Aula 17 – fundamentos físicos da hidráulica

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Aula 17 – fundamentos físicos da hidráulica

  1. 1. Elementos Básicos de Elétro- Hidráulica Helder Anibal Hermini
  2. 2. Conteúdo Programático Fundamentos Elétro-hidráulicos Válvulas Proporcionais Sensores Simbologia Esquemas Básicos
  3. 3. 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.
  4. 4. 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.
  5. 5. Construção de um Sistema Hidráulico Estrutura básica de um sistema hidráulico
  6. 6. Leis Físicas Fundamentais da Hidráulica Hidrostática – Estudo dos fluídos em repouso Hidrodinâmica – Estudo dos fluídos em movimento
  7. 7. Densidade de massa ρ = m / V [ρ] = kg / m3 (SI) Pressão P = F / A [P] = N / m2 = Pa (SI) Hidrostática
  8. 8. 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
  9. 9. 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 . 2211 21 APAP FF = =
  10. 10. 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).
  11. 11. 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)
  12. 12. Energia Total W P z g2 v E 2 total ++= onde: v = velocidade p = pressão z = altura em relação à linha de referência W = peso específico
  13. 13. 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.
  14. 14. 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...)
  15. 15. Relação entre vazão e queda de pressão ρ ∆ α= P2 AQ Q = vazão (l / min) α = fator hidráulico (depende da viscosidade e da forma do estreitamento) A = área do estreitamento (m2 ) ∆P = Queda de pressão (Pa) ρ = densidade (kg/m3 ) onde:
  16. 16. 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.
  17. 17. 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.
  18. 18. 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: µ = µ δ = vDvD Re onde: Re = Número de Reynolds δ = Densidade V = Velocidade (cm/s) D = Diâmetro interno do tubo (cm) µ = Viscosidade absoluta (poise) ν = Viscosidade cinética (cst)
  19. 19. Número de Reynolds (Re) De 0 à 1500 De 1500 à 2300 De 0 à 1500 Fluxo Laminar Transição Fluxo turbulento
  20. 20. Grupo de Acionamento O grupo de acionamento compreende 1. Bomba hidráulica 2. Acoplamento 3. Motor Elétrico 4. Reservatório 5. Válvula limitadora de pressão 6. Tubulação rígida e conexões
  21. 21. Bombas Hidráulicas Transformam a energia mecânica (motor de acionamento) em energia hidráulica (transmissão de pressão através do fluxo).
  22. 22. Classificação das bombas hidráulicas
  23. 23. Classificação das bombas hidráulicas
  24. 24. 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. Critério de seleção de bombas hidráulicas
  25. 25. 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.
  26. 26. Manômetro
  27. 27. Elemento eletro- hidráulico que converte um sinal de pressão variável em um sinal elétrico. Conversor H-E (Pressostato)
  28. 28. Conversor H-E (Pressostato) O fluído chega ao pressostato pelo canal Z e atua sobre o êmbolo (9), originado-se assim uma força dada pelo produto da pressão pela superfície do êmbolo. Esta força tem que vencer a força contrária da mola (3) ajus´tável pelo parafuso 4 para que se acione o microruptor (5). O acionamento de 5 é feito pela alavanca (7) que é movida pela haste (2) que tem um curso “S” limitado pelo encosto (10). A haste possui anéis “0” (8) para perfeita vedação. Em (6) temos a entrada para as conexões ao microruptor.
  29. 29. Reservatório Componentes 1) Filtro de ar 2) Conexão de retorno 3) Tampa desmontável 4) Parafuso de abertura 5) Tubo de aspiração 6) Parafuso de drenagem 7) Visor de controle para nível máximo 8) Visor de controle para nível mínimo 9) Tubo de retorno 10) Placa para evitar movimento do líquido 11) Bomba
  30. 30. Filtro Existem diferentes tipos de filtragem: •Filtragem por aspiração •Filtragem por pressão •Filtragem de retorno
  31. 31. 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.
  32. 32. 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.

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