O
QUE É A HIDRÁULICA
A Palavra Hidráulica provém
do grego “hidros” que significa água, ou mais especificamente, água em tubos.
É a ciência que estuda
líquidos em escoamento e sob pressão. Em nosso caso trata-se apenas de
óleo-hidráulica que vem a ser o ramo da hidráulica que utiliza o óleo como
fluído.
PRESSÃO
A palavra pressão pode ser
definida, em termos da hidrostática, como sendo a força exercida pelo fluído
por unidade de área do recipiente que o contém. Sua unidade no S.I. é dada em
N/m² ou Pa, embora seja muito comum a utilização de unidade como (Atm, Bar,
Kgf/mm², Lib/in² etc.).
VAZÃO
Pode ser definida como sendo
o volume de fluido descarregado pela bomba por unidade de tempo, ou ainda o
produto entre a velocidade com que um fluído se desloca em uma tubulação e a
seção transversal desta. Sua Unidade no S.I. é dada em [m³/s], podendo
encontrar em hidráulica unidades como [L/min] ou [g.p.m]
IDENTIFICAÇÃO
E CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS
Há diversas formas de
identificar um sistema hidráulico, podendo ser classificados de acordo com a
pressão, conforme a aplicação, o tipo de bomba, quanto ao tipo de controle e
direção.
CONFORME A PRESSÃO
Conforme foi proposto pela
extinta,1967, J.I.C. (Joint
IndustryConference ) e a atual N.F.P.A.
( NationalFluid Power Association ) , os sistemas hidráulicos são
classificados de acordo com a pressão nominal da seguinte forma:
DE ACORDO COM A APLICAÇÃO
São classificados em
Sistemas de pressão continua ou em Sistemas de pressão intermitentes.
CONFORME O TIPO DE BOMBA
A bomba é utilizada em um
circuito hidráulico para converter energia mecânica em energia hidráulica. Ela
é responsável em criar fluxo de fluido para o sistema. A bomba hidráulica não
gera pressão, a pressão é criada quando houver restrição a passagem de fluxo,
ou seja, quando sua passagem for obstruída. Podem ser classificadas em Sistemas
de vazão constante ou variável.
QUANTO AO TIPO DE CONTROLE E DIREÇÃO
Pode ser classificado em um
sistema de uma via ( Controlados pro válvulas) ou de duas vias (com bombas
Reversíveis)
TIPOS
DE APLICAÇÃO E GERAÇÃO
Conforme o esquema geral de
um sistema hidráulico e de acordo com o tipo de aplicação, existe uma
infinidade de tipos de circuitos hidráulicos, porém todos eles seguem um mesmo
esquema, os quais podem ser divididos em três partes principais.
SISTEMAS DE GERAÇÃO
O Sistema de geração é
constituído por reservatório, filtros, bombas, motores, acumuladores,
intensificadores de pressão e outros acessórios
SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO E CONTROLE
É constituído basicamente
por válvulas controladoras de vazão, pressão e válvulas direcionais
SISTEMAS DE APLICAÇÃO DE ENERGIA
Pode ser definido,
constituído pelos atuadores que podem ser cilindros, atuadores lineares,
motores hidráulicos e osciladores.
Para um melhor entendimento,
um sistema hidráulico, pode ser representado esquematicamente conforme a figura
1.1
Sistema Sistema
de
Sistema de
Transmissão Distribuição Transmissão Aplicação de
Gerador e
Controle
Energia
BENEFICIOS – VANTAGENS E
DESVANTAGENS DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS
Geralmente recorremos a
utilização de sistemas hidráulicos quando o emprego de sistemas mecânicos e/ou
elétricos torna-se impossível ou necessitamos aplicar uma determinada força
aliada a uma área relativamente pequena.
Podemos realizar uma
comparação entre esses três sistemas, analisando as vantagens e as desvantagens
do emprego dos sistemas hidráulicos.
VANTAGENS
·
Fácil instalação dos diversos elementos,
oferecendo grande flexibilidade, inclusive em espaços reduzidos. O equivalente
em sistemas mecânicos já não apresenta flexibilidade, dispondo de grandes
espaços para seu funcionamento correto e quase perfeito.
·
Devido à baixa inércia, os sistemas
hidráulicos permitem uma rápida e suave inversão de movimento, não sendo
possível obter esse resultado nos sistemas mecânicos e elétricos.
·
Sistemas hidráulicos permitem ajustes de
variação micrométrico na velocidade. Já sistemas mecânicos e elétricos só
permitem ajustes escalonares e de modo difícil e com grande custo.
·
Sistemas hidráulicos, são sistemas auto
lubrificados, não ocorrendo o mesmo com os mecânicos e elétricos.
·
Em relação (Peso x Tamanho x Potência
Consumida) é relativamente muito menor que os demais sistemas
·
São sistemas autolubrificados, não ocorrendo
o mesmo com os mecânicos e elétricos.
·
Relação
(Peso x Tamanho x Potência Consumida) muito menor que os demais sistemas
·
São Sistemas de fácil proteção.
·
Devido á ótima condutividade térmica do óleo,
geralmente o próprio reservatório acaba eliminando a necessidade de um trocador
de calor.
DIMENSIONAMENTO
DOS ATUADORES
DIAGRAMA TRAJETO X PASSO
No momento em que começamos
a idealizar um projeto hidráulico, é sempre conveniente de inicio elaborar seu
diagrama trajeto x passo pois a partir dele, é representado graficamente a seqüência
de movimentos , os quais pretendemos que nosso projeto execute, sendo possível
visualizar, observar cada um dos movimentos executados, tendo o momento em que
eles ocorrem, sua função e seu tempo de duração.
Existem muitos outros passos
para dimensionamento de um atuador hidráulico, sendo eles como: Pressão
Nominal: Pressão de Trabalho estimada e a Perda de Carga estimada: Força de
Avanço: Diâmetro comercial Necessário ao Pistão: Pressão de Trabalho:
Dimensionamento do Diâmetro da haste por Flambagem “EULER”: Área da Coroa:.
Após realizados todos os
passos, existe uma tabela comercial de cilindros, padronizada de acordo com a
norma ISO/TC 39/SC 1N. 5 que consta
todos os diâmetros de pistão de 25 a 400 mm, mas podendo ser encontrado, em
alguns catálogos, as dimensões em polegadas, na faixa de 1.1/2” a 8”, e valores
acima desses, o cliente deve contatar a fábrica.
PRESSÃO NOMINAL
A pressão nominal [PN] é
obtida em função do tipo de aplicação, conforme tabela 1.1 do capítulo 3.
PRESSÃO DE TRABALHO ESTIMADA E PERDA
DE CARGA ESTIMADA
A partir da pressão nominal
PN deve-se obter a pressão de trabalho estimada Ptb, que essa é obtida pela
pressão nominal menos uma perda de carga, que é estipulada entre 10 a 15 por
cento.
Através dessas informações,
teremos:
Ptb
= PN – 0,15 . PN
FORÇA DE AVANÇO
A força de avanço refere-se
a força efetiva (Fa) que o cilindro hidráulico deve desenvolver a fim de
realizar o trabalho para o qual o mesmo foi projetado.
DIÂMETRO COMERCIAL NECESSÁRIO AO PISTÃO
A partir do momento que
tivermos em mãos a força de avanço Fa e pressão de trabalho estimada Ptb,
torna-se possível determinar o diâmetro necessário ao pistão: tendo a seguinte
formula como base:
Mas tendo esse diâmetro calculado ele não
é o definitivo do pistão.
VEDAÇÕES
Uma das partes fundamentais, para um
funcionamento correto e sem perder, sem muita manutenção, as vedações são
essenciais.
Hoje em dia, existem muitas marcas e
modelos de vedações no mercado, e um projetista que prese por um bom
desempenho, e funcionamento do seu projeto, opta por vedações de qualidade.
Quando optamos por vedações de qualidade,
e reconhecidas no mercado, obtemos um aumento de 4 a 10 vezes na vida útil das
vedações, evitando-se dessa forma grandes despesas acarretadas com a manutenção
de máquinas paradas.
Uma das atividades, muita praticada e
desenvolvida no período foi o dimensionamento de Gaxetas, anéis O’Ring,
Raspadores hidráulicos e Pneumáticos, sendo estes, peças fundamentais em um
atuador, sendo ele hidráulico ou Pneumático.
GAXETAS
Hoje encontramos disponíveis, diversos
tipos comerciais de gaxetas. Tais como exemplo, Gaxeta Stander: Gaxeta Tipo B;
Gaxeta Milimétrica, Rapador Milimétrico.
O dimensionamento das gaxetas, é através
de uma tabela comercial disponibilizada, onde consta o diâmetro interno, o
diâmetro externo (muito importante), a altura do canal, a tolerância que
devemos aderir para o dimensionamento do canal, que gira em torno de 10 a 15
por cento.
Exemplo:
Di = 20
De = 32
Altura = 3,7
Obtemos a altura de 3,7 fornecida, de
acordo com o fabricante, que segue uma norma. Através desta Altura, obtemos:
Alt = Al¹ + 0,10 . Al¹
Substituindo letras por valores teremos:
Alt = 3,7 + 0,10 .3,7
Ficando
Alt = 4,07
Esta altura obtida, é a que constará no
projeto, pois a gaxeta precisa de uma certa folga, considerável, para poder
trabalhar, expandir, assim obtemos uma boa vedação e uma vida útil maior.
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