O documento discute conceitos básicos de máquinas hidráulicas e pneumáticas, incluindo definições de fluidos, hidráulica, hidrostática, hidrodinâmica e pressão. Explica também aplicações comuns de sistemas hidráulicos e pneumáticos e fornece um exemplo passo a passo de como calcular pressão hidrostática usando a equação de Bernoulli.
2. Objetivo
• Permitir ao aluno o uso de fundamentos físicos já estudados em
disciplinas como Física, Cálculo, Fenômenos de Transportes e
Mecânica dos Fluidos para que ele possa entender e selecionar
fluidos hidráulicos, bombas hidráulicas, elementos de conexão, tubos
e mangueiras, válvulas, grupo de acionamento, elementos de
comando, atuadores hidráulicos, simbologia hidráulica bem como
projetar, montar e efetuar manutenção em circuitos hidráulicos.
6. Uso de equipamento Hidráulico
• Elevado custo inicial;
• Transformação da energia elétrica em mecânica e mecânica em
hidráulica para, posteriormente, ser transformada novamente em
mecânica. (ocorrem perdas de energia no sistema)
• 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.
7. Uso de equipamento pneumático
• Similar aos sistemas hidráulicos;
• Apresenta dispositivos que podem substituir equipamento elétricos,
gerando redução de consumo e manutenção a longo prazo.
• Atuação é mais rápida do que em sistemas hidráulicos puros.
• Não há risco de incêndio;
• Pode haver risco de explosão.
8. Uso de equipamento Hidráulico
• Geralmente relacionado a força;
• Consegue imprimir/multiplicar força com sistemas relativamente
simples;
• Fácil instalação dos diversos elementos, oferecendo grande
flexibilidade, inclusive em espaços reduzidos;
• Os sistemas hidráulicos permitem uma rápida e suave inversão de
movimento;
• Permitem ajustes de variação micrométrica na velocidade;
• São sistemas autolubrificados e comumente autorefrigerados, o que
não ocorre com os mecânicos e elétricos;
9. Conceitos básicos
• Fluido:
• É qualquer substância capaz de escoar e assumir a forma do recipiente que o
contém.
• Hidráulica:
• Derivada da união de hydra = água e aulas = condução/aula/tubo,
identificando uma parte da física que se dedica a estudar o comportamento
dos líquidos em movimento e em repouso. É responsável pelo conhecimento
das leis que regem o transporte, a conversão de energia, a regulagem e o
controle do fluido agindo sobre suas variáveis (pressão, vazão, temperatura,
viscosidade etc.).
10. Conceitos básicos
• Hidrostática:
• Ciência que trata dos líquidos sob pressão (mecânica dos fluidos estáticos,
seguida de condições de equilíbrio dos fluidos).
• Hidrodinâmica:
• Ciência que trata dos líquidos em movimento (teoria da vazão), e mais
precisamente de sua energia cinética;
• Pressão:
• Em termos de hidrostática, define-se pressão como sendo a força exercida
pelo fluido por unidade de área do recipiente que o contém. Sua unidade no
S.I. é dada em N/m2 ou Pa, embora seja comum ainda a utilização de
unidades como atm, bar, kgf/mm2, lib/in2 etc.;
11. Conceitos básicos
• Pressão Manométrica :
• pressão manométrica a diferença entre a pressão absoluta ou real e a pressão
atmosférica.
• Muitos dos aparelhos empregados para a medida de pressões (manômetros)
utilizam a pressão atmosférica como nível de referência e medem a diferença
entre a pressão real ou absoluta e a pressão atmosférica, chamando este
valor de pressão manométrica.
• Sabendo a pressão com a qual um fluido encontra-se confinado em um
reservatório, é possível conhecer a força que ele exerce contra suas paredes,
ou no caso a força necessária para manter um sistema em equilíbrio
13. Conceitos básicos
• Pressão Manométrica :
• Já em termos de hidrodinâmica, a pressão em uma tubulação pode
ser conhecida a partir da equação da energia, que leva em
consideração a energia cinética e potencial do fluido, a taxa de massa,
a perda de carga das tubulações e conexões e o trabalho realizado
pela bomba de sucção;
• Para fluxo livre e em trechos curtos pode-se aplicar a equação de
Bernoulli
16. Conceitos básicos
• Exemplo de aplicação:
• Deseja-se conhecer a pressão da água no ponto B da tubulação de
alimentação do reservatório da Figura 1.5. Considere que o reservatório está
completamente cheio e o ponto B submerso, e os seguintes dados:
17. 1° - Escolher a equação que modela o escoamento
Escolhida pois
sabemos a
velocidade de
saída V2
2° - Isolar a equação em função da variável a ser
descoberta (P2)
Sabendo que
ΔP = (P2-P1),
temos:
Podemos
reescrever a
equação em
função dos
diâmetros:
3° - Encontrar a taxa mássica
4° - Obter P1
18. 5° - Para facilitar a substituição, vamos calcular o
termo de influencia dos diâmetros
Sabemos que
D1=0,1m e
D2=0,07m
6° - Substituir as variáveis e calcular 563,824
593,22
