O documento discute conceitos e princípios básicos de sistemas hidráulicos e pneumáticos, incluindo definições de hidráulica, componentes de sistemas hidráulicos como bombas e cilindros, além de propriedades de fluidos e princípios como o de Pascal.

1. SISTEMAS HIDRÁULICOS & PNEUMÁTICOS
Professor: João Vitor Santos Silva
2021

3. O ramo da tecnologia dedicado
ao estudo das máquinas que
utilizam óleo sob pressão.
Conceitos e princípios básicos de hidráulica

4. Hidráulica – palavra derivada do grego
“hydro” = água: é a ciência dedicada ao
estudo dos fluidos em hidromecânica.
Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Hidráulica - é a ciência que estuda líquidos em escoamento e sob
pressão, mais especificamente, o fluido é um óleo que tem
características próprias para atender as funções necessárias ao bom
funcionamento de um sistema hidráulico.

5. A hidráulica tornou-se absolutamente
indispensável nos domínios das técnicas
modernas de transmissão, comando e
controle de movimentos.
Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Ela é especialmente capaz de assegurar
movimentos rotativos e
forças
rigor de
lineares, que
elevadas, quer
movimento e
desenvolvendo
assegurando
velocidade.

6. Conceitos e princípios básicos de hidráulica
A hidráulica encontra-se ao lado da
mecânica, eletricidade/eletrônica e
da pneumática como meio de
transmissão, comando e controle de
energia.
Esses sistemas são concorrentes e
também complementares entre si.

7. Conceitos e princípios básicos de hidráulica
CRITÉRIOS HIDRÁULICA
Meio de transmissão de energia Óleo (líquido)
Condução de energia Tubos, mangueiras, orifícios
Conversão em energia mecânica e vice-versa Bombas, cilindros, motores hidráulicos
Potencia especifica Muito boa, devido às elevadas pressões
(400bar), elevadas capacidade de custo
competitivo
Precisão de movimentos Muito boa, (óleo pouco compressível), motor
linear simples (cilindro)
Rendimento Ruim, devido as perdas volumétricas e de atrito
nos órgãos de conversão e controle de energia
Aptidão ao comando, controle e processamento
de sinais
Boa, através de válvulas, bombas reguláveis e
servo-válvulas
Realização de movimentos lineares Muito fácil, por meio de cilindros

8. Como forma de automação, a
aplica-se
aqueles
a casos
em que a
a elétrica não se
hidráulica
específicos,
mecânica e
aplicam.
Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Portanto, assim como os outros, a
hidráulica possui vantagens e
desvantagens.

9. Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Vantagens
✓Fácil instalação dos diversos elementos, oferecendo
grande flexibilidade, inclusive em espaços reduzidos;
✓Devido à baixa inércia, os sistemas hidráulicos permitem
uma rápida e suave inversão de movimento, não sendo
possível obter esse resultado nos sistemas mecânicos e
elétricos;
✓Permitem ajustes de variação micrométrica na velocidade.
Já os mecânicos e elétricos só permitem ajustes
escalonados e de modo custoso e difícil;

10. Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Vantagens
✓São sistemas autolubrificados, não ocorrendo o mesmo
com os mecânicos e elétricos;
✓Relação (peso x tamanho x potência consumida) muito
menor que os demais sistemas;
✓São sistemas de fácil proteção;
✓Devido à ótima condutividade térmica do óleo, geralmente
o próprio reservatório acaba eliminando a necessidade de
um trocador de calor.

11. Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Desvantagens
✓Elevado custo inicial, quando comparados aos sistemas
mecânicos e elétricos;
mecânica em hidráulica para, posteriormente,
✓Transformação da energia elétrica em mecânica e
ser
transformada novamente em mecânica;
✓Perdas por vazamentos internos em todos os
componentes;
✓Perdas por atritos internos e externos;
✓Baixo rendimento em função dos três fatores citados
anteriormente;
✓Perigo de incêndio, devido ao fato do óleo ser inflamável.

12. Os sistemas hidráulicos podem ser divididos em três partes principais:
1) Sistema de geração, constituído por reservatório, filtros, bombas, motores,
acumuladores, intensificadores de pressão e outros acessórios;
2) Sistema de distribuição e controle, constituído por válvulas controladoras
de pressão, vazão e válvulas direcionais;
3) Sistema de aplicação de energia, constituído por motores, cilindros e
osciladores.
Conceitos e princípios básicos de hidráulica

13. Na indústria,
necessárias
hidráulicas.
óleo, são
para pressurizar
o máquinas
como
as bombas
Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Os motores elétricos são responsáveis por
movimenta essas máquinas.
Embora em hidráulica não se transforme energia
elétrica diretamente em energia mecânica, a
utilização de energia elétrica ocorre numa etapa
anterior, quando a transformamos em energia de
pressão do fluido.

14. Bombas hidráulicas
São dispositivos utilizados para converter
energia mecânica em energia hidráulica.
Uma bomba é capaz de fornecer vazão,
Conceitos e princípios básicos de hidráulica
porém não pode por si mesma produzir
pressão pois, não poderá proporcionar
resistência a sua própria vazão.

15. Bombas hidráulicas
As bombas podem ser dimensionadas
fornecerem vazão
para
até um determinado valor
Conceitos e princípios básicos de hidráulica
máximo da pressão.
Em primeiro lugar, sua ação de succionamento faz
com que na tubulação de sucção (entrada), a
pressão caia abaixo da pressão atmosférica e esta
então, empurra o fluido para dentro da bomba.
Em segundo lugar, a ação mecânica força o liquido
para a tubulação de recalque.

16. rendimento total, a vazão (descarga volumétrica) e a
Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Desempenho das Bombas
Normalmente os índices que avaliam as bombas são o
pressão de trabalho (ou a manométrica).
A vazão, também chamada de descarga ou capacidade da
bomba, corresponde à quantidade de fluido que ela
descarrega em sua saída, na unidade de tempo, em litros
por minuto (LPM); metros ou centímetros cúbicos por
minuto, a uma determinada rotação.
Como a velocidade influi na descarga, muitas vezes
avaliam-se as bombas pelo deslocamento.

17. Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Deslocamento - é a quantidade de fluido que a
bomba entrega por ciclo.
Nas rotativas é dado em centímetros cúbicos por
rotação e nas alternativas, é dado em centímetros
cúbicos por cilindrada.
A resistência à vazão, geralmente é causada por
uma restrição ou obstrução no percurso do fluido,
seja esta um cilindro de trabalho, um motor
hidráulico, válvula, conexão, ou linha.
À medida que a pressão aumenta, observa-se uma
redução na descarga.

18. Conceitos e princípios básicos de hidráulica
MASSA, PRESSÃO E FORÇA
Massa - é quantidade de matéria invariável, ou seja, não importa onde
se esteja, a massa de um corpo é constante.
A aceleração da gravidade é que pode mudar de acordo com olocal.
Para a hidráulica, as unidades de massa são Kg (kilograma) e Lbm
(libra-massa)
Segundo a Terceira Lei de Newton: F=ma
A Terra exerce sobre os corpos uma força denominada peso P, por
causa da aceleração da gravidade.
Assim p=mg
g - aceleração da gravidade dada em m/s2
m - massa dada em kg e o peso p dado em N (Newton).
A força de 1kgf é a força que a Terra exerce sobre um corpo de massa
1kg.
Assim 1kgf = 1kg*9,81m/s2 ou 1kgf = 9,81*1kg*m/s2 ou 1kgf=9,81N

19. A
Os fluídos compreendem as fases líquida e gasosa de uma
matéria.
Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Fluídos
É uma substância que se deforma continuamente sob a
aplicação de uma tensão de cisalhamento, não importando
quão pequena posa ser esta tensão.
Uma forma de cisalhamento é a componente tangencial da
força que age sobre a superfície e, dividida pela área da
superfície, dá origem à tensão de cisalhamento média sobre
a área.
 
F

20. Fluídos – Princípio de Pascal
“Se uma força externa for aplicada sobre uma parcela de
área de um fluído confinado, a pressão decorrente será
transmitida integralmente a todo o fluído e à área do
recipiente que o contém.” (von Linsingen, 2001)
O funcionamento dos sistemas
hidráulicos são determinados
fundamentalmente pelas leis que regem
o comportamento de fluidos confinados,
tanto em repouso quanto em
movimento constante ou variável.

21. Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Fluídos – Princípio de Pascal
Este princípio pode ser estendido para demonstrar a
transmissão e multiplicação de forças, onde a aplicação de
uma força F1 de baixa magnitude é capaz de fazer com que
seja suportada uma força F2 de maior magnitude.

22. Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Fluídos – Princípio de Pascal
T
endo pressão igual a força sobre área, podemos
facilmente descobrir a força resultante, igualando as
equações e isolando a força resultante:
p 
F
[kgf / cm2
]
A
F

f
a
F 
A
 f
A a
As unidades de força mais usuais são kgf (kilograma-força) ou lbf (libra-força)
A área A pode ser dada em m2 , cm2 ou in2 (polegada ao quadrado)

23. As unidades de pressão, mais usuais, são:
Pascal, Bar, PSI ou Lbf/pol2 (ou simplesmente libra).
Não é muito usual a unidade de pressão em Pascal na
hidráulica.
Conceitos e princípios básicos de hidráulica
Em resumo, as unidades de
pressão, usadas na Hidráulica,
relacionam-se segundo os fatores
de conversão:
Área do êmbolo do cilindro:
 0.785398D2
[cm2
]
4
D2
AR2


24. Exercícios:
1. Qual a pressão exercida por uma carga de peso 100kgf,
sobre uma superfície de 32mm de diâmetro?
2. Calcular a área de um êmbolo cujo diâmetro é de
200mm.
3. Sabendo-se que a área do êmbolo é de 200cm2 e que a
força ou carga a ser deslocada é de 8000kgf, determine
a pressão necessária de trabalho.
4. Que carga pode elevar um cilindro se a pressão de
trabalho é 30bar e o diâmetro de seu êmbolo é de
40mm?

25. Exercícios:
Baseando-se na Lei de Pascal, calcule F2, sabendo que
F1=30kgf, A1=10cm2 eA2=60cm2.