ÓLEOHIDRÁULICAInstalações e Circuitos Básicos
TÉCNICO INSTALADOR DE SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS
Unidade 7 - Pneumática e Hidráulica
Óleohidráulica
Hidromecânica
Hidrostática
Mecânica dos fluidos estática, teoria das condições de equilíbrio dos fluidos.
Hidrodinâmica
Mecânica dos fluidos em movimento, teoria da vazão.
Características
Baixa relação peso potência; Pode iniciar movimento em plena carga; Ajuste contínuo de velocidade e força; Protecção simples contra sobrecargas; Movimentos rápidos controlados; Movimentos de precisão extremamente lentos; Armazenamento simples de energia, através de
acumuladores hidráulicos; Custo elevado do fluido de trabalho; Escape de fluido pode causar poluição ambiental.
Aplicações
Indústria Siderúrgica Máquinas FerramentaCopiador hidromecânico (torno revólver automático).
Prensas
Aplicações
Prensas para sucatas Injecção de plásticos Máquinas de construção
Aplicações
Equipamento portuário Navios Comportas
Aplicações
Equipamento de resgate Aplicações especiais
Pressão
Definição de Pressão
Força exercida por unidade de superfície
Princípios básicos
Pressão
Se uma força F, actuar perpendicularmente sobre uma superfície A, à relação entre a força e a superfície dá-se o nome de pressão P
A pressão é a força que se exerce na unidade de área
A
FP
Princípios básicos
Pressão (continuação)
A pressão exercida por uma coluna de líquido é a acção do seu peso, ou seja, a força exercida pela sua massa por unidade de área.
Princípios básicos
Caudal
Caudal (ou débito) é o volume de líquido que se escoa, por exemplo num tubo ou conduta em cada unidade de tempo
As unidades mais comuns utilizadas para medir o caudal são, o m3/s (SI), m3/h, l/h, l/s.
t
VQ
Princípios básicos
Caudal
Se numa conduta ou tubagem de secção A o ar ou água se escoar com a velocidade V, o caudal Q será representado pela seguinte expressão
vAQ .
Princípios básicos
Continuidade (princípio de conservação da massa) Considerando uma tubagem como a da figura, durante um
determinado período de tempo, verifica-se que se o movimento for permanente a quantidade de fluido que entra na secção 1 é igual à quantidade do fluido que sai na secção 2
Princípios básicos
Continuidade (princípio de conservação da massa) “Em movimento permanente é constante a massa de
fluído que passa através de qualquer secção transversal de um tubo, na unidade de tempo.”
Perda de Carga
O atrito entre as partículas do fluido em movimento dissipa energia na forma de calor.
O sistema perde energia (redução da pressão)
Comprimento da tubagem
Rugosidade interna da tubagem
Número de derivações e curvas
Diâmetro da tubagem
Caudal
Perdas de Carga
Perdas localizadas
Curvas, válvulas, derivações, ligações, etc
Perdas Distribuídas
Ocorre ao longo das tubagens
Pressão - Princípio da Prensa Hidráulica
Lei de Pascal “A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a
mesma em todas as direcções e exerce forças iguais em áreas iguais.”
A pressão em dois recipientes comunicados por uma tubagem é a mesma.
Princípios básicos
Princípio de Pascal "A pressão exercida num líquido confinado em forma
estática actua em todos os sentidos e direcções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas iguais.
Pressão - Princípio da Prensa Hidráulica
“Na natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma.” Lavoisier
Conservação de Energia
O que se ganha em relação à força tem que ser sacrificado em distância ou velocidade.
Velocidade e Caudal
Sistemas Hidráulicos
Gerador Bombas de deslocamento (engrenagens, palhetas, pistões etc.);
Distribuidor válvulas direccionais, válvulas de pressão, válvulas de bloqueio etc.
Consumidor cilindros lineares, motores, cilindros rotativos etc.
Fluido de Trabalho óleo mineral, fluidos sintéticos (éster fosfato, base aquosa, emulsões
de água em óleo, misturas de água glicol), fluidos resistentes ao fogo.
Pressão normal de operação: 100 até 700 bar.
Vantagens
Fácil instalação
Rápida e suave inversão de movimentos
Pode ser iniciado em plena carga
Precisão no posicionamento e velocidade
Sistemas auto lubrificados
Pequena relação peso/potencia
Pequena relação tamanho/potencia
Protecção simples contra sobrecarga
Desvantagens
Alto custo de implementação
Baixo rendimento (em torno de 65%), devido às várias transformações de energia que ocorrem (perdas de carga e vazamentos internos)
Unidade Geradora de Potência Hidráulica
Reservatório
Bomba e motor eléctrico
Manómetro
Válvula de segurança
Resfriador/arrefecedor
Filtros
Unidade Geradora de Potência Hidráulica
Reservatórios
Manómetro
Válvula de segurança-limitadora de pressão
Resfriadores/arrefecedores
Arrefecedores a ar
Resfriadores/arrefecedores
Arrefecedores a água
Filtros
Filtros
Tubagens
Bombas
Bomba de Engrenagens
Bombas
Bomba de engrenagens
Bombas
Bomba de engrenagens internas
Bombas
Bomba de alhetas
Bombas
Bomba de pistões axiais
Bombas
Bomba de pistões axiais
Bombas
Bomba de pistões axiais de eixo inclinado
Bombas
Bomba de pistões axiais de eixo inclinado
Bombas
Bomba de pistões radiais
Bombas
Bomba de pistões radiais
Bombas
Bomba de parafuso
Bombas
Bomba de lóbulos
Bombas
Bomba de cavidade progressiva
Bombas
Pressão máxima
Caudal máximo
Gama de rotações
Rendimento
Rendimento volumétrico
Rendimento mecânico
Rendimento global
Actuadores
Responsáveis por transformar a energia de pressão em energia mecânica
Cilindro hidráulico
actuador linear;
Motor hidráulico
actuador rotativo;
Oscilador hidráulico
actuador rotativo de giro limitado.
Actuadores lineares -cilindros
Simples efeito
Com retorno por mola
Duplo efeito
Actuadores lineares -cilindros
Haste dupla
Telescópico
Actuadores lineares -cilindros
Duplex contínuo (Tandem);
Duplex
Tipos de Fixação
Fixação articulada com bucha paralela no fundo e na haste
Tipos de Fixação
Fixação através de olhal com articulação esférica no fundo e na haste
Tipos de Fixação
Fixação através de flange no cabeçote
Tipos de Fixação
Fixação através de flange no fundo do cilindro
Tipos de Fixação
Fixação através de eixo basculante
Tipos de Fixação
Fixação por pés
Actuadores – Oscilador Hidráulico
Motor oscilante
Realizam movimentos angulares menores que uma revolução
1 - Carcaça2 - Cremalheira com 2 êmbolos3 - Engrenagem e eixo4 - Regulação do curso (ângulo de rotação)
Actuadores - Motores Hidráulicos
Funcionamento similar ao das bombas, só que o sentido do fluido é inverso
Motor de engrenagens
Motor de palhetas
Motor de pistão em linha/axiais (fixo e variável);
Motor de pistões radiais
Motores orbitais
Motor gerotor
Válvulas
As válvulas permitem controlar a operação do sistema hidráulico
Bloquear o caudal
Direccionar o caudal
Controlar a caudal
Válvulas de Controlo Direccional
Uma parte móvel (carretel) permite que o fluxo do fluido seja desviado correctamente para a aplicação desejada. É definida por:
Número de posições
Número de vias
Posição normal
Tipo de accionamento
Simbologia de Válvulas Direccionais
Válvulas – Tipo de Accionamento
Circuitos Básicos
Condição de centro fechado
Condição de centro aberto
Condição de centro em tandem
Válvulas de Pressão
Utilizadas principalmente para:
Limitar a pressão máxima de um sistema (válvulas limitadoras)
Reduzir a pressão em certas partes dos circuitos (válvulas reguladoras)
A base de operação dessas válvulas é o balanço entre pressão e força de mola.
Válvulas de Pressão
Válvula limitadora de pressão
Válvula de segurança
Válvulas de Pressão
Exemplo com válvula de segurança
Quanto o actuador está parado a válvula de segurança permite a passagem do óleo para o reservatório
Válvulas de Pressão
Válvula de Sequência
Válvulas de Pressão
Válvula de contrabalanço
Válvula de retenção
Válvulas de regulação de caudal
Regula a quantidade de fluido hidráulico e assim a sua velocidade
Válvulas de regulação de caudal
Válvula reguladora de caudal com retenção integrada
Exemplo de aplicação
Válvula reguladora de caudal e limitadora de pressão
Método de controlo Meter-In
Utilizado quando o actuador deve empurrar ou levantar uma carga
Método de controlo Meter-Out
Utilizado quando a carga tende a “fugir” do actuador, como na furação
Circuito Regenerativo
Retorno em velocidade normal, pois o fluxo da bomba é dirigido para o lado da haste
Velocidade avanço > Velocidade de Recuo
Circuito Regenerativo
Avanço em velocidade acelerada, pois o fluxo da bomba é direccionado para o lado da cabeça do pistão e é somado ao fluxo induzido que sai do lado da haste Caudal de entrada = 2 l/min
Caudal de saída = 1 l/min
Tempo avanço = 1 min
Velocidade de recuo = 0,5 min
Circuito Regenerativo 2:1
Velocidade de Avanço = Velocidade de recuo
Área do êmbolo = 2 x área da haste
Quando a relação de áreas entre pistão e eixo é 2:1 a velocidade de avanço será igual à velocidade de retorno.
A força de avanço fica reduzida à metade, ou seja, igual à de retorno
Prensa Hidráulica
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