CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA DE NITERÓI

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos

6º PERÍODO

Niterói, 23 de novembro de 2015

Centro Universitário Anhanguera de Niterói

Curso: Engenharia de Produção

Disciplina: Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos

Atividade: ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Dimensionamento da Bomba Hidráulica e Tubulações

Professor(a): Walter Alves Passos Filho

Turma: 6º A Sala: 110 - Bloco J

Alunos:

1) Nome: Ronaldo Marcolino de Souza RA: 1102468816

2) Nome: Ingrid Das Graças Costa De Lima RA: 2400002942

3) Nome: Amarildo Aparecido Couto RA: 6678354925

4) Nome: Sara Paixão de Souza RA: 6894521243

5) Nome: Wallace Tavares Ventura RA:

DESAFIO

A empresa Estampex atua no segmento de estampagem, sendo fornecedora de seus serviços

para toda a região. A Estampex iniciou suas atividades por intermédio do Sr. João Carlos, na

década de 1960, e atualmente o comando da empresa está com o filho mais velho e seu neto,

que recentemente concluiu a graduação do curso de Administração de Empresas. A empresa

investiu em alguns equipamentos dez anos atrás e, mesmo assim, não conseguiu alavancar

suas atividades. O neto do Sr. João Carlos está com muitas ideias, mas ainda não inspira

confiança no avô e no pai para aplicá-las; assim, estes resolveram contratar uma empresa,

inicialmente, para reformular a principal linha de produção e desenvolver um conjunto

pneumático-hidráulico utilizado na confecção de um espelho para porta. Não será abordado

neste desafio o detalhamento de projeto de ferramenta de estampagem. A seguir, figuras do

projeto e, logo após, a primeira parte do projeto “Prensa Hidráulica” e, depois, a segunda

parte “Alimentador Pneumático”.

Figura 1 – Conjunto pneumático de alimentação e hidráulico de estampagem

Objetivo do Desafio

O objetivo deste desafio é elaborar um projeto (componentes, esquemas, circuitos e cálculos

de dimensionamento), com detalhes necessários para o funcionamento da prensa hidráulica e

o alimentador pneumático, e aperfeiçoar a linha de produção utilizando a pneumática e a

hidráulica proporcional.

ETAPA 1

Aula-tema: Estudo e Classificação das Perdas de Carga. Rugosidade. Experimento em

Laboratório. Bombas Volumétricas; Bombas Rotativas; Bombas Alternativas; Bombas

Centrífugas; Princípio de funcionamento; Altura Manométrica. Atuadores Lineares, Rotativos

e Motores Hidráulicos, Dimensionamento. Exercícios.

Esta atividade é importante para que você estabeleça um melhor entendimento dos

fundamentos e princípios do sistema hidráulico (óleo), normalmente considerado “de energia

fluida”, por se tratar de equipamento de grande força mecânica e atuando com grandes índices

de pressão, aplicado em indústria onde se necessita dessas características e de seus

dispositivos relacionados.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1

Analisar a tabela e as informações a seguir:

A Prensa deverá estampar furos de Ø12,7 mm, em chapas de aço SAE 1020, de diversas

espessuras (conforme a tabela a seguir), variáveis estas que serão utilizadas para a

determinação da pressão x diâmetro x força, nos próximos passos.

Tabela 1 – Espessuras das Chapas

Espessura mm

0,61 0,68 0,76 0,84 0,91 1,06 1,21 1,37 1,52 1,71 1,9 2,28 2,66 3,04 3,42

Figura 2 – Prensa Hidráulica

Passo 2

1 Calcular, para o projeto de componentes hidráulicos, a força de corte necessária para o corte

das chapas: FC=p*e*Tc

Onde: Fc = Força de Corte.

p = Perímetro da seção.

e = Espessura da chapa.

Tc = Tensão de cisalhamento.

Como foi definido o material SAE 1020, a tensão de cisalhamento para esta matéria-prima

será de 40 kgf/mm².

2 Completar a tabela a seguir com os valores encontrados.

Tabela 2 – Espessuras x Força de Corte

(Resposta questão 1 e 2)

Calcular o perímetro da secção

Ø12,7

p= π.d

p=3,14*12,7mm

p=39,878mm

Perímetro da seção Espessura da chapa Tensão de cisalhamento Força de Corte39,878mm 0,61mm 40kgf/mm² 973,02Kgf39,878mm 0,68mm 40kgf/mm² 1084,68Kgf39,878mm 0,76mm 40kgf/mm² 1212,29Kgf39,878mm 0,84mm 40kgf/mm² 1339,9Kgf39,878mm 0,91mm 40kgf/mm² 1451,56Kgf39,878mm 1,06mm 40kgf/mm² 1690,83Kgf39,878mm 1,21mm 40kgf/mm² 1930,1Kgf39,878mm 1,37mm 40kgf/mm² 2185,31Kgf39,878mm 1,52mm 40kgf/mm² 2424,58Kgf39,878mm 1,71mm 40kgf/mm² 2727,66Kgf39,878mm 1,9mm 40kgf/mm² 3030,73Kgf39,878mm 2,28mm 40kgf/mm² 3636,87Kgf39,878mm 2,66mm 40kgf/mm² 4243,02Kgf39,878mm 3,04mm 40kgf/mm² 4849,16Kgf39,878mm 3,42mm 40kgf/mm² 5455,31Kgf

3 Calcular a área do êmbolo do pistão, a partir das forças calculadas anteriormente, para

definir qual o pistão que será utilizado. Para o cálculo, definir uma pressão de 100 kgf/cm².

Figura 3 – Produto: Espelho de Porta

A pressão de trabalho no sistema hidráulico da prensa é definida em 100 Kgf./cm²,

CLASSIFICAÇÕES DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS

Para Fialho (2011), a J.I.C. (Joint Industry Conference), extinta em 1967 e atual

N.F.P.A. (National Fluid Power Association), afirma que os sistemas hidráulicos são

classificados de acordo com a pressão nominal que pode ser observado na Tabela:

Conversão de Kgf./cm² para Bar.

100kgf/cm²| 1BAR/1,020kgf/cm²|100,1/1,020|kgf/cm²*BAR/kgf/cm²|98,13BAR

De acordo com a Tabela a pressão de 100 Kgf./cm² que é igual a 98 bar, é classificada como

sistema de alta pressão.

Calcular a área de embolo do pistão com a maior força calculada. Sabendo que a pressão de

trabalho é de 100kgf/cm²

P=F/A A=F/P

Força 5455,31kgf

Pressão 100kgf/cm²

A=5455,31kgf/100kgf/cm² | 54,55 cm²

A Área encontrada foi de ≈ 54 cm²

Passo 3

Pesquisar, em sites, livros e catálogos de fabricantes de bombas, e selecionar a bomba

hidráulica utilizada para que a prensa possa executar as operações calculadas anteriormente,

assim como definir o dimensionamento da tubulação do conjunto hidráulico por meio do

cálculo de perdas de carga.

Figura 4 – Bombas Hidráulicas

Bomba definida

Bomba de engrenagem G2 vazão efetiva Qef=40(mm²/s) e potência de acionamento

necessária N=100kgf, com n=1750 rpm, v=36 cst (mm³/s) e temperatura em trabalho de 50

graus Célsius. Tamanho nominal 11,3 vg(cm²/rot³).

BIBLIOGRAFIA:

STEWART, Harry L. Pneumática e Hidráulica. 3. ed. São Paulo: Hemus, 2002.

REXROTH. 2013. Disponível em: <https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5PdMGV2M1hhalVlelE/edit?usp=sharing>. Acesso em: 22 abr. 2013.

FESTO. 2013. Disponível em: <https://docs.google.com/file/d/0B7hs5suTq5PdYU5FOHBVYWlEN00/edit?usp=sharing>. Acesso em: 22 abr. 2013.

FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação Hidráulica - Projetos e Dimensionamento. 2. ed. São Paulo: Érica, 2004.

MACINTYRE, Archibald Joseph. Bombas e Instalações de Bombeamento. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos, 2011.