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UFSM – Universidade federal de Santa Maria

CT – Centro de Tecnologia DEM – Departamento de Engenharia Mecânica

DEM 1027 – Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos Prof. Paulo Barreto

Apostila de

Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos

I - INTRODUÇÃO

Com a constante evolução tecnológica, tem-se no mercado a intensa

necessidade de se desenvolverem técnicas de trabalho que possibilitem ao homem o

aprimoramento nos processos produtivos e a busca da qualidade. Para se buscar a

otimização de sistemas nos processos industriais, faz-se o uso da junção dos meios

de transmissão de energia, sendo estes:

• Mecânica;

• Elétrica;

•Eletrônica;

•Pneumática;

• Hidráulica.

Experiências têm mostrado que a hidráulica vem se destacando e ganhando

espaço como um meio de transmissão de energia nos mais variados segmentos do

mercado, sendo a Hidráulica Industrial e Móbil as que apresentam um maior

crescimento. Porém, pode-se notar que a hidráulica está presente em todos os

setores industriais. Amplas áreas de automatização foram possíveis com a

introdução de sistemas hidráulicos para controle de movimentos.

Para um conhecimento detalhado e estudo da energia hidráulica vamos

inicialmente entender o termo Hidráulica. O termo Hidráulica derivou-se da raiz grega

Hidro, que tem o significado de água, por essa razão entendem-se por Hidráulica

todas as leis e comportamentos relativos à água ou outro fluido, ou seja, Hidráulica é

o estudo das características e uso dos fluidos sob pressão.

Objetivo da hidráulica: P = T/t = (F x D)/t. POTÊNCIA - é a medida de uma determinada força, que se move através de uma

determinada distância, a uma determinada velocidade. Para compreender esta

afirmação, precisamos definir força.

Métodos de Transmissão de Potência:

MECÂNICA: mais utilizada para curtas distâncias.

Ex: roda, engrenagens, polias, correntes, correias, etc...

ELÉTRICO: mais econômico para longas distâncias.

Ex: geradores, motores elétricos.

FLUÍDICO: usa o fluido como meio transmissor de potência (fluído sobre

pressão).

FORÇA - é definida como qualquer causa que tende a produzir ou modificar

movimentos. Devido à inércia, um corpo em repouso tende a permanecer em

repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento, até ser

atuado por uma força externa. A resistência à mudança de velocidade depende do

peso do objeto e da fricção entre as superfícies de contato. Se quisermos

movimentar um objeto, como a cabeça de uma máquina-ferramenta (torno), devemos

aplicar-lhe uma força. A quantidade de força necessária dependerá da inércia do

objeto. A força pode ser expressa em qualquer das unidades de medida de peso,

mas comumente é expressa em quilos ou libras.

PRESSÃO – é uma quantidade de força aplicada numa unidade de área. P=F/A. Os

sistemas hidráulicos e pneumáticos têm como medida de pressão o quilograma-força

por centímetro quadrado (kgf/cm2), a libra-força por polegada quadrada (PSI = do

inglês Pounds per Square Inch) e também bar (N/m2 x 1000) do sistema francês ou

ainda pascal (Pa) que é igual a força de 1 Newton por metro quadrado. Unidades: 1 bar = 1kgf/cm2 = 1 ATM

1 bar = 0,998 kgf/cm2

1 ATM = 1,083 kgf/cm2

BLAISE PASCAL – físico e matemático Francês, viveu no século XVII, estudou as

propriedades físicas dos líquidos e formulou a lei básica da hidráulica. A lei de Pascal

estabelece que: a pressão exercida em um ponto qualquer de um fluido (líquido ou

gás) estático é a mesma em todas as direções e é perpendicular às paredes do

recipiente onde ela está encerrada.

DANIEL BERNOULLI - cientista Holandês do século XVIII, estudando a relação da

velocidade de um fluido e a pressão exercida neste, descobriu um fenômeno

interessante no qual hoje leva seu nome, ou seja, o princípio de Bernoulli que

diz: Quando a velocidade de um fluido aumenta, a pressão deste fluido

diminui. Ou seja, para qualquer fluido em movimento a pressão é menor onde a

velocidade é maior.

OBS – Quando não há movimento de fluido, aplicamos o princípio de Pascal

(pressão é a mesma em todos os sentidos) e quando há movimento de fluido

aplicamos o princípio de Bernoulli (o aumento da velocidade do fluido acarreta uma

queda de pressão).

II – CONCEITOS BÁSICOS

HIDRÁULICA – ciência que estuda os fluídos em escoamento e/ou sob

pressão.

FLUÍDO – qualquer substância que escoa, capaz de assumir a forma do

recipiente onde ele se encontra.

SISTEMA ÓLEO HIDRÁULICO ESTÁTICO – energia potencial com o fluído a

alta pressão e baixas velocidades.

SISTEMA ÓLEO HIDRÁULICO CINÉTICO – energia cinética do fluído a altas

velocidades.

2.1-PRESSÃO EM CANALIZAÇÃO

PT = Pestática + Pdinâmica

PRESSÃO ESTÁTICA: fluído sob pressão sem que haja movimento e sim

somente acomodamento (conforme a compressibilidade).

PRESSÃO DINÂMICA: com o aumento da velocidade de escoamento, diminui

a pressão estática, aumenta a dinâmica.

DEPRESSÃO OU SUCÇÃO: à medida que aumenta a pressão dinâmica,

reduz tanto a pressão estática até um valor de nº mínimo ou negativo, onde pelo

orifício haverá uma sucção.

2.2-CLASSIFICAÇÃO DOS S.H. de acordo com a pressão:

baixa pressão � 0 – 14 bar

média pressão � 14 – 35 bar

média alta pressão � 35 – 84 bar

alta pressão � 84 – 210 bar

extra alta pressão � > 210 bar

de acordo com a aplicação:

pressão contínua

pressão intermitente

de acordo com o tipo de bomba:

vazão constante

vazão variável

2.3-ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA HIDRÁULICO

1 - Sistema de aplicação de energia � atuador;

2 - Sistema de distribuição e controle � válvulas A,B,C;

3 - Sistema gerador de energia � bomba, motor elétrico, filtros.

2.4-VANTAGENS E DESVANTAGENS DE UM SISTEMA HIDRÁULICO

VANTAGENS:

- grande flexibilidade em espaços reduzidos;

- rápida e suave inversão de movimentos;

- variações micrométricas na velocidade;

- sistema autolubrificante;

- pouco peso em relação à potência;

- o óleo hidráulico é um bom condutor de calor.

DESVANTAGENS:

- custo elevado;

- baixo rendimento devido a 3 fatores;

- transformação de energia;

- vazamento interno em todos os componentes;

- atrito interno e externo.

2.5-COMPARAÇÃO COM O SISTEMA PNEUMÁTICO

Sistema hidráulico possui controle de força (pressão) e velocidade (vazão),

bem mais apurados que o sistema pneumático, além de poderem trabalhar com

pressões bem mais elevadas.

• PRINCÍPIOS BÁSICOS

1-LEI DE PASCAL - princípio fundamental da hidráulica – “Toda a pressão aplicada

em um fluído num recipiente fechado, age igualmente em todas as direções na

massa fluídica e perpendicular as paredes do recipiente”.

F = força A = área P = pressão 1. Suponhamos uma garrafa cheia de um líquido

imcompressível

2. Se aplicarmos uma força de 10kgf numa rolha de

1cm2 de área...

3. ...o resultado será uma força de 10kgf em cada

centímetro quadrado da garrafa.

4. Se o fundo da garrafa tiver uma área de 20cm2 e

cada centímetro quadrado tiver uma força de 10kgf,

teremos como resultante uma força de 200kgf

aplicada ao fundo da garrafa.

2-LEI DE LAVOUSIER – conservação de energia – “Na natureza não se pode criar

ou destruir energia, pode-se apenas transformá-la”.

3-PRESSÃO HIDROSTÁTICA – a pressão existente em qualquer ponto da massa

fluída será igual à soma da pressão atmosférica com a pressão exercida pela coluna

de fluído sobre esse ponto.

EXPERIÊNCIA DO MANÔMETRO

- Alturas iguais

P = � . h

P = 0,001 kg/cm3 . 1000 cm P = 1 kg/cm2

Y= densidade da água =1000Kg/m3

- Alturas diferentes

Pela experiência do manômetro conclui-se que pressão estática medida

depende da altura estando sujeita a lei de Pascal do contrário teremos pressão

dinâmica que não é medida pelo manômetro.

4-FORÇA E PRESSÃO:

Força: qualquer agente capaz de realizar um trabalho

Pressão: toda força aplicada em relação a uma área.

Princípio da Alavanca:

1) Mecânico:

2) Hidráulico:

barAF

P 205,2

50 === � kgfAPF 100520 =⋅=⋅=

Em hidráulica podemos equilibrar dois pesos distintos desde que haja uma

relação entre as áreas envolvidas, ou seja, um pequeno esforço é um grande

deslocamento consegue-se grandes esforços representando trabalhos iguais (F x D).

AF

P = VQ

ADVQ =�⋅= Q

VFP

⋅=

Em óleo hidráulico diz-se que existe pressão em determinada parte do

circuito quando existir resistência ao fluxo de óleo gerado pela bomba portanto a

bomba não gera pressão, mas sim vazão.

5-PRINCÍPIO DE BERNOULLI:

“A soma da pressão e energia cinética nos vários pontos de um sistema é

constante para uma vazão constante”.

Portanto a pressão em C será menor devido a maior velocidade de fluídos,

pois a pressão estática de um fluído em movimento varia em relação inversa a sua

velocidade.

6-ESCOAMENTO DO FLUÍDO EM CANALIZAÇÃO:

O óleo sempre percorre o caminho mais fácil (menor perda de carga).

Tipos de escoamento: depende do número de Reynolds (v, diâmetro interno,

viscosidade cinemática e também da rugosidade interna do tubo).

νDV ⋅=Re

V � Velocidade do fluído [cm/s] D � Diâmetro interno [cm] v � Viscosidade cinemática [cm2/s]

Re = 0 – 2000 - laminar Re > 3000 - turbulento

O ideal em circuitos hidráulicos é trabalhar sempre com regime laminar, pois

regime turbulento altera as características do circuito hidráulico e do fluído.

7-VAZÃO EM DUTOS:

Nos sistemas dinâmicos, o fluido que passa pela tubulação se desloca a

certa velocidade. Esta é a velocidade do fluido, que de modo geral é medida em

centímetros por segundo (cm/seg.). O volume do fluido passando pela tubulação em

um determinado período de tempo é a vazão (Q = V.A), em litros por segundo (l/s). A

relação entre velocidade e vazão pode ser vista na ilustração.

Para encher um recipiente de 20 litros em um minuto, o volume de fluido em

um cano de grande diâmetro deve passar a uma velocidade de 300 cm/s. No tubo de

pequeno diâmetro, o volume deve passar a uma velocidade de 600 cm/s para encher

o recipiente no tempo de um minuto. Em ambos os casos a vazão é de 20

litros/minuto, mas as velocidades do fluido são diferentes.

Q = volume = V tempo t Q = v . A

8-VELOCIDADE DE ESCOAMENTO RECOMENDADO EM SISTEMA

HIDRÁULICOS

para sucção V = 60,96 - 121,92cm/s

para retorno V = 304,8 - 457,2cm/s

retorno após válvula de alívio V = 457,2 - 762,2cm/s

pressão abaixo de 210 bar V = 762,2 - 914,4cm/s

pressão acima de 210 bar V = 457,2 - 509,6cm/s

Observando essas velocidades teremos:

- menor perda de cargas através de um provável escoamento laminar.

- o diâmetro calculando deverá resultar próximo de um diâmetro comercial.

9-PERDA DE CARGA NA LINHA DE PRESSÃO:

2159151

9266

2

⋅⋅⋅⋅=∆ γVDL

fP

�P = perda de carga – [bar]

f = fator de fricção – [cm]

L = comprimento da canalização – [cm]

D = diâmetro interno – [cm]

V = velocidade (recomendada) – [cm/s]

� = densidade de fluído – [kg/cm3]

Cálculo: 1.Fator de fricção “f”: f = X/Re X = 64 � tubos rígidos e temperatura constante.

X = 75 � tubos rígidos e temperatura variável.

� tubos flexíveis e temperatura constante.

X = 90 � tubos flexíveis e temperaturas variáveis.

νDV ⋅=Re v = SAE 10 – 0,45 - 0,50 [cm2/s]

2.Comprimento total “L”:

LT = Lc + Le

Lc � comprimento da canalização

Le � comprimento equivalente aos acessórios

3.Diâmetro “D”:

4

2DA

⋅= π � ( )π

AD ⋅= 4 � AD 128,1=

4.Densidade do fluido [kg/m3]

SAE 10 � 881,1 kg/m3

5.Cálculo da espessura da parede da tubulação:

( )PSDPS

t i

⋅−⋅⋅

=ζ2

t � espessura da parede [cm]

S � coeficiente de segurança

P � pressão [bar]

Di � diâmetro interno [cm]

� � resistência do material = 3500 - 5000kgf/cm2

6.Potência:

η⋅⋅=

456min]/[][

][lQbarP

cvPot η⋅

⋅=1714

][][][

gpmQpsiPhpPot

cvHp ⋅= 0138,1

� � rendimento da bomba 7.Perda de Potência:

19,447min]/[][ lQbarP

Hp Tperda

⋅∆=

8.Potência Disponível: Hpdispon = Hp – Hpperda 9.Eficiência do Sistema:

Hp

Hpdispon=η

10.Calor Gerado Q = Hpperdido . 642 [kcal/h] Após determinar �P, efetuar a soma deste cálculo com as perdas de carga

localizadas nos componentes hidráulicos (catálogo do fabricante) para se obter a

perda de carga total (�PT) determinando-se o �PT verificar se é suficiente.

III - FLUIDOS HIDRÁULICOS

Devido ao custo elevado de um Sistema Hidráulico, deve-se obter dele:

máximo rendimento com mínimo de manutenção. Para isso, é fundamental a escolha

e utilização correta dos fluidos hidráulicos.

3.1 - Finalidades Básicas

Transmissão de Potência: Transmitir com eficiência a potência que lhe é

fornecida. Para isso, a compressibilidade deverá variar de 0,5 a 2%. Para um

aumento de 70 bar (depende da temperatura e do tipo do fluido).

Lubrificação: A viscosidade e o índice de viscosidade deverão ser os ideais

para um melhor efeito lubrificante.

Vedar as folgas entre peças móveis: Depende também da viscosidade e do

índice de viscosidade.

Resfriar ou dissipar calor: Depende de características de condutividade

térmica (capacidade de trocar calor).

Fluidos utilizados nos sistemas hidráulicos:

A – Óleo Mineral (SAE 10);

B – Fluidos Sintéticos.

Óleo Mineral (SAE 10): Derivado de petróleo, devendo possuir uma série de

características ou qualidades naturais e outras adicionadas que assegurem as

utilidades básicas de um sistema hidráulico.

3.2 - Qualidades Naturais:

1- Viscosidade: É a capacidade de evitar o contato entre a superfície, bem

como sua resistência ao escoamento (100 a 250 SSU).

SSU (Segundo Saybolt Universal)

Uma das medidas de viscosidade dos fluidos é o SSU - abreviatura de

Segundo Saybolt Universal. O professor Saybolt aqueceu um líquido com volume

predeterminado a uma dada temperatura e fez o líquido passar por uma abertura de

tamanho também especificado. Ele cronometrou o fluxo (em segundos), até que o

líquido enchesse um recipiente com capacidade de 60 mililitros. O resultado foi a

medição da viscosidade em SSU.

Valores da Viscosidade em S.S.U.:

Viscosidade

Mínima

de Operação

Viscosidade

Ideal de

Operação

Viscosidade

Máxima

Viscosidade

Máxima para início

de Operação

Bomba � � � �

Engrenagens

40 SSU

100 - 250

1000

4000

Pistões

Radiais

60

100 – 250

300

750

2- Índice de Viscosidade: É a variação de viscosidade de acordo com a variação de

temperatura. Quanto maior o índice de viscosidade, melhor é a qualidade do óleo, ou

seja, menos varia a viscosidade com o aumento da temperatura.

3- Anti-Emulsificação: É a capacidade que o óleo deve possuir de separar-se da

água, principalmente por condensação.

4- Número de Neutralização: (máxima) 1g de hidróxido de potássio. É a medida de

acidez ou alcalinidade do óleo, pois este em excesso acarreta corrosão dos metais e

dos elementos de vedação.

5- Ponto de Anilina: 200°F = 93,3°C. É a temperatura na qual o óleo e a anilina

assumem uma única colocação em solução bifásica (200°F).

Valores Diferentes {BPA < 200°F: Ação solvente nas vedações;

{APA > 200°F: Resseca as vedações.

3.4 - Qualidades Aditivas

1)

A) Antioxidação: Os agentes anti-oxidantes neutralizam o ácido e a escória

resultante da reação química entre o óleo e o oxigênio.

B) Antiespumante: Neutraliza as bolhas de ar que origina a espuma evitando a

cavitação que é devida à alta compressibilidade do ar.

C) Antidesgastante: Reduz o desgaste principalmente de bombas que giram a

alta rotação.

D) Detergentes: Não são recomendados, pois dissolvem as impurezas,

tornando difícil a sua filtragem.

2)

Fluidos Resistentes ao Fogo: Características que os difere do óleo mineral.

Desvantagens:

- Aumento do desgaste do equipamento;

- Deterioração de pinturas, vedações e isolantes térmicos;

- Redução ou aumento da viscosidade com o uso.

Vantagens:

- Não propagação ao fogo.

A) Fluidos Sintéticos:

Base de fosfatos, ésteres e cloridratos de hidrocarbonetos. Devido as suas

estruturas químicas oferece resistência a propagação do fogo com as seguintes

desvantagens:

1°) Alto custo de aquisição;

2°) À temperatura elevada ataca sistemas elétricos;

3°) Decréscimo acentuado de viscosidade com o uso.

B) Fluidos Não Sintéticos:

Água Glicol: 25 a 50% de água + etileno ou propileno de glicol + aditivo lubrificante.

Análises constantes, pois devido à evaporação da água a viscosidade tende a

aumentar.

Emulsões de Água em Óleo: Soluções de óleo e água até 40% de água + agente

emulsificador. Reduzem bastante a vida útil do componente hidráulico.

Obs.: O fabricante da bomba é o que recomenda o tipo de óleo a ser utilizado.

IV - RESERVATÓRIO HIDRÁULICO

A função de um reservatório hidráulico é conter ou armazenar o fluido

hidráulico de um sistema.

4.1 - Acessórios do Reservatório

1)Bocal de Enchimento: Deverá ser acompanhado de um filtro de tela na

ordem de 200 microns.

2)Respiro: Deverá possuir a forma de um capacete para evitar a entrada de

impurezas, sendo que em grandes reservatórios deve-se utilizar mais de um respiro.

3)Indicadores de Nível: Visor utilizado para medir o nível mínimo e máximo.

Geralmente vem acoplado a um termômetro, localizando a tampa lateral que serve

para inspeção e limpeza.

4)Bujão Magnético: Por onde se esvazia o reservatório. Consta de um imã

para captar limalhas provenientes de desgaste do material da canalização.

5)Fundo Especial: Com caimento, para facilitar o dreno, e pés com o mínimo

de 150mm de fundo.

4.2 - Funções

1)Armazenamento do óleo:

a) Nível: Não é constante, pois existe uma flutuação devido às vazões

induzidas que estão sujeitas os cilindros.

b) Dimensionamento:

1)Regra Prática: QB = 60L/MIN = Reservatório 180 litros. Volume do reservatório

igual a 3 vezes mais a vazão da(s) bomba(s).

2)Caso de mais de 5 cilindros: (volume médio)

VReservatório = VMáx. + VMín. + Volume de Canalização mais a profundidade do filtro de

Sucção.

VMáx. = Cilindro Retraído;

VMín. = Cilindro Avançado.

Obs.: O reservatório deve estar apto a suprir o Sistema durante 3 minutos sem haver

retorno.

c) Altura do Filtro de Sucção:

h = 3” ou 1 ½ de diâmetro dentro da sucção.

h1 = 2” do fundo do reservatório.

Obs.: Usar sempre o critério que resulte em maior segurança, sendo que para evitar

o perigo de vórtices, pode-se utilizar chicanas horizontais.

2)Resfriamento do Fluido: A geração de calor em um sistema hidráulico

poderá ocorrer através dos seguintes fatores:

- Perdas mecânicas na bomba e motor elétrico;

- Restrições na linha devido à curvas ou válvulas mal dimensionadas;

- Fricção ou atrito nas vedações internas do cilindro;

- Blocos manifolos com excesso de válvulas.

Está quantidade de calor gerada é levada ao reservatório pelo fluxo de fluido e no

interior deste trocado por condução, convecção ou radiação.

Nunca um duto de retorno deve estar perto do de sucção. Para isso, pode-se

utilizar chicanas. Se mesmo assim a temperatura ultrapassar 65ºC, deverá usar

trocadores de calor. O reservatório deverá ser pintado e impermeabilizado

interiormente, exceto no caso de utilização de fluido sintético.

3)Decantação de Impurezas: (caimento do fundo e bujão magnético). Deverá o

reservatório ser pintado e impermeabilizado internamente, exceto no caso de

utilização de fluidos sintéticos ou resistentes ao fogo (jato de areia). A duração do

óleo depende:

1) Ciclo de trabalho

2) Esforço do equipamento;

4.3 - Contaminação do ambiente

1500 - 2000hs � ciclo de trabalho leve, sem contaminação;

1000 - 1500hs � ciclo de trabalho leve, com contaminação;

1000 - 15000hs � ciclo de trabalho pesado, sem contaminação;

500 - 1000hs � ciclo de trabalho pesado, com contaminação.

Obs.: Para grandes volumes de óleo, recorrer a uma filtragem mais apurada.

* No momento da troca do óleo, drenar os dois lados do cilindro do tanque, limpando

o reservatório com alta pressão de óleo diesel, secá-lo trocando o filtro de sucção.

Encher o reservatório ao nível máximo, efetuando a partida, fazendo assim, o óleo

circular da bomba diretamente para o tanque durante 20 minutos. Preencher o

sistema com óleo novo, completar o nível ao máximo. Fazer o óleo circular por todo o

circuito sem carga durante 30minutos. Instalar novo filtro de retorno, recomeçando a

operar normalmente.

Filtros Hidráulicos

Todos os fluidos hidráulicos contêm certa quantidade de contaminantes. A

necessidade do filtro, no entanto, não é reconhecida na maioria das vezes, pois o

acréscimo deste componente particular não aumenta, de forma aparente, a ação da

máquina. Mas o pessoal experiente de manutenção concorda que a grande maioria

dos casos de mau funcionamento de componentes e sistemas é causada por

contaminação. As partículas de sujeira podem fazer com que máquinas caras e

grandes falhem.

A Contaminação Interfere nos Fluidos Hidráulicos

A contaminação causa problemas nos sistemas hidráulicos porque interfere no fluido,

que tem quatro funções.

1. Transmitir energia.

2. Lubrificar peças internas que estão em movimento.

3. Transferir calor.

4. Vedar folgas entre peças em movimento.

A contaminação interfere em três destas funções. Interfere com a transmissão

de energia vedando pequenos orifícios nos componentes hidráulicos. Nesta

condição, a ação das válvulas não é apenas imprevisível e improdutiva, mas também

insegura.

Devido à viscosidade, atrito e mudanças de direção, o fluido hidráulico gera

calor durante a operação do sistema. Quando o líquido retorna ao reservatório,

transfere calor às suas paredes. As partículas contaminantes interferem no

esfriamento do líquido, por formar um sedimento que torna difícil a transferência de

calor para as paredes do reservatório. Provavelmente, o maior problema com a

contaminação num sistema hidráulico é que ela interfere na lubrificação.

A falta de lubrificação causa desgaste excessivo, resposta lenta, operações

não-sequenciadas, queima da bobina do solenóide e falha prematura do

componente.

A Escala Micrométrica

Um mícron é igual a um milionésimo de um metro, ou trinta e nove

milionésimos de uma polegada. Um único mícron é invisível a olho nu e é tão

pequeno que é extremamente difícil imaginá-lo. Para trazer o seu tamanho mais

próximo da realidade, alguns objetos de uso diário serão medidos com o uso da

escala micrométrica.

Um simples grão de sal refinado mede 100 mícron. O diâmetro médio de um

fio de cabelo humano mede 70 micra. 25 micra correspondem a aproximadamente

um milésimo de polegada.

Limite de Visibilidade

O menor limite de visibilidade para o olho é de 40 micra. Em outras palavras,

uma pessoa normal pode enxergar uma partícula que mede 40 micra, no mínimo.

Isto significa que, embora uma amostra de fluido hidráulico pareça estar limpa, ela

não está necessariamente limpa. Muito da contaminação prejudicial em um sistema

hidráulico está abaixo de 40 mícron.

Elementos Filtrantes

A função de um filtro é remover impurezas do fluido hidráulico. Isto é feito

forçando o fluxo do fluido a passar por um elemento filtrante que retém a

contaminação. Os elementos filtrantes são divididos em tipos de profundidade e de

superfície.

4.4 – Tipos

Filtro Mecânico: mais utilizado, sendo constituído de um “elemento” que pode ser

uma série de malhas com poros de aço ou papel.

Filtro Químico: filtro especial para a chamada limpeza absoluta. Constam de um

reator que anula o efeito ácido ou básico do óleo resultante da oxidação,

transformando a substância nociva normalmente água e cloreto de sódio, refinando

novamente o óleo filtrado.

Filtros Utilizados em Sistemas Hidráulicos Convencionais:

Filtro na linha de pressão: Normalmente não é utilizado somente para

componentes especiais, devendo ser incorporado com uma instalação em paralelo

que funcione como proteção.

Filtro na Linha de Sucção: Tem a função de impedir que corpos sólidos sejam

succionados pela bomba.

Dimensionamento: Vazão Mínima: 3 . QBomba . O dimensionamento mínimo do

filtro é igual a três vezes a vazão da bomba, caso esta não comporte, deve-se

associar outros filtros em paralelo.

Obs.:

1) Caso a bomba não comporte um único filtro, pode-se associar outros em paralelo.

2) Entupimento: Quando isso ocorre, além da perda de carga, poderá ocorrer a

cavitação.

Filtro de Retorno:

Troca de filtros em um Sistema Hidráulico

Sempre que trocarmos o óleo:

Em S.H. novos � após 50h de uso;

Em serviços moderados � 2000h;

Em serviços Pesados � 500h.

Troca de Óleo

A duração do óleo depende:

- ciclo de trabalho;

- esforço do equipamento;

- contaminação do ambiente.

DE 1500 - 2000 horas - ciclo de trabalho leve sem contaminação.

DE 1000 - 1500 horas - ciclo de trabalho leve com contaminação ou pesado sem

contaminação.

DE 500 - 1000 horas - ciclo de trabalho pesado com contaminação.

OBS: Para grandes volumes de óleos deverá ser utilizado filtros químicos.

Procedimento na hora da troca de óleo:

- drenar os dois canos do cilindro, o tanque limpando-o com um jato de óleo

diesel, secando e trocando o filtro de sucção;

- encher o reservatório com óleo novo, efetuando a partida, fazendo o óleo

novo circular da bomba diretamente para o tanque durante 20 minutos. Preenchendo

o sistema ao nível;

- fazer o óleo circular por todo o circuito sem carga durante 30 minutos;

- instalar um novo filtro de retorno, recomeçando a operar a máquina

normalmente.

V - ATUADORES HIDRÁULICOS

5.1 – Tipos

Lineares: Cilindros Hidráulicos.

Rotativos: Motores Hidráulicos.

Cilindros Hidráulicos

É um atuador linear, ou seja, o movimento e esforço a ele transmitido é

retilíneo. Sua função básica é transformar força (potência) ou energia hidráulica em

força, potência e energia mecânica.

5.2 - Componentes

5.3 - Tipos de Cilindros:

1- Simples Ação ou Simples Efeito: Possui em um sentido movimento por efeito de

vazão hidráulica e, em outro, por agente qualquer que não o óleo hidráulico.

2- Duplo Efeito ou Dupla Ação: Neste caso, o movimento do pistão é efetuado pela

vazão hidráulica em qualquer uma das tomadas, ou seja, o óleo hidráulico faz o

movimento de “vai-e-vem” (avanço e retorno).

Outros Tipos

Haste Dupla: Geralmente de duplo efeito e utilizado quando se quer efetuar

trabalho tanto no avanço, quanto no retorno com a mesma força e velocidade.

Telescópios: Quando o curso do cilindro deve ser grande e que ocupe o menor

espaço possível quando retraído (depende do número de estágios).

Posicional ou Tanden: Possui dois êmbolos e, normalmente recebe fluido em

duas tomadas consecutivas. Com isto, aumenta-se a força, tanto no avanço quanto

no retorno.

Macaco Hidráulico:

5.4 - Vedações nos cilindros: A vedação é necessária porque, no cilindro tem-se

duas câmaras trabalhando à pressões diferentes.

Tipos de Vedações: Varia de acordo com o esforço do equipamento, pois quanto

melhor a vedação, maior será a segurança, o atrito e a perda de carga.

1) Anéis de Segmento: Aumenta o rendimento devido ao baixo atrito. Utilizado mais

para altas velocidades e baixas pressões.

2) Anéis do tipo “O RING”: Tipo de vedação mais utilizada, podendo vir junto um

sistema de encosto (back up), que evita a mordedura do anel quando o sistema

apresentar folga.

3) Anéis em “V”: Usado sempre em números pares de acordo com a pressão de

trabalho, sendo que para cada 50bar a mais, utiliza-se um jogo de anéis.

4) Anéis em “U” e block “V”: Utilizado para altas pressões e baixíssimas velocidades.

5) Vedações da Tampa do Lado da Haste: Normalmente utilizam-se retentores,

gachetas, ou anéis do tipo teflon ou chevron.

5.5 - Vazamentos Internos

Ocorrem sempre, porém devem ser minimizados e por isso:

1) Utiliza-se vedação correta;

2) Não exceder a temperatura;

3) Utilizar o fluido recomendado.

Conseqüências:

1) Perda de pressão

Depende do local de vazamento

2) Perda de velocidade

Vazão induzida

Quando se fornece uma vazão a um cilindro de duplo efeito, na tomada de

saída teremos uma vazão que poderá ser maior ou menor que a inicial.

1) Vazão induzida de avanço - Qia:

ciA AvQ ⋅= 1 QiB < QB

rQ

Q BiA =

C

P

AA

r =

2) Vazão induzida de retorno - Qir:

Pir AvQ ×= 2 rQQ Bir ×=

Portanto filtros, dutos e válvulas em geral que recebem fluido provenientes de

cilindros, devem ser sempre dimensionados a partir da máxima vazão, ou seja, da

vazão induzida de retorno (Qir), pois do contrário estaremos criando uma pressão.

Pressão Induzida:

Ocorre devido à resistência à passagem ao fluxo de fluido e poderá ser maior

ou menor que a inicial fornecida.

1) PRESSÃO INDUZIDO DE AVANÇO:

Pia = F1/Ac Pia>Pb r = Ap/Ac Pia = Pb . r

2) PRESSÃO INDUZIDA DE RETORNO:

Pir = F2/Ap Pir<Pb Pir = Pb/r

Choques Hidráulicos

1) Choque hidráulico por compressão: conforme o esquema, com a válvula na

posição (1), o fluido tende a descer pela ação do peso e a bomba cuja vazão inicial é

zero tende a gerar pressão para impulsionar o fluido e estender o cilindro, gerando

assim o choque.

2) Choque hidráulico por descompressão: se acionarmos a alavanca no sentido

contrário (2), originamos um choque hidráulico por descompressão que danificará o

filtro de retorno principalmente. Ora, devem-se evitar pressões induzidas para evitar-

se ainda mais os choques hidráulicos.

Sincronismo de Cilindros

Para cargas ou forças distintas o óleo sempre percorre o caminho mais fácil,

ou seja, a subida em sincronismo o de 2 ou mais cilindros, só será igual se além da

mesma carga, ambos os cilindros tiverem dimensões idênticas e atritos internos

iguais, o que é muito difícil de ocorrer na prática.

Alternativas para que ocorra o sincronismo:

1) Válvulas de controle de vazão - Utilizando-se duas válvulas e que através

da sua regulagem se consiga manter o mesmo diferencial de pressão entre os

pontos AB e AC.

OBS: Mesmo assim é difícil a sua regulagem na prática. Na prática o elemento

mais utilizado é a união entre os cilindros denominado parelha.

Flambagem de Hastes:

Poderá ocorrer quando o curso for muito grande e o diâmetro da haste muito

inferior ao diâmetro no cilindro. Para isto existem valores tabelados que nos dão o

diâmetro mínimo de haste a ser usado para um determinado curso e carga aplicada.

Observações Gerais sobre os Atuadores:

1) Tipos de montagens (fixação): a fixação do cilindro deve ser tal a fim de que se

aproveite toda a energia fornecida pelo equipamento, bem como evite vibrações,

para isso o fabricante possui diversos tipos de fixação ou montagens: M1, M2, M3...

2) Amortecimento de princípio e fim de curso: em altas velocidades (a partir de 10

cm/s), ocorre o baque do pistão no fim de curso provocando vibrações no sistema.

Para se evitar utilizam-se amortecedores que podem ser fixos ou reguláveis.

3) Tubo de parada: é necessário em cilindros que possuem um grande curso e/ou

sofre a ação de uma carga perpendicular à haste, a sua não utilização acarreta

desgaste excessivo nas vibrações da haste, do êmbolo e na camisa interna.

1- Localizar na fig. qual o estilo correto para montagem.

2- Calcular a dimensão M e L com a haste completa.

3- Se o valor de L exceder a 40”, deverá possuir um tubo de parada.

4- Somar 1” para cada 10” que L exceder a 40”.

4) Sistema regenerativo:

APF ⋅=

kgfF

kgfF

80420

120620

2

1

=×==×=

kgfFR 40=

Portanto, teremos uma vazão da bomba somada a outra vazão resultando um

aumento na velocidade (conseqüentemente força menor).

Circuito regenerativo posicional. Em determinado ponto do curso do cilindro,

aciona o limitador LS, que liga o solenóide “S1”, que por sua vez, aciona o

correspondente, desligando o sistema regenerativo.

Circuito regenerativo. Quando ligados, os solenóides “S1” e “S2”, no avanço

do cilindro acionamos o sistema regenerativo.

Circuito regenerativo seqüencial. Quando a haste do cilindro encontra a

pressão aumenta e a válvula de seqüência “A” é acionada desligando o circuito

regenerativo.

VI - BOMBAS

6.1 - Conceito

A bomba de um sistema hidráulico é o órgão que gera vazão dentro de um

sistema hidráulico. Sendo responsável pelo acionamento dos atuadores. São

utilizadas para converter energia mecânica em energia hidráulica. São divididos em

dois grupos:

Classificação Geral:

6.1.1.- Bombas de deslocamento não-positivo

Hidrodinâmicas, Bombas D’Água, Pelton, Francis, Kaplan.

Características:

- Um pequeno aumento na pressão reduz consideravelmente sua capacidade

de vazão. Durante a operação, o único tipo de resistência encontrada é a causada

pelo peso do próprio líquido ou pelo atrito de escoamento ou acessórios.

- Não existe boa vedação ocorrendo vazamentos internos.

- Podem operar com líquidos contaminados ou de baixa viscosidade.

- Não necessita proteção contra sobrecargas (p. MÁX = 7 bar).

- Somente a força centrífuga é a responsável pela geração de vazão.

6.1.2.- Bombas de deslocamento positivo

Uma vedação mecânica separa a entrada e a saída da bomba, e o volume

succionado é transferido para a saída e fornecido integralmente ao sistema.

A sucessão de pequenos volumes proporciona uma yazão bem uniforme

independente do aumento de pressão no sistema tendo-se assim uma quantidade de

fluido positiva que é transferida ao sistema por unidade de revolução ou curso. Como

permitem a transmissão de potências essas bombas são aplicadas em circuitos óleo-

hidráulicos.

6.1.3.Rendimento Volumétrico nas Bombas de Deslocamento Positivo:

Por exemplo: Se a vazão nominal da bomba: 38l/min e na realidade ela

fornece 34l/min, ou seja, µUOL = 90 = 90%.

µUOL depende:

1. Tolerância de ajuste;

2. Rotação da Bomba;

3. Tipo de construção.

O maior ou menor rendimento volumétrico é função de vários fatores

envolvidos na fabricação e utilização de uma bomba. O projeto da bomba, tipo,

cuidados na aplicação, etc. têm grande influência no seu valor alto ou baixo.

6.2 - Tipos de Bombas de Deslocamento Positivo

Já que estamos estudando os sistemas óleo-hidráulicos, demonstraremos os

tipos de bombas de deslocamento positivo.

�vol = deslocamento real deslocamento teórico

A) Vazão Fixa B) Vazão Variável 1 - manuais 1 - manuais 2 - engrenagens 2 - palhetas 3 - parafusos 3 - pistões { radiais 4 - palhetas { axiais 5 - pistões { radiais

{ axiais

Os dois tipos de Bombas:

- Tipos de Bombas de Vazão Fixa:

6.2.1. Bombas Manuais: São aquelas acionadas pela força muscular do

operador. Um exemplo corriqueiro é o freio hidráulico de um automóvel.

Figura do Princípio de Freio Hidráulico de um Automóvel

Quando pressionamos o pedal, o cilindro mestre empurra o fluido através da

canalização, acionando os cilindros das rodas e freando o carro. Ao soltar o pedal, a

mola de retorno traciona as sapatas e o fluido volta para o reservatório. Para o

cálculo do deslocamento unitário (deslocamento = ida e volta do pistão), supomos

que a bomba é de duplo efeito.

V = Ap . l + Ac + l � V = (Ap + Ac). l; Ac = Ap - Ah.

V = Volume ou deslocamento unitário;

Ap = Área do Pistão;

Ac = Área da Coroa;

Ah = Área da Haste;

l = Curso;

A = Área;

V = Volume.

6.2.2. Bombas de Engrenagens: É uma bomba que cria vazão devido ao

constante engrenamento de duas ou mais rodas dentadas.

V = A.l

O constante desengrenamento dos dentes cria uma descompressão na

câmara de sucção, fazendo com que o fluido seja succionado do reservatório. Ele

então, é conduzido pelos vãos (periferia) das rodas que formam uma câmara fechada

com a carcaça da bomba e vedações laterais. O engrenamento constante expulsa o

fluido dos vãos e o força para fora da bomba. Usada para circuitos de baixa ou média

vazão (até 660l/min) e alta pressão (210bar).

Como funciona uma Bomba de Engrenagem

No lado da entrada, os dentes das engrenagens desengrenam, o fluido entra

na bomba, sendo conduzido pelo espaço existente entre os dentes e a carcaça, para

o lado da saída onde os dentes das engrenagens engrenam e forçam o fluido para

fora do sistema.

Uma vedação positiva neste tipo de bomba é realizada entre os dentes e a

carcaça, e entre os próprios dentes de engrenamento. As bombas de engrenagem

têm geralmente um projeto não compensado.

As tolerâncias de ajuste entre os lados das engrenagens e a carcaça, assim

como a periferia e a carcaça devem ser mínimas, a fim de se reduzir vazamentos

aumentando seu rendimento volumétrico.

Vantagens: Grande robustez, custo baixo devido ao pequeno número de peças

móveis.

Desvantagens: Alto ruído, vazão fixa necessitando válvula de alívio e segurança,

esforço constante nos mancais.

Cálculo de vazão por rotação:

( ) ( )63,282

/CCL

RotaçãoLitros e −⋅⋅= φ

Onde:

L = largura da engrenagem (cm);

C = distância entre centros (cm);

�e = diâmetro externo (cm);

282,63 = fator de conversão.

Exemplo:

Para que um par de engrenagens tenha:

L = 254mm = 2,54cm;

C = 1,91cm.

6.2.2.1.Bombas de Engrenagens Internas – crescente C

Neste caso, as engrenagens movem-se para a mesma direção. Por sua

construção ser mais compacta, a vazão é mais suave e menos ruidosa, porém, mais

cara. O fluido sugado é levado pelas engrenagens em volta de um anel crescente “c”

até a saída, quando é empurrado para fora com o engrenamento dos dentes do outro

lado.

6.2.2.2. Bomba de Engrenagem Externa

A bomba de engrenagem que foi descrita acima é uma bomba de engrenagem

externa, isto é, ambas as engrenagens têm dentes em suas circunferências externas.

Estas bombas são às vezes chamadas de bombas de dentes-sobre-dentes. Há

basicamente três tipos de engrenagens usadas em bombas de engrenagem externa;

as de engrenagens de dentes retos, as helicoidais e as que têm forma de espinha de

peixe. Visto que as bombas de engrenagem de dentes retos são as mais fáceis de

fabricar, este tipo de bomba é o mais comum.

6.2.2.3.Bombas de Excêntrico Interno (tipo gerotor) - não possui crescente C

Apresentam baixíssimo nível de ruído devido à sua construção complexa (o

que significa grande precisão de usinagem) e, com custo elevado. O elemento

interior tem sempre um número de dentes menor que o externo. Difere das bombas

de engrenamento interno por não ter “crescente” de separação. Os elementos giram

na mesma direção. Quando o espaço entre eles aumenta no momento da passagem

sobre a entrada, o fluido é impelido para o interior da bomba. Na seqüência do

movimento, o espaço vai diminuindo e o fluido é expelido para a saída.

6.2.2.4.Bombas de Rotores Lobulares

Seu funcionamento é idêntico ao das bombas de engrenagens, mas as

engrenagens são substituídas por rotores (tipo roots), chamados de lóbulos. Não há

contato direto entre os lóbulos. Os rotores são acionados por duas engrenagens

externas à bomba. Vazão menos suave, com nível de ruído mais elevado e custo

mais elevado.

6.2.3.Bombas de Parafuso (vazão uniforme sem pulsação)

� 120 bar

� 112 l/min

As engrenagens são substituídas por parafusos que agem como dois pares de

engrenagens, sendo que o parafuso central é o motriz e os laterais são movidos. São

usados em circuitos que exigem vazão uniforme, sem pulsação. Permite valores

elevados de rotação (5000rpm), fornecendo altos e baixos de vazão.

Permite:

- Alta Rotação (5000 rpm);

- Pequenas e grandes vazões.

Para duas bombas com parafusos iguais, porém, com passos diferentes,

teremos maior resistência à pressão na bomba em que o passo é menor.

6.2.4.Bombas de Palhetas

� 70 bar

� 114 l/min

{ balanceadas ou não

{ deslocamento fixo ou variável

{ possuir um sistema interno de compensação de pressão

Constituídas por uma carcaça que encerra um rotor com ranhuras

normalmente radiais ou ligeiramente inclinadas, nas quais se encontram as palhetas.

O acionamento é feito por um eixo ligado a um motor. O eixo transmite uma alta

rotação ao rotor. Assim, as palhetas tendem a se afastar do centro do rotor pela ação

da força centrífuga. Com isso, elas se mantêm em contato com o anel que é

excêntrico com relação ao eixo sistema.

Com o aumento progressivo das câmaras, o fluido é succionado para seu

interior e para os rasgos do rotor. Completando o giro, as câmaras vão diminuindo de

tamanho (volume) e as palhetas vão se introduzindo novamente no rotor. Como o

volume desses espaços agora está diminuindo, o fluido é expelido para fora da

bomba.

Para isso o prato de pressão possui 4 rasgos dos quais:

sucção: maior {canal por onde entra o fluido seccionado para as câma-

2 maiores ras.

menor : pressão { por onde sai o fluido para o sistema.

maior : sucção {entra o fluido succionado para os canais das palhetas

2 menores do rotor.

menor: pressão { por onde sai o fluido para o sistema.

As bombas de palhetas podem ser balanceadas ou não, de deslocamento fixo ou variável e ainda possuírem ou não um sistema interno de compensação de pressão.

São divididas em:

2.4.1. Bombas de Palhetas não balanceadas ou Simples;

2.4.2. Bombas de Palhetas Balanceadas;

2.4.3. Bombas de Palhetas de Desbalanceamento Variável (compensação de

pressão).

6.2.4.1 – Bomba de Palhetas Não Balanceadas ou Simples (perigos em picos

de pressão)

No lado da descarga existirá sempre a formação de uma força que atuará

sobre o eixo do rotor.

Se ocorrer uma pressão maior do que a bomba pode suportar, poderá causar

a ruptura por flexão (picos de pressão, choques hidráulicos)

Picos Pressão { Mto torçor no eixo

{ Trincamento da carcaça

6.2.4.2 – Bombas de Palhetas Balanceadas (Ação e Reação)

Possuem saídas opostas em relação ao eixo efetuando um balanceamento

automático evitando danos à bomba quando sujeita a Picos de Pressão.

6.2.4.3 – Bomba de Palhetas de Deslocamento (Variável com Compensação

de Pressão)

A bomba consta dos seguintes órgãos: Eixo, Rotor e Carcaça.

Prato de pressão e de sucção. Bloco de alinhamento e os componentes

do compensador que são além da mola, o parafuso de controle de pressão que

controla a vazão.

O parafuso de controle da vazão movimenta o anel independente da ação ou

do compensador, ou seja, quanto maior o seu aperto mais centralizado ficará o anel

e menor será a vazão fornecida ao sistema, pois não havendo excentricidade não

existe sucção do fluido.

Quando ocorrer a elevação da pressão do sistema o anel aciona

automaticamente a mola do compensador, centralizando-se ao rotor cessando ou

diminuindo a vazão.

Quanto menor o aperto no parafuso compensador de Pressão, menor será a

pressão máxima regulada no sistema, pois qualquer aumento de pressão já faz com

que o rotor centralize-se.

Vantagens

a) maior resistência a picos elevados de pressão não ocorrendo o perigo de haver

choques hidráulicos;

b) não necessita Válvula de Alívio e segurança;

c) menor aquecimento do fluido;

OBS: 6.2.4.3 - Quando a vazão for máxima a pressão será zero e quando a

vazão for zero a pressão no sistema será máxima.

Montagem de Conjunto da Bomba

O mecanismo de bombeamento das bombas de palheta industriais é

geralmente uma unidade integral a que se dá o nome de montagem de conjunto da

bomba. O conjunto montado consiste de palhetas, rotor e um anel elíptico colocado

entre as duas placas de orifício (observe que as placas de entrada da montagem do

conjunto são algo diferente em seu projeto das placas de entrada previamente

ilustradas).

Uma das vantagens de se usar um conjunto montado é a de fácil manutenção

da bomba. Depois de certo tempo, quando as peças da bomba naturalmente se

gastam, o mecanismo de bombeamento pode ser facilmente removido e substituído

por uma nova montagem. Também, se por alguma razão o volume da bomba

precisar ser aumentado ou diminuído, um conjunto de bombas com as mesmas

dimensões externas, mas com volume adequado, pode rapidamente substituir o

mecanismo de bombeamento original.

6.2.5. – Bombas de Pistões

� 700 bar

� 42 l/min

As bombas de pistão geram uma ação de bombeamento, fazendo com que os

pistões se alterem dentro de um tambor cilíndrico. O mecanismo de bombeamento

de uma bomba de pistão consiste basicamente de um tambor de cilindro, pistões

com sapatas, placa de deslizamento, sapata, mola de sapata e placa de orifício.

Bomba de Pistão

6.2.5.1 – Bomba de Pistões Radiais

{ Bloco estacionário

{ Bloco rotativo (palhetas)

Na bomba de pistões radiais de bloco estacionário, um eixo excêntrico em

forma de heptágono realiza um movimento de translação em tomo do eixo da bomba

ocasionando o movimento de vai-e-vem dos pistões. Normalmente possui um

número ímpar de pistões sendo que para mais pistões tem-se uma vazão menos

pulsante.

A principal vantagem é a possibilidade de se desviar a vazão fornecida por um

ou mais pistões, aumentando assim, a pressão do sistema.

Nas bombas de pistões radiais de blocos rotativos, o princípio de funcionamento é

semelhante ao de uma bomba de palhetas onde o bloco rotativo é excêntrico a um

anel e as palhetas são substituídas pelos pistões. A vazão pode ser variável ou fixa.

Esse tipo de bomba tem a vantagem de poder “desviar” a vazão fornecida por

um ou mais pistões, ou seja, o sistema funcionaria semelhante a um circuito de

bombas em paralelo.

6.2.5.2 – Bombas de Pistões Axiais

Diferem na posição de trabalho dos pistões (pistões paralelos ao eixo). O giro

do eixo provoca a rotação do bloco que por sua vez arrasta os pistões consigo.

A partir desse movimento de rotação é transmitido um movimento retilíneo

recíproco aos pistões através do prato guia, succionando o fluido na ascendente e

descarregando-o na descendente. “Tudo gira menos a carcaça e o prato guia”.

Neste tipo de bomba é possível a variação de vazão, apenas controlando a

inclinação do prato guia, variando-se assim o curso de pistões.

Figura de Bombas de Pistões Axiais.

Vantagens das Bombas de Pistões

a) resistem melhor as pressões elevadas (700 bar)

b) alto rendimento volumétrico (95%)

c) bomba P.R.B.E - possibilita o desvio de um ou mais pistões

- menor vazão

- maior pressão

Desvantagens

a) Baixo poder de sucção obrigando a utilização de componentes adequados para

garantir sua constante alimentação (ou Reservatório Pressurizado).

6.3 - Cuidados nas Instalações de Bombas

6.3.1 – Alinhamento das Bombas (Desalinhamento Axial e angular)

Uma das primeiras preocupações que deve ser tomada na instalação de uma

bomba é a do alinhamento na união da bomba com o motor de acionamento.

Desalinhamento Axial e Angular.

Geralmente o próprio fabricante de bomba recomenda qual o acoplamento a

ser usado para um determinado serviço.

6.3.2 – Sentido de Rotação

Se for montado virado, a bomba não irá succionar girando o seco, portanto o

nível de ruído e desgaste será bem maior do que quando em funcionamento normal.

6.3.3 – Cavitação

sucção olear

agente anti-espumante

Ocorre com a formação de bolhas de ar que implodem e removem material

internamente à bomba, ou seja, bolhas de gás aparecem quando se atinge a pressão

de vaporização do fluido, liberando o gás que se encontra dissolvido no fluido.

Cavitação é a evaporação de óleo a baixa pressão na linha de sucção.

1. Interfere na lubrificação.

2. Destrói a superfície dos metais.

No lado de sucção da bomba, as bolhas se formam por todo o líquido. Isso

resulta num grau reduzido de lubrificação e num conseqüente aumento de desgaste.

Procedimento quando a Bomba estiver cativando

1) Verificar se o filtro de sucção está totalmente submerso e se o respiro está livre;

2) Verificar se a viscosidade do fluido é o recomendado pelo fabricante;

3) Escorvar a bomba quando no princípio do funcionamento;

4) Verificar se as uniões estão bem vedadas;

5) Verificar se as dimensões da linha de sucção estão corretas.

6.4 - Bombas em Série e em Paralelos

{ Baixo poder de Sucção

{ Baixo poder de Recalque

Existem casos em que a bomba de um circuito hidráulico, não consegue

succionar fluido do reservatório por possuir baixo poder de sucção, e existem outros,

em que, por maior que seja a vazão fornecida por uma bomba, não consegue suprir

satisfatoriamente o sistema.

Como solução tem:

6.4.1 – Bombas em Séries: pressão não se soma (quando queremos isto se

utiliza Boester).

Uma das bombas com alto poder de sucção tem a função somente de

alimentar a outra, e entre as duas coloca-se uma válvula de controle de vazão.

Bombas em Série

6.4.2 – Bombas em Paralelo: (Alta Vazão e Alta Pressão) – Substituem o

Sistema Regenerativo

- Alta Vazão e Baixa pressão;

- Alta Pressão e Baixa Vazão.

Utilizadas quando queremos que a aproximação do cilindro seja rápida e que a

execução do trabalho seja lenta, porém à plena carga.

Dimensionamento do Cilindro:

A partir de uma força necessária, adota-se uma pressão que depende do tipo

de bomba escolhida (70, 140, 210 bar) e, calcula-se a área, determinando-se o

diâmetro, procura-se o diâmetro comercial mais próximo, recalculando uma nova

pressão a fim de verificar se o sistema irá ou não trabalhar com folga.

A seguir, recalcular para uma nova pressão caso o diâmetro do pistão

calculado for maior que 10”, divide-se a força por 2 ou 3 cilindros cuja soma total será

igual ao que se necessita.

Bombas em Paralelo

VII - VÁLVULAS HIDRÁULICAS

• Direcionais

• Reguladoras de fluxo.

• Reguladoras de pressão.

7.1- Válvulas de Controle Direcional

Controlam direção e sentido de fluxo para se obter os movimentos desejados nos

atuadores.

Podem ser válvulas de registro manuais e demoradas ou automáticas.

7.1.1- Válvulas Direcionais do Tipo Pistão ou Esfera:

Retenção Simples: permite o fluxo livre em um sentido (contração da mola) e

impede no sentido oposto.

4,42 bar 0,2 bar

Pressão de abertura da mola

Aplicação

a) Retenção integral b) By Pass

Válvula de Retenção Pilotada

Usadas em circuitos onde se deseja que o fluxo seja livre em um sentido e

impedido no outro até parte do ciclo de trabalho, onde se quer que neste último

sentido o fluxo se torne livre também.

Características (Evitar o choque hidráulico):

A inversão de fluxo (sentido de fluxo) poderá ocasionar choque hidráulico,

para isto este tipo de válvula possui sua abertura através de 2 poppets com as

seguintes características:

1.Relação de descompressão

Permite calcular o nível da pressão piloto em função da pressão máxima

(pressão de trabalho) tornando possível uma descompressão controlada (abre 1º o

poppet piloto despressurizando o sistema.

2.Relação de abertura

Permite calcular a abertura do poppet maior, permitindo o fluxo reverso livre

com vazão máxima sem que ocorra choque hidráulico.

PP = Pt/Rd Pt– pressão de trabalho

PQ – pressão de abertura

PQ = PP x RQ Rd – relação de descompressão

RQ – relação de abertura

PQ – pressão piloto

7.1.2- Válvula direcional tipo carretel deslizante (SPOOL):

Utilizada para controlar direção e sentido de fluxo, consta de um spool que se

desloca do corpo da válvula liberando os orifícios para as diferentes tomadas: A, B,

P, T.

1. posição

2. vias

3 vias 4 vias

O n.ºde vias é contado a partir do número de tomadas, observando-se a

seguinte regra: o n.ºde vias deve ser igual em cada posição, devendo existir uma

correspondência lógica entre elas.

3. Tipos de centro

É a posição central, considerando-se válvula de 3 posições podendo ter

diversas configurações.

Obs.: Solenóide - é um comando elétrico que auxilia na automatização de um

circuito hidráulico, utilizado normalmente para válvulas de até ½”, para válvulas

maiores utiliza-se o sistema sanduíche de válvulas.

7.1.3 – Válvula direcional do tipo carretel rotativo:

Neste caso o carretel gira em uma cavidade cilíndrica no corpo da válvula,

intercomunicando as diversas tomadas.

7.2 – Válvulas reguladoras de vazão (Fluxo)

Permite uma regulagem na velocidade de deslocamento do cilindro, através

de imitação da vazão do fluxo que entra ou sai do atuador.

Restrições:

• Maior velocidade;

• Maior temperatura;

• Maior perda de carga;

• Menor pressão de saída.

Princípio de Funcionamento

1) Princípios que regem a vazão em canalizações

A vazão é proporcional ao diferencial de pressão, ou seja, cresce com a raiz

quadrada do diferencial de pressão (Q = �(P1 – P2)).

A vazão é inversamente proporcional a viscosidade, ou seja ela varia com a

temperatura.

Tipos de válvulas reguladoras de vazão:

7.2.1- Comum (sem compensação de temperatura e pressão)

Tipo mais comum em que a regulagem é feita aumentando ou reduzindo o

fluxo no seu interior ( torneira, registro, válvula globo).

7.2.2- Válvula Reguladora de Vazão com Compensação de Temperatura.

É utilizado duas peças com coeficientes de dilatação diferentes, que regula

entrada e saída por estrangulamento conforme a temperatura.

Sharp Edge

Experimentalmente este sistema demostrou ser insensível a variação na

viscosidade, mantendo o mesmo fluxo desde que a relação entre o comprimento de

seu orifício pelo seu diâmetro seja menor que 1.

7.2.3- Válvula Reguladora de Vazão com Compensação de Pressão.

A função do compensador de pressão é manter constante a diferença de

pressão entre as camadas de entrada e saída, mantendo assim o diferencial de

pressão constante no estrangulamento.

Aplicação das válvulas reguladoras de vazão

1.Controle de vazão na entrada ( antes do cilindro)

a. Antes da direcional.

b. Após a direcional.

2.Controle de vazão na saída ( após cilindro).

a. Após o atuador, antes da direcional.

b. Após a direcional.

3.Regulagem por sangria.

7.3 – Válvulas reguladoras de pressão

Limitar ou determinar a pressão do S.H. controlando a força ou o torque nos

atuadores.

Tipos:

7.3.1- Válvula de alívio e segurança

7.3.2- Válvula de descarga

7.3.3- Válvula de contrabalanço

7.3.4- Válvula de seqüência

7.3.5- Válvula redutora de pressão

7.3.6- Válvula supressora de choque

Situação em que podem trabalhar:

A. Limitando a pressão máxima: sempre que a bomba de deslocamento fixo

B. ira necessitar de uma válvula de alívio e segurança, pois o atuador chegar

ao fim do curso, a pressão subirá ao nível máximo.

C. Determinando um nível de pressão de trabalho: controla a força ou o

torque máximo de um atuador mantendo a pressão a um nível uniforme.

D. Determinando dois níveis de pressão de trabalho: quando é necessário

pressões mais elevadas em determinadas partes do ciclo de trabalho e

inferiores em outro (sistemas com mais de um atuador).

E. Determinando dois níveis de pressão ao mesmo tempo: uma reguladora do

tipo alívio determina a alta pressão e uma reguladora determina a baixa

pressão.

F. Descarregando a bomba: quando toda potência não é necessária (potência

em excesso transforma-se em calor) pode-se aliviar a pressão através da

descarga para tanque.

7.3.1- Válvula de Alívio e Segurança:

Função: Limitar a pressão máxima no circuito, protegendo o sistema contra

choques hidráulicos.

Tipos:

7.3.1.a. Válvula de Alívio e Segurança de Operação Direta.

7.3.1.b. Válvula de Alívio e Segurança Diferencial.

7.3.1.c. Válvula de Alívio e Segurança de Operação Indireta.

7.3.1.a. Válvula de Alívio e Segurança de Operação Direta.

Consta de uma entrada, uma saída (despressurizado) e uma esfera ou poppet

com mola pré-regulado ou regulável, ou seja quando a pressão ultrapassa a ação da

mola abre a válvula e descarrega vazão para o reservatório aliviando a pressão no

sistema.

Diagrama Pressão – Vazão

Desvantagens:

• Grande diferença de pressão entre pressão de abertura e pressão de máxima

vazão.

• Não possui boa repetibilidade e estabilidade em altas pressões, devido a isto, é

utilizada como controladora piloto de válvula de alívio e segurança de operação

indireta.

• Flutuação de esfera gera ruído.

7.3.1.b. Válvula de Alívio e Segurança Diferencial

É uma variação da anterior, cuja finalidade é expor uma área menor do poppet

a ação de pressão do sistema permitindo a utilização de mola mais fraca e de menor

dimensão.

7.3.1.c. Válvula de Alívio e Segurança de Operação Indireta (pilotada).

È quando uma válvula de operação direta comanda a abertura de uma válvula

direcional de duas vias, permitindo assim a passagem de vazão maior com menor

tempo de abertura.

Características:

1) Linha de Pressão

a) Piloto Interno: é quando a válvula é comandada pela pressão da mesma

linha na qual está localizada.

b) Piloto Externo ou controle remoto: quando uma abertura da válvula é

comandada por outra linha de pressão e não aquela em que a válvula está

localizada.

c) Linha de Vantagem: quando a saída do piloto externo é ligada em série com

uma válvula direcional permitindo uma combinação de pressão.

2) Linha de Descarga – as duas são despressurizadas.

a) Dreno Interno: quando a saída entre a válvula piloto e a válvula principal é

feito pelo interior da válvula.

b) Dreno Externo: quando a ligação para o tanque ocorre por fora.

Obs. O dreno normalmente é interno até a descarga, porém sempre que se tenha

pressão na saída da válvula, deve-se utilizar dreno externo.

Vantagens:

• Tempo de resposta (abertura) bem mais rápido (30x10-3s) dificultando o choque

hidráulico.

• Regulagem mais precisa (repetibilidade).

• Permite, mesmo em baixas pressões, passagem de vazão bem maior.

7.3.2- Válvula de Descarga:

É quando a válvula está localizada em uma linha, porém sua abertura é

comandada pela pressão de outra linha. Para isso possui piloto externo e

normalmente utilizada em circuito de alta e baixa pressão.

Válvula de Descarga Diferencial.

Utilizada quando a pressão máxima do sistema está muito próxima da pressão

de trabalho. Sua abertura através do pistão piloto (pressão piloto) maior com área

maior será sempre antes da abertura do poppet principal.

Diferenças

Dupla pilotagem interna e externa para assegurar efeito diferencial

A regulagem principal interna e externa para assegurar efeito diferencial (não

vale!!!).

A regulagem principal é feita somente para o fechamento da válvula.

7.3.3- Válvula de contrabalanço:

Válvula de Contrabalanço no Circuito

Quando não se quer que o elemento acionado hidraulicamente. Inicie sem

movimento antes de se aplicar pressões sobre ele (geralmente para evitar a descida

pela centro da gravidade).

Possui uma válvula de retenção integral (dentro do corpo – se não é by-

pass). Para permitir fluxo reverso livre.

Diferença de Acordo com o Circuito

1 – Só piloto externo quando a força da válvula é apenas garantir a permanência do

peso no PMS e sua descida não necessita ser controlada.

2 – Piloto interno e externo – quando além da necessidade de manter o peso na

posição superior deve-se controlar seu movimento de descida.

7.3.4- Válvula de Seqüência

Furadeira Hidráulica, 2 Cilindros

1 – A – Fixa a peça.

2 – B – Furo a peça.

Quando temos 2 ou mais cilindros movidos pela mesma fonte de pressão e

quer se garantir que um cilindro atinja o fim do curso antes que o outro inicie o seu.

Teremos que ter dreno externo, pois ao invés de descarga para tanque devemos ter

dreno externo e válvula de redução para retorno livre.

7.3.4- Válvula redutora de pressão:

Quando temos circuitos hidráulicos com ramificações que devem trabalhar a

nível de pressões diferentes.

Diferença: o SPOOL é montado invertido para tornar a válvula normalmente

aberta e para entrada e saída possui posições inversas.

7.3.5- Válvula supressora de choque:

A função da supressora é absorver a elevação de pressão antes da abertura

completa da válvula de alivio e segurança, esta resposta de abertura é de 30

milisegundos.

VIII - PNEUMÁTICA

8.1- Introdução

1 – Característica do ar comprimido.

POSITIVAS NEGATIVAS

- Quantidade - Preparação

- Transporte - Compressibilidade

- Armazenagem - Força

- Segurança - Escape de ar

- Limpeza

- Velocidade

8.2 – Princípios Básicos

1 – PRESSÃO

LM – linha variável conforme

1- Situação geográfica

2- Condições atmosféricas

a) Depressão atmosférica: é a pressão que a coluna de ar atmosférico exerce sobre

a superfície da terra.

b) Sobrepressão: pressão delativa – é a pressão acusada pelos aparelhos de

medição na prática.

Consideram-se como pressão atmosférica absoluta desde o ponto zero,

como sendo a soma da pressão relativa mais depende a depressão ou pressão

atmosférica.

8.3 - Lei de Boyle e Meriotte

O ar é compressível, mas sempre tende a expandir-se

P1.V1= P2.V2 = P3.V3 =CTe

Desde que a temperatura seja constante.

“O volume de um gás a temperatura constante é inversamente proporcional

a sua pressão absoluta”.

Ou seja: PXV = CTe

8.4 - Lei de Gay Lussac

Vto = Vt + Vt1/273.(T2-T1)

Para elevação de temperatura de 1K. A pressão constante o ar expande-se

1/273 de seu volume.

8.5 – Conceito Técnico e Físico de uma Substância

É de uso na pneumática, relacionar todos os dados referentes ao volume de

ar com o seu estado normal, ou seja, é o estado de uma substancia gasosa sob

condições de pressão e temperatura normal;

Conceito técnico TM = 20°c

PM = 0,98 bar

Conceito físico TM = 0°C

PM = 1,073 bar

8.6 - Produção de Ar Comprimido

São necessários compressores que comprimam o ar para a pressão do

trabalho desejado (gestação central de distribuição do ar comprimido). Para isto é

importante além do grau de pureza do ar (tratamento) o emprego correto dos

diversos tipos de compressores.

8.7 - Tipos de Compressores

Sempre conforme as necessidades fabris, em relação a pressão de trabalho e

ao volume, serão empregados compressores de diversos tipos de construção.

Serão diferenciados dois tipos de compressores:

No primeiro se trata de um tipo baseado no princípio de redução de volume.

Aqui se consegue a compressão sugando o ar para um ambiente fechado,

diminuindo posteriormente o tamanho deste ambiente. Este tipo de construção

denomina-se compresso de êmbolo ou pistão (compressores de êmbolo de

movimento linear).

Outro tipo de construção funciona segundo o princípio de fluxo. Sucção do ar

de um lado e compressão no outro por aceleração de massa (turbina).

a) Compressor de Êmbolo:

Compressor de Êmbolo com movimento Linear

Este compressor é hoje o mais usado. Ele é apropriado não só para a

compressão a pressões baixas e médias, mas também para pressões altas. O

campo de pressão é de 1 bar até milhares de bar.

Compressor de êmbolo com movimento linear.

Para a compressão a pressões mais elevadas, são necessários compressores

de vários estágios. O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão),

refrigerado intermediariamente e novamente comprimido pelo próximo êmbolo.

Na compressão a altas pressões, faz-se necessária uma refrigeração

intermediária, pois se cria auto aquecimento.

Os compressores de êmbolo e outros são fabricados em execuções

refrigeradas a água ou a ar.

Os compressores de êmbolo com movimento linear são de grande vantagem:

Até 4 bar Um estágio

Até 15 bar Dois estágios

Acima 15 bar Três ou mais estágios

Possível, mas nem sempre econômico:

Até 12 bar Um estágio

Até 30 bar Dois estágios

Acima 220 bar Três estágios

Compressor de êmbolo com movimento linear

O volume de ar fornecido vide diagrama de volume e pressão fornecido

abaixo:

Neste diagrama estão indicadas as capacidades, em quantidade aspirada e

pressão alcançada, para cada modelo de compressor.

Compressor de dois estágios com refrigeração intermediária.

Compressor de Membrana (diafragma)

Este tipo pertence ao grupo dos compressores de êmbolo. Mediante uma

membrana, o êmbolo fica separado da câmara de sucção e compressão, quer dizer,

o ar não terá contato com as partes deslizantes.

O ar, portanto, ficará sempre livre de resíduos de óleo.

Estes compressores são os preferidos e mais empregados na indústria

alimentícia, farmacêutica e química.

Compressor de membrana (diafragma).

Compressor de Êmbolo Rotativo

Este é um compressor com êmbolo rotativo. Neste tipo se estreitam

(diminuem) os compartimentos, comprimindo então o ar nos mesmos.

Compressor Rotativo Multicelular

Em um compartimento cilíndrico, com aberturas de entrada e saída, gira um

rotor alojado excentricamente. O rotor tem, nos rasgos, palhetas que em conjunto

com a parede, formam pequenos compartimentos (célula). Quando em rotação, as

palhetas serão, pela força centrífuga, acertadas contra a parede. Devido a

excentricidade de localização do rotor há uma diminuição e aumento das células.

As vantagens destes compressores estão em sua construção um tanto

econômica em espaço, bem como em seu funcionamento contínuo e equilibrado, e

no uniforme fornecimento de ar livre de qualquer pulsação.

Volume de ar fornecido vide diagrama de volume e pressão.

Compressor rotativo multicelular.

Compressor de Duplo Parafuso

Dois parafusos helicoidais, os quais, pelos perfis côncavo e convexo

comprimem o ar que é conduzido axialmente.

Pressão e volume fornecido vide diagrama de volume e pressão.

Compressor de duplo parafuso.

Compressor Root

Nestes compressores, o ar é transportado de um lado para o outro, sem

alteração de volume. A compressão (vedação) efetua-se no lado da pressão pelos

cantos dos êmbolos.

Compressor root.

b) Turbo-compressores

Estes compressores trabalham segundo o princípio de fluxo e são adequados

para o fornecimento de grandes vazões. Os turbo-compressores são construídos

em duas versões, axial e radial. Em ambas as execuções o ar é colocado em

movimento por uma ou mais turbinas, a esta energia de movimento é então

transformada em energia de pressão.

Volume fornecido vide diagrama de volume e pressão.

Compressor axial.

Compressor radial.

A compressão, neste tipo de compressor, se processa pela aceleração do ar

aspirado de câmara para câmara, em direção à saída. O ar impelido axialmente para

as paredes da câmara e, posteriormente em direção ao eixo e daí no sentido radial

para outra câmara sucessivamente.

8.8 - Critério para a Escolha dos Compressores

1 – Volume de ar fornecido – vazão de ar do compressor

A – Volume fornecido teórico: volume calculado que depende do

deslocamento volumétrico e as rotações do motor.

B – Volume fornecido efetivo – é indicado através de gráficos sendo

normalmente utilizado.

O produto do “volume cilíndrico x rotação” é o volume fornecido teórico.

Volume fornecido efetivo depende da construção do compressor. Um papel

importante é desempenhado pela eficiência volumétrica.

2 – pressão:

A – Pressão de regime: é a pressão fornecida na saída do compressor do

reservatório, bem como na rede distribuidora até o consumidor (ferramenta

pneumática).

B – Pressão de trabalho – é a pressão necessária no ponto de trabalho

(ferramenta pneumática) sendo que os elementos de trabalho são constituídos para

esta faixa (pressão econômica ou normalizado).

OBS: pressão de trabalho sempre é constante, sendo uma exigência para o

funcionamento correto da instalação pneumática, pois na dependência desta pressão

estão: a velocidade, força, movimento dos temporizadores,

3 – Acionamento

A – Motor elétrico

B – Motor à combustão

4 – Regulagem

Tipo de Regulagem

Para combinar o volume de fornecimento com o consumo de ar, cujos limites

pré-estabelecidos irão influenciar na pressão e vazão de sistema.

A – Regulagem de marcha em vazio – o motor do compressor permanece

funcionando, porém corta o fornecimento de ar.

A1 - Regulagem por descarga:

Regulagem por descarga.

Quando alcançar a pressão pré-regulada na saída do compressor ou

reservatório, abre a válvula de alivio e segurança e em seguida corta o fornecimento

do ar.

A2 - Regulagem por fechamento

Regulagem por fechamento.

Fecha-se o lado da sucção pelo acionamento piloto de uma válvula

direcional.

A3 - Regulagem por garras – regulagem mais antiga que mantém abertura a

válvula de sucção.

Regulagem por garras.

B - Regulagem de carga parcial – compressor permanece funcionando,

porém varia a quantidade de ar fornecido.

B1 - Rotação – motor à combustão, motor elétrico de pólos comutáveis

B2 - Estrangulamento – funil de sucção

C - Regulagem intermitente – pressostato funcionamento em dois tempos,

ou seja, pressão máxima, o motor do compressor é desligado e pressão mínima

religa automaticamente. Para isso é necessário um grande reservatório de ar

comprimido.

Regulagem intermitente.

8.9 - Reservatório

Funções:

- Armazenar o ar comprimido;

- Eliminar as constantes oscilações de pressão;

- Refrigerar o ar separado – o da água.

Dimensionamento: através de diagrama depende dos fatores seguintes:

- consumo de ar

- tipo de regulagem (nº de interrupções / h)

- diferença de pressão desejada na rede

Diagrama

Diâmetro de canalização:

Deverá ser escolhido de maneira que, mesmo com um consumo de ar

crescente, a queda de pressão do reservatório ao consumidor não ultrapasse 0,2 bar.

Normalmente seu diâmetro é obtido em gráficos e depende de:

- volume aspirado

- comprimento de rede

- queda de pressão admissível

- pressão de trabalho

Preparação do ar comprimido: consiste na eliminação de:

- impurezas – são eliminadas através de filtração do ar aspirado antes do

compressor e também pela utilização de compressor livre de óleo

- umidade – penetra na rede pelo próprio ar aspirado pelo compressor e

depende da umidade relativa do ar, da temperatura e condições atmosféricas

Umidade relativa = umidade absoluta x 100%

Quantidade de saturação

8.10 - Processo de secagem

1) Secagem por absorção - é um processo químico no qual água ou o vapor de água

que entre em contato com elemento secador separa-se do ar,

Secagem por absorção.

2) Secagem por adsorção – o elemento secador é formado de Dióxido de Silício que

retém a umidade do ar comprimido. Deverá ser acoplado em paralelo outra

instalação para regenerar a umidade acumulada (ar quente).

Secagem por adsorsão.

3) Secagem por Resfriamento – funciona pelo princípio da redução da temperatura

de orvalho (T.P.O.) que é a temperatura que deve ser resfriado o gás para se obter a

condensação do vapor de água nele contido.

Secagem por adsorsão.

Etapa 1 – O ar comprimido passa pelo trocador de calor ar-ar, ocorrendo a primeira

separação.

Etapa 2 – Decréscimo da temperatura a 1,7°C havendo a segunda separação.

Etapa 3 – Retorno ao trocador de calor ar-ar para equalizar a temperatura.

8.11 - Unidade De Conservação

1 – Filtro de Ar Comprimido: é uma combinação de filtro de ar comprimido que

retém as impurezas bem como a água condensada presente no ar (a maioria possui

dreno automático)

2 - Regulador De Pressão: função de manter constante a pressão de trabalho

independente a pressão da rede.

3 - Lubrificador de Ar Comprimido: localizado antes de ferramenta pneumática,

e, a função é lubrificar e reduzir o atrito entre os elementos móveis e protege os

aparelhos contra corrosão.

Consumo de Ar nos Cilindros

É importante para o dimensionamento de seus órgãos e cálculo com despesas

de energia.

1 – Cilindros de simples ação:

comprelD

nSQ .4

2

×⋅⋅⋅= π

2 – Cilindros de dupla ação:

( )compreln

dDS

DSQ .

44

222

××��

���

� ⋅−⋅+⋅⋅= ππ

Q – vazão de ar (l/min) (cm2/min)

S – Curso (cm)

D – Diâmetro do cilindro (cm)

d – Diâmetro da haste do cilindro (cm)

( )013,1

013,1.Re

barPcompl TRAB+

=

Fórmula para calcular o consumo de ar:

Cilindro de ação simples:

Q = s.n.q em L/min

Cilindro de dupla ação:

Q = 2 . ( s.n.q) em L/min

Q = volume de ar (L/min);

s = comprimento de curso (cm);

n = nº. de cursos por minuto;

q = consumo de ar por cm de curso.

Diagrama do consumo de ar.

8. 12 – Válvulas Pneumáticas

Classificação Geral:

1 – Válvulas direcionais

2 – Válvulas de bloqueio

3 – Válvulas de pressão

4 – Válvulas de fluxo

5 – Válvulas de fechamento

1 – Válvula direcionais: controlam a direção e o sentido do fluxo pneumático.

Consideram se:

- Linha de saída: A, B, C.

- Linha de entrada: P

- Linha de escape: R, S, T.

- Linha piloto: Z, Y, X.

Meios de acionamento:

Botão

Rolete

Pedal

Gatilho

Alavanca

2/2 vias NF (normalmente fechada)

2/2 vias NA (normalmente aberta)

Comando direto:

3/2 vias NF

Acionado por botão

Retorno autom. p/ mola

4/2 vias NA

Acionado por pedal

Retorno autom. p/ mola

4/3 vias

Acionado por alanvanca

Retorno por alavanca

Comando Indireto – Acionamento a qualquer distância

2 – Válvula de Bloqueio: fecha a passagem numa direção dando livre passagem em

sentido oposto.

Tipos:

1) Válvula de retenção:

2) Válvula alternadora “OU”:

3)Válvula de duas pressões “E”:

Só permite pressão na saída se tivermos pressões iguais nas duas entradas

simultâneas.

3 – Válvulas de pressão:

1) Válvula redutora de pressão:

Mantém constante a pressão de trabalho mesmo com uma pressão oscilante

na rede.

2) Válvula limitadora de pressão:

Empregada com válvula de alívio e segurança e estipulam a pressão máxima

admissível no sistema.

3) Válvula de seqüência:

Utilizada como sinal de pilotagem em circuitos seqüenciais.

4 – Válvulas de fluxo:

a) Estrangulamento regulável

b) Estrangulamento fixo

c) Unidirecional

d) Bidirecional

5 – Válvulas de Fechamento: abre e fecha a passagem de fluxo normalmente

manual: registro, gaveta...

Temporizador ou válvula de retorno – esta unidade consiste em: uma válvula

direcional 3/2 vias NF com acionamento pneumático (6 bar), de uma válvula

reguladora de fluxo unidirecional e de um pequeno reservatório de ar. O tempo que

leva para o aumento de pressão neste reservatório é o tempo necessário para o

retardamento do comando de válvula (0 a 30 segundos).

SIMBOLOGIA