Conceito

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.