Elementos Básicos de Elétro-Hidráulica Helder Anibal Hermini
Conteúdo Programático Fundamentos Elétro-hidráulicos Válvulas Proporcionais Sensores Simbologia Esquemas Básicos
Características Positivas dos Sistemas Hidráulicos Grandes forças em espaços reduzidos; O movimento pode ser iniciado mesmo em plena carga; Velocidade, momento de giro, força, aceleração fácilmente controláveis; Proteção símples contra sobrecarga; Utilizado para movimentos rápidos e movimentos lentos com alta precisão; Durabilidade do equipamento elevada.
Características Negativas dos Sistemas Hidráulicos Em altas pressões, existe perigo inerente; O rendimento se reduz considerávelmente no vazamento e atrito; O óleo hidráulico é combustível e derivado de petróleo.
Construção de um Sistema Hidráulico Estrutura básica de um sistema hidráulico
Leis Físicas Fundamentais da Hidráulica Hidrostática – Estudo dos fluídos em repouso Hidrodinâmica – Estudo dos fluídos em movimento
Hidrostática Densidade de massa Pressão r = m / V [r] = kg / m3 (SI) P = F / A [P] = N / m2 = Pa (SI)
Transmissão Hidráulica de Força (Princípio de Pascal) Princípio de Pascal: A pressão aplicada a um fluido dentro de um recipiente fechado é transmitida, sem variação, a todas as partes do fluido, bem como às paredes do recipiente. Uma pequena força aplicada a uma pequena área de um pistão é transformada em uma grande força aplicada em uma grande área de outro pistão. P1 = P2 , logo F1/A1 = F2/A2 , e F1/F2 = A1/A2
Transmissão Hidráulica de Pressão Em um transmissor hidráulico de pressão, ocorre um aumento de pressão. Ao aplicar-se uma pressão P1 na superfície do êmbolo A1, uma força F atua sobre o êmbolo de menor diâmetro, agindo assim sobre a superfície A2. Com isso, a pressão P2 será maior que a pressão P1 .
Hidrodinâmica Estudo dos líquidos em movimento: a energia é cinética para a transmissão de potência, ou seja, é utilizado o fluído em altas velocidades (+/- 50 m/s).
Leis de Vazão O líquido tem uma energia mecânica determinada. Quando esse líquido se move, sua energia total permanece constante enquanto não houver troca de energia com o exterior. A energia total é composta por três energias parciais: Energia Cinética (depende da velocidade do fluído) Energia estática (depende da altura da coluna do fluído) Energia hidrostática (depende da pressão do fluído)
Energia Total onde: v = velocidade p = pressão z = altura em relação à linha de referência W = peso específico
Atrito e Escoamento Atrito A energia hidráulica ao ser transmitida pela tubulação acarreta perda de carga. Nas paredes do tubo e no líquido se produz atrito, havendo geração de calor. Perda de energia hidráulica significa perda de pressão do fluído.
Atrito e Escoamento Agentes influentes na perda de carga Velocidade do fluxo Tipo do fluxo (laminar ou turbulento) Diâmetro do tubo Viscosidade do líquido Rugosidade do tubo Volume de passagem Restrições (válvulas, acessórios, etc...)
Relação entre vazão e queda de pressão onde: Q = vazão (l / min) = fator hidráulico (depende da viscosidade e da forma do estreitamento) A = área do estreitamento (m2) P = Queda de pressão (Pa) = densidade (kg/m3)
Escoamento São dois tipos os escoamentos de fluídos: O laminar e O turbulento. Os líquidos se deslocam pelos tubos, até determinadas velocidades de forma LAMINAR (em camadas). A camada central do líquido é mais rápida. A camada externa está praticamente parada, presa às paredes do tubo. Aumentando-se a velocidade de circulação, ao se atingir a VELOCIDADE CRÍTICA, o fluxo se torna TURBULENTO.
Escoamento Um fluxo TURBULENTO gera o aumento de: resistência a circulação e de perdas A VELOCIDADE CRÍTICA: Tem valor fixo; Depende da viscosidade do fluído sob pressão e do diâmetro do tubo; Pode ser calculada.
Número de Reynolds (Re) Para se saber quando o fluxo é laminar ou turbulento, devemos definir o número de Reynolds, que se obtém através da fórmula: onde: Re = Número de Reynolds = Densidade V = Velocidade (cm/s) D = Diâmetro interno do tubo (cm) = Viscosidade absoluta (poise) = Viscosidade cinética (cst)
Número de Reynolds (Re) Fluxo Laminar De 1500 à 2300 Transição De 0 à 1500 Fluxo turbulento
Grupo de Acionamento O grupo de acionamento compreende Bomba hidráulica Acoplamento Motor Elétrico Reservatório Válvula limitadora de pressão Tubulação rígida e conexões
Bombas Hidráulicas Transformam a energia mecânica (motor de acionamento) em energia hidráulica (transmissão de pressão através do fluxo).
Classificação das bombas hidráulicas
Critério de seleção de bombas hidráulicas Para a escolha correta de uma bomba hidráulica, deve-se levar em consideração: Pressão máxima de operação, Vazão máxima, Nível de pulsação, Vazão fixa ou variável, tamanho e tipo construtivo, rendimento, Nível máximo de subpressão na entrada, Tipo de regulagem (bombas de vazão variável), Tipos de fluído a ser utilizado, nível de ruído.
Manômetro Aparelho medidor de pressão, instalado em sistemas hidráulicos para medir a pressão do líquido. O valor medido serve para a regulação, o controle, a manutenção e a segurança de uma instalação hidráulica.
Manômetro
Conversor H-E (Pressostato) Elemento eletro-hidráulico que converte um sinal de pressão variável em um sinal elétrico.
Reservatório Componentes Filtro de ar Conexão de retorno Tampa desmontável Parafuso de abertura Tubo de aspiração Parafuso de drenagem Visor de controle para nível máximo Visor de controle para nível mínimo Tubo de retorno Placa para evitar movimento do líquido Bomba
Filtro Existem diferentes tipos de filtragem: Filtragem por aspiração Filtragem por pressão Filtragem de retorno
Válvula de fechamento Tem por função fazer o bloqueio do fluxo de fluído em um sistema hidráulico. Mediante o giro de 90o da alavanca manual, a válvula se abre e fecha. O sentido de circulação do fluído é indiferente. Através de um fechamento parcial da válvula, consegue-se um estrangulamento do fluxo.
Válvula limitadora de pressão Estabelece uma resistência à passagem do fluxo, regulável mecanicamente. É utilizada para limitar a pressão de trabalho a um valor pré-determinado.Atua como válvula de segurança.