H&P.talitha.modelonovo

Fundamentos

Hidráulica e Pneumática

SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Docente: Talitha Ferreira

Especialista em Docência na Educação Profissional e Tecnológica Especializanda em Gestão Integrada em QSMS

Engenharia Mecânica Tecnóloga em Mecatrônica

Informações importantes

• Horário da aula

• Comportamento

• Avaliações

• Faltas

• 2ª Chamada

• Bibliografia

Hidráulica

• Introdução

• Conceitos Básicos

•Princípios Físicos

Hidráulica Industrial x Móbil

Hidráulica Industrial

• Máquinas Injetoras, prensas, retificadores, etc.

Hidráulica Móbil

• Os mecanismos hidráulicos dos sistemas de transporte

e carga, como os caminhões, locomotivas, navios,

aviões, motoniveladoras, automóveis, etc.

Prensa hidráulica

Hidráulica Mobil

O termo HIDRÁULICA derivou-se da

raiz grega

HIDRO

que tem o

signi-ficativo de água, por essa razão que

entende-se por HIDRÁULICA, todas

as leis e comportamentos re lativos a

água ou outro fluido.

Produção de força e movimento através

de fluido hidráulico. Os fluidos

hidráulicos representam o meio de

transmissão de força.

• Hidráulica: Estudo dos líquidos parados (Hidrostática) ou em movimento (Hidrodinâmica).

• Os líquidos são relativamente incompressíveis. • Os líquidos assumem qualquer forma.

Força Transmitida através de um Sólido x Força Transmitida através de um Líquido

Vantagens da HIDRÁULICA

 Transmissão de grandes forças usando pequenos

componentes;

 Posicionamento preciso;

 Capacidade de vencer a inércia de grandes cargas;

 Operação suave e reversa;

 Controle e regulagem;

Desvantagens da HIDRÁULICA

 Poluição do meio ambiente por desperdício de óleo

(perigo de fogo ou acidente);

 Sensível a sujeira;

 Perigo resultante de pressão excessiva;

 Dependência de temperatura (mudança da viscosidade

Fluídos Hidráulicos

Líquido

• É um estado físico da

matéria

onde

suas

moléculas

apresentam

um

médio

grau

de

atração entre si.

• Em princípio, qualquer

liquido pode ser usado

para transferir energia de

pressão.

Fluídos Hidráulicos

• Ele é um meio de transmissão de energia, um lubrificante, um vedador e um veículo de transferência de calor. O fluido hidráulico a base de

petróleo é o mais comum.

Aditivos

Alguns elementos são adicionados aos fluidos hidráulicos visando adquirir determinadas características. Os mais comuns são:

• Inibidores de Oxidação. • Inibidores de Corrosão.

• Aditivos de Extrema Pressão ou Antidesgaste.

• Aditivos Antiespumantes.

• Fluidos Resistentes ao Fogo: Emulsão de Óleo em Água (Água dominante), Emulsão de Água em Óleo (Óleo dominante), Água – Glicol (Anticongelante), Sintéticos.

Fluídos Hidráulicos

Aplicações

• Transferência de pressão;

• Amortecimento de oscilações;

• Lubrificação das partes moveis dos aparelhos, prevenindo corrosão;

• Resfriamento;

• Arrastar partículas metálicas resultantes da abrasão entre as partes moveis do elemento hidráulico e depositá-los num filtro apropriado.

Fluídos Hidráulicos

• Em um sistema hidráulico, o movimento do fluido na tubulação gera atrito e calor. Quanto maior for a velocidade do fluido, mais calor será gerado.

• Perdas por mudança de direção. • Perdas por escoamento.

Viscosidade do Líquido

• Esta dificuldade de locomoção produz

calor entre as moléculas quando

desliza uma sobre as outras.

• Nenhum sistema hidráulico usa fluido de baixa viscosidade.

• É uma grandeza física que indica a resistência ao fluxo das moléculas de

um líquido, quando elas escorregam uma sobre as outras.

• Qual a definição de pressão?

– Pressão é a força exercida por unidade de superfície. Em hidráulica, a pressão é expressa em kgf/cm2_{, atm, bar ou psi.}

A

F

p



psi

bar

cm

kgf

atm

~

1

/

~

1

~

14

,

7

1



2







Relação entre as unidades de pressão

Pressão

Pressão Hidrostática

• É a pressão em um liquido devido ao peso da massa desse liquido.

Ps=h x p x g

Ps=pressão Hidrostatica [Pa] H= nivel da coluna do liquido [m] p= densidade do liquido [Kg/m³] g= acerelação da gravidade [m/s²]

Pressão de Serviço utilizada

Máquinas operatrizes com remoção de cavaco - 20 a 75 bar Máquinas de solda - 50 a 175 bar

Prensas - 100 a 500 bar Máquinas de injetar metal - 100 a 200 bar Máquinas de injetar plástico - 200 a 400 bar Máquinas para mineração e meio de transporte - 150 a 450 bar Máquinas de construção e meios de transporte - 100 a 200 bar Máquinas de construção, esteiras, draga - 100 a 250 bar Guinchos, abertura de porão - 50 a 350 bar

Propagação da pressão nos líquidos

Princípio de Pascal

Toda a pressão aplicada sobre um fluido confinado a um recipiente fechado, age igualmente em todas as direções dentro da massa fluida e perpendicularmente às paredes do recipiente.

2

10

1000

:

F

N

e

A

cm

Dados





bar

kPa

cm

N

A

F

p

100

1000

10

10

1000

2











Lei de Pascal

2

1

p

p



2

2

1

1

A

F

A

F

_

Como:

Logo:

Transmissão de força

kgf

x

A

A

F

F

20

5

10

10

.







10

kgf

,

A

5

cm

,

A

10

cm

F







1

A

F

A

F

2

Transmissão de Força

2

2

1

1

S

A

S

A







2

1

V

V



Transmissão de deslocamento

Transferência e multiplicação

de força

Com os dados abaixo, calcular a força necessária para elevar o automóvel e quantas vezes o operador deverá bombear para que este suba 15 cm ?

Transmissão e multiplicação

de força

2

1

F

F



2

2

1

1

A

p

A

p







Como:

Logo:

Ou seja:

2

1

1

2

A

A

p

p





Transmissão de pressão

(

multiplicação de pressão

)

p

_F

_A

F

_A

p

6

bar

,

A

100

cm

,

A

10

cm

p







bar

60

6

x

10

100

p

.

A

A

p

₁

2

1

2







Multiplicação de pressão

Qual o valor da pressão gerada P2 ?.

Estudo das características do cilindro

Dupla Ação

)

(

)

(

)

(

áre a

v azão

v e loc idade

A

Q

V



)

(

)

(

)

(

vazão

V

velocidade

.

A

área

Q



)

(

)

(

(á re a )

)

(

)

(

)

(

.

te mpo

o

c omprime nt

te mpo

v olume

v azão

t

s

A

t

v

Q





Área = A

Comprimento = S

)

(

)

(

)

(

volume

A

área

S

compriment

o

v





Vazão x Velocidade

Qual a capacidade máxima de força do sistema abaixo?

Transmissão e multiplicação de

Força

Qual a força F2 do sistema abaixo ?

Exercício

Exercício

• Em um tubo com área de seção transversal

A=0,28cm² escoa um fluido a uma vazão

Q=4,2l/min. Qual a velocidade de escoamento

do fluido? Qual o tempo gasto para preencher

um recipiente de volume 105l?

Estudo das características do cilindro

Dupla Ação

• Calcular a força de avanço e de retorno de um cilindro de

dupla ação com 7.62 cm (3”) de diâmetro de pistão e 3.81

cm (11/2”) de diâmetro de haste considerando uma

pressão de 210 Kgf/cm².

• Considerando uma pressão de 210 bar, deseja-se obter

uma força de 30 toneladas força no avanço e 23 toneladas

força no recuo de um cilindro dupla ação. Calcule as áreas

do pistão, haste e coroa.

Uma injetora utiliza um sistema hidráulico para elevar a pressão de entrada de 40 bar para uma pressão de trabalho na injeção p₂. Conforme os dados relacionados abaixo, calcular a pressão de injeção p₂.

Dados p1 = 40 bar A1 = 15 cm2 A2 = 5 cm2 P2 = ? (bar)

Exercício

Um cilindro hidráulico de dupla ação contém as seguintes características:

⌂ Área de avanço A1 = 20 cm2

⌂ Área de retorno A2 = 10 cm2

⌂ Curso do atuador Sat = 200 mm

Calcular a máxima força e velocidade que o atuador exerce no avanço e

no retorno com uma pressão de trabalho (p) de 60 kgf/cm2 _{e vazão (Q) de}

5000 cm3_/min.

Qual a relação entre as áreas da câmara traseira e

dianteira de um atuador hidráulico de dupla ação, para que

a velocidade de retorno seja o dobro da de avanço.

Elementos de Trabalho

Cilindro Motores Hidráulicos

Elementos de Comando e Regulagem

Válvulas de fluxo Válvulas direcional Válvulas de alívio Elementos de Alimentação Bomba Motor Filtro Líquido Reservatório

Construção de um sistema

Hidráulico

Construção de um sistema

Hidráulico

Diagrama de Bloco do Sistema

Hidráulico

Motor elétrico ou à combustão

Gera, controla e aplica potência hidráulica Transforma potência mecânica em

hidráulica

BOMBAS HIDRÁULICAS

Conexões, tubos e mangueiras

COMANDOS E VÁLVULAS

Transforma potência hidráulica em mecânica CILINDROS E MOTORES

Grupo de Geração

• Armazenar o fluido hidráulico; • Efetuar a troca térmica; • Decantar as impurezas; • Separar as bolhas de ar do circuito.

Reservatório Hidráulico

Bombas Hidráulicas

São utilizadas nos circuitos hidráulicos para converter energia mecânica em energia hidráulica.

Bombas Hidrodinâmicas

Transmitem energia cinética ao fluido cedida pela rotação do impelidor (rotor). Conhecidas como turbobombas.

- Deslocamento não positivo; - Altas vazões;

- Transferência de fluido cuja única resistência é a criada pelo peso do fluido e pelo atrito;

Bombas Hidrostáticas

Transmitem energia de pressão ao fluido cedida pelo movimento de um componente. Caracterizada por enchimento de espaços definidos na bomba e posterior expulsão. Conhecidas como volumétricas.

- São de fácil manutenção; - São de vazão fixa;

- Preço mais baixo;

- Tolerância à impurezas maior que as demais bombas;

- Praticamente todas as bombas necessárias para transmitir força hidráulica em equipamentos industriais são do tipo hidrostático.

Princípio de funcionamento

Princípio de funcionamento

Bomba de Palheta

Defeitos em Bombas Hidráulicas

Cavitação

• É um dos fenômeno mais importantes no estudo das bombas, pois tem relação direta com a confiabilidade do equipamento;

• O processo de falha do equipamento se dá pela degradação dos componentes, por meio da remoção de material, e pela vibração excessiva do equipamento devido a formação e colapso das bolas de vapor (geram fortes ondas de choque).

Defeitos em Bombas Hidráulicas

Cavitação

O processo de ocorrência do fenômeno se dá da seguinte forma:

1. Pressão absoluta do Fluido < Pvapor;

2. Vaporização do fluido bombeado;

3. As bolhas atingem a região de pressão do rotor; 4. Colapso das bolhas geradas na sucção;

5. Volume líquido < Volume gás;

6. Colapso ocasiona onda de choque; 7. Obstrução da passagem do líquido;

8. Onda de choque provoca danos nas partes metálicas da bomba;

Defeitos em Bombas Hidráulicas

Aeração

Entrada de ar no sistema através da sucção da bomba. (O ar está retido no liquido mas não está dissolvido, forma de bolha).

1. Excesso de aeração: fluido fico com aparência leitosa e os componentes operam irregularmente (compressibilidade do ar retido no óleo);

2. Normalmente ocorre devido a um vazamento na linha sucção; 3. Mais fácil de ser identificada no sistema;

Defeitos em Bombas Hidráulicas

Resfriadores

Resfriador a Ar

 O ar é forçado a

passar nos tubos

aletados para permitir a troca de calor

Resfriador a Água

 Consiste de um invólucro

contendo tubos por onde passa o fluido quente. A água é bombeada para dentro do invólucro permitindo o resfriamento do fluido.

Responsável pela eliminação de contaminantes do fluido; Contaminantes interfere no funcionamento do sistema hidráulico. - Obstrução; - Sobre Aquecimento - Dificulta a Lubrificação - Desgastes

Filtros

Filtro de Sucção Interna

Vantagens:

1. Protegem a bomba da contaminação do Reservatório; 2. Por não terem carcaça são filtros baratos;

Desvantagens:

1. São de difíceis manutenção, especialmente se o fluido está quente;

2. Não possuem indicador;

3. Podem bloquear o fluxo de fluido e prejudicar a

bomba se não estiverem dimensionados corretamente ou se não conservados adequadamente;

4. Não protegem os elementos do sistema das partículas geradas pela bomba;

5. Por causa do perigo de cavitação só filtra partículas grandes.

Filtro de Sucção Externa

Vantagens:

1. Protegem a bomba da contaminação do reservatório.

2. Indicador mostra quando o elemento está sujo.

3. Podem ser trocados sem a desmontagem da linha de sucção do reservatório.

Desvantagens:

1. Podem bloquear o fluxo de fluido e prejudicar a bomba se não estiverem dimensionados corretamente, ou se não conservados adequadamente.

2. Não protegem os elementos do sistema das partículas geradas pela bomba.

Filtro de Pressão

Vantagens:

1. Filtram partículas muito finas visto que a pressão do sistema pode impulsionar o fluido através do elemento.

2. Pode proteger um componente específico contra o perigo de contaminação por partículas.

3. Longa vida útil;

4. Não provoca cavitação; 5. Possui indicador.

Desvantagens:

1. A carcaça de um filtro de pressão deve ser projetada para alta pressão (robusto).

2. São caros porque devem ser reforçados para suportar altas pressões, choques hidráulicos e diferencial de pressão.

Vantagens:

1. Retém a contaminação do sistema antes que ela entre no reservatório;

2. A carcaça do filtro não opera sob pressão plena de sistema; 3. Filtragem fina, pois a pressão do sistema pode impulsionar o fluido;

4. Baixo custo e manutenção simples.

Desvantagens:

1. Não há proteção direta para os componentes do circuito; 2. Alguns componentes do sistema pode ser afetado pela contra

pressão;

3. É necessário by pass (casos de picos de pressão).

Filtros

Exercícios

• Quais são as vantagens e desvantagens da Hidráulica?

• Em um tubo com área de seção transversal A=0,28cm²

escoa um fluido a uma vazão Q=4,2l/min. Qual a

velocidade de escoamento do fluido? Qual o tempo gasto

para preencher um recipiente de volume 105l?

• O que é um fluído hidráulico? Para que serve o fluído

hidráulico? E os aditivos?

Exercícios

• Indique os componentes do circuito

hidráulico ao lado abordados em sala.

• Qual a função dos reservatórios?

• Para que serve os resfriadores? E quais

são as diferenças entre o resfriador a ar e

a água?

• Para que servem os fitros? E qual o melhor

tipo? Por que?

• Através do Diagrama de Bloco represente o

Sistema hidráulico.

Tubos, Mangueiras e Conexões

• Linhas Flexíveis para Condução de Fluidos

Exemplo: Mangueiras

Funções das mangueiras no sistemas hidráulicos:

1) conduzir fluidos líquidos ou gases; 2) absorver vibrações;

3) compensar e/ou dar liberdade de movimentos.

Partes construtivas:

1)Tubo Interno ou Alma de Mangueira 2)Reforço ou Carcaça

3)Cobertura ou Capa

• Tubo Interno ou Alma de Mangueira

Construído de material flexível e de baixa porosidade, ser compatível e termicamente estável com o fluido a ser conduzido. • Reforço ou Carcaça

Considerado como elemento de força de uma mangueira, o reforço é quem determina a capacidade de suportar pressões. Sua disposição sobre o tubo interno pode ser na forma trançado ou espiralado.

• Cobertura ou Capa

Disposta sobre o reforço da mangueira, a cobertura tem por

finalidade proteger o reforço contra eventuais agentes externos

que provoquem a abrasão ou danificação do reforço.

Acessórios

Acessórios

Acessórios

Acessórios

Sem Descascar a extremidade

da mangueira -

No SKIVE

Descasca a extremidade da mangueira-

Tipo SKIVE

Conexão Reutilizável: Podemos trocar a mangueira sem perder a conexão

Acessórios

Conexão Permanente: Não suporta a troca da mangueira sem perder a

conexão

Tipos de Conexões para Mangueira

Tipo SKIVE

Tipo No SKIVE

Tipos de Conexões para Mangueira

Válvulas Hidráulicas

• Válvulas de controle direcional;

• Válvulas de retenção;

• Válvulas controladoras de fluxo (vazão);

• Válvulas de controle de pressão

Dados Básicos • Número de Vias • Números de Posições • Tipo de Acionamento • Tipo de Retorno Nº de Vias Nº de Posições Posição de repouso

Válvulas de controle direcional

P A P R B A P R A P - entrada de pressão ( 1 )

A, B... - entrada e saída de fluido ( 2, 4 ...) R, S, T... - retorno de fluido ( 3, 5, 7 ...)

Nomenclatura das Vias

Tipos das Vias

Tipos das Vias

P A P R A

NA

via

1

/

2

3

/

2

vias

NF

4

/

3

vias

NF

Vias/ Posições

Mudança de posição na simbologia

P R

A

P R A

• 2/2 vias

• 3/2 Vias

• 4/2 Vias

Tipos de Centro

Classifique as válvulas de controle direcional abaixo

Válvulas de Retenção

Simbologia

Válvulas de Retenção

Operada por Piloto

Válvulas de Retenção

Válvula Controladora de Vazão

obter um controle de velocidade em determinados atuadores, diminuindo o fluxo que passa por um orifício.

Com Retenção Integrada

Válvula Controladora de Vazão

Simbologia

1º método: Meter-in

Controle na entrada

2º método: Meter-out

Controle na saída

Válvula Controladora de Vazão

Qual é meter- in e

meter-out?

Limitadora de Pressão (Segurança)

Estabelece a pressão máxima do sistema, desviando para o tanque o fluxo excedente deslocado pela bomba, enquanto esta pressão tende a ser maior que o limite previamente estabelecido.

Válvula de Controle de Pressão

Manômetro

Manômetro:

pressão de fluidos contidos em recipientes fechados.

Simbologia

50 O tubo tende a endireitar-se_{sob pressão causando a rotação}

do ponteiro Tubo de Bourdon Entrada de pressão Articulação Pivô Pistão Entrada Quando a pressão é aplicada esta luva move o sistema articulado

Válvula de Controle de Pressão

Sequência:

de controle de pressão normalmente

fechada que faz com que uma

Válvula de Controle de Pressão

Contrabalanço:

controle de pressão normalmente fechada pode ser usada para equilibrar ou contrabalancear um peso, tal como o da prensa.

Válvula de Controle de Pressão

Descarga:

limitadora de pressão operada diretamente usada num circuito de acumulador.

Atuadores Hidráulicos

Cilindros hidráulicos

Atuadores rotativos

Motores hidráulicos

Cilindros telescópicos ou de múltiplos estágio

Atuadores Hidráulicos

Osciladores Hidráulicos

Atuador rotativo com campo de giro limitado. Um tipo comum é o chamado cremalheira e pistão.

Atuadores Hidráulicos

Osciladores de Palheta

Possuem o máximo valor de saída de torque para um tamanho reduzido. Podem ser de palheta simples ou dupla.

Acumuladores Hidráulicos

pressão é energia potencial, uma vez que ela pode ser transformada em trabalho.

Os acumuladores são basicamente de 3 tipos: carregados por peso, carregados por mola e hidropneumáticos.

Aplicação para manter a pressão do sistema

Aplicação como fonte de energia hidráulica

Estudo de Caso

• Os cilindros são reprensetados por letras (A,B,C,D,…).

• E a ordem de acionamento vai depender da presença ou não dos parênteses ().

• Sinal + representa avanço e sinal – representa recuo do cilindro. Ex:

A+B+A-B-(A+B+)(A-B-)

Qual a diferença das duas sequenciais?

Estudo de Caso

A sequência de operação do sistema pode ser representada de várias maneiras:

Sequência cronológica:

Avanço do cilindro A

Avanço do cilindro B

Retorno do cilindro A

Retorno do cilindro B

Circuitos Sequenciais

Estudo de Caso

Indicação algébrica

Estudo de Caso

Em forma de tabela:

Estudo de Caso

Indicação vetorial

Estudo de Caso

Diagrama trajeto-passo

Estudo de Caso

Diagrama trajeto-tempo

1. Circuito de Descarga 2. Circuito Regenerativo

3. Válvula Limitadora de Pressão de Descarga Diferencial 4. Circuito de Descarga de um Acumulador

5. Circuito com Aproximação Rápida e Avanço Controlado 6. Descarga Automática da Bomba

7. Sistema Alta-Baixa

8. Circuito de Controle de Entrada do Fluxo 9. Circuito de Controle de Saída do Fluxo 10. Controle de Vazão por Desvio do Fluxo 11. Válvula de Contrabalanço

12. Circuito com Redução de Pressão 13. Válvula de Contrabalanço Diferencial 14. Válvula de Retenção Pilotada

Exercícios de Hidráulica

• Desenvolva um circuito para controle de um cilindro simples ação a partir de uma válvula com acionamento muscular tipo alavanca / trava e velocidades de avanço e velocidade de recuo controladas.

• Desenvolva um circuito para controle de um cilindro dupla ação a partir de uma válvula com acionamento muscular tipo botão / mola com velocidade de avanço controlada, possibilidade de paradas intermediárias e filtragem em todas as linhas de aplicação.

• Desenvolva um circuito para controle de um cilindro dupla ação a partir de uma válvula

com acionamento muscular tipo alavanca / mola com velocidade de recuo controlada, possibilidade de paradas intermediárias e filtragem na linha de sucção e retorno com uso de bypass.

• Desenvolva um circuito para controle de um cilindro dupla ação a partir de uma válvula com acionamento muscular tipo Alavanca / trava com velocidades de avanço e recuo controladas e possibilidade de movimentação manual da carga.

• Desenvolva um circuito para controle de um cilindro dupla ação a partir de uma válvula

pedal / trava, com velocidade de recuo controlada, proteção contra queda de cargas no avanço e possibilidade de movimentação manual da carga com auxílio no escoamento do fluido a tanque.

• Desenvolva um circuito para controle de um cilindro dupla ação a partir de uma válvula alavanca / trava com velocidade de avanço controlada, proteção contra queda de cargas no recuo, possibilidade de movimentação manual da carga e filtragem somente na linha de sucção.

Exercício

• Um cilindro de ação dupla deve avançar mediante o acionamento da alavanca de uma válvula direcional. Soltando- se a alavanca o cilindro deve retornar a sua posição inicial.

• Elabore um esquema para recuo controlado (em 40%) de um cilindro dupla ação. Usar válvula direcional 4/3 vias centro tipo TANDEM. Acionamento por pedal e retorno por mola. • Elabore um circuito hidráulico com controle de velocidade de avanço e retorno (80%),

filtro na linha de sucção e válvula de 3 posições com centro bloqueado.

• Elabore um circuito hidráulico que possua controle da velocidade de avanço em 40% e velocidade de recuo em 80% da vazão do sistema. Utilizar válvula de 3 posições com centro tipo TANDEM

• Morsa hidráulica: Esta morsa é usada para fixar peças de material de fácil deformação. O material fica fixado quando o cilindro avança, por isso é necessário construir um circuito com controle da velocidade de avanço. Usar válvula com três posições.

• Desenvolva um circuito para controle de um cilindro dupla ação a partir de uma válvula pedal / trava centro negativo, com velocidade de recuo controlada, proteção contra queda de cargas no avanço.

• Desenvolva um circuito para controle de um cilindro dupla ação a partir de uma válvula alavanca / trava com velocidade de avanço e recuo controlada- 80% e 60% respectivamente, proteção contra queda de cargas no recuo, possibilidade de movimentação manual da carga e filtragem somente na linha de sucção.

• Elabore um circuito hidráulico para abrir e fechar a porta do forno ilustrado abaixo. O avanço do cilindro deve ser ajustado em 70% e o recuo em 80%. Usar válvula de 3 posições. Escolha o tipo centro.

(PONTO EXTRA). Elabore um circuito seguindo a sequência A+B+A-B-.

• Fazer as sequencias a seguir: B+A+B-A-; A+B+C+A-B-C-; -A-B+A+B; B-A-B+A+; A-B-C-(A+B+C+); C+B+A+(B-A-)C-.

• Desenvolva um circuito que execute a sequência B+A-B-A+. O atuador A deve possuir velocidade de avanço controlada e proteção contra queda de carga no recuo. O atuador B possui ambas as velocidades controladas e proteção contra queda de cargas no avanço. O circuito deve possuir capacidade de parada intermediária dos atuadores e filtragem em todas as linhas de aplicação.

Analisando o circuito abaixo: a.Descreva qual a seqüência realizada

b.Se a válvula V1 for retirada qual será a nova seqüência? c.Qual a importância da Válvula V2?

• Desenvolva um circuito hidráulico para plataforma elevatória. Um cilindro de dupla ação está acoplado a uma esteira para executar o transporte de carga de uma plataforma à outra, a esteira é comandada por um motor hidráulico que gira em sentido único. Leve em consideração os seguintes aspectos:

 O acionamento da plataforma é realizado manualmente através do acionamento de uma alavanca de duas posições;

 Após a plataforma chegar na posição superior, o motor hidráulico é acionado automaticamente

 Quando a plataforma estiver na posição inferior ou se movimentando, o motor deverá ficar parado.

Pneumática

• Introdução

• Conceitos Básicos

É um ramo da ciência/tecnologia, que faz uso de gás ou ar pressurizado. Pode ser utilizado numa gama alta de aplicações como freios de caminhões e ônibus, clínicas, sistemas pneumáticos, pinturas, pulverizações.

No campo industrial é aplicado para a libertação dos operários de operações repetitivas, possibilitando o aumento do ritmo de trabalho, aumento de produtividade e, portanto, um menor custo operacional.

Vantagens

1. Incremento da produção com investimento pequeno; 2. Redução dos custos operacionais;

3. Robustez dos componentes; 4. Facilidade na implantação;

5. Resistência a ambientes hostis; 6. Simplicidade de manipulação; 7. Segurança;

Desvantagens

1. Necessita preparação: Remoção de impurezas, eliminação de umidade para evitar corrosão nos equipamentos, travamentos e maiores desgastes nas partes móveis do sistema;

2. Pequenas pressões (forças) envolvidas: Os componentes pneumáticos são normalmente projetados e utilizados a uma pressão máxima de 1723,6 Kpa; 3. Dificuldade de controle de velocidade: para velocidades baixas, recorre-se a sistemas mistos (hidráulicos e pneumáticos);

4. Impossibilidade de paradas intermediárias: fluido altamente compressível;

5. Poluição sonora: para evitar a poluição se faz necessário a utilização de silenciadores nos orifícios de escape.

Compressibilidade do Ar Ar submetido a um volume inicial V 0 Ar submetido a um volume final V f V f < V0 F 1 2

Características do Ar

O ar se altera à menor resistência ou seja, ele se adapta a forma do

ambiente.

Elasticidade do Ar

Ar submetido a um

volume final V Ar submetido a um volume inicial V Vf > V0 1 ₂ F

Características do Ar

Expansibilidade do Ar

Possuímos um recipiente contendo ar; a válvula na situação 1 está fechada

Quando a válvula é aberta o ar expande, assumindo o formato dos recipientes;

1

2

porque não possui forma própria

Difusibilidade do Ar

Volumes contendo ar e gases; válvula

fechada

Válvula aberta temos uma mistura homogênea

1

2

Características do Ar

Peso do Ar

Características do Ar

Produção e Distribuição

• O processo transferência de energia mecânica para de pressão ao ar. Os processo de compressão são os isotérmicos, isoentrópicos e os politrópicos.

Compressão

A entropia é uma grandeza termodinâmica que mensura o grau de irreversibilidade de um sistema, encontrando-se geralmente associada ao que denomina-se por "desordem“.

Deslocamento positivo:

Baseia-se na redução de volume. O volume é diminuido, aumentando a

pressão até que ocorra a abertura de válvulas de saída do compressor.

Deslocamento dinâmico:

É obtido através do aumento da velocidade, tendo em seguida seu escoamento retardado obrigando a uma elevação da pressão.

Compressores: classificação

Produção e Distribuição

Compressores: classificação

Os compressores de pistão são comumente aplicados para pequenas vazões (até 100 m³/h).

Os compressores de parafuso são mais indicados para pequenas, médias e grandes vazões (50 m³/h a 2000 m³/h).

Compressores

Controle de Demanda : O consumo de ar comprimido não é exatamente igual

ao fornecimento produzidos pelos compressores. Portanto se faz necessário um sistema de controle com o objetivo de harmonizar o consumo e entrega e reduzir os custos geração do ar comprimido.

• Alivio do compressor – Baixo custo de implantação, porém alto custo de operação devido ao funcionamento constante do compressor;

• Estrangulamento da Sucção – Alto custo de implantação, porém baixo custo de

operação devido a redução da vazão efetivamente comprimida;

• Controle de Rotação do Acionador – Alto custo de implantação, porém baixo custo de operação devido a redução da vazão efetivamente comprimida;

• Liga/Desliga – Custo baixo de implantação, porém os constantes processo de parada e partida impacta negativamente na integridade do compressor

Quando ocorre o aumento de pressão do ar, a solubilidade da

água diminui. Isso provocaria condensação dentro do

compressor se não houvesse o aumento da temperatura.

Como o resfriamento acontece ao longo do sistema a água se

condensará no interior dos componentes.

Umidade

Conseqüências:

• Oxidação da tubulação e componentes;

• Retirada da lubrificação;

• Arraste de partículas sólidas;

• Aumento do índice de manutenção.

Solução

Remoção da umidade.

Umidade

Produção e Distribuição

Remove o calor gerado entre os estágios de compressão visando

:

• Manter a baixa temperatura do equipamento; • Aproximar a compressão da isotérmica;

• Evitar a deformação do bloco e cabeçote; • Aumentar a eficiência do compressor;

Esse resfriamento pode ser feito por:

• Ar; • Água.

Sistema de refrigeração de compressores

(resfriamento intermediário)

Produção e Distribuição

Resfriamento a Água

• Os blocos dos cilindros são dotados de paredes duplas, entre as quais circula água.

• A superfície que exige um melhor resfriamento é a do cabeçote, pois permanece em contato com o gás ao fim da compressão.

• No resfriador intermediário empregam-se, em geral, tubos com aletas. O ar a ser resfriado passa em torno dos tubos, transferindo o calor para a água em circulação.

Sistema de refrigeração de compressores

(resfriamento intermediário)

Produção e Distribuição

Resfriamento a Ar

• Compressores pequenos e médios podem ser resfriados a ar em um sistema muito prático;

• Circulação (os cilindros e cabeçotes, geralmente, são aletados a fim de proporcionar maior troca de calor, o que é feito por meio da circulação do ar ambiente e com auxílio de hélices nas polias de transmissão).

• Ventilação forçada (a refrigeração interna dos cabeçotes e resfriador intermediário, ocasionada por uma ventoinha, obrigando o ar a circular no interior do compressor).

Sistema de refrigeração de compressores (resfriamento intermediário)

Refriador posterior

Esse resfriador é localizado logo após o compressor, retirando calor do ar no momento em que este está a maior temperatura

Importância

• Armazenar o ar comprimido;

• Resfriar o ar auxiliando a eliminação de condensado;

• Compensar as flutuações de pressão;

• Estabilizar o fluxo de ar.

Reservatório de ar comprimido

Diminui ainda mais a umidade do ar, após esse processo

chama-se o ar de “ar seco”, apesar de ainda haver uma

umidade residual mas insignificante.

Desumidificação do ar

Em certas aplicações, a filtragem do ar deve ser ainda mais rigorosa:

• Indústria de processamento de alimentos; • Indústria de equipamentos hospitalares; • Indústria eletrônica.

A depender da malha necessária podem estar em 3 pontos:

Antes do secador (pré-filtro – X ): Separar o restante da contaminação sólida (~30%). Após o secador (pós-filtro – Y ): Eliminação da umidade residual (~30%).

Após o secador (pós-filtro – Z ): Eliminação de bactérias e odores.

Filtros Coalescentes

Filtros Coalescentes

Secagem por refrigeração:

A capacidade do ar de reter

umidade diminui com a temperatura

Secagem por absorção:

É utilizado um absorto, que absorve por reação química a umidade

Secagem por adsorção:

É a fixação das moléculas de um adsorvato na superfície de um adsorvente, ou seja, processo de depositar moléculas de uma substância (ex. água) na superfície de outra substância, geralmente sólida (ex.SiO₂).

Rede de distribuição

Produção e Distribuição

Rede em circuito Aberto

Rede em Anel:

O anel fechado auxilia na manutenção de uma

pressão constante e uma distribuição uniforme do

Rede de distribuição

Produção e Distribuição

Válvulas de fechamento

Permitem o isolamento de seções para manutenção

Rede de distribuição

Produção e Distribuição

Inclinação

As tubulações devem possuir uma ligeira inclinação de 0,5 a 2%, com drenos colocados nas posições mais baixas. Isso possibilita o escoamento e retirada do condensado.

Tomadas de ar

Deve ser feita na parte superior da distribuição para evitar o fluxo de condensado.

Purgador de Ar

Remover o condensado das

extremidades da tubulação de ar, de tanques receptores, etc.

Esquematização da Produção, Armazenamento e Condicionamento do Ar Comprimido

Unidade de Condicionamento ou Lubrefil Funções • Filtrar o Ar; • Regular a Pressão; • Lubrificar o Ar.

Produção e Distribuição

Produção e Distribuição

Secção de um Regulador de Pressão com Escape H J I C B A   Simbologia G F E D A- Mola B - Diafragma C- Válvula de Assento D- Manopla E - Orifício de Exaustão F- Orifício de Sangria G- Orifício de Equilíbrio H- Passagem do Fluxo de Ar I- Amortecimento

J- Comunicação com Manômetro

Manômetro Tipo Tubo de Bourdon

Simbologia

Secção de um Lubrificador J I A C E D   G F E H B A- Membrana de Restrição B - Orifício Venturi C- Esfera D- Válvula de Assento E - Tubo de Sucção F- Orifício Superior G- Válvula de Regulagem

H - Bujão de Reposição de Óleo

I- Canal de Comunicação

J- Válvula de Retenção

Produção e Distribuição

Manutenção

• Usar somente algodão para limpeza, não usar estopa. • Lavar somente com querosene.

• Evitar preencher demasiadamente o copo com óleo. • Verificar se as guarnições não estão danificadas.

• Evitar forçar o parafuso de controle de fluxo demasiadamente, ao tentar fechar a passagem de óleo.

Válvulas Pneumáticas

• Válvulas de retenção;

• Válvulas controladoras de fluxo (vazão); • Válvulas controladoras de pressão

• Válvula de escape rápido; • Elemento OU;

• Elemento E;

• Temporizador pneumático; • Contador pneumático.

Tipos de retorno Tipos de

acionamento

Mola Trava

Identificação

No _{1: Alimentação.}

Nos _{2 e 4: Utilização.}

Nos _{3 e 5: Escape ou exaustão.}

No _{10: Piloto que isola a alimentação.}

No _{12: Liga a alimentação 1 com o orifício 2.}

No _{14: Liga a alimentação 1 com o orifício 4.}

Provocam o deslocamento das partes internas da válvula, causando mudança das direções de fluxo.

Os acionamentos podem ser:

• Musculares: é todo acionamento que o operador irá acionar.

•

•

• Elétricos: é o acionamento por uma bobina/solenóide – corrente elétrica. • Combinados: São junções dos já citados.

Acionamentos e comandos

Acionamentos mecânicos:

• Pino

• Rolete

• Gatilho ou rolete escamoteável

Acionamentos mecânicos

Acionamentos pneumáticos

Nesses casos as válvulas são comutadas pela ação do ar

comprimido, proveniente de outra parte do circuito e

emitido por outra válvula.

O piloto pode ser:

• Positivo

• Negativo

Acionamentos pneumáticos

Piloto Positivo

(comando direto por

aplicação de pressão)

Acionamentos pneumáticos

Piloto Negativo

(comando direto por

alívio de pressão)

Acionamentos elétricos

Um sinal elétrico é utilizado para acionar um solenóide e comutar a

válvula.

Exemplo de

aplicação:

Comando básico

direto

Válvulas comuns

Válvula de Controle Direcional

3/2 Vias acionada por piloto

retorno por mola

normalmente fechada.

ou

3/2 Vias Piloto Mola N.F.

Válvulas comuns

Exemplo de

aplicação:

Comando básico

indireto

Válvulas comuns

Válvula de Controle Direcional

3/2 Vias acionada por duplo

piloto normalmente fechada.

ou

3/2 Vias Duplo Piloto N.F.

Válvulas comuns

Exemplo de

aplicação

Válvulas comuns

Válvulas de controle

direcional

Impedem o fluxo do ar em um sentido determinado, possibilidando livre fluxo no sentido oposto

.

Válvula de controle de fluxo variável bidirecional

Controla o fluxo em ambas as direções

Válvula de controle de fluxo variável

unidirecional

Controla o fluxo em uma das direções.

Na outra o fluxo é livre.