Baixe Hidraulica e Técnicas de Comando e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO 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 5HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS LISTA DE TABELAS 1.1 Tabela de velocidades......................................................................................19 1.2 Comprimentos equivalentes a perdas localizadas (em polegadas de canalização retilínia).............................................................................................................23 3.1 Unidades fundamentais do Sistema Internacional................................................27 3.2 Conversão das principais unidades de pressão.....................................................27 3.3 Unidades de pressão mais utilizadas em sistemas hidráulicos.................................28 3.4 Principais unidades de capacidade ou volume.....................................................28 3.5 Principais unidades de força.............................................................................28 3.6 Principais unidades de vazão............................................................................29 5.1 Linhas de fluxo...............................................................................................31 5.2 Simbolos funcionais.......................................................................................31 5.3 Fontes de energia...........................................................................................32 5.4 Válvulas direcionais........................................................................................32 5.5 Métodos de acionamento...............................................................................32 5.6 Válvulas controladoras de vazão.......................................................................33 5.7 Válvula de retenção........................................................................................33 5.8 Válvula reguladora de pressão..........................................................................34 5.9 Reservatório..................................................................................................34 5.10 Bombas......................................................................................................35 5.11 Motores.....................................................................................................35 5.12 Cilindros.....................................................................................................36 5.13 Instrumentos e acessórios.............................................................................37 7.1 Solenóides em eletroválvulas...........................................................................49 13.1 Tabela de conversão de viscosidade.................................................................68 13.2 Comparação entre dois índices de viscosidade diferentes...................................69 1 Introdução à Hidráulica........................................................14 3 Unidades Fundamentais do Sistema Internacional...............27 5 Simbologia / Resumo...........................................................31 7 Válvulas Direcionais.............................................................45 13 Fluidos Hidráulicos.............................................................63 6HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS LISTA DE FIGURAS 1.1 Lei de Pascal..................................................................................................15 1.2 Princípio de compensação de energia................................................................15 1.3 Vazão...........................................................................................................16 1.4 Coluna de fluido............................................................................................17 1.5 Fluxo lamiar e fluxo turbulento........................................................................18 2.1 Carga sobre o atuador: sistema sem vazamento..................................................25 2.2 Carga sobre o atuador: sistema com vazamento..................................................25 2.3 Restrição na tubulação....................................................................................26 4.1 Posição do reservatório em relação à bomba.......................................................30 6.1 Bombas hidráulicas: bombas de fluxo radiais ou centrífugas...................................38 6.2 Bombas hidráulicas: bombas de fluxo radiais ou centrífugas...................................38 6.3 Bombas hidráulicas: bombas de fluxo axial..........................................................38 6.4 Bombas de engrenagens.................................................................................38 6.5 Bombas de engrenagens internas......................................................................39 6.6 Bombas de engrenagens espinha de peixe.........................................................39 6.7 Bombas de vazão fixa......................................................................................40 6.8 Bombas de vazão variável com compensação de pressão......................................40 6.9 Bombas de vazão variável com compensação de pressão......................................40 6.10 Bombas de vazão variável com compensação de pressão....................................41 6.11 Bombas de pistões axiais de eixo inclinado ou desalinhado.................................41 6.12 Bombas de pistões radiais..............................................................................41 6.13 Bombas de pistões axiais de placa ou disco inclinado..........................................42 6.14 Bombas em série.........................................................................................42 6.15 Bombas em paralelo.....................................................................................42 6.16 Exemplo de aplicação de bombas de pistões radiais............................................43 7.1 Válvula carretel..............................................................................................46 7.2 Válvula direcional com êmbolo deslizante..........................................................46 7.3 Válvula direcional com assento esférico.............................................................47 7.4 Sobreposição positiva......................................................................................47 7.5 Sobreposição negativa....................................................................................48 7.6 Esquema de solenóide....................................................................................48 7.7 Válvula de duplo acionamento.........................................................................49 7.8 Válvula direcional 4/3 vias, pré-acionadaspor solenóides, acionada por presão hidráulica centrada por mola; de piloto e dreno interior..............................................50 1 Introdução à Hidráulica........................................................14 2 Fatores Resultantes da Pressão num Sistema.......................25 4 Composição dos Sistemas Hidráulicos..................................30 6 Bombas Hidráulicas.............................................................38 7 Válvulas Direcionais.............................................................45 7HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 8.1 Registros: Esfera.............................................................................................51 8.1 Registros: Agulha...........................................................................................51 8.1 Registros: Globo............................................................................................51 8.1 Registros: Gaveta...........................................................................................51 9.1 Componentes do cilindro................................................................................52 9.2 Amortecimento: Recuando ainda sem amortecimento........................................53 9.3 Amortecimento: Amortecendo........................................................................53 9.4 Anéis tipo “copo”..........................................................................................54 9.5 Anéis tipo O..................................................................................................54 9.6 Anéis tipo lábio de dupla ação..........................................................................54 10.1 Comparação entre uma bomba e um motor de engrenagem..............................55 10.2 Pinhão cremadeira.......................................................................................56 10.3 Motores oscilantes ou osciladores...................................................................56 10.4 Osciladores com cilindro...............................................................................57 10.5 Osciladores com rosca sem-fim......................................................................57 10.6 Osciladores de palheta..................................................................................57 11.1 Válvula de retenção simples..........................................................................58 11.2 Válvula de retenção pilotada geminada............................................................58 11.3 Válvula de retenção pilotada..........................................................................58 11.4 Válvula de preenchimento ou de sucção.........................................................59 12.1 Componente do reservatório........................................................................60 12.2 Altura para montagem da linha de sucção........................................................61 12.3 Bocal de enchimento com filtro.......................................................................61 12.4 Chicana horizontal.......................................................................................62 12.5 Chicana vertical...........................................................................................62 13.1 Fluidos hidráulicos transmitindo energia...........................................................63 13.2 Fluido hidráulico como lubrificante das partes móveis........................................64 13.3 A troca de calor através do fluido hidráulico......................................................64 13.4 Viscosímetro de Saybolt................................................................................67 14.1 Filtro de sucção............................................................................................70 14.2 Filtro de pressão...........................................................................................70 14.3 Filtro de retorno...........................................................................................71 14.4 Filtro de retorno com indicador óptico (mecânico) de saturação...........................71 14.5 Filtro de retorno com indicador eletro-óptico de saturação..................................71 14.6 Exemplo de materiais filtrantes.......................................................................72 15.1 Orifícios para regulagem de vazão..................................................................73 15.2 Válvulas reguladoras de vazão bidirecional........................................................73 8 Registros..............................................................................51 9 Atuadores Lineares..............................................................52 10 Atuadores Rotativos..........................................................55 11 Válvula de Bloqueio............................................................58 12 Reservatório......................................................................60 13 Fluidos Hidráulicos.............................................................63 14 Filtros................................................................................70 15 Válvulas Controladoras de Vazão (Fluxo)............................73 10HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS SUMÁRIO 1.1 Histórico..................................................................................................14 1.2 Princípio de Pascal...........................................................................15 1.3 Transmissão de Força Hidráulica...........................................................15 1.3.1 Leis da Vazão (Hidrodinâmica e Mecânica dos Fluidos)............................16 1.3.2 Conservação da Energia.....................................................................17 1.3.3 Perdas de Energia por Atrito .........................................................18 1.3.4 Regimes de Fluxos............................................................................18 1.3.5 Número de Reynolds [Re]..................................................................18 1.3.6 Resistência à passagem de fluido.........................................................20 1.3.7 Dimensionamento de tubos em função da velocidade.............................20 1.3.8 Dimensionamento em função da perda de carga....................................21 1.4 Vantagens e Desvantagens dos Sistemas Hidráulicos........................24 1.4.1 Vantagens:.......................................................................................24 1.4.2 Desvantagens:............................................................................24 1.5 Potência..................................................................................................24 1.5.1 Potência Hidráulica............................................................................24 2.1 Tipos de pressão, unidades de pressão e outras grandezas:..............26 3.1 Conversão das Principais Unidades de Pressão...................................27 3.2 Unidades de Pressão mais Utilizadas em Sistemas Hidráulicos:.........28 3.3 Principais unidades de capacidade ou volume...................................28 3.4 Principais unidades de força..................................................................28 3.5 Principais unidades de vazão................................................................29 4.1 Posição do reservatório..........................................................................30 6.1 Tipos........................................................................................................38 6.1.1 Bomba de deslocamento não positivo..................................................38 6.1.2 Bomba de deslocamento positivo........................................................38 6.1.3 Bombas de Palhetas...........................................................................40 6.1.4 Bombas de Pistões............................................................................41 6.2 Montagem e Instalação de Bombas.....................................................42 6.2.1 Cuidados na instalação de bombas.......................................................43 6.2.2 Cavitação.........................................................................................43 6.2.3 Aeração...........................................................................................43 Apresentação.........................................................................13 1 Introdução à Hidráulica........................................................14 2 Fatores Resultantes da Pressão num Sistema.......................25 3 Unidades fundamentais do Sistema Internacional...............27 4 Composição dos Sistemas Hidráulicos..................................30 5 Simbologia / Resumo...........................................................31 6 Bombas Hidráulicas.............................................................38 11HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 7.1 Sobreposição das Válvulas Direcionais................................................46 7.1.1 Tipos construtivos para válvulas............................................................46 7.1.2 Tipos de solenóides...........................................................................48 7.1.3 Válvulas direcionais pré-operadas (sanduíche de válvulas)........................49 8.1 Tipos de registros...................................................................................51 9.1 Amortecimento do fim de curso nos cilindros hidráulicos.................52 9.2 Vedações para cilindros e demais componentes................................53 11.1 Válvula de pré-enchimento ou de sucção........................................59 12.1 Componentes do reservatório...........................................................60 12.2 Montagem das linhas.........................................................................61 12.3 Chicanas...............................................................................................62 13.1 Principais Fluidos Hidráulicos.............................................................64 13.1.1 Propriedades do Fluido.....................................................................65 13.1.2 Importância do controle da viscosidade...............................................65 13.1.3 Métodos para definição da viscosidade...............................................66 14.1 Tipos de filtros quanto à posição de montagem:..............................70 14.1.1 Materiais dos elementos filtrantes..................................................72 15.1 Controlar velocidade dos atuadores.................................................77 15.1.1 Exemplo de circuito hidráulico industrial com duas velocidades de avanço.........78 15.1.2 Exemplo de circuito hidráulico industrial com três velocidades de avanço...........78 16.1 Princípio básico de funcionamento das válvulas reguladoras de pressão..........................................................................................................79 16.1.1 Válvula de seqüência de ação direta...................................................82 16.1.2 Válvula Redutora de Pressão.............................................................83 16.1.3 Válvula Redutora de Pressão de Operação Direta.................................83 16.2 Ventagem e Controle Remoto............................................................84 7 Válvulas Direcionais.............................................................45 8 Registros..............................................................................51 9 Atuadores Lineares..............................................................52 10 Atuadores Rotativos..........................................................55 11 Válvula de Bloqueio............................................................58 12 Reservatório......................................................................60 13 Fluidos Hidráulicos.............................................................63 14 Filtros................................................................................70 15 Válvulas Controladoras de Vazão (Fluxo)............................73 16 Válvulas Reguladoras de Pressão.......................................79 12HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 17.1 Alguns Exemplos de Aplicação..........................................................87 18.1 Trocador de calor a ar...........................................................................92 18.2 Trocador de calor a água.....................................................................92 19.1 Comentário sobre acumuladores......................................................94 21.1 Manômetro com sinal elétrico............................................................97 21.2 Termômetros........................................................................................98 22.1 Tubos............................................................................................100 22.2 Mangueiras.......................................................................................100 22.3 Placas de ligação e blocos manifold................................................101 22.4 Elementos de conexão................................................................101 22.4.1 Conexões por roscas......................................................................101 17 Elemento Lógico................................................................86 18 Trocador de Calor...............................................................92 19 Acumuladores....................................................................93 20 Intensificadores de Pressão - Boosters................................96 21 Instrumentos de Medição..................................................97 22 Elementos de interligação, conexão e vedações................100 Referências Bibliográficas.....................................................102 15HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Blaise Pascal, em 1648 enunciou a lei que rege os princípios hidráuli- cos: A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma em todas as direções, exercendo forças iguais em áreas iguais e sem- pre perpendiculares à superfície do recipiente. Caso uma força “F” atue sobre uma área “A” sobre um fluido confina- do, ocorrerá nesse fluido uma pressão “P”. Pressão, conceitualmente é a força exercida por unidade de área. Em 1795 Joseph Bramah criou a 1a prensa hidráulica manual aplicando o princípio de Pascal. Como a pressão se distribui uniformemente em todas as direções e agem com a mesma intensidade em todos os pontos. Portanto, podemos afirmar que a pressão nas áreas A e B do sistema são iguais. Figura 1.1: Lei de Pascal Fonte: RANCINE, 1994 - 9aed. p. 13 Figura 1.2: Princípio de compensação de energia Fonte: RANCINE, 1994 - 9aed. p. 14 1.2 Princípio de Pascal 1.3 Transmissão de Força Hidráulica 16HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Portanto, podemos afirmar: Além da possibilidade de calcular as forças ou áreas que envolvem o sistema, também é possível calcular o deslocamento “S” dos êmbolos. 1.3.1 Leis da Vazão (Hidrodinâmica e Mecânica dos Fluidos) Se um fluido flui por um tubo com vários diâmetros, o volume que passa em uma unidade de tempo é o mesmo independente da seção. A velocidade do fluxo varia. Vazão: ; Substituindo-se: V = A . s Onde: Q = Vazão em litros por minutos V = Volume em litros ou dm3 A = Área da seção transversal S = Curso ou comprimento. O curso “S” na unidade de tempo “t” é: Velocidade ; de onde podemos ter, com Q = A . v Equação da continuidade Q1 = Q2 A1. v1 = A2. v2 Figura 1.3: Vazão Fonte: REXROTH, 1994 p.31 17HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 1.3.2 Conservação da Energia A Lei da conservação da energia nos diz que em um fluxo a energia permanece constante, enquanto não houver troca de energia com o exteri- or. Podemos dividir a energia total desta forma: Energia de posição (energia potencial) que esta em função da altura da coluna do fluido. Energia de pressão que é a pressão estática. Energia cinética que é a energia de movimento em função da velocidade do fluxo ou pressão dinâmica. Equação de Bernoulli para um sistema estacionário: ñ . h . g + P +r . = Constante Onde: P = Pressão estática; ñ . h . g = Pressão da coluna do fluido ñ . = Pressão dinâmica Pela equação de Bernoulli, é possível comprovar que um fluido ao pas- sar por uma seção transversal reduzida provocará um aumento da velocida- de e como conseqüência um aumento da energia cinética. Com a figura abaixo podemos observar as diferenças de pressão em um tubo que possui um estrangulamento, a pressão é representada por uma coluna de fluido. A altura das colunas representa pressão, portanto, observem no es- trangulamento. Em uma instalação hidráulica é importante a energia de pressão ou pressão estática. A energia de posição e a energia cinética são muito peque- nas, portanto podemos desprezá-las. Figura 1.4: Coluna do fluido Fonte: Treinamento Hidráulico, REXROTH p.15 20HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Exemplo em função da velocidade Dimensionar o tubo de uma linha que trabalha com uma pressão de 80 bar e vazão de 50 l/min. A velocidade recomendada, conforme tabela acima. Dados: Q = 50 L/min. ou Q = 833,3 cm3/s P = 80 bar, então adotaremos velocidade v=4,5 m/s ou v=450 cm/s Solução: D = 1,536 cm O diâmetro interno do tubo recomendado será de 1,536 cm ou 15,36 mm, mas comercialmente 5/8 de polegada. 1.3.8 Dimensionamento em função da perda de carga Na linha de pressão de um sistema hidráulico: Durante o escoamento do fluido através do sistema hidráulico, pode ocorrer uma perda de carga, que é dividida em vários fatores. Todos os fato- res entram no calculo da perda de carga da seguinte forma: Onde: P = Perda de carga na linha [bar]; f = Fator de fricção [adimensional]; L = L1 + Ls = Comprimento total [cm]; L1 = Comprimento da tubulação retilínea[cm]; Ls = Comprimento equivalente das singularidades [cm]; D = Diâmetro interno da tubulação [cm]; V = Velocidade de escoamento do fluido [cm/s]; y = Densidade do fluido [kg/m3] (Para o óleo SAE10 igual a 881,1kg/m3). 21591 e 9266 = Fator de conversão para a uniformização das unidades. Fator de fricção “f” Onde: X = 64 para tubos rígidos e temperaturas constates; X = 75 para tubos rígidos e temperaturas variáveis ou para tubos flexíveis e temperaturas constantes; X = 90 para tubos flexíveis e temperaturas variáveis 21HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Exemplo em função da perda de carga a) Determinar a vazão necessária no sistema em função dos atuadores; Assumiremos uma vazão de Q = 50 L/min. b) Determinar a velocidade em função do tipo de linha e pressão; Assumiremos uma pressão na linha de 80 bar, portanto uma velocida- de de v = 450 cm/s, conforme tabela de velocidade recomendável c) Determinar o diâmetro em função da velocidade e da vazão; Diâmetro interno do tubo D = 1,536 cm, calculado no exemplo ante- rior. d) Determinar número de Reynolds, conforme fórmula acima; e) Determinar o Fator de fricção “f”. Para um tubo flexível e temperatura variável - X = 90 f) Determinar o comprimento total “L” em função da planta e da tabe- la de comprimentos equivalentes para as perdas localizadas. Em nosso caso, considerar: 4 mangueiras flexíveis; 2 cotovelos de 90º raio curto; 2 cotovelos de 90º raio longo. L1 = 320 cm comprimento das 4 mangueiras do sistema Conforme tabela de perdas localizadas nas conexões, respectivamen- te: Comprimento de 40 e 20 cm/unidade. Resultando: 22HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS g) Determinar DP = Perda de carga na linha de pressão; h) Determinar as perdas localizadas nas válvulas especiais (catálogo de fabricante); Uma válvula especial de retenção pilotada de 5/8" montada em linha perde, conforme catalogo de fabricante dP = 1,10 bar. i) Determinar a perda total e subtrair da pressão fornecida e verificar se a pressão efetiva será ou não suficiente para o sistema. PTOTAL = P + dP = 1,58 +1,10 = 2,68 bar Pressão fornecida, P = 80 bar Pressão efetiva (PE) entre os dois pontos: PE = P - PTOTAL = 80 – 2,68 = 77,32 Bar Conclusão: O que podemos concluir, é que o cálculo da perda de carga no sistema hidráulico é importantíssimo, pois a partir dele, saberemos se a pressão que fornecemos ao sistema é suficiente para aquilo se propõe a fazer. 25HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Em um sistema hidráulico a função da bomba é fornecer vazão ao sis- tema, a pressão resultará de dois fatores: CAPÍTULO2 FATORES RESULTANTES DA PRESSÃO NUM SISTEMA FIGURA 2.1 e 2.2: Carga sobre o atuador FONTE: SENAI SP, p.21 26HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS À medida que a torneira começa a ser fechada a pressão aumenta gradativamente, devido à dificuldade de passagem pelo estrangulamento, até atingir a pressão máxima quando ocorrerá a abertura da válvula de alívio e toda a vazão será desviada para o reservatório. Pressão atmosférica: É o peso da coluna de ar da atmosfera em 1 cm2 de área Pressão relativa: É a pressão registrada no manômetro Pressão absoluta: É a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica Para melhor compreender as leis e o comportamento dos fluidos, de- vemos considerar as grandezas físicas e sua classificação nos sistemas de medidas, sendo adotado nesta apostila o Sistema Internacional de Medi- das, abreviadamente “SI”. FIGURA 2.3: Restrição na tubulação FONTE: SENAI. SP, p.21 2.1 Tipos de Pressão, Unidades de Pressão e Outras Grandezas 27HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS A utilização da tabela de conversão de unidades de pressão consiste em tomar o valor do módulo da unidade conhecida na coluna e multiplicar pelo valor da unidade solicitada na linha. CAPÍTULO3 UNIDADES FUNDAMENTAIS DO SISTEMA INTERNACIONAL 3.1 Conversão das Principais Unidades de Pressão TABELA 3.1: Unidades fundamentais do Sistema Internacional TABELA 3.2: Conversão das principais unidades de pressão 30HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Os sistemas hidráulicos compõem-se das seguintes etapas: A geração é constituída pelo reservatório, filtros, bombas, motores, acumuladores entre outros acessórios. O controle é constituído por válvulas controladoras de vazão, pressão e direcionais. No sistema de atuação en- contram-se os atuadores, que podem ser os cilindros, osciladores e motores. 4.1 Posição do reservatório O reservatório de fluido poderá ser montado em duas posições com relação à bomba: Se o nível de óleo é de 30 dm acima da bomba, a pressão na entrada da bomba é igual a 30dm. 0,96 Kgf/dm3 = 27 Kgf/dm2 = 0,27 Kgf/cm2, a bomba esta sendo alimentada com uma pressão positiva. Se o nível de óleo é de 30 dm abaixo da bomba, o mecanismo da bomba gera um vácuo na sua entrada para sucçionar o óleo. O vácuo gerado é igual a 30dm. 0,96 Kgf/dm3 = 27 Kgf/dm2 = 0,27 Kgf/cm2. CAPÍTULO4 COMPOSIÇÃO DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS GERAÇÃO transmissão transmissão CONTROLE ATUADORES FIGURA 4.1: Posição do reservatório em relação à bomba FONTE: SENAI. SP, p.17 31HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Símbolos gráficos mais utilizados para componentes de sistemas hidrá- ulicos são: CAPÍTULO5 SIMBOLOGIA / RESUMO TABELA 5.1: Linhas de fluxo TABELA 5.2: Símbolos funcionais 32HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS TABELA 5.3: Fontes de energia TABELA 5.4: Válvulas direcionais TABELA 5.5: Métodos de acionamento 35HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS TABELA 5.10: Bombas TABELA 5.11: Motores 36HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS TABELA 5.1: Cilindros 37HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS TABELA 5.1: Instrumentos e acessórios 40HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 6.1.3 Bombas de Palhetas Características: Construção simples, porém possui maior número de peças mó veis. (Palhetas); São de fácil manutenção; Podem ser de vazão fixa ou variável; Pressão de trabalho: até 210 kg/cm² para bombas de anel elíptico (Balanceadas); 70 kg/cm² para bombas autocompensadoras; Rendimento 75 a 80%; Baixo ruído; Pouca tolerância às impurezas. Tipos: De Vazão Fixa (Balanceada) De Vazão Variável com Compensação de Pressão FIGURA 6.7: Bombas de vazão fixa FONTE: Treinamento Hidráulico, REXROTH p.40 41HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 6.1.4 Bombas de Pistões Características Possuem construção muito precisa; São de difícil manutenção; Podem ser de vazão fixa ou variável (variável somente as de pis- tões axiais); Pressão de operação até 700 Kg/cm²; São as que têm melhor rendimento que gira em torno de 95%; Baixo ruído; São as que menos toleram impurezas. Tipos FIGURA 6.8, 6.9 e 6.10: Bombas de vazão variável com compensação de pressão FONTE: RANCINE, 1981 p.137 FIGURA 6.11: Bombas de pistões axiais de eixo inclinado ou desalinhado FONTE: Treinamento Hidráulico, REXROTH p.56 FIGURA 6.12: Bombas de pistões radiais FONTE: Treinamento Hidráulico, REXROTH p.46 42HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Bombas em série - quando a bomba hidráulica tem baixo poder de sucção instala-se uma bomba auxiliar (bomba de carga) cuja função é ali- mentar a bomba principal. Bombas em paralelo - São utilizadas em casos onde se necessita de duas velocidades em atuadores, uma rápida e outra lenta. O rápido com pouca força e o lento com grande força, se aplica também em casos de sistemas com circuitos independentes. B1 = Bomba número 1 B2 = Bomba número 2 Q1= Baixa vazão Q2 = Alta vazão P1 = Alta pressão P2 = Baixa pressão. Sistema com vazão Q1 + Q2, a pressão é menor que P2. Sistema com pressão maior que P2, vazão do sistema igual a Q1 até atingir a pressão P1. 6.2 Montagem e Instalação de Bombas FIGURA 6.13: Bombas de pistões axiais de placa ou disco inclinado FONTE: Treinamento Hidráulico, REXROTH p.52 FIGURA 6.14: Bombas em série FIGURA 6.15: Bombas em paralelo 45HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Válvulas direcionais são responsáveis pelo direcionamento do fluido. Suas características principais são: Nº de posições: contadas a partir do nº de quadrados da simbologia. Nº de vias: contadas a partir do nº de tomadas que a válvula possui. (em apenas uma posição). Tipos de acionamento: Pode ser manual ou automático: Tipo de centro: podem ser aberto ou fechado. CAPÍTULO7 VÁLVULAS DIRECIONAIS 46HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS As vantagens do centro aberto são: Menor desgaste da bomba; Menor aquecimento do óleo; Menor consumo de energia. Exemplo de operação de uma válvula de carretel (Spool) deslizante: 7.1.1 Tipos Construtivos para Válvulas As válvulas direcionais, conforme aplicação, são válvulas de assento ou de corrediça (com êmbolo ou placas deslizantes). Na hidráulica são predominantes as de êmbolo deslizante, para pres- são até 300 bar. Porém, os êmbolos metálicos com o corpo da válvula apre- sentam uma folga de poucos microns (mm), mesmo assim, há ocorrência de vazamento interno da conexão de maior pressão para a de menor pressão. As válvulas direcionais de assento diferem fundamentalmente das vál- vulas de êmbolo, pela sua vedação isenta de vazamentos. Na ilustração abai- xo, o elemento esférico representa uma válvula direcional de assento esféri- FIGURA 7.1: Válvula carretel FONTE: RANCINE, 1981 p.174 7.1 Sobreposição das Válvulas Direcionais FIGURA 7.2: Válvula direcional com êmbolo deslizante 47HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS co e o elemento cônico uma válvula direcional de assento cônico, ambas V.D 3/2 vias, que associadas representam uma V.D 4/2 vias. Devido a uma força externa para vencer a força da mola, êmbolo su- perior estar mantendo a esfera encostada ao assento, como isto representa- do é V.D 4/2 vias, observamos que P esta para B e A esta para T. Se eliminar- mos a força externa, a força da mola afastará a esfera, conseqüentemente P passará para A e no mesmo instante pilotará o elemento cônico permitindo que B passe para T. Sobreposição de Comando nas Válvulas Direcionais de Pistão Conforme o tipo de êmbolo de comando, ao serem comutadas as vál- vulas para uma outra posição de comando, as conexões são fechadas ou interligadas durante um determinado tempo. Isto é denominado de sobreposição positiva ou negativa de comando. A sobreposição positiva é onde todas as conexões fecham-se du- rante a comutação, por um pequeno tempo, formando CF, neste caso não existe perda de pressão, mas conseqüentemente existe o surgimento de golpes de comando por causa do pico de pressão. A sobreposição negativa é quando durante a comutação todas as conexões estão interligadas durante um pequeno tempo, formando um H, neste caso não temos a formação de golpes de comando e picos de pressão, mas há queda de pressão, onde se esvazia os acumuladores de pressão e se existir cargas podem descer. FIGURA 7.3: Válvula direcional com assento esférico FIGURA 7.4: Sobreposição positiva FONTE: Treinamento Hidáulico, REXROTH p.97 50HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Exemplo prático: FIGURA 7.8: Válvula direcional 4/3 vias, pré-acionadas por solenóides, acionada por pressão hidráulica, centrada por mola; de piloto e dreno interior 51HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Os registros têm como função isolar parte do circuito hidráulico. São de acionamento demorado e cansativo na grande maioria, não podendo ser usados quando a resposta a um acionamento tem que ser rápida e precisa. Simbologia CAPÍTULO8 REGISTROS FIGURA 8.1, 8.2, 8.3 e 8.4: Registros FONTE: RANCINE, 1981 p.167-168 8.1 Tipos de registros 52HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Atuadores lineares são chamados de cilindros e tem como função trans- formar força, potência ou energia hidráulica em força, potência ou energia mecânica. A figura abaixo representa um cilindro de dupla ação. Simbologia Tem como função à frenagem ou desaceleração até a parada final, evitando o impacto no fim do curso. Este tipo de amortecimento faz parte dos cilindros que não podem ter impactos ao chegar no fim de curso, princi- palmente quando trabalha com velocidades elevadas, estes efeitos normal- mente são prejudiciais ao sistema. CAPÍTULO9 ATUADORES LINEARES FIGURA 9.1: Componentes do cilindro FONTE: RANCINE, 1981 p.73 9.1 Amortecimento do Fim de Curso nos Cilindros Hidráulicos 55HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Os atuadores rotativos têm como função transformar energia hidráuli- ca em energia mecânica rotativa e apresentam construção semelhante à das bombas. Classificam-se em: a) Motor hidráulico Simbologia Os motores hidráulicos assim como as bombas possuem um limite para o volume de admissão (fluxo) máximo, bem como de uma pressão máxima de trabalho. Os componentes internos do motor trabalham submersos em óleo que CAPÍTULO10 ATUADORES ROTATIVOS FIGURA 10.1: Comparação entre uma bomba e um motor de engrenagem FONTE: RANCINE, 1981 p.204 56HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS é continuamente retirado por um dreno cujas funções são: Lubrificar; Refrigerar; Impedir a entrada de ar. b) Motores oscilantes ou osciladores São usados para transmitir movimento rotativo alternado com ângulo de rotação limitado. Tipos Pinhão Cremadeira Motores Oscilantes ou Osciladores: São para transmitir movimento rotativo alternado co ângulo de rotação limi- tado FIGURA 10.2: Pinhão cremadeira FONTE: Treinamento Hidráulico, REXROTH, p.77 FIGURA 10.3: Motores oscilantes ou osciladores FONTE: RACINE, 1981 p.219 57HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Oscilador com Cilíndro Oscilador com Rosca Sem-Fim Oscilador de Palheta Simbologia FIGURA 10.4: Osciladores com cilíndro FONTE: RACINE, 1981 p.220 FIGURA 10.5: Osciladores com rosca sem-fim FONTE: RACINE, 1981 p.220 FIGURA 10.6: Osciladores de palheta FONTE: RACINE, 1981 p.219 60HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS São recipientes onde o óleo é armazenado. Suas principais funções são: Armazenar o fluido até que seja succionado pela bomba; Auxiliar na dissipação do calor; Permitir o assentamento das impurezas insolúveis. Como regra geral o reservatório deve conter de duas a três vezes a vazão da bomba, isto é, deve garantir o fornecimento de óleo para a bomba por mais dois a três minutos mesmo que ocorra o rompimento da tubulação de saída da mesma. Os reservatórios podem ser: Aberto: quando a pressão no interior do mesmo for igual a pres- são atmosférica; Pressurizado: quando a pressão no interior do mesmo for maior que a pressão atmosférica. CAPÍTULO12 RESERVATÓRIO 12.1 Componentes do Reservatório FIGURA 12.1: Componentes do reservatório FONTE: RANCINE, 1994 - 9a Edição, p.64 61HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Simbologia Para o perfeito funcionamento do sistema hidráulico é importante a observação do posicionamento das linhas de sucção e retorno. h = 1,5 x o diâmetro da sucção para evitar que o filtro fique exposto à parte livre do interior do reservatório quando em funcionamento. h1 = no mínimo 75mm acima do fundo do reservatório para evitar a sucção de impurezas depositadas no mesmo. A linha de retorno deve ficar aproximadamente no ponto médio do nível do fluido. Caso termine acima do nível causará a formação de espuma e se montado muito próximo do fundo poderá remexer as impurezas ali depo- sitadas. Quando as linhas não possuírem filtros nas extremidades, devem ser cortadas a 45º e montadas para a parede do reservatório facilitando o fluxo normal do fluido. Bocal de enchimento com filtro: Tem a finalidade de impedir a en- trada de impurezas quando da alimentação de fluido e durante a operação, pois o nível de fluido diminui e ocorre a entrada de ar no reservatório. 12.2 Montagem das Linhas FIGURA 12.2: Altura para montagem da linha de sucção FONTE: RANCINE, 1994 - 9a Edição, p.60 FIGURA 12.3: Bocal de enchimento com filtro FONTE: REXROTH, p.166 62HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS São paredes (verticais ou horizontais) montadas no interior do reserva- tório cujas funções são: Evitar turbulência do fluido no tanque; Permitir o assentamento de materiais insolúveis; Auxiliar na dissipação de calor. Tipos Chicana horizontal: usada em reservatórios de altura limitada para evitar a entrada de ar na bomba através do redemoinho (vórtice) que se forma quando a bomba entra em funcionamento. Chicana vertical: usada em reservatórios de maior profundidade. Note que o percurso percorrido pelo óleo no interior do reservatório seria bem menor se não houvesse as chicanas. Magnetos: são ímãs estrategicamente posicionados nas paredes do reservatório para retirar do fluido as partículas metálicas. Respiros: são necessários para permitir a entrada de ar da atmosfera mantendo a pressão interna nos reservatórios abertos. 12.3 Chicanas FIGURA 12.4: Chicana horizontal FONTE: RACINE, 1994 - 9a Edição, p.61 FIGURA 12.5: Chicana vertical FONTE: RACINE, 1994 - 9a Edição, p.62 65HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS A compressibilidade dos fluidos hidráulicos em geral é de 0,5% na pressão de 70 Kgf/cm². Para sua utilização há necessidade de ficar atento quanto a: Nunca se deve misturar dois fluidos de fabricantes diferentes, pois os aditivos podem reagir entre si deteriorando o óleo e en- velhecendo-o precocemente; A limpeza do sistema deve ser bem feita, pois testes precisos revelaram que 10% do óleo “velho” deixado no interior do sis- tema reduz 70% das qualidades do óleo novo; Não utilizar método de somente completar o nível; Quando o fluido hidráulico ficar parado pelo período aproximado de dois meses após ter sido usado convém substituí-lo; O tipo de óleo bem como o período da troca são recomendados pelo fabricante; Para determinar precisamente as condições de um fluido (grau de oxidação e quantidade de contaminantes) devem ser realiza dos testes de laboratórios; Existem formas de se fazer um controle rotineiro na própria má- quina durante a operação; isto tem permitido a prorrogação da data da troca. Alguns fabricantes prestam esse tipo de serviço; Guarde o óleo sempre em recipientes limpos e protegidos con- tra as intempéries; Mantenha as tampas dos recipientes hermeticamente fechadas. 13.1.1 Propriedades do Fluido Viscosidade Viscosidade é a resistência do fluido a escoar, ou seja, uma medida inversa da fluidez. Se um fluido escoa facilmente, sua viscosidade é baixa. Pode-se dizer que o fluido é fino ou pouco encorpado. Um fluido que escoa com dificuldade tem alta viscosidade, é grosso ou muito encorpado, por isso é importância o controle de sua viscosidade. 13.1.2 Importância do Controle da Viscosidade A viscosidade para os equipamentos hidráulicos é de importância fun- damental: Para qualquer máquina hidráulica, a viscosidade efetiva do fluido deve ser um compromisso. É desejável uma alta viscosidade para manter a vedação entre superfícies justapostas. Entretanto, uma viscosidade muito alta aumenta o atrito, resultando no seguinte: Alta resistência ao fluxo; Aumento do consumo de energia devido a perdas por atrito; Aumento da temperatura causada pelo atrito; 66HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Maior queda de pressão devido à resistência (aumento da perda de carga). Possibilidade de operação vagarosa (velocidade reduzida); Dificuldade da separação do ar do óleo. Se a viscosidade for baixa demais: Os vazamentos internos aumentam; Gasto excessivo ou talvez engripamento, sob carga pesada, de vido à decomposição película de óleo entre as peças móveis; Pode reduzir o rendimento da bomba, com uma operação mais lenta do atuador; Aumento de temperatura devido a perdas por vazamentos. 13.1.3 Métodos para definição da viscosidade Alguns métodos para definir a viscosidade em ordem de exatidão de- crescente são: Viscosidade Absoluta (Poise); Viscosidade cinemática em centistokes; viscosidade relativa em S.U.S e SAE. Viscosidade relativa S.U.S. Para efeito prático, na maioria dos casos a viscosidade relativa já é su- ficiente. Determina-se a viscosidade relativa cronometrando-se o escoamento de uma dada quantidade de fluido, através de um orifício calibrado, a uma determinada temperatura. Há vários métodos em uso. O método, mas aceito é o do Viscosímetro de Saybolt, que mede o tempo em que determinada quantidade de líquido escoa através de um orifício. A viscosidade em Saybolt Universal Seconds (SUS) é igual ao tempo gasto (em segundos) para este escoamento. Obviamente, um líquido espesso escoará mais lentamente, e a viscosi- dade SUS será mais alta do que para um líquido fino, que escoará mais rápi- do. Como o óleo é mais espesso a baixa temperatura e mais fino quando aquecido, a viscosidade deve ser representada como tantos SUS naquela temperatura. Geralmente, os testes são feitos a 100ºF (37,5ºC) e 212ºF (100ºC). Para as aplicações industriais, as viscosidade de óleo hidráulico geral- mente estão na vizinhança de 150 SUS a 100ºF (37,5ºC). É uma regra geral que a viscosidade dos fluidos hidráulicos nunca deve estar abaixo de 45 SUS ou acima de 4.000 SUS, independentemente da temperatura. Onde se en- contram temperaturas extremas, o fluido deve ter um alto índice de viscosi- dade (IV). 67HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Número SAE Os números SAE foram estabelecidos pela Sociedade Americana dos Engenheiros Automotivos para especificar as faixas de viscosidade SUS do óleo às temperaturas de testes SAE. Os números de inverno (5W, 10W, 20W) são determinados pelos testes a 0ºF (-17ºC). Os números para óleo de verão (20, 30, 40, 50, etc.) designam a faixa SUS a 212ºF (100ºC). Viscosidade ISO VG O sistema ISO estabelece o número médio para uma determinada fai- xa de viscosidade cinemática (cSt) a temperatura de 40° C. Outra unidade de viscosidade usada em alguns países é o grau Engler (°E). Existem ainda outras unidades, porém não vemos como necessário es- tudarmos no nosso contexto. Usando a tabela seguinte podemos converter um valor qualquer de unidade de viscosidade em outra unidade bastando para isto usar uma régua trabalhando com a mesma na horizontal e fazendo a leitura nas diferentes escalas. FIGURA 13.4: Viscosímetro de Saybolt FONTE: RACINE, 1994 - 9a Edição, p.51 70HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Tem a função de reter as partículas insolúveis do fluido. Os filtros, bem como os elementos filtrantes podem ser de diversos tipos e modelos. É recomendável que o filtro seja dimensionado para permitir a passa- gem do triplo da vazão do sistema. Se um determinado filtro comercial não suporta a vazão máxima de um sistema pode-se montar dois ou mais deles em paralelo. Filtro de sucção: Chamamos assim para os filtros montados entre o reservatório e a bomba. (A algum tempo atrás se usava filtros de 130/150 mm, hoje o padrão já é de 60mm para filtragem na sucção e a tendência é reduzir ainda mais.). Filtro de pressão: São os filtros montados antes de alguns compo- nentes que requeiram um grau de filtragem mais apurado como: servo-vál- vulas, motores de pistões axiais, válvulas proporcionais, entre outros. (01 a 10 mm). CAPÍTULO14 FILTROS 14.1 Tipos de Filtros Quanto à Posição de Montagem FIGURA 14.1: Filtro de sucção FONTE: REXROTH, p.164 FIGURA 14.2: Filtro de pressão FONTE: REXROTH, p.165 71HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Filtro de retorno: são os filtros montados na linha de retorno do flui- do para o reservatório.(20 a 40 mm). Filtro com indicadores de impurezas: São filtros que possuem um sistema de visualização de modo a facilitarem a manutenção; uma vez saturado o elemento filtrante os técnicos visualizam facilmente essa saturação. A medida que o fluido passa pelo filtro e as impurezas vão se acumu- lando no elemento filtrante, a dificuldade de passagem faz a pressão na linha aumentar e isso causa o deslocamento do êmbolo; a extremidade do êmbolo está ligada a um dispositivo colorido que mostra, dependendo da condição do elemento filtrante, uma determinada cor no visor do mesmo. FIGURA 14.3: Filtro de retorno FONTE: REXROTH, p.165 FIGURA 14.4: Filtro de retorno com indicador óptico (mecânico) de saturação FIGURA 14.5: Filtro de retorno com indicador eletro-óptico de saturação 72HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Semelhante ao anterior, porém, aqui o deslocamento do êmbolo irá acionar um contato elétrico que emitirá um sinal de comando podendo, por exemplo, acender uma lâmpada ciclicamente ou acionar um dispositivo so- noro. A válvula de retenção que aparece montada ao lado do filtro (monta- gem em by pass) tem a função de permitir a passagem do fluido quando ocorrer à saturação do elemento filtrante. É importante que se observe à pressão de abertura dessa retenção para cada tipo de filtro. Esse dado é fornecido em catálogos de fabricantes. O by pass normalmente acompanha o elemento filtrante. Pela posição de montagem da válvula de retenção em by pass identifi- ca-se facilmente o tipo de filtro. 14.1.1 Materiais dos Elementos Filtrantes Os materiais mais comumente utilizados na fabricação de elementos filtrantes são: Tela metálica – Feita de aço inoxidável; Papel - Os filtros de papel filtram bem, porém não podem ser lavados; Fibra metálica – Apresenta algumas vantagens como segue: Boa capacidade de absorção; Longa vida útil; Independente da temperatura; Admite grande diferença de pressão. A figura seguinte mostra alguns tipos de elementos filtrantes. Elementos filtrantes de diversos materiais, como, da esquerda para a direita: tela metálica, papel, fibra metálica. FIGURA 14.6: Exemplos de materiais filtrantes FONTE: REXROTH, p.164 75HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS O valor para o coeficiente de fluxo (j) depende da configuração do estrangulamento; para cálculo podemos tomar entre 0,6 a 0,9. Obs: Para a utilização prática no nosso caso, é importante saber que a vazão é proporcional a diferença de pressão, pois a pressão é a energia pro- pulsora. Válvulas reguladoras de fluxo de 2 vias - Estas válvulas pos- suem um estrangulamento (redutora de fluxo), um êmbolo compensador mais uma mola calibrada para manter um diferencial de pressão (DP) cons- tante no estrangulamento. Estas válvulas para perfeitamente para trabalha- rem perfeitamente necessitam de uma pressão mínima de trabalho. Explicações e provas matemáticas de como o balanceamento da pres- são compensa as flutuações de pressões e mantém constante a vazão, estas flutuações podem ocorrer na entrada P1 e na saída P3: Na construção tipo “A”, pelo lado direito a pressão P1, atua sobre a área do êmbolo A1, o produto da pressão e da área resulta numa força F1. Do lado esquerdo a pressão P2, atua sobre a outra área do êmbolo A2, resultan- do uma força, que somado a força da mola calibrada Fm, que é praticamente FIGURA 15.5: Construção tipo “A” estreitamento antes do compensador FONTE: SENAI - CTAI FIGURA 15.6: Construção tipo “B” estreitamento depois do compensador FONTE: SENAI - CTAI 76HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS constante devido ao seu pequeno curso, originam a força F2. As forças atuantes sobre o êmbolo de regulagem, devem estar em equilíbrio. F1 = F2 P1 . A1 = P2. A2 + Fm Como a Fm e A1 são constantes, a diferença P1 e P2 devem ser constan- te. P1 - P2 = DP = constante. Quando há flutuação da pressão na saída, no caso, aumento da pressão P3, instantaneamente há um aumento de P2, aumentando a força F2 que desloca o êmbolo para aumentar o orifício do estrangulamento entre P2 e P3. No caso de queda de pressão P3, instantaneamente reduz P2 que por conseqüência reduz a força F2, havendo deslocamento do êmbolo que reduz o orifício do estrangulamento. Quando há flutuação da pressão na entrada, no caso, aumento de pressão P1, a forca F1 aumenta, provocando o deslocamento do êmbolo reduzido o estrangulamento. Com a queda de P1, ocorre o inverso. Na construção tipo “B”, o líquido sob pressão P1, passa pelo estran- gulamento formado pelo êmbolo compensador, passando pelo estrangula- mento da agulha, no qual passa a vazão ajustada. A mola e o êmbolo consti- tuem um balanceamento de pressão, que mantém constante a vazão inde- pendente das respectivas pressões de entrada e de saída. Quando há flutuação da pressão na saída, no caso, aumento da pressão P3, instantaneamente há um aumento da força F2 que desloca o êmbolo para aumentar o orifício do estrangulamento entre P1 e P2. No caso de queda de pressão P3, instantaneamente reduz F2, provocando desloca- mento do êmbolo reduzindo o orifício do estrangulamento entre P1 e P2; Quando há flutuação da pressão na entrada, no caso, aumento de pressão P1, aumenta também P2 que conseqüentemente aumenta forca F2, provocando o deslocamento do êmbolo reduzido o estrangulamento en- tre P1 e P2. Com a queda de P1, ocorre o inverso. É conhecido o fato de que a variação da temperatura no fluido influen- cia na viscosidade e conseqüentemente na vazão, para as válvulas controladoras de vazão compensarem este diferencial de vazão, devido à viscosidade, utiliza-se sistemas compensadores de temperatura, um deles é o princípio do canto vivo ou sharp-edge, experimentalmente demonstrou-se eficiente, quando observado a relação entre o comprimento do orifício e o seu diâmetro menor que 1. 77HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Existem também outras maneiras de compensar a temperatura, apro- veitando a diferença de dilatação térmica de certos metais. Para controlar a velocidade dos atuadores existem três maneiras dis- tintas de se utilizar uma válvula controladora de vazão. Elas podem ser mon- tadas na entrada, na saída ou em desvio tipo sangria. Na Entrada é quando controlamos, através de uma válvula regu- ladora de fluxo, o fluido que entra no atuador. Este método é utilizado quando a carga resiste ao movimento do atuador; Pela Saída é quando controlamos, através de uma válvula de re- guladora de fluxo, o fluido que sai do atuador. Este método é utilizado quando a carga tende a fugir do atuador, é recomen- dado também para os casos onde existem vazios durante o mo- vimento e não se deseja a interferência no funcionamento de válvulas de seqüência e pressostatos; Dois métodos estudados podem também ter a válvula montada antes da direcional, com isto teremos o controle do fluxo nos dois sentidos e não de forma independente. Em Desvio é quando controlamos a velocidade do atuador, atra- vés de uma válvula reguladora de fluxo, colocando parte do flu- xo para tanque. Este método é utilizado onde a carga é constan- te. 15.1 Controlar Velocidade dos Atuadores FIGURA 15.7: Método de controle de fluxo: na entrada, na saída e em desvio 80HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Válvula de alívio - regula a pressão máxima do sistema. Pode ser de ação direta ou indireta. Válvula de descarga - descarrega o sistema numa pressão menor que válvula de alívio FIGURA 16.2: Válvula de alívio FONTE: RACINE, 1981 p.153 FIGURA 16.3: Válvula de descarga FONTE: RACINE, 1981 p.153 81HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Circuito com bombas em paralelo, com aplicação de válvula de alívio e válvula de descarga. Exemplo de aplicação de uma bomba de pistões radiais Válvulas de seqüência - São usadas no sistema para determinar uma seqüência de movimentos entre dois atuadores. Simbologia FIGURA 16.4: Exemplo de circuito com duas velocidades, utilizando duas bombas em para- lelo FIGURA 16.5: Exemplo de circuito utilizando bombas de pistões radiais 82HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 16.1.1 Válvula de seqüência de ação direta Circuito Hidráulico Seqüêncial Circuito Regenerativo Seqüêncial FIGURA 16.6: Princípio de funcionamento da válvula de seqüência FONTE: Treinamento Hidráulico, REXROTH, p.118 FIGURA 16.7: Cicuito hidráulico seqüêncial FIGURA 16.8: Circuito regenerativo seqüêncial 85HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Com os solenóides a e b desativados temos a ventagem do sistema Acionando-se o solenóide “b”, a pressão do sistema será controlada remotamente através da válvula E. Ativando-se o solenóide “a”, a pressão do sistema será controlada atra- vés da válvula C. FIGURA 16.13: Controle de pressão remoto, solenóide “b” energizado FIGURA 16.14: Controle de pressão remoto, solenóide “a” energizado. 86HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS É um elemento versátil, pois pode ser usado como: Válvula direcional; Válvula reguladora de vazão; Válvula de retenção simples ou pilotada; Válvula reguladora de pressão; entre outras funções combina- das. Características Não apresenta vazamentos; Possui rapidez nas respostas; Pode trabalhar lentamente; Possui comandos suaves; É versátil; Possui vários tamanhos. CAPÍTULO17 ELEMENTO LÓGICO FIGURA 17.1: Príncipio de funcionamento do elemento lógico FONTE: Treinamento hidráulico, REXROTH, p.87 87HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 17.1 Alguns Exemplos de Aplicação FIGURA 17.2: Retenção de A para B FIGURA 17.3: Retenção de B para A FIGURA 17.4: Possibilidade de comando por B 90HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS FIGURA 17.11: Dupla retenção FIGURA 17.12: Válvula limitadora de pressão FIGURA 17.10: Integração entre válvula direcional e reguladora de vazão 91HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Exemplo de aplicação de elementos lógico. Seqüência de funcionamento elétrico: Posição de repouso: S1, S2 e S3 desligados. Avanço: S2 e S3 ligados Retorno: S1 e S3 ligados. FIGURA 17.13: Exemplo de circuito com aplicação de elementos lógicos 92HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS São dispositivos utilizados para refrigerar óleo com objetivo de manter sua viscosidade constante. Refrigeram o sistema hidráulico. Seus principais tipos são: CAPÍTULO18 TROCADOR DE CALOR 18.1 Trocador de Calor a Ar FIGURA 18.1: Trocador de calor a ar FONTE: RACINE, 1981 p.260 18.2 Trocador de Calor a Água FIGURA 18.2: Trocador de calor a água FONTE: RACINE, 1981 p.262 95HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Ciclo de trabalho de um acumulador de bexiga Exemplo de circuito com aplicação de acumulador hidráulico. FIGURA 19.3: Seqüência de funcionamento de um acumulador de bexiga FONTE: RACINE, 1981, p.228 FIGURA 19.4: Circuito hidráulico industrial com aplicação de acumulador de bexiga FONTE: RACINE, 1981, p. 288 96HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Os intensificadores de pressão (Boosters), são dispositivos que con- vertem fluido à baixa pressão em fluido à alta pressão, isto é, intensificam a pressão de um sistema hidráulico. CAPÍTULO20 INTENSIFICADORES DE PRESSÃO - “BOOSTERS” FIGURA 20.1: Princípio de funcionamento do multiplicador hidráulico FONTE: RACINE, 1981, p. 289 97HIDRÁULICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS São acessórios usados para avaliar o rendimento dos sistemas hidráuli- cos (pressão, temperatura vácuo e vazão; entre outros). Os principais instru- mentos empregados na hidráulica são: Manômetro de Bourdon - pode ser a seco ou em banho de glicerina para amortecer as vibrações e lubrificar o manômetro aumentando sua vida útil. CAPÍTULO21 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO FIGURA 21.1: Princípio de funcionamento do manômentro de Bourbon FONTE: RACINE, 1981 p.275 21.1 Manômetro com Sinal Elétrico FIGURA 21.2: Manômentro com limites de pressão máximo e mínimo FONTE: RACINE, 1981 p.277