NOÇÕES ELEMENTARES DE SISTEMAS HIDRÁ · PDF fileNOÇÕES...

NOÇÕES ELEMENTARES DE SISTEMAS HIDRÁULICOS


Esclarecimento

A TECÉM disponibiliza este material em sua página como meio de consulta sobre

a aplicação genérica de sistemas hidráulicos.

Trata-se de material oriundo de compilação de outras publicações e informações

em sites da Internet, cujas fontes são citadas referências e fontes de consulta, na

última página.

Por se tratar de material compilado de outras fontes e não se destinar a utilização

profissional em projetos, trabalhos e/ou aplicações específicas a TECÉM:

aceita de bom grado críticas e sugestões para melhoria do material

disponibilizado.

não se responsabiliza pelos resultados oriundos da aplicação do conteúdo

em qualquer situação ou sob qualquer pretexto.

Belo Horizonte, janeiro 2009


1 – INTRODUÇÃO

1.1 FLUIDO Um fluído é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisalhamento, não importando o quão pequena possa ser essa tensão. Um subconjunto das fases da matéria, os fluidos incluem os líquidos, os gases, os plasmas e, de certa maneira, os sólidos plásticos. (Wikipédia) Os fluidos compartilham a propriedade de não resistir a deformação e apresentam a capacidade de fluir (também descrita como a habilidade de tomar a forma de seus recipientes). Estas propriedades são tipicamente uma decorrência da sua incapacidade de suportar uma tensão de cisalhamento em equilíbrio estático. Enquanto em um sólido, a resistência é função da deformação, em um fluido a resistência é uma função da razão de deformação. Enquanto os gases são compressíveis, os líquidos são teoricamente incompressíveis. 1.2 FORÇA E PRESSÃO Em física clássica, força (F) é o único agente do Universo capaz de alterar o estado de repouso ou de movimento de um corpo, ou de deformá-lo. Para um corpo de massa constante, a força resultante sobre ele possui módulo igual ao produto entre massa e

aceleração, ou seja, F = m . a . Quando uma força atua, utiliza energia e produz trabalho. Há várias espécies de forças, tal como há várias espécies de energia. A expansão de um gás, por exemplo, ao ser aquecido, produz uma força à medida que o seu volume aumenta - é esta força que origina o movimento do automóvel, avião ou foguete. Considerando outro exemplo, a força muscular surge das mudanças químicas nos músculos que fazem com que as suas fibras se contraia A pressão ou tensão mecânica (p) é a força normal (perpendicular à área) exercida por unidade de área.

Formalmente, p = F / A

A unidade no SI para medir a pressão é o Pascal (Pa). A pressão exercida pela atmosfera ao nível do mar corresponde a aproximadamente 101 325 Pa (pressão normal), e esse valor é normalmente associado a uma unidade chamada atmosfera padrão (símbolo atm) A pressão relativa define-se como a diferença entre a pressão absoluta e a pressão atmosférica. Os aparelhos destinados a medir a pressão relativa são o manômetro e também o piezômetro.

2 – SISTEMA HIDRÁULICO – A idéia básica A idéia básica que está por detrás de um sistema hidráulico é bastante simples:

A FORÇA QUE É APLICADA EM UM PONTO É TRANSMITIDA A OUTRO PONTO USANDO UM

FLUIDO INCOMPRESSÍVEL.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pascal_%28unidade%29

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pascal_%28unidade%29

http://pt.wikipedia.org/wiki/Atmosfera_%28unidade%29


Figura 1 – Transmissão de força usando um fluído incompressível

Normalmente o fluído utilizado é um óleo e, na maioria dos casos a força é multiplicada

nesse processo.

Figura 2 – Multiplicação da força pelo aumento da área

F1/A1 = F2/A2

3/10 = 9/30 O macaco hidráulico utiliza esse princípio de multiplicação da força.


Figura 3 – Macaco hidráulico

Na figura 3, F é a força exercida pelo operador do macaco na alavanca. A Força C é a força

que o operador fez (F) multiplicada pelo macaco hidráulico (diferença de áreas). O recipiente

da esquerda é o reservatório de óleo, o pistão central é aquele no qual é exercida a força

pelo operador e o cilindro da direita contém o embolo que levantará a carga.

3 – UNIDADES DE PRESSÃO

As principais unidades de pressão e sua conversão estão indicadas no quadro abaixo (www.tecem.com.br)

http://www.tecem.com.br/


As unidades de pressão mais utilizadas na indústria são: kgf/cm2, psi (lb/in2), bar e atm. A

conversão direta entre elas está indicada a seguir:

4 – OUTRAS UNIDADES / CONCEITOS IMPORTANTES

4.1 - VAZÃO

Conceitua-se vazão (Q), como o volume (V) por unidade de tempo (t), que se escoa através de determinada seção transversal de um conduto livre (canal, rio ou tubulação com pressão atmosférica) ou de um conduto forçado (tubulação com pressão positiva ou negativa). Isto significa que a vazão é a “rapidez” com a qual um volume escoa. Resumindo: Vazão é o volume de determinado fluido que passa por uma determinada seção de um conduto por uma unidade de tempo. As unidades adotadas são geralmente o m³/s, m³/h, l/h ou o l/s. No sistema inglês a unidade mais utilizada é o gpm (galões por minuto) Outras unidades utilizadas são: m³/s - Metro cúbico por segundo m³/h - Metro cúbico por hora l/h - Litro por hora l/min - Litro por minuto ft³/s - Pé cúbico por segundo gal/s - Galão (US) por segundo gal/min - Galão (US) por minuto (gpm)

A vazão de um fluido pode ser determinada de duas formas distintas. Como ela é dada por

l/min (litros por minuto) ou gp. (galões por minuto) ou no sistema internacional em m3/seg.,

http://pt.wikipedia.org/wiki/Tempo

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Conduto&action=edit&redlink=1


etc., pode-se determiná-la pela razão do volume escoado do fluido por unidade de tempo ou

ainda pelo produto da velocidade do fluido (v) versus a área da secção transversal (A) na

qual o mesmo está escoando.

Q = V / t ou Q = v . A

Para efeito de dimensionamento de tubulações considera-se como velocidades econômicas

de escoamento de fluxo os seguintes valores: sucção de 0,5m/s a 1,5m/s, para pressão até

10MPa 2m/s a 12m/s, e para pressão de 10,0MPa a 31,5Mpa. 3m/s a 12m/s e para retorno

de 2m/s a 4m/s.(REXROTH, 1985)

4.2 – Potência hidráulica e Potência de Acionamento

A determinação da potência requerida por um sistema hidráulico parte da carga a ser acionada e define a potência necessária para acionamento da bomba que, em última instância fornece o fluido na pressão e vazão necessárias. Na falta de um estudo mais preciso, costuma-se adotar o valor de 65% para rendimento do sistema. (academicos.cefetmg.br/admin/downloads/2098/APOSHID.doc)

Define-se potência hidráulica como o produto da força x velocidade: Ph = F . v

Onde; Ph = Potência hidráulica (Watt) F = Força desenvolvida considerando uma segurança de ± 10% na carga (Newton) v = Velocidade de movimentação da carga (m/s)

Figura 4 – Circuito hidráulico simples

Tomando por base o circuito hidráulico da figura 4 que tem um reservatório, uma bomba, um manômetro, um cilindro hidráulico (cilindro – pistão) e as tubulações, verifica-se que a bomba fornece uma vazão de óleo Q com uma determinada pressão p. A potência hidráulica pode ser calculada da seguinte forma:

Ph = p x Q


Onde: Ph= Potência hidráulica (Watt) p = pressão de trabalho do circuito (N/m2 = Pa) Q = Vazão (m3/s) A potência requerida pela bomba, ou seja, a potência do motor de acionamento da bomba, pode ser calculada pela seguinte expressão:

Pr = Ph /

Onde: Ph = potência hidráulica (Watts)

= rendimento

A figura 5 mostra as principais variáveis dos circuitos hidráulicos.

Figuras 5 – Principais variáveis dos circuitos hidráulicos

5 – PRINCIPAIS COMPONENTES DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS 5.1 – UNIDADE DE POTÊNCIA

Nos circuitos hidráulicos denomina-se Unidade de Potência Hidráulica ao conjunto de componentes que proporcionam óleo com pressão e vazão adequadas. A figura 6 mostra alguns tipos de unidades de potência.


Figura 6 – Unidades de Potência Hidráulica

Esse conjunto tem como principais componentes:

Motor elétrico ou motor a ar comprimido

Bomba de deslocamento positivo

Manômetro

Reservatório com visor de nível

Válvula de segurança Filtro de retorno

5.1.1 – RESERVATÓRIOS A função do reservatório é armazenar o óleo que circulará no sistema e permitir a saída das bolhas de ar contidas no óleo de retorno. O reservatório, dependendo do tamanho, também ajuda a dissipar o calor.

Figura 7 – Reservatório de óleo

Figura 8 – Funções do Reservatório de óleo


5.1.2 – BOMBAS A bomba, acionada manualmente, por um motor elétrico, motor a ar comprimido ou turbina a vapor transforma a energia mecânica em energia de pressão, entregando uma vazão de óleo hidráulico a uma (ou mais) pressão necessária para produzir trabalho nos elementos seguintes. Existem vários tipos de bombas que podem ser utilizados em sistemas hidráulicos sendo preferidas as bombas de deslocamento positivo.

Bombas de deslocamento positivo Esse tipo de bomba entrega uma determinada quantidade de fluido a cada ciclo de movimento, isto é, curso ou revolução. Sua saída em termos de volume é somente dependente da rotação do acionador sendo independente da pressão do sistema.

Figura 9 – Bomba de Engrenagem

Figura 10 – Bomba de palhetas


Figura 11 – Bomba de pistões radiais

Figura 12 – Bomba de pistões axiais

A figura 13 mostra o funcionamento de uma bomba de pistões axiais. Observe o movimento do prato oscilante e a posição dos pistões e das válvulas de sucção e descarga em 4 diferentes posições.


Figura 13 – Bomba de pistões axiais – funcionamento

Figura 14 – Bomba de pistões axiais

O quadro da figura 15 mostra os diversos tipos de bombas de deslocamento positivo aplicados em circuitos hidráulicos.

Tipos de bombas


(fonte: http://www.hydraulicspneumatics.com)

Figura 15 – Da esquerda para direita e de cima para baixo: alternativa, engrenagens, lóbulos, rotor interno (gerotor e crescente), palhetas desbalanceada e palhetas balanceada. 5.2 – ACUMULADORES Os acumuladores são dispositivos que armazenam certa quantidade de fluido para que possam compensar uma eventual perturbação no sistema. O fluido (óleo) é mantido em um vaso cilíndrico pressurizado e, atuado por uma mola ou expansão de um gás, é injetado no sistema.

ÓLEO

HIDRÁULICO

PISTÃO

MOLA

Figura 16 – Acumuladores (da esquerda para a direita): de pistão acionado a gás, com bexiga inflada por um gás e de pistão acionado por mola. Os acumuladores são importantes em três situações:

Para complementar a vazão da bomba quando é requerida uma vazão maior em curto espaço de tempo

Para manter a pressão do sistema em certo casos como, por exemplo, troca de bombas.

Para absorver ondas de choque que são usuais em operações em que se exige rápida atuação.


Figura 17 – tipos de acumuladores

Figura 18 – carga de gás em um acumulador de bexiga

5.3 – CILINDROS HIDRÁULICOS Os cilindros hidráulicos são atuadores lineares, isto é, podem produzir movimento ou força linear. Classificam-se em cilindros de simples efeito e cilindros de duplo efeito.

DA BOMBA

PARA O

TANQUE

ESTENDIDO RETRAÍDO

Figura 19 – Cilindro de simples efeito

Os cilindros de simples efeito têm uma câmara de fluido e exercem força somente em uma direção. Quando montados verticalmente geralmente se retraem pela força da gravidade sob carga. São empregados em elevadores hidráulicos e macacos.


Os cilindros de duplo efeito sofrem ação do fluido em ambas as direções sendo capazes de fornecer força nos dois sentidos. Por causa da haste, as áreas ficam desiguais e a força exercida é diferente.

DA BOMBA

PARA O

TANQUE

PARA O

TANQUEDA BOMBA

Figura 20 – Cilindro de duplo efeito

A figura 21 mostra o circuito hidráulico de um caminhão caçamba. Notar que o cilindro é de simples efeito. A figura 22 mostra caminhões caçamba com cilindros que atuam na carroceria (caçamba). Notar que as duas fotos à direita mostram cilindros telescópicos.

Figura 21 – sistema hidráulico de um caminhão caçamba


Figura 22 – Caminhões caçamba

5.4 – VÁLVULAS Existem dois tipos básicos de válvulas para sistemas hidráulicos. Válvulas com infinitas posições entre a posição aberta e a posição fechada e as válvulas que têm posições definidas (ou finitas) que só podem assumir certas posições fixas. As servo válvulas e as válvulas proporcionais são tipos de válvulas do primeiro tipo (infinitas posições) enquanto as válvulas direcionais se enquadram no segundo tipo, ou seja, posições definidas. Dependendo do número de direções do fluxo, as válvulas direcionais podem ser classificadas como de uma via, duas vias e quatro vias. As válvulas direcionais são geralmente operadas remotamente através de mecanismos denominados “pilotos”

5.4.1 – VÁLVULA DE RETENÇÃO (check valve) A válvula de retenção pode ser considerada como uma válvula direcional de uma via pelo fato de só permitir o fluxo em uma direção e bloqueá-lo na direção contrária. O símbolo utilizado para identificar uma válvula de retenção é o mostrado na figura 23 – uma circunferencia e uma sede (V). A direção indicada na seta mostra o sentido do fluxo.

Figura 23 – Válvulas de retenção – símbolo, válvula de esfera e válvula com plug em formato

cônico.

As válvulas de retenção piloto, mostradas na figura 24, são projetadas para permitir o fluxo em uma direção e bloquear o fluxo de retorno, a menos que pressão do piloto seja aplicada.


Entretanto, sob pressão do piloto, o fluxo é permitido em ambas as direções. Esse tipo de válvula é utilizado em prensas hidráulicas. Quando não há pressão no piloto, a válvula funciona como uma válvula de retenção normal. Quando a pressão do piloto é aplicada, a válvula está aberta todo tempo e o fluxo passa livremente em ambas as direções.

Figura 24 – Válvula de retenção piloto operada

A figura 25 mostra uma válvula de retenção da Bosch-Rexroth com explicação de funciomento.

Figura 25– Válvula de retenção Bosch-Rexroth


5.4.2 – VÁLVULAS DE 2 e 4 VIAS As válvulas de duas e quatro vias transmitem o fluxo da bomba para o sistema através de dois orificios (vias) ou portas de saída. A notação utilizada para identificação das vias (portas) é a seguinte:

P – bomba T – tanque A, B, - conexão ao sistema

Essas válvulas podem ser rotativas ou de carretel conforme seja o mecanismo utilizado para alinhas as portas. Válvula Rotativa consiste em um rotor precisamente ajustado em um corpo (carcaça). As passagens no rotor alinham ou bloqueiam o fluxo entre portas. Na válvula carretel (spool), um carretel cilindrico se move para diante a para trás dentro de um furo precisamente usinado (retificado). As portas no corpo são interconectadas através de espaços anulares no carretel ou bloqueados pela porção de diâmetro maior do carretel.

Figura 26 – Válvula rotativa

Figura 27 – Válvula carretel


Válvulas de duas vias A figura 28 mostra uma válvula de duas vias e seu símbolo. Na figura da esquerda, a porta P está conectada com a carga B enquanto as portas A e T, estão bloqueadas. Na figura da direita, o carretel se deslocou para a direita conectando a porta P com a carga A enquanto B e T ficaram bloqueadas. A porta T dirige o vazamento que ocorre entre o pistão do carretel e o furo onde ele corre para o tanque.

Figura 28 – Válvula de duas vias

Válvula de 4 vias

Nas válvulas de duas vias, a porta da bomba é conectada às portas A e B em duas posições e a porta do tanque serve somente para recolher o vazamento interno da válvula. Desse modo o retorno de fluxo não ocorre através da válvula. Nas válvulas de 4 vias, as portas P e T são conectadas às portas A e B, respectivamente, em uma posição, e às portas B e A, respectivamente na outra posição. Daí, tanto o fluxo que vem da bomba quanto o que vai para o tanque estão ligadas diretamente à válvula. A maioria das válvulas de 4 vias é do tipo carretel (spool) e estão disponíveis nas versões duas posições e 3 posições. As válvulas de 3 posições têm uma posição central neutra. Os métodos de operação incluem operação manual através de alavancas, cames, braços mecânicos, aplicação de pressão pneumática ou hidráulica e ainda acionamento elétrico (solenóide)


Figura 29 – Válvula de 4 vias

Figura 30 – Válvula Bosch Rexroth

Figura 31 – Exemplo de aplicação de válvula de 4 vias.

Na Figura 31 temos, de cima para baixo: atuador eletrônico, válvula piloto, válvula direcional (4vias) e cilindro hidráulico (o pistão atuando na massa M).


As figuras a seguir mostram que o acionamento das válvulas direcionais pode ser feito de diversas maneiras. Dentre elas estão: acionamento manual (alavanca), acionamento por chave de fim de curso, acionamento por mola, acionamento por piloto hidráulico, acionamento por solenóide, etc

Figura 32 – Válvula direcional com acionamento manual – Bosch Rexroth

Figura 33 – Válvula direcional com acionamento por rolete – Bosch Rexroth

Figura 34 – Acionamentos de válvula direcional – Hawe Hidraulik

O que é importante na seleção de uma válvula direcional é o número de portas e o número de posições que a válvula deve atender. As portas fornecem uma passagem para o fluído


enquanto o número de posições se refere ao número de distintos caminhos que uma válvula pode fornecer. Exemplo: Uma válvula 4/3, ou seja, 4 portas e 3 posições está mostrada na figura 35.

Reparar que os circuitos, apesar de representados de forma ligeiramente diferente, são

absolutamente iguais.

Uma porta recebe o fluido pressurizado vindo da bomba e uma retorna o fluido para o reservatório. As outras duas portas geralmente se referem como portas de trabalho e retorno para ou do atuador. Nesse caso, uma porta de trabalho retorna o fluido para ou da parte inferior do cilindro enquanto a ourta retorna o fluido para ou da parte superior do cilindro. A válvula da figura 2 pode ser colocada em qualquer das três posições. Na posição neutra todas as portas estão bloqueadas, logo o fluido não passa. Deslizando o carretel da válvula para a direita o fluido da bomba segue para a parte inferior do cilindro causando retração da haste do pistão. Quando a haste do pistão se retrai, o fluido da parte superior do cilindro flui para o reservatório. Deslizando a válvula para a esquerda, alinha o fluido que vem da bomba para o lado superior do cilindro causando a saída da haste do pistão. Quando isso ocorre, o fluido do lado inferior é alinhado para o reservatório.

Figura 35

5.4.3 – VÁLVULAS CONTROLADORAS DE VAZÃO

A razão para se fazer o controle de vazão em um sistema hidráulico é REGULAR A VELOCIDADE. Todos os dispositivos têm a sua velocidade controlada através do controle de vazão. A taxa de vazão determina também a taxa de transferência de energia para uma dada pressão. As duas estão relacionadas pois a força do atuador multiplicada pela distância que ele percorre (curso) é igual ao trabalho realizado sobre a carga. A energia transferida deve também ser igual ao trabalho feito. A velocidade do atuador determina a taxa de transfeência de energia, isto é, potência em HP. As válvulas direcionais não fazem esse tipo de controle desde que apenas direcionam o fluxo para o local adequado no tempo apropriado. O controle da vazão não necessariamente significa regular o volume por unidade de tempo de uma válvula. A taxa de vazão pode ser especificada de três maneiras diferentes:


Taxa de vazão volumétrica (Q), expressa em unidades de volume por unidade de tempo (m3/s) Taxa de vazão em peso (Qw) expressa em unidades de peso por unidade de tempo (kgf/s, lb/s) Taxa de vazão mássica (w) expressa em unidades de massa por unidade de tempo (slugs/s, kg/s) Desde que se controla a quantidade de fluido que passa através da válvula por unidade de tempo, as mesmas válvulas de controle são utilizadas para os três tipos de taxa de vazão.

Atualmente estão disponíveis oito tipos de válvulas de controle de vazão:

ORIFICIOS

Um simples orifício na linha é o método mais elementar de controle da vazão. Note que é também um dispositivo básico para controle da vazão. O orifício pode ser fixo (placa de orifício) ou ajustável como no caso de uma válvula agulha. Ambos são dispositivos de controle de vazão não compensados.

Figura 36 – Orificio (placa de orifício ou orifício calibrado)

REGULADORES DE VAZÃO

O dispositivo mostrado na figura 37 é um pouco mais elaborado do que o orifício calibrado (fig 36), consiste em um orifício que sente a taxa de vazão como uma queda de pressão no orifício; um pistão de compensação ajusta a variação de pressão na entrada e na saída. Essa compensação possibilita um controle mais apurado da taxa de vazão sob variações nas condições de pressão.


Figura 37 – Regulador de Vazão

REGULADORES DE VAZÃO COM BY-PASS

Esse tipo de regulador de vazão possui uma porta de by-pass por onde o excesso de fluxo retorna para o reservatório. A taxa de vazão é controlada pela passagem do fluido através de um orifício variável regulado pelo pistão de compensação. O regulador de vazão com by pass é mais eficiente do que os reguladores comuns.

Figura 38 – Válvula reguladora com by-pas

REGULADORES DE VAZÃO DE DEMANDA COMPENSADA

As válvulas reguladoras de vazão também podem, usando o by-pass, encaminhar o excesso de vazão para um circuito secundário. Deve haver vazão através do circuito primário para esse tipo de válvula funcionar.


Circuito

Primário

Circuito

Secundário

Figura 39 – Válvula reguladora de vazão de demanda compensada

VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUXO VARIÁVEL COM PRESSÃO COMPENSADA

Esse tipo de controladora é equipada com um orifício ajustável (variável) colocado em série com um compensador. O compensador ajusta automaticamente para variações de entrada e pressão, mantendo uma taxa de vazão constante para as condições operacionais dentro de uma precisão de 3 a 5%. São disponíveis com uma válvula de retenção de fluxo reverso (que permite que o fluxo irrestrito para a direção oposta) e válvulas de alívio integral (que retorna fluido para o reservatório quando ocorre uma pressão acima da máxima permitida).

Figura 40 – Válvula reguladora de fluxo variável e pressão compensada

VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUXO VARIÁVEL COM PRESSÃO E TEMPERATURA COMPENSADAS

Desde que a viscosidade do óleo hidráulico varia com a temperatura como também as folgas entre as partes móveis dos componentes do sistema, a saída em uma válvula de controle pode tender a variar com as alterações de temperatura. Para equilibrar o efeito dessas variações de temperatura, o compensador de temperatura ajusta a abertura do orifício de


controle para corrigir os efeitos da variação na viscosidade. Isso é feito em combinação com os ajustes do orifício de pressão, ao mesmo tempo.

Figura 41 – Válvula reguladora de fluxo variável com pressão e temperatura compensadas

VÁLVULAS PRIORITÁRIAS OU VÁLVULAS DE PRIORIDADE

Esse tipo de válvula fornece óleo para o circuito primário e seu funcionamento é de uma válvula de pressão compensada. Quando o circuito primário exige uma vazão de óleo que excede a normal, a válvula desvia óleo do circuito secundário para o circuito primário. Daí o seu nome, desde que ela sempre dá prioridade ao circuito primário.

Figura 42 – Válvula de prioridade

VÁLVULAS DE DESACELERAÇÃO (DESACELERADORAS)


A válvula de desaceleração é uma válvula de 2 vias modificada, com mola atuando no carretel, atuada através de um cames, utilizada para desacelerar a carga acionado por um cilindro. O came colocado na haste do cilindro ou carga, fecha a válvula gradualmente. Isso proporciona um orifício variável que vai gradualmente aumentando a contra-pressão no cilindro enquanto a válvula fecha. Algumas válvulas desse tipo são pressão compensadas.

Figura 43 – Válvula de desaceleração

VÁLVULAS DE CONTROLE DE VAZÃO PROPORCIONAL

As válvulas de controle de vazão proporcionais combinam o estado da arte da área hidráulica com um sofisticado controle eletrônico. Essas válvulas ajudam a simplificar o circuito hidráulico pela redução do número de componentes que um sistema pode requerer enquanto, ao mesmo tempo, aumentam substancialmente a eficiência e precisão do sistema. O controle da vazão se dá em proporção à corrente de entrada que ela recebe. As válvulas podem facilmente controlar cilindros ou pequenos motores hidráulicos em aplicações que exijam controle preciso da velocidade e aceleração ou desaceleração controladas. A maioria das válvulas de controle de vazão proporcionais são do tipo pressão compensada para minimizar as variações de vazão causadas pelas mudanças na pressão de entrada ou de saída. Uma válvula eletro-hidráulica proporcional consiste de três elementos:

Um piloto ou uma solenóide proporcional

Uma área de medição (onde o carretel da válvula está localizado)

Um dispositivo eletrônico de realimentação (feed-back), geralmente um LVDT (linerar variable differential transformer). A operação da válvula se inicia com o sinal recebido de um dispositivo de controle externo como um computador, PLC (controlador lógico programável), relé lógico tradicional ou um portenciômetro. O dispositivo de controle envia um sinal elétrico analógico para o cartão de acionamento da válvula, o qual, por sua vez, envia um sinal de correte para a solenóide na válvula. A força eletromecânica no crretel causa seu deslocamento, abrindo gradualmente o caminho para o fluxo da bomba para a porta do atuador. O fato mais importante na construção desse tipo de válvula é que todos os elementos são proporcionais, isto é,


qualquer variação na corrente de entrada muda o sinal de força proporcionalmente tanto quanto o carretel se desloca (distância), o tamanho do caminho do fluxo (furo ou abertura), a quantidade de fluido passando através da válvula e, finalmente, a velocidade com a qual o atuador se move. VÁLVULAS LÓGICAS DE CONTROLE DE VAZÃO PROPORCIONAL

Esse tipo de válvula é basicamente um controlador ajustável de vazão que é inserido dentro da cavidade de uma válvula. A capa (cobertura) e o carretel são montados com uma unidade única (simples), consistindo a cobertura de uma solenóide de força proporcional e um piloto de controle. Quando um sinal elétrico é alimentado em um amplificador eletrônico, a solenóide e o controlador ajustam o piloto para que a pressão fornecida da porta A altere a posição do carretel. Um LVDT então realimenta a posição para o amplificador de modo a manter a condição de orifício para fluir da porta A para a porta B.

Figura 44 – Válvula lógica de controle de vazão proporcional

5.4.4 – VÁLVULAS CONTROLADORAS DE PRESSÃO As válvulas controladoras de pressão são encontradas praticamente em todos os sistemas hidráulicos. Dentre suas funções, ela mantém a pressão do sistema de modo seguro abaixo de um limite superior. Tipos dessas válvulas incluem alivio, redução, sequência e retirada de carga. Essas válvulas são normalmente fechadas, exceto para válvulas de redução que são normalmente abertas. VÁLVULAS DE ALÍVIO


A maioria dos sistemas hidráulicos são projetados para operar dentro de uma faixa de pressão. As válvulas de alívio garantem que o sistema não ultrapassará os valores máximos de pressão evitando dessa forma acidentes e danos aos componentes e ao sistema. As válvulas de alívio primeiramente abrem para permitir a passagem do fluido e a isso se denomina “cracking pressure”. Quando a válvula está permitindo a passagem total do fluxo, ela se encontra no estão de “full-flow pressure”. A diferença entre a pressão de fluxo total e a pressão de abertura é denominada pressão diferential. As válvulas de alívio podem ser divididas em cuas categorias: ação direta e piloto operadas.

VALVULAS DE ALÍVIO DE AÇÃO DIRETA

Consiste de um disco ou esfera, mantida expostos à pressão do sistema em um dos lados e sujeitos à força de uma mola de outro lado. Quando a pressão do sistema, atuando na area da esfera ou do poppet (força) se torna maior do que a força exercida pela mola, a válvula abre. A mola, previamente ajustada, mantem a esfera ou o poppet firmemente apertados contra a sede. O fluido que passa após a abertura da válvula de alívio retorna para o reservatório.

A Válvula de Alívio Poppet, mostrada na figura 45 tem sua aplicação para pequenas vazões. Seu desempenho de resposta rápida as tornam ideais para aliviar pressões oriundas de choques.São bastante utilizadas para evitar danos a componentes e aliviar aumento de pressão causado por expansão térmica.

Figura 45 – Válvula de alívio, poppet, de ação direta sem e com parafuso de ajuste da tensão da mola.

Válvulas de alivio de fluxo reverso e válvulas de alívio de pistão guiado são feitas para aliviar fluxo em ambas as direções. Na válvula de pistão guiado, um pistão deslizante ao invés do disco ou copo (poppet) conecta as portas de pressão e do reservatório. A pressão do sistema atual no pistão e o move contra a força da mola. Quando o pistão se move, ele abre a porta.

Válvulas piloto operadas, são utilizadas em aplicações que requeiram altas vazões com pequenas diferenças de pressão. A válvula piloto operada opera em dois estágios. O


primeiro estágio ocorre no piloto que atua como comando para a válvula principal. O piloto pode ser localizado remotamente e conectado à válvula principal através de tubos.

Figura 46 – Válvula de alívio piloto operada

A figura 47 mostra uma válvula de alívio fabricação ATOS- SPA- Itália, cujas características principais estão indicadas ao lado da figura.

Figura 47 – Válvula de alívio, dois estágios, poppet balanceado – Atos/Spa-Itália.

5.4.5 – VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO

O componente que mantém a pressão secundário, menor que a principal, em um sistema hidráulico é a válvula redutora de pressão. As válvulas redutoras de pressão são, geralmente, normalmente abertas, tipo 2 vias. Existem dois tipos: a de ação direta e a piloto operada. A de ação direta funciona do seguinte modo: Quando a pressão aumenta no circuito secundário, a força hidráulica atua na área A da válvula fechando-a parcialmente. A força da mola que se opõe à força hidráulica pode ser ajustada externamente.


O outro tipo é a redutora de pressão constante que fornece uma pressão pré ajustada, independentemente da pressão do circuito principal.

Figura 48 – Válvula redutora de pressão

5.5 – MANIFOLDS Basicamente os manifolds são de dois tipos: Simples ou Modular. O Manifold Simples é uma única peça que suporta todas as válvulas e contem todas as passagens para todo o sistema. O Manifold Modular é um projeto formado por diversos blocos ou módulos. Cada módulo usualmente suporta uma válvula e contém as passagens internas para as funções daquela válvula. Para atender ao sistema todo, é necessário juntar vários módulos.

Figura 49 – Manifold Simples Figura 50 – Manifold modular

A utilização de manifolds apresenta uma série de vantagens sendo a principal a redução do comprimento de tubulação e quantidade de válvulas, o que otimiza espaço. Os projetistas afirmam qua a utilização de manifolds traz uma redução de 30 a 50% nos custos de instalação e uma redução de até 33% no espaço necessário originalmente.

Figura 51 – Manifolds - Magnaloy


6 – TUBULAÇÃO Os diversos componentes de um sistema hidráulico, visto nos itens anteriores, são conectados através de tubos rígidos ou mangueiras especiais. Os tubos utilizados nos sitemas hidráulicos são de aço sem costura, especialmente fabricados para essa aplicação. Normalmente são fornecidos em varas de 6 metros de comprimento, limpos, oleados e tampados com cap de plástico. A conexão entre tubos é feita por diversos acessórios, entre os quais flanges, uniões, niples, dentre outros. Solda direta entre tubos não é aceitável pela impossibilidade de inspecionar o interior do tubo. As tabelas das figuras a seguir, apresentam alguns dados dos tubos sem costura de aço carbono.

Figura 52 – Parte da tabela de dimensões e pesos de tubos de aço sem costura de aço

carbono e aço liga. (National Tube Supply Company)


Figura 53 – Variação permitida no diâmetro externo

dos tubos de aço sem costura ASTM A106 (National Tube Supply Co)

As tabelas das figuras 54 e 55 indicam as principais normas e as recomendações pertinentes (dados extraídos do catálogo da Plymouth Tube Company)

Figura 54 – Tubos de aço carbono e aço liga


Figura 55 – Tubos de aço inoxidável

7 – ACESSÓRIOS DE TUBULAÇÃO

Os acessórios de tubulação foram desenvolvidos para, dentre outros: -conectar tubulações - facilitar a mudança de direção de tubos rígidos -facilitar a montagem e desmontagem

Os acessórios de tubulação podem ser roscados ou flangeados como mostrado na figura 56.

As conexões rosqueadas ou roscadas, atendem as normas NPT (National Pipe Thread) ou SAE (Society of Automotive Engineers). A rosca NPT promove um aperto para selagem entre as juntas metálicas do material (metal-metal). Por causa desse aperto promovido pela conicidade da rosca, é recomendável aplicar lubrificante ou selante com agente lubrificante para prevenir danos às peças. As conexões SAE apresentam uma rosca paralela que tem a finalidade de prender ou segurar sendo a vedação feita por um anel O. O Anel O se situa na base da rosca macho e faz vedação na superfície plana onde foi praticado o furo da rosca fêmea.

.


Figura 56 – Rosca NPT (à esquerda) e rosca SAE (à direita)

Abaixo, os diversos tipos de acessórios e vedações utilizados. Da esquerda para a direita e de cima para baixo:

Joelho (90º) com rosca NPT

Conector macho com vedação por anel O

Conector macho com vedação metal metal (2 figuras)

Niple com vedação na face por anel O

Tê com vedação por anel O, anel de backup e porca de trava.

Figura 57 – Acessórios e tipos de vedações

Para tubulações com diâmetro acima de 1 polegada de diâmetro externo, utiliza-se flanges desde que com esse diâmetro as porcas seriam muito grandes e necessitariam grandes chaves e força para promover o aperto.

Os flanges utilizados são denomiados “split-flanges” ou flanges bi-partidos sendo compostos por 4 partes: uma cabeça flangeada soldada permanentemente ao tubo, um anel O que se encaixa em uma ranhura usinada na face do flange e dois grampos em metades com os parafusos adequados à conexão.


Split flange double cut split flange split flange SAE J518 code 62

Figura 58 – Flange bi-partido

Figura 59 – Tolerância de montage do flange bi-partido

8 – MANGUEIRAS

Grande parte dos components do sistema hidráulico são conectados por tubos rígidos e sendo rígidos podem transmitir vibrações de um componente para outro. Para atenuar este e outros requisitos, utilizam-se mangueiras ou tubos conformados (curvados). Os tubos de aço são econômicos e têm uma longa vida. Para os fabricantes os tubos conformados oferecem as seguintes vantagens em relação às mangueiras:

Melhor dissipação de calor

Menor raio de curvatura

Menor peso

Capacidade de resitir a pressões acima de 6000 psi (~420 kgf/cm2) Por outro lado, os tubos estão sujeitos à corrosão a menos que especialmente tratados ou de material mais nobre. Adicionalmente, para serem conformados dependem de sofisticados equipamentos e podem necessitar acessórios especiais e trabalho considerável para instalação. As mangueiras, por outro lado, são menos capazes de transmitir vibrações porque elas tendem a amortecer as pulsações. Essa habilidade de absorver vibrações não somente reduz ruídos mas auxilia a aumentar a confiabilidade e a vida do circuito hidráulico.

Desde que adequadamente projetado e instalado, o flange bi-partido (split flange) tem uma folga uniformemente distribuida de 0,01 a 0,03 in (0,25 a 0,75 mm) entre a superfície (port surface) e as metades dos “grampos”.


As mangueiras hidráulicas são classificadas pela pressão, temperatura e compatibilidade com o fluido. Normalmente as mangueiras são fabricadas com borracha (elastômeros) e terminais em aço. A mangueira de borracha do interior é circundada de múltiplas camadas de fios de aço trançado e borracha. O exterior é projetado para resistir à abrasão. O raio de curvatura das mangueiras é cuidadosamente projetado de modo a evitar falhas. A parte mais fraca de uma mangueira hidráulica é a ligação mangueira – terminal. Outra desvantagem das mangueiras é a vida curta do elastômero que requer periódicas substituições, usualmente em intervalos de 5 a 7 anos.

Figura 60 – Exemplos de aplicação de mangueiras e tubos conformados.

INSTALAÇÃO DE MANGUEIRAS A maioria dos fabricantes oferece mangueiras que podem ser curvadas em um raio apertado que é publicado nos padrões industriais. Ainda assim, um raio muito pequeno pode implicar em um encurtamento da vida da mangueira. É consenso que quanto mais aberto a curva (maior o raio) melhor para a mangueira. Outro aspecto a ser observado é a folga necessária para que a mangueira possa dilatar ou contrair. Ver detalhes na figura 61.

Figura 61 – Projeto ruim (poor design) e projeto bom (good design)


Apesar das mangueiras possuírem resistência à abrasão, para certas aplicações é necessário a instalação de proteção adicional. Os fabricantes estimam que 80% das falhas de mangueiras são atribuídas a danos físicos externos, sendo a abrasão a causa principal. A prevenção da abrasão pode ser feita pela fixação da mangueira com um suporte ou grampo adequado. Em algumas aplicações é necessário instalar uma proteção semelhante a uma mola helicoidal por fora da mangueira para protegê-la da fricção com outras partes e superfícies.

Figura 62 – Proteção contra abrasão em mangueiras

SELEÇÃO DE MANGUEIRAS HIDRÁULICAS Alguns autores citam que os projetistas de sistemas hidráulicos devem seguir sete passos para a selação de mangueiras e seus acoplamentos. Para auxiliar nessa seleção, utiliza-se a palavra STAMPED que em inglês significa – SIZE (tamanho), Temperature (Temperatura), Application (aplicação), Materials (materiais), Pressure (pressão), Ends (terminais), e Delivery (entrega na aquisição). SIZE – TAMANHO diâmetro interno, diâmetro externo, comprimento TEMPERATURE – TEMPERATURA interna e externa (exposição) x tipo de elastômero APPLICATION – APLICAÇÃO raio de curvatura, local, situação... MATERIALS – MATRIAIS compatibilidade do elastômero com o fluido PRESSURE – PRESSÃO capacidade de suportar pressão maior ou igual a do sistema ENDS – TERMINAISadequação e padronização com um standard definido DELIVERY – ENTREGA produto disponível? Prazo de entrega. A tabela a seguir fornece as características das mangueiras hidráulicas de acordo com a classificação SAE (fonte:hydraulic & pneumatics).


Type of fluid Pressure range

SAE# Petroleum

oil

Synthetic

oil

High-water

content Temp.* psi ID, in. psi ID, in.

100R1 x x 1 3,000 3/16 375 2

100R2 x x 1 5,000 3/16 1,000 2-1/2

100R3 x x 1 1,500 3/16 375 1-1/4

100R4 x x 1 300 3/4 35 4

100R5 x x 1 3,000 3/16 200 3

100R6 x x 1 500 3/16 300 3/4

100R7 x x x 2 3,000 3/16 1,000 1

100R8 x x x 2 5,000 3/16 2,000 1

100R9 x x 1 4,500 3/8 2,000 2

100R10 x x 1 10,000 3/16 2,500 2

100R11 x x 1 12,500 3/16 2,500 2-1/2

100R12 x x 3 4,000 3/8 2,500 2

100R13 x x 3 5,000 3/4 5,000 2

100R14 x x x 4 1,500 1/8 600 1-1/8

100R15 x 3 6,000 3/8 6,000 1-1/2

100R16 x x 1 5,000 1/4 1,625 1-1/4

* Temperatures: 1 = -40° to 100°C; 2 = -40° to 93°C; 3 = -40° to 121°C; 4 = -54° to 204°C


PADRÃO SAE para mangueiras – descrição e construção

SAE 100R1

Esta mangueira deve ser utilizada com fluidos hidráulicos a base de Petróleo ( e água) dentro de uma

faixa de temperature de -40° to 100° C.

Tipe A – Consiste de um tubo interno de borracha sintética resistente a óleo, uma trama de arame

para reforço e uma cobertura de borracha sintética resistente a óleo e tempo. Uma camada de

material adequado pode ser usada sobre o tubo interno ou sobre a trama de arame (ou de ambos)

para ancorar a borracha sintética ao arame.

Tipo AT – Mesma construção do Tipo A, exceto por possuir cobertura projetada para montagem com

acessórios que não necessitam remoção da cobertura ou qualquer porção dela.

SAE 100R2

Esta mangueira deve ser utilizada com fluido hidráulico a base de Petróleo (e água), dentro de uma


Consiste de um tubo interno de borracha sintética resitente a óleo, reforço de arame de aço de

acordo com o tipo de mangueira, conforme detalhado a seguir, e uma cobertura de borracha

resistente ao tempo e a óleo. Uma camada de material adequado pode ser utilizada sobre o tubo,

sobre o reforço aramado ou sobre ambos para ancorar a borracha sintética ao arame

Tipo A – Esse tipo tem duas camadas de reforço aramado Tipo B – Esse tipo tem duas espirais lonadas e uma trança de reforço. Tipo AT – Esse tipo é o mesmo do tipo A mas tem uma capa projetada para montage com acessõrios os quais não necessitam a remoção da capa o qualquer porção dela. Tipo BT – Esse tipo é o mesmo do tipo B mas tem uma capa projetada para montagem com acessórios os quais não necessitam a remoção da capa o qualquer porção dela.

SAE 100R3

Essa mangueira deve ser usada com fluido a base de Petróleo ( e água) dentro de uma faixa de

temperature de -40° to 100° C.

É fabricada com um tubo interno de borracha sintética resistente a óleo, duas camadas de tecido de

algodão e cobertura de borracha sintética resistente a óleo e ao tempo.

SAE 100R4


Essa mangueira deve ser utilizada em aplicações de baixa pressão e vácuo com fluidos à base de

Petróleo e água emu ma faixa de temperature de -40° to 100° C.

É construida com um tubo interno de borracha sintética resitente a óleo, um reforço consistindo de

uma ou mais camadas trançada de fibras têxteis com um espiral adequado de arame e uma capa de

borracha sintética resistente a óleo e ao tempo.

SAE 100R5

Essa mangueira deve ser utilizada com fluido hidráulico a base de Petróleo e água dentro de uma


É construída com um tubo interno de borracha sintética reforçado com duas camadas de tecido

separados por uma camada de arame de aço de alta resistência. Todas as camdas são impregnadas

com um compost de borracha sintética resistente a óleo.

SAE 100R6

Essa mangueira deve ser utilizada com fluído hidráulico a base de Petróleo e água dentro de uma

faixa de -40° to 100° C.

Consiste de um tubo interno de borracha sintética, uma camada de tecido de algodão e cobrtura

externa de borracha sintética resitente a óleo e ao tempo.

SAE 100R7

Essa mangueira de termoplático deve ser utilizado para óleo hidráulico a base de óleosintético, de

Petróleo e água emu ma faixa de temperature de -40° to 93° C.

Consiste de um tubo interno de termoplástico resitente a fluidos hidráulicos com reforço de fibras

sintéticas e cobertura resistente ao tempo e a óleos hidráulicos. É identificada pela cor laranja e

linha. Sua capacidade de resistir a pressão é identical a da 100R1.

SAE 100R8

Essa mangueira de termoplastico para alta pressão deve ser usado com fluido a base de óleo

sintético, de Petróleo e água dentro de uma faixa de -40 a 93ºC. Consiste de um tubo interno de

termoplástico resistente a fluidos hidráulicos com reforço de fibras sintéticas e uma cobertura

resistente a fluidos hidráulicos e ao tempo. É identificada pela cor laranja e linha apropriada e sua

capacidade de pressão é idêntica a da 100R2.


SAE 100R9

Essa mangueira deve ser utilizada com fluido a base de Petróleo e água dentro de uma faixa de -40°

to 100° C.

Tipo A – Esse tipo consiste de um tubo interno de borracha sintética, quatro camadas de arame em

espiral colocados em direções opostas e uma cobertura de borracha sintética resitente a óleo e ao

tempo. Uma camada de material adequado pode ser utilizado para ancorar o reforço de arames à

borracha sintética.

Tipo AT – Esse tipo tem a mesma construção do Tipo A mas sua cobertura é projetada para montage

de acessórios que não necessitem remoção da cobertura ou porção dela.

SAE 100R10


to 100° C.

Tipo A – Esse tipo consiste de um tubo interno de borracha sintética, quatro camadas de arame

grosso (heavy) em espiral colocados em direções opostas e uma cobertura de borracha sintética

resitente a óleo e ao tempo. Uma camada de material adequado pode ser utilizado para ancorar o

reforço de arames à borracha sintética.

Tipo AT – Esse tipo tem a mesma construção do Tipo A mas sua cobertura é projetada para montage

de acessórios que não necessitem remoção da cobertura ou porção dela.

SAE 100R11


to 100° C.

Consiste de um tubo interno de borracha sintética resitente a óleo, seis camadas em espiral de

arame colocados em direções opostas e uma cobertura de borracha sintética resitente a óleo e ao

tempo. Uma camada de material adequado pode ser utilizado para ancorar o reforço de arames à

borracha sintética

SAE 100R12


to 121° C.

Esse tipo consiste de um tubo interno de borracha sintética, quatro camadas de arame grosso

(heavy) em espiral colocados em direções opostas e uma cobertura de borracha sintética resitente a

óleo e ao tempo. Uma camada de material adequado pode ser utilizado para ancorar o reforço de


A figura 63 mostra uma pagina do catálogo da HansaFlex onde é possível verificar os principais dados da mangueira.

arames à borracha sintética.

SAE 100R13


to 121° C.

Consiste de um tubo interno de borracha sintética resistente a óleo seguido por multiplas camadas

espirais de arame grosso (heavy) em direções opostas (alternadas) e uma cobertura de borracha

sintética resitente a óleo e ao. Uma camada de material adequado pode ser utilizado para ancorar o

reforço de arames à borracha sintética .

SAE 100R14

Essa mangueira deve ser usada com fluido hidráulico a base de petroleo, sintético e água emu ma


Tipo A – Esse tipo consiste de um tubo interno de politetrafluoretileno (PTFE) reforçada com uma

camada de aço inoxidável AISI 303.

Tipo B – Esse tipo tem a mesma construção do Tipo A mas tem uma possui uma superficie interna

eletricamente condutora para prevenir aumento da carga eletrostática.

SAE 100R15

Essa mangueira deve ser usada em fluidos a base de Petróleo dentro da faixa de -40° to 121° C.

Consiste de um tubo interno de borracha sintética resistente a óleo, multiplas camadas de arame

(heavy) montados em direções alternadas e uma cobertura de borracha sintética resistente a óleo e

ao tempo. Uma camada de material adequado pode ser utilizado para ancorar o reforço de arames à

borracha sintética .

SAE 100R16

Essa mangueira deve ser usada em fluidos a base de Petróleo dentro da faixa de -40° to 100° C.

Consiste de um tubo interno de borracha sintética, reforço de arame de aço de uma ou duas

camadas e uma cobertura de borracha sintética resistente a óleo e ao tempo. Uma camada de

material adequado pode ser utilizado para ancorar o reforço de arames à borracha sintética .


Figura 63 – Catálogo de mangueira (HansaFlex)

ENGATES RÁPIDOS Quando é necessária a conexão e desconexão com freqüência maior que uma vez por semana, as chances de economia pelo uso de engates rápidos se pagam pelo aumento da produtividade.


Mesmo fabricados por empresas diferentes, todos têm em comum alguns elementos: Todos têm um plug e um soquete. O plug é o macho e o soquete a fêmea. Quando conectados adequadamente, essas partes selam e travam a junta sendo capazes de resistir à pressão sem vazamentos. Existem diversos tipos de engates rápidos e alguns deles estão mostrados a seguir: ESFERA ou BALL LOCK É o mais comum e tem larga aplicação. Um grupo de esferas é posicionado em furos localizados em volta do diâmetro interno do corpo do soquete e uma mola força as esferas contra o corpo do soquete.

Figura 64 – Engate rápido de esferas

LINCOLN, PIN-LOCK ou PINO

Nesse tipo de engate rápido o pino do soquete tem um cone truncado que, quando empurrado para dentro do soquete, contraria a força da mola e se encaixa na ranhura do soquete.

Figura 65 – Engate rápido tipo Lincoln ou Pin-Lock

ROLETES ou ROLLER-LOCK Usam roletes de ou pinos trava espaçados em ranhuras ou recessos em volta do diametro interno do soquete.

Figura 66 – Engate rápido tipo Roller lock

TIPO REFINARIA ou CAMES (CAM LOCK)

Nesse tipo, por ação de duas alavancas externas promove-se o travamento das duas porções do engate rápido. É o tipo mais comumente utilizado em diâmetros maiores.


Figura 67 – Engate rápido tipo refinaria ou cames

“SWIVELS” E JUNTAS ROTATIVAS

O desenvolvimento das “swivel joints” e juntas rotativas se deu em função da necessidade de preservar a integridade das mangueiras pelos efeitos de tensões oriundas de curvamento, giro, vibração, dentre outros.

As swivel joint podem transmitir o fluido para múltiplas linhas em um circuito através de um manifold que gira continuamente, isto é, um manifold rotativo. Em geral o fluido entra em uma ou mais portas na metade estacionária da peça e saí através das portas que estão na metade que gira.

Figura 68 – Principio da “swivel joint”

Figura 69 – Junta ou união rotativa (Haag+Zeissler)


Figura 70 – Detalhes construtivos da swivel joint Haag+Zeissler

Figura 71 – Junta rotativa multi-portas

Figura 72 – Swivels Joints (Super Swivels Co.)


9 - SUPORTES PARA TUBULAÇÃO E ACESSÓRIOS Os suportes, braçadeiras, grampos e fixadores de tubulação, mangueira e acessórios do sistema hidráulico têm um papel fundamental seja para organizar e melhorar o lay-out, seja para evitar vibrações, choques e outros problemas que reduzem a vida útil dos componentes. Existem diversos tipos de suportes, grampos ou fixadores. Abaixo serão mostrados alguns dos mais utilizados.

Figura 73

Figura 74 – Braçadeira ou Abraçadeira


Figura 75 – Grampo U

Figura 76


Figura 79

Figura 80 - Braçadeira para acumuladores


Figura 81 –Abraçadeira simples

A figura 82 mostra o circuito hidráulico de acionamento de portões de garagem. O desenho detalha os componentes do circuito hidráulico, desde a unidade de força aos cilindros de atuação no portão. São mostrados os acessórios de tubulação, os suportes (abraçadeiras) e as mangueiras.

Figura 82


10 - SIMBOLOGIA Linhas

linha contínua – linha de fluxo

linha pontilhada - piloto, dreno

envelope – linha com traço curto e longo em volta de dois ou mais simbolos de componentes

Círculos

Circulo grande – bomba, motor

Círculo pequeno – dispositivo de medição

Semi círculo – atuador rotativo

Quadrado

Um quadrado – controle de pressão Dois ou três quadrados – controle direcional

Losango

Condicionador do fluido – filtro, trocador de calor, lubrificador, ...

Triângulo

Fechado – direção do fluxo hidráulico

Aberto – direção do fluxo pneumático

Miscelânea

Mola

Restrição ao fluxo

BOMBAS E COMPRESSORES

Bombas hidráulicas de deslocamento fixo

Unidirecional

Bidirecional

Bombas hidráulicas de deslocamento ajustável

Unidirecional

Bidirecional

Compressor

Compressor

MOTORES

Motor hidráulico de deslocamento fixo ou pneumático

Unidirecional

Bidirecional

Motor hidráulico de deslocamento ajustável

Unidirecional


Bidirecional

Atuador rotativo

Hidráulico

Pneumático

CILINDROS

De simples ação

Retorno por força externa

Retornado ou estendido por força de mola

De dupla ação

Pistão simples (fluido necessário para estender e retrair)

Haste dos dois lados do cilindro

Cilindros com amortecimento

Simples amortecimento fixo

Duplo amortecimento fixo

Simples amortecimento ajustável

Duplo amortecimento ajustável

VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL

Válvulas de controle direcional 2 vias, 2 posições

Normalmente fechada com 2 vias e 2 posições finitas

Normalmente aberta com 2 vias e 2 posições finitas

Válvulas de controle direcional 3 vias, 2 posições

Normalmente fechada com 3 vias e 2 posições finitas

Normalmente aberta com 3 vias e 2 posições finitas

Válvula de controle direcional 4 vias, 2 posições

4 vias e 2 posições finitas

Válvula de controle de 4 vias, 3 posições

4 vias e 3 posições finitas. A posição centrao (*) pode ter vários caminhos

VÁLVULA DE CONTROLE DIRECIONAL PROPORCIONAL

Servo eletro-hidráulico


Simples estágio, operação direta aceitando sinal analógico e provê um sinal similar análogo à saída do fluido.

Dois estágios com feedback mecânico operação indireta do piloto que aceita sinal análogico e provê similar de saída analogo ao fluido de potência

MÉTODOS DE CONTROLE

Manual

Símbolo geral sem especificar o tipo de controle utilizado

Botão

Alavanca

Pedal

Mecânico

Pistão ou seguidor

Mola

Rolete

Rolete (somente em uma direção)

Elétrico

Solenóide

Piloto operada

pneumática

hidráulica

Piloto operada dois estágios

Pneumática (sol. 1º estágio)

Pneumatica (ar no segundo estágio)

Hidráulica (sol. 1º estágio)

Hidráulica (hidráulica no Segundo estágio)

VÁLVULAS DE RETENÇÃO

Válvula de retenção fluxo livre em una direção e bloqueado na outra.

Válvula de retenção piloto operada, piloto para fechar

Válvula de retenção piloto operada, piloto para abrir

VÁLVULAS DE CONTROLE DE PRESSÃO Válvula de Alívio normalmente fechada


Pressão da linha é limitada pelo ajuste da válvula e parte secundária é

enviada para o tanque.

Válvula de Alívio de Pressão Proporcional

Pressão da linha é limitada para e um proporcional sinal eletrônico

Válvula sequencial

Quando a pressão na linha atinge o valor ajustado na válvula, esta abre premitindo a passage do fluxo para a porta secundária. O piloto pode ser drenado externamente para o tanque.

Válvula Redutora de Pressão

O valor fica limitado a pressão de ajuste da válvula

VÁLVULAS DE CONTROLE DE VAZÃO Válvula Agulha

Vazão de saída ajustável

Válvula de Controle de Vazão

Com saída fixa (variações não pressão de entrada não afetam a taxa de vazão)

Com saída fixa e porta de alívio para o reservatório do excess de fluxo (variações na pressão de entrada não afetam a taxa de vazão)

Com saída variável

Orifício fixo

Fluxo medido à direita contra fluxo livre à esquerda

Controle de vazão fixo com pressão compensada. Variação de carga

não influencia saída de vazão.

Pressão e temperatura compensadas.

Com saída variável e porta de alívio para o reservatório-with variable output and relief port to reservoir

Válvula divisora de fluxo

O fluxo é dividido igualmente para as duas vias.

DIVERSOS

Acumulador


Filtro

Válvula de bloqueio (shutoff)

Purgador manual

Purgador automático

Trocador de Calor

11 – EXEMPLOS DE CIRCUITOS HIDRÁULICOS Os circuitos a seguir, ilustram a aplicação dos simbolos mostrados no item 10.

Figura 83


Figura 84


Figura 85 – Esquema hidráulico do avião Boeing 737* *Above schematic courtesy of Leon Van Der Linde.


Figura 86 - Diagrama detalhado do circuito hidráulico do avião Boeing 737


REFERÊNCIAS e FONTES DE CONSULTA

Nome site

Hawer Hydraulik www.hawe.de

Bosch Rexroth www.boschrexroth.com/country_units/south_america/brasil/

Parker Haniffin www.parker.com

Hydraulics & Pneumatics www.hydraulicspneumatics.com

Noreq www.noreq.no

Muncie Power Products www.munciepower.com

National Programme on Technology Enhanced Learning

www.neptel.ttim.ac.in

Terex www.terex-demag.com

Hydraylic Foundations John Deere Training Department

Introduction to Hydraulics www.hwhcorp.com

Magnaloy Coupling Co. magnaloy.com/Products/hydraulic_manifolds/

Atos SpA www.atos.com

National Tube Supply Co www.nationaltubesupply.com

Plymouth Tube Co. www.plymouth.com

Veba Group www.veba-group.it

Hansa Flex do Brasil Ltda www.hansa-flex.com.br

Haag+Zeissler www.haag-zeissler.com

Super Swivels www.superswivels.com

Hydac International www.hydacusa.com

The 737 Information Site www.b737.org.uk/hydraulics.htm

---------------------------------------------------------------------

ESCLARECIMENTO

A TECÉM disponibiliza este material em sua página como meio de consulta sobre a aplicação genérica de sistemas hidráulicos.

Trata-se de material oriundo de compilação de outras publicações e informações em sites da Internet, cujas fontes são citadas

referências e fontes de consulta, na última página.

Por se tratar de material compilado de outras fontes e não se destinar a utilização profissional em projetos, trabalhos e/ou

aplicações específicas a TECÉM:

aceita de bom grado críticas e sugestões para melhoria do material disponibilizado.

não se responsabiliza pelos resultados oriundos da aplicação do conteúdo em qualquer situação ou sob qualquer

pretexto.

Belo Horizonte, janeiro 2009

NOÇÕES ELEMENTARES DE SISTEMAS HIDRÁ · PDF fileNOÇÕES...

Documents

Transcript of NOÇÕES ELEMENTARES DE SISTEMAS HIDRÁ · PDF fileNOÇÕES...