis tipo “copo”54
9.5 Anéis tipo O54
9.6 Anéis tipo lábio de dupla ação54
10.1 Comparação entre uma bomba e um motor de engrenagem5
10.2 Pinhão cremadeira56
10.3 Motores oscilantes ou osciladores56
10.4 Osciladores com cilindro57
10.5 Osciladores com rosca sem-fim57
10.6 Osciladores de palheta57
1.1 Válvula de retenção simples58
1.2 Válvula de retenção pilotada geminada58
1.3 Válvula de retenção pilotada58
1.4 Válvula de preenchimento ou de sucção59
12.1 Componente do reservatório60
12.2 Altura para montagem da linha de sucção61
12.3 Bocal de enchimento com filtro61
12.4 Chicana horizontal62
12.5 Chicana vertical62
13.1 Fluidos hidráulicos transmitindo energia63
13.2 Fluido hidráulico como lubrificante das partes móveis64
13.3 A troca de calor através do fluido hidráulico64
13.4 Viscosímetro de Saybolt67
14.1 Filtro de sucção70
14.2 Filtro de pressão70
14.3 Filtro de retorno71
14.4 Filtro de retorno com indicador óptico (mecânico) de saturação71
14.5 Filtro de retorno com indicador eletro-óptico de saturação71
14.6 Exemplo de materiais filtrantes72
15.1 Orifícios para regulagem de vazão73
15.2 Válvulas reguladoras de vazão bidirecional73
8 Registros51
9 Atuadores Lineares52
10 Atuadores Rotativos5
1 Válvula de Bloqueio58
12 Reservatório60
13 Fluidos Hidráulicos63
14 Filtros70

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 15 Válvulas Controladoras de Vazão (Fluxo)............................73

8HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

15.3 Válvula reguladora de vazão unidirecional74
15.4 Válvulas reguladoras de vazão unidirecional, montagem em bloco e em linha74
15.5 Construção do tipo “A” estreitamento antes do compensador75
15.6 Construção do tipo “B” estreitamento depois do compensador75
15.7 Método de controle de fluxo: na entrada, na saída e em desvio7
15.8 Exemplo de circuito com duas velocidades de avanço rápido e lento78
15.9 Exemplo de circuito com três velocidades de avanço78
16.1 Princípio de funcionamento das válvulas reguladoras de pressão79
16.2 Válvula de alívio80
16.3 Válvula de descarga80
lo81
16.5 Exemplo de circuito utilizando bomba de pistões radiais81
16.6 Princípio de funcionamento e válvula de seqüência82
16.7 Circuito hidráulico seqüêncial82
16.8 Circuito regenerativo seqüêncial82
16.9 Válvula redutora de pressão83
16.10 Válvula redutora de pressão de operação direta83
16.1 Válvula reguladora de pressão com válvula para ventagem acoplada84
16.12 Controle de pressão remoto. Posição central da válvula direcional84
16.13 Controle de pressão remoto, solenóide “b” energizado85
16.14 Controle de pressão remoto, solenóide “a” energizado85
17.1 Princípio de funcionamento do elemento lógico86
17.2 Retenção de A para B87
17.3 Retenção de B para A87
17.4 Possibilidade de comando por B87
17.5 Possibilidade de comando por A8
17.6 Possibilidade de comando por A e B8
17.7 Válvula de retenção pilotada8
17.8 Integração entre válvula direcional e valvula de retenção89
17.9 Retenção em uma direção e controle de fluxo no sentido contrário89
17.10 Integração entre válvula direcional e reguladora de vazão90
17.1 Dupla retenção90
17.12 Válvula limitadora de pressão90
17.13 Exemplo de circuito com aplicação de elementos lógicos91
18.1 Trocador de calor a ar92
18.2 Trocador de calor a água92
19.1 Tipos construtivos de acumuladores93
19.2 Seqüência de funcionamento de um acumulador de membrana94
19.3 Seqüência de funcionamento de um acumulador de bexiga95
19.4 Circuito hidráulico industrial com aplicação de acumulador de bexiga95
20.1 Princípio de funcionamento de multiplicador hidráulico96
16 Válvulas Reguladoras de Pressão79
17 Elemento Lógico86
18 Trocador de Calor92
19 Acumuladores93

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 16.4 Exemplo de circuito com duas velocidades, utilizando duas bombas em parale- 20 Intensificadores de Pressão - “Boosters”............................96

9HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

21.1 Princípio de funcionamento do manômentro de bourdon97
21.2 Manômentro com limites de pressão máximo e mínimo97
21.3 Válvula isoladora de manômetro98
21.4 Pressostato de êmbolo9
21.5 Pressostato tipo bourbon9
2.1 Exemplos de mangueiras hidráulicas industriais100
2.2 Esquema interno de um bloco manifold101
2.3 Exemplo de conexões industriais101
21 Instrumentos de Medição97

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 2 Elementos de Interligação, Conexão e Vedações...............100

10HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

1.1 Histórico14
1.2 Princípio de Pascal15
1.3 Transmissão de Força Hidráulica15
1.3.1 Leis da Vazão (Hidrodinâmica e Mecânica dos Fluidos)16
1.3.2 Conservação da Energia17
1.3.3 Perdas de Energia por Atrito18
1.3.4 Regimes de Fluxos18
1.3.5 Número de Reynolds [Re]18
1.3.6 Resistência à passagem de fluido20
1.3.7 Dimensionamento de tubos em função da velocidade20
1.3.8 Dimensionamento em função da perda de carga21
1.4 Vantagens e Desvantagens dos Sistemas Hidráulicos24
1.4.1 Vantagens:24
1.4.2 Desvantagens:24
1.5 Potência24
1.5.1 Potência Hidráulica24
2.1 Tipos de pressão, unidades de pressão e outras grandezas:26
3.1 Conversão das Principais Unidades de Pressão27
3.2 Unidades de Pressão mais Utilizadas em Sistemas Hidráulicos:28
3.3 Principais unidades de capacidade ou volume28
3.4 Principais unidades de força28
3.5 Principais unidades de vazão29
4.1 Posição do reservatório30
6.1 Tipos38
6.1.1 Bomba de deslocamento não positivo38
6.1.2 Bomba de deslocamento positivo38
6.1.3 Bombas de Palhetas40
6.1.4 Bombas de Pistões41
6.2 Montagem e Instalação de Bombas42
6.2.1 Cuidados na instalação de bombas43
6.2.2 Cavitação43
6.2.3 Aeração43
Apresentação13
1 Introdução à Hidráulica14
2 Fatores Resultantes da Pressão num Sistema25
3 Unidades fundamentais do Sistema Internacional27
4 Composição dos Sistemas Hidráulicos30
5 Simbologia / Resumo31

6 Bombas Hidráulicas.............................................................38

11HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

7.1 Sobreposição das Válvulas Direcionais46
7.1.1 Tipos construtivos para válvulas46
7.1.2 Tipos de solenóides48
7.1.3 Válvulas direcionais pré-operadas (sanduíche de válvulas)49
8.1 Tipos de registros51
9.1 Amortecimento do fim de curso nos cilindros hidráulicos52
9.2 Vedações para cilindros e demais componentes53
1.1 Válvula de pré-enchimento ou de sucção59
12.1 Componentes do reservatório60
12.2 Montagem das linhas61
12.3 Chicanas62
13.1 Principais Fluidos Hidráulicos64
13.1.1 Propriedades do Fluido65
13.1.2 Importância do controle da viscosidade65
13.1.3 Métodos para definição da viscosidade6
14.1 Tipos de filtros quanto à posição de montagem:70
14.1.1 Materiais dos elementos filtrantes72
15.1 Controlar velocidade dos atuadores7
15.1.1 Exemplo de circuito hidráulico industrial com duas velocidades de avanço78
15.1.2 Exemplo de circuito hidráulico industrial com três velocidades de avanço78
pressão79
16.1.1 Válvula de seqüência de ação direta82
16.1.2 Válvula Redutora de Pressão83
16.1.3 Válvula Redutora de Pressão de Operação Direta83
16.2 Ventagem e Controle Remoto84
7 Válvulas Direcionais45
8 Registros51
9 Atuadores Lineares52
10 Atuadores Rotativos5
1 Válvula de Bloqueio58
12 Reservatório60
13 Fluidos Hidráulicos63
14 Filtros70
15 Válvulas Controladoras de Vazão (Fluxo)73

16.1 Princípio básico de funcionamento das válvulas reguladoras de 16 Válvulas Reguladoras de Pressão.......................................79

12HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

17.1 Alguns Exemplos de Aplicação87
18.1 Trocador de calor a ar92
18.2 Trocador de calor a água92
19.1 Comentário sobre acumuladores94
21.1 Manômetro com sinal elétrico97
21.2 Termômetros98
2.1 Tubos100
2.2 Mangueiras100
2.3 Placas de ligação e blocos manifold101
2.4 Elementos de conexão101
2.4.1 Conexões por roscas101
17 Elemento Lógico86
18 Trocador de Calor92
19 Acumuladores93
20 Intensificadores de Pressão - Boosters96
21 Instrumentos de Medição97
2 Elementos de interligação, conexão e vedações100

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Referências Bibliográficas.....................................................102

13HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

A finalidade deste material é proporcionar aos interessados, uma visão do mundo da hidráulica. As experiências têm revelado, que atualmente a hidráulica é indispensável como um método moderno de transmissão de energia.

O termo hidráulica é uma palavra que deriva da raiz grega HIDRO que significa água. Hoje, entende-se por hidráulica a transmissão, controle de forças e movimentos por meio de fluidos líquidos (óleos minerais e sintéticos). Fluido é toda a substância que flui e toma a forma do recipiente no qual está confinado.

Com a automatização os acionamentos e comandos hidráulicos ganharam importância através do tempo. Grande parte das modernas e mais produtivas máquinas e instalações são hoje parcial ou totalmente comandadas por sistemas hidráulicos. Apesar da multiplicidade dos campos de aplicação da hidráulica, o conhecimento dessa matéria ainda não está totalmente difundido. Como resultado disso, a aplicação do sistema hidráulico tem sido restrita.

O conteúdo inclui a descrição de sistemas hidráulicos para a transferência de forças ou movimentos, seus princípios de funcionamento, detalhes construtivos dos componentes e a montagem de comandos hidráulicos na bancada, fazendo com que haja um relacionamento entre teoria e prática.

14HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO

Existem apenas três métodos de transmissão de energia na esfera comercial: A elétrica, a mecânica e a fluídica (hidráulica e a pneumática).

Naturalmente a mecânica é a mais antiga de todas, por conseguinte é a mais conhecida. Hoje utilizada de muitos outros artifícios mais apurados como engrenagens, cames, polias e outros.

A elétrica, que usa geradores, motores elétricos, condutores e uma gama muito grande de outros componentes, é um método desenvolvido nos tempos modernos. É o único meio de transmissão de energia que pode ser transportado a grandes distâncias.

A força fluídica tem origem, por incrível que pareça, a milhares de anos. O marco inicial que se tem conhecimento é a utilização da roda d’água, que emprega a energia potencial da água armazenada a uma certa altura, para a geração de energia mecânica.

O uso do fluido sob pressão, como meio de transmissão de potência, já é mais recente, sendo que o seu desenvolvimento ocorreu, mais precisamente, após a primeira grande guerra mundial.

Os fatos mais marcantes da história da energia fluídica poderiam ser relacionados como os seguintes:

Em 1795, um mecânico inglês, Joseph Bramah, construiu a primeira prensa hidráulica, usando como meio de transmissão a água;

Em 1850, Armstrong desenvolveu o primeiro guindaste hidráulico, e para fazê-lo, também desenvolveu o, primeiro acumulador hidráulico;

Em 1900, a construção da primeira bomba de pistões axiais nos

Estados Unidos, ocorreu aqui à substituição da água por óleo mineral, com muitas vantagens.

Atualmente, com o desenvolvimento de novos metais e fluidos obtidos sinteticamente, a versatilidade e a dependência do uso da transmissão de força hidráulica ou pneumática torna-se evidente, desde o seu uso para um simples sistema de frenagem em veículos até a sua utilização para complexos sistemas das eclusas, aeronaves e mísseis.

Vamos pensar um pouco, sem a energia fluídica, a tecnologia moderna seria capaz de uma potência para elevar um container de grande tonelagem, ou potência suficientemente pequena para prender um ovo sem quebrar a casca?

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(Parte 1 de 7)

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