PRENSA HIDRAULICA AUTOMATIZADA.pdf

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE
SÃO PAULO.
CAMPUS SÃO JOSÉ DOS CAMPOS
PRENSA HIDRÁULICA AUTOMATIZADA
André Luiz Carneiro Silva 1502646
Caio Henrique Vilas Boas Siqueira 1502395
Gabriel Medeiros Gallina 1503448
Hélio Xavier Brito 150374X
Joaquim Pedro Gonçalves 1502786
DISCIPLINA PROJETO INTEGRADOR DO 4º MÓDULO DO
CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA
São José dos Campos, 2017.

1
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE
SÃO PAULO.
CAMPUS SÃO JOSÉ DOS CAMPOS
PRENSA HIDRÁULICA AUTOMATIZADA
Programa Integrador apresentado ao
Instituto Federal de Educação, Ciência e
Tecnologia de São Paulo – Campus São
José dos Campos, como requisito para
obtenção do Título de Técnico em
Mecânica sob orientação do Prof.º Neimar
e Prof.ª Daniella.
Orientador: Prof. Me. Carlos Eduardo Oliveira da Silva
São José dos Campos, 2017.

2
BANCA EXAMINADORA
Projeto Integrador (PI) defendido e aprovado em
_____ de _____________ de 2017, pela banca examinadora constituída pelos
professores:
Prof. Me. Carlos Eduardo Oliveira da Silva
...............................................
Orientador (a)
Prof. Dra. Daniela Bianchi Ponce Leon de Lima
............................................
Banca
Prof. Me. Aurélio Moreira da Silva Neto
............................................
Banca

3
AGRADECIMENTOS
Agradecemos em primeiro lugar nosso orientador Prof. Me. Carlos Eduardo
Silva pela paciência principalmente em atender nossas dúvidas e buscar respostas
sempre que solicitado; Aos Professores Neimar, Daniella e Camila pela compreensão
e atenção disponível a estrutura do nosso projeto; Ao IFSP - Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo - Campus São Jose Dos Campos, com
sua estrutura e didática no qual nos formou técnicos capacitados; Deus pelo dom de
cada dia, e as nossas famílias por sempre nos incentivar.

4
RESUMO
O propósito deste trabalho foi a construção de uma prensa hidráulica, a qual
tem um sistema de automação empregado para realizar seu acionamento. Sua
idealização começou com a fabricação de uma estrutura H, cujo atuador hidráulico e
sistema de acionamento são montados. Foram utilizados processos como: soldagem,
furação e usinagem como métodos de fabricação, resultando assim em uma
ferramenta de grande utilidade para uma oficina mecânica.
Palavras-chave: Prensa hidráulica, automação, atuador hidráulico, soldagem.

5
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Alavanca hidráulica ...................................................................................12
Figura 2 - Relação Velocidade e Vazão.....................................................................13
Figura 3 - Eficiência do sistema hidráulico ................................................................14
Figura 4 – Esquema de um sistema hidráulico..........................................................14
Figura 5 - Imagem do reservatório hidráulico............................................................15
Figura 6 - Imagem filtro hidráulico.............................................................................16
Figura 7 - Imagem bomba hidráulica.........................................................................17
Figura 8 - Imagem manômetro..................................................................................18
Figura 9 - Imagem válvula limitadora de pressão......................................................19
Figura 10 - Válvula de retenção ................................................................................19
Figura 11 - Denominação da válvula direcional.........................................................20
Figura 12 - Representação gráfica das posições e vias............................................21
Figura 13 - Centros de carretéis mais utilizados .......................................................21
Figura 14 - Tipos de acionamento.............................................................................22
Figura 15 – Composição do solenóide ......................................................................23
Figura 16 - Imagem atuador hidráulico......................................................................25
Figura 17 - Chaves do tipo impulso...........................................................................25
Figura 18 – Chaves do tipo trava ..............................................................................26
Figura 19 - Chaves de contatos múltiplos .................................................................26
Figura 20 – Relé........................................................................................................26
Figura 21 - Contator ..................................................................................................27
Figura 22 - Furadeira de Bancada Veker-FVK-500F.................................................30
Figura 23 - Solda Boxer ............................................................................................31
Figura 24 - Torno Mecânico Convencional - VEKER TVK 1440ECO ........................32
Figura 25 – Estrutura em H .......................................................................................33
Figura 26 - Lateral da estrutura.................................................................................34
Figura 27 - Atuador hidráulico desmontado...............................................................35
Figura 28 - Atuador montado.....................................................................................36
Figura 29 - Estrutura para válvula .............................................................................37
Figura 30 - Montagem da calha elétrica ....................................................................38
Figura 31 - Prensa eletro hidráulica ..........................................................................39
Figura 32 - Circuito Automation Studio......................................................................43

6
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................7
2. OBJETIVO GERAL .................................................................................................8
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..........................................................................8
3. JUSTIFICATIVA.......................................................................................................9
4. REFERÊNCIAS TEÓRICAS..................................................................................10
4.1 HIDRÁULICA ...............................................................................................10
4.2 PRESSÃO....................................................................................................11
4.3 LEI DE PASCAL...........................................................................................11
4.4 TRANSMISSÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA..............................................11
4.5 FLUIDO HIDRÁULICO.................................................................................12
4.5.1 VELOCIDADE X VAZÃO...........................................................................12
4.6 POTÊNCIA X EFICIÊNCIA...........................................................................13
4.7 ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA HIDRÁULICO ..................................14
4.7.1 RESERVATÓRIO HIDRÁULICO ...............................................................14
4.7.2 FILTRO HIDRÁULICO...............................................................................15
4.7.3 BOMBA HIDRÁULICA...............................................................................16
4.7.4 MANÔMETRO...........................................................................................17
4.7.5 VÁLVULA LIMITADORA DE PRESSÃO (VÁLVULA DE SEGURANÇA) ...18
4.7.6 VÁLVULA DE RETENÇÃO........................................................................19
4.7.7 VÁLVULA DIRECIONAL............................................................................20
4.7.8 MANGUEIRAS DO SISTEMA HIDRÁULICO ............................................23
4.7.9 ATUADORES HIDRÁULICOS...................................................................24
4.8 ELETRO HIDRÁULICA ................................................................................25
5. MATERIAIS E MÉTODOS.....................................................................................28
5.1 MATERIAIS ..................................................................................................28
5.2 MÉTODOS ...................................................................................................28
5.2.1 MARCAÇÃO DAS BARRAS .....................................................................28
5.2.2 CORTE......................................................................................................29
5.2.3 FURAÇÃO.................................................................................................29
5.2.4 SOLDAGEM..............................................................................................30
5.2.5 USINAGEM ...............................................................................................31
6. RESULTADOS E DISCUSSÕES...........................................................................33
6.1 MONTAGEM DA ESTRUTURA EM H ..........................................................33
6.2 MONTAGEM DO SISTEMA HIDRÁULICO ..................................................35
6.3 MONTAGEM DO SISTEMA ELÉTRICO.......................................................38
6.4 MONTAGEM FINAL .....................................................................................39
7. CONCLUSÃO........................................................................................................40
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................41
ANEXOS ...................................................................................................................42
ANEXO A - CÁLCULO DE FORÇA DO ATUADOR HIDRÁULICO....................42
ANEXO B - FUNCIONAMENTO DO SISTEMA ELETRO HIDRÁULICO ...........43
ANEXO C – ESTRUTURA H PRENSA HIDRÁULICA 3D ..................................44
ANEXO D - ESTRUTURA H PRENSA HIDRÁULICA 2D ...................................45

7
1. INTRODUÇÃO
A premissa deste projeto foi a construção de uma prensa hidráulica com
acionamento automatizado. Para tal finalidade foi utilizada uma estrutura em H,
cilindro hidráulico de dupla ação, comandos eletro hidráulicos, válvula comandada por
duplo solenóide e unidade hidráulica. Possibilitando uma ferramenta com
acionamento mais dinâmico e eficiente em comparação com o manual.
A prensa é um equipamento que comprime ou achata objetos entre a sua base
e a punção, sob operações de: conformação, corte e vazar peças. Vistas em grande
parte nas indústrias e oficinas mecânicas, nas quais são de variados tipos, sendo elas:
pneumáticas, manuais, mecânicas e hidráulicas, com modelos, tamanhos e
diferenciadas capacidades de aplicação de força ou carga. (GOMES, 2012, pg. 43)
Efetuando a automatização da forma de acionamento da prensa através do
sistema eletro hidráulico, a transmissão de energia será aplicada através do fluxo
obtido da pressurização do fluido, realizando o trabalho de movimentar ou deslocar
um objeto com determinada carga a uma certa distância.
Em busca de uma crescente produção, o setor industrial busca cada vez mais
por adaptações que influenciam no resultado produtivo de suas empresas e na
segurança de seus funcionários.

8
2. OBJETIVO GERAL
O principal objetivo deste projeto é automatizar uma prensa hidráulica manual.
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Adquirir os componentes para o sistema elétrico e hidráulico;
 Adaptar a estrutura para a instalação dos componentes;
 Efetuar a montagem do sistema hidráulico e elétrico.

9
3. JUSTIFICATIVA
A relevância de se modernizar o dispositivo proposto transcorreu durante a
nossa participação em um projeto da disciplina de Fabricação Mecânica do terceiro
semestre deste curso, cujo propósito é aplicar métodos do sistema mecânico
agregado com auxílio do processo de automação. Assim, tornando o projeto um
equipamento que servirá como material de apoio didático para o IFSP - Instituto
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo - Campus São Jose dos
Campos.

10
4. REFERÊNCIAS TEÓRICAS
As prensas hidráulicas são máquinas normalmente utilizadas para
conformação mecânica ou montagem de componentes. Ao ser acionada, o martelo
(punção) recebe o movimento de um cilindro hidráulico que se desloca pela ação do
fluido, que é injetado por bombas hidráulicas de alta pressão e motores potentes.
(GOMES, 2012, pg. 74)
Em uma prensa, a força é realizada através da transformação da energia
hidráulica (pressão do fluido) em energia mecânica. O componente que possibilita
esta transformação recebe o nome de cilindro hidráulico (atuador linear), que
necessita do deslocamento do fluido em sua cavidade para movimentar-se e, assim,
realizar força. É um componente de simples composição sendo semelhante a uma
seringa. É formado por uma camisa, um embolo ligado a uma haste e as conexões
das mangueiras. Quando o fluido entra no cilindro o embolo é empurrado e
consequentemente, a haste também.
O funcionamento dos cilindros hidráulicos é baseado no princípio da lei de
Pascal, definida por: “A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático
é a mesma em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais”. Sendo
assim, a força que a prensa exercerá depende de dois fatores: da área do êmbolo do
cilindro hidráulico e da pressão da bomba. Dessa forma, para atingir forças maiores,
o cilindro deve possuir êmbolo com área maior, ou também que a pressão da bomba
seja maior, sempre respeitando a pressão máxima que o cilindro opera. (MICHELS,
pg. 2)
4.1 HIDRÁULICA
O termo hidráulica provém da raiz grega “Hidros”, que significa água. É o estudo
das características da água ou outro tipo de fluido em escoamento e sob pressão.
Uma distinção é feita entre Hidrodinâmica - Estudo do comportamento dos
fluidos em movimento, e Hidrostática - Estudo do comportamento dos fluidos sob
pressão. (FIALHO, 2004, pg. 14)

11
4.2 PRESSÃO
Em hidrostática, pressão é a força exercida pelo fluido por unidade de área do
recipiente que a contém. No sistema internacional de medidas (SI) sua unidade é dada
em N/m² ou Pa. Também é utilizado unidades como: atm, bar, kgf/cm², lib/in², etc.
(FIALHO, 2004, pg. 14)
4.3 LEI DE PASCAL
“A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma
em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais”.
Considerando um recipiente cheio de um líquido, que é praticamente
incompressível, aplicando-se uma força de 100kgf sobre uma área de 10cm², obtém-
se uma pressão de 10kgf/cm², agindo em toda parede do recipiente com mesma
intensidade. (GOMES; ANDRADE; FERRAZ; 2008, pg. 4)
Considerando a equação:
𝑃 =
𝐹
𝐴
Temos:
𝑃 =
100𝑘𝑔𝑓
10𝑐𝑚³
= 10
𝑘𝑔𝑓
𝑐𝑚²
4.4 TRANSMISSÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA
Há quatro métodos de transmissão de energia: mecânica, elétrica, hidráulica e
pneumática, que são capazes de transmitir forças estáticas (energia potencial) tanto
quanto a energia cinética. (GOMES; ANDRADE; FERRAZ; 2008, pg. 6)
Na figura (1), a energia mecânica inicial gerada pela força F1 é convertida em
energia hidráulica, propagando-se pelo fluido até encontrar a plataforma A2,
convertendo-se novamente em energia mecânica entregue através da força F2.
(FIALHO, 2004, pg. 24)

12
Figura 1 - Alavanca hidráulica
Fonte: FIALHO, 2004, Livro Automação Hidráulica: Projetos Dimensionamentos e Análise de
Circuitos, São Paulo: Érica. 2. ed, pg. 24
Acesso em: 21/05/2017
4.5 FLUIDO HIDRÁULICO
Em um sistema hidráulico o fluido assume um papel de grande importância,
sendo um meio de transmissão de energia, um lubrificante, um vedador e um veículo
de transferência de calor. O mais comum é o fluido hidráulico à base de petróleo.
A respeito da viscosidade do fluido hidráulico, é a medida de resistência ao
fluxo das moléculas de um líquido quando elas deslizam umas sobre as outras. É uma
medida inversa à de fluidez. O índice de viscosidade é o número puro que indica como
um fluido varia em viscosidade em relação à mudança de temperatura. A maioria dos
sistemas hidráulicos requer um fluido com um índice de viscosidade de 90 ou mais.
(GOMES; ANDRADE; FERRAZ, 2008, pg. 7)
4.5.1 VELOCIDADE X VAZÃO
Em um sistema ativo, o fluido que percorre a tubulação se desloca a certa
velocidade, esta velocidade é medida em centímetros por segundo [cm/s].
O volume do fluido percorrendo a tubulação em um determinado período de
tempo é a vazão (𝑄 = 𝑉 × 𝐴), medida em litros por segundo [l/s].
A figura (2) mostra a relação entre velocidade e vazão:

13
Figura 2 - Relação Velocidade e Vazão
Fonte: GOMES; ANDRADE; FERRAZ, 2008, Apostila de hidráulica CEFET-BA, pg. 10
Acesso em: 21/05/2017
Para encher um recipiente de 20 litros em um minuto, o volume de fluido em
um cano de grande diâmetro deve passar a uma velocidade de 300 cm/s. No tubo de
pequeno diâmetro, o volume deve passar a uma velocidade de 600 cm/s para encher
o recipiente no tempo de um minuto. Em ambos os casos a vazão é de 20 litros/minuto,
mas as velocidades do fluido são diferentes. (GOMES; ANDRADE; FERRAZ, 2008,
pg. 10)
4.6 POTÊNCIA X EFICIÊNCIA
Em sistemas hidráulicos há perdas de rendimento graças aos próprios
componentes do circuito, como por exemplo, bombas, válvulas, cilindros, tubulação,
etc. Sendo assim, o aproveitamento final da energia fornecida ao circuito é cerca de
75%. (GOMES; ANDRADE; FERRAZ, 2008, pg. 11), como pode ser visto na figura
(3).

14
Figura 3 - Eficiência do sistema hidráulico
Acesso em: 21/05/2017
4.7 ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA HIDRÁULICO
Dependendo da finalidade, existem vários tipos de circuitos hidráulicos, mas
todos seguem um mesmo esquema. Podem ser divididos em três partes iguais:
Sistema de Geração - Constituído por reservatório, filtros, bombas, motores,
acumuladores, intensificadores de pressão e outros acessórios; Sistema de
distribuição e controle - Constituído por válvulas controladoras de vazão, pressão e
válvulas direcionais; Sistema de aplicação de energia - Constituído pelos atuadores,
que podem ser cilindros (atuadores lineares), motores hidráulicos e osciladores.
(FIALHO, 2004, pg. 30), conforme pode ser verificado na figura (4).
Figura 4 – Esquema de um sistema hidráulico
Acesso em: 22/05/2017
4.7.1 RESERVATÓRIO HIDRÁULICO
Reservatórios hidráulicos geralmente são feitos de um tanque de aço ou até
mesmo de plásticos, com uma base contendo todas as conexões necessárias, linhas

15
de sucção, retorno e drenos, indicador de nível de óleo, uma tampa para respiro e
enchimento do fluido e uma tampa para efetuar a limpeza da placa defletora (chicana).
Normalmente um reservatório é constituído dos seguintes componentes: motor
elétrico, bomba, indicador de nível e temperatura do óleo, bocal de abastecimento
com tela e respiro de ar, plugue de drenagem, acoplamento, registro de aeração,
registro de cavitação, vacuômetro, manômetro de pressão, válvula controladora de
pressão e conexões de pressão e de retorno.
Porém, existem outros tipos de reservatórios: reservatório convencional,
reservatório em forma de L, e os reservatórios suspensos.
Sua função é armazenar e conter o fluido hidráulico de um sistema fechado.
(PAVANI, 2011, pg. 158), conforme pode ser verificado na figura (5).
Figura 5 - Imagem do reservatório hidráulico
Fonte: PAVANI, 2011, Apostila Comandos Pneumáticos e Hidráulicos, Santa Maria: CTISM, 3. ed, pg.
159
Acesso: 05/06/2017
4.7.2 FILTRO HIDRÁULICO
Os filtros hidráulicos são classificados em filtros de sucção interna, externa,
pressão e de retorno. Afunção de um filtro é remover as impurezas do fluido hidráulico,
isto é feito forçando o fluxo a passa por um elemento filtrante que retém a
contaminação. Os elementos filtrantes são divididos em tipos de profundidade e de
superfície.
No caso de filtros de profundidade, esse processo de filtragem acontece
através de fibras grossas e fibras finas e tipos de papel porosos. Já nos filtros de
superfície, essa filtragem acontece através de telas de metal ou arame. (PAVANI,
2011, pg. 164)

16
A sua estrutura de montagem pode ser vista na figura (6).
Figura 6 - Imagem filtro hidráulico
164
Acesso: 05/06/2017
4.7.3 BOMBA HIDRÁULICA
São bombas de deslocamento positivo que fornecem determinada quantidade
de fluido a cada rotação ou ciclo. Como nas bombas de deslocamento positivo, a
vazão de saída do fluido não depende da pressão, exceto pela influência de perdas e
vazamentos internos. Por este motivo, são utilizadas em equipamentos industriais, em
maquinaria de construção e aviação. As bombas hidrostáticas produzem fluxos de
forma pulsativa, porém sem variação de pressão no sistema. (PAVANI, 2011, pg. 171)
Geralmente as bombas são especificadas pela capacidade de pressão máxima
de operação e pelo seu deslocamento, em litros por minuto, em uma determinada
rotação.
Faixa de pressão de uma bomba – é determinada pelo fabricante, baseada na
vida útil da bomba.
Observação – se uma bomba for operada com pressões superiores às
estipuladas pelo fabricante, sua vida útil será reduzida.
Deslocamento – é o volume de líquido transferido durante uma rotação. Pode
ser expresso em centímetros cúbicos por rotação.

17
Cavitação – é a evaporação de óleo a baixa pressão na linha de sucção das
bombas. Tem como consequência interferir na lubrificação e destruir a superfície dos
metais.
As bombas hidráulicas mais comuns são de: engrenagens, palhetas e pistões.
Bombas de engrenagem:
São bombas que são formadas basicamente por uma carcaça, com orifícios de
entrada e saída, e de um mecanismo de bombeamento formado por duas
engrenagens. A engrenagem motora é ligada a um eixo que é conectado a um
elemento acionador principal, a outra engrenagem é a engrenagem movida. Funciona
da seguinte forma: no lado da entrada, os dentes das engrenagens desengrenam, o
fluido entra na bomba, sendo conduzido pelo espaço existente entre os dentes e a
carcaça para o lado da saída onde os dentes das engrenagens engrenam e forçam o
fluido para fora do sistema. (PAVANI, 2011, pg. 173), conforme pode ser visto na figura
(7).
Figura 7 - Imagem bomba hidráulica
164
Acesso: 05/06/2017
4.7.4 MANÔMETRO
O manômetro é um instrumento a aferir um diferencial de pressão. Dois tipos
de manômetros são utilizados nos sistemas hidráulicos: o de Bourdon e o de núcleo
móvel.
Conforme a pressão é aumentada no sistema, o tubo de Bourdon tende a

18
endireitar-se devido às diferenças nas áreas entre os diâmetros interno e externo do
tubo. Esta ação de se endireitar provoca a movimentação do ponteiro, proporcional
ao movimento do tubo, que registra o valor da pressão no mostrador. (GOMES;
ANDRADE; FERRAZ, 2008, pg. 3)
A figura (8), mostra exemplos do mecanismo interno e aparência externa do
manômetro.
Figura 8 - Imagem manômetro
Acesso em: 05/06/2017
4.7.5 VÁLVULA LIMITADORA DE PRESSÃO (VÁLVULA DE
SEGURANÇA)
As válvulas, de modo geral, exercem a função de controlar a pressão, a direção
ou o volume de um fluido nos circuitos hidráulicos.
A pressão máxima do sistema pode ser controlada com o uso de uma válvula
de pressão normalmente fechada. Com a via primária da válvula conectada à pressão
do sistema, a via secundária conectada ao tanque, o carretel no corpo da válvula é
acionado por um nível predeterminado de pressão, e neste ponto as vias primárias e
secundárias são conectadas e o fluxo é desviado para o tanque. Esse tipo de controle
de pressão normalmente fechado é conhecido como válvula limitadora de pressão.
(GOMES; ANDRADE; FERRAZ, 2008, pg. 29)
O mecanismo de funcionamento desse tipo válvula, pode ser observado na
figura (9).

19
Figura 9 - Imagem válvula limitadora de pressão
Acesso em: 05/06/2017
4.7.6 VÁLVULA DE RETENÇÃO
A válvula de retenção consiste basicamente do corpo da válvula, vias de
entrada e saída e de um assento móvel que é preso por uma mola de pressão. O
assento móvel pode ser um disco ou uma esfera, mas o mais utilizado nos sistemas
hidráulicos é a esfera. O fluido passa pela válvula somente em uma direção, quando
a pressão é alta o suficiente para vencer a força da mola que segura o assento, o
mesmo é deslocado para trás. Isso é conhecido como fluxo direcional livre da válvula
de retenção. O fluido é impedido de passar pela válvula, pela via de saída, pois o
assento é empurrado contra sua sede. (GOMES; ANDRADE; FERRAZ, 2008, pg. 44)
A estrutura da válvula de retenção, pode ser verificada na figura (10).
Figura 10 - Válvula de retenção
Acesso: 04/06/2017

20
4.7.7 VÁLVULA DIRECIONAL
As válvulas direcionais são responsáveis pelo direcionamento do fluido dentro
do sistema, possibilitando o avanço ou retorno de atuadores lineares, acionamento ou
inversão de atuadores rotativos. Desviando e direcionando o fluxo para onde ele seja
necessário.
São denominadas baseando-se no número de conexões uteis (vias) e de
posições de acionamento. (FIALHO, 2004, pg. 128)
Válvula 4/3 vias, como pode ser vista na figura (11).
 Número de vias: 4 (P, T, A e B)
 Número de posições: 3
Em que:
 P: Conexão de pressão
 T: Conexão de tanque
 A e B: Conexões para o atuador (linear ou rotativo)
Figura 11 - Denominação da válvula direcional
Acesso: 04/06/2017
A respeito do número de posições, as válvulas direcionais podem ter, duas,
três, ou mais posições, isto é, a válvula terá quantas posições o carretel puder assumir,
modificando a direção e o sentido do fluxo do fluido. (FIALHO, 2004, pg. 132)
A respeito do número de vias são contadas a partir do número de tomadas de
fluido que a válvula apresenta. O número de vias será igual em cada uma das posições
e deve existir uma correspondência lógica entre eles. (FIALHO, 2004, pg. 133).
A figura (12), mostra diferentes tipos de posições e vias.

21
Figura 12 - Representação gráfica das posições e vias
Acesso: 04/06/2017
Tipos de centros dos carretéis:
As válvulas direcionais de três posições, na sua maioria, são fabricadas com
uma variedade de carretéis intercambiáveis, conforme pode ser visto na figura (13).
Todos os carretéis de quatro vias tem as passagens de fluxo idênticas quando
ativados. (FIALHO, 2004, pg. 133)
Figura 13 - Centros de carretéis mais utilizados
Acesso: 04/06/2017
 O tipo de centro aberto interliga todos os pórticos e a vazão da bomba flui para
o tanque a baixa pressão;
 O tipo de centro fechado bloqueia todos os pórticos, assim a vazão da bomba
pode ser usada para outras operações, caso contrário, fluirá ao tanque por
meio da válvula de segurança à pressão de trabalho;
 Outros tipos de centro bloqueiam pórticos selecionados, mantendo outros
abertos;

22
 O tipo tandem tem os dois pórticos de cilindro bloqueados na posição neutro,
porem o pórtico de pressão está aberto ao tanque, permitindo assim ligar duas
ou mais válvulas em série ou “tandem”;
 Os carretéis podem ser mantidos em sua posição central por molas, pinos de
retenção (detentes) ou então pela pressão, que é o meio mais rápido e positivo.
(FIALHO, 2004, pg. 133)
Tipos de acionamento, figura (14):
Figura 14 - Tipos de acionamento
Acesso: 04/06/2017
O carretel de uma válvula direcional pode estar posicionado em uma ou outra
posição extrema, o mesmo é movido para essas posições por energia mecânica,
elétrica hidráulica, pneumática ou muscular. As válvulas direcionais cujos carretéis são
movidos por força muscular são conhecidas como válvulas operadas manualmente
ou válvulas acionadas manualmente. Os tipos de acionadores manuais incluem:
alavancas, botões de pressão e pedais. (GOMES; ANDRADE; FERRAZ, 2008, pg. 38)

23
Os carretéis das válvulas direcionais podem também ser acionados por
pressão de fluido, a ar ou hidráulica. Neste tipo de válvulas, a pressão do piloto é
aplicada nas duas sapatas laterais do carretel, ou aplicada em uma sapata ou pistão
de comando.
Um dos tipos de acionamento de válvulas direcionais mais comuns é por
solenóide. O solenóide é um dispositivo elétrico que consiste basicamente de um
induzido, uma carcaça “C” e uma bobina. A bobina é enrolada dentro da carcaça “C”,
o carretel fica livre para se movimentar dentro da bobina.
Quando a corrente elétrica passa pela bobina, gerasse um campo magnético.
Este campo magnético atrai o induzido e o empurra para dentro da bobina. Enquanto
o induzido entra na bobina, ele fica em contato com um pino acionador e desloca o
carretel da válvula direcional para uma posição extrema. (GOMES; ANDRADE;
FERRAZ, 2008, pg. 39)
A ilustração do solenóide, utilizado no acionamento das válvulas, pode ser visto
na figura (15).
Figura 15 – Composição do solenóide
Acesso: 04/06/2017
4.7.8 MANGUEIRAS DO SISTEMA HIDRÁULICO
As linhas flexíveis para condução de fluidos são necessárias na maioria das
instalações em que ocorre a compensação de movimento e absorção de vibrações.
Um tipo comum de linha flexível é a mangueira, cuja aplicação visa atender a
três propostas básicas: conduzir fluidos líquidos ou gases, absorver vibrações, e
partes das mangueiras.
As mangueiras são compostas por três partes: tubo interno ou alma, reforço ou
carcaça, e cobertura ou capa.

24
Tubo interno ou alma de mangueira – deve ser construído com 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 trançada ou espiralada.
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 mesmo.
A Sociedade dos Engenheiros Automotivos Americanos (SAE) é a responsável
pela elaboração de normas de fabricação para mangueiras, que permitem ao usuário
enquadrar o produto escolhido baseado nos seguintes parâmetros de aplicação:
capacidade de pressão dinâmica e estática de trabalho; temperatura mínima e
máxima de trabalho; vida útil das mangueiras em condições dinâmicas de trabalho
(impulse-test); raio mínimo de curvatura; etc. (PAVANI, 2011, pg. 169)
4.7.9 ATUADORES HIDRÁULICOS
Os atuadores hidráulicos convertem a energia de trabalho em energia
mecânica. Os atuadores podem ser classificados basicamente em dois tipos: lineares
e rotativos.
Os atuadores lineares, são os chamados cilindros hidráulicos, sua função é
converter a energia do fluído comprimido em energia linear, podem ser classificados
em simples ação, um cilindro no qual a pressão de fluido é aplicada em somente uma
direção para mover o pistão. Dupla ação, um cilindro no qual a pressão do fluido é
aplicada ao elemento móvel em qualquer uma das direções.
Os atuadores rotativos e giratórios, convertem a energia hidráulica em
mecânica, produzindo movimentos rotativos ou giratórios, esse tipo de atuador
também é chamado de motor hidráulico.
Quando a conexão dianteira é submetida a pressão, o óleo empurra o embolo
para a direita, fazendo com que a haste se estenda, chamamos de avanço do cilindro
quando ocorre o movimento de extensão. Todo o óleo que se acumula a direita é
empurrado pelo êmbolo de volta ao tanque. (MOREIRA, 2012, pg. 107), conforme
pode ser verificado na figura (16).

25
Figura 16 - Imagem atuador hidráulico
Acesso: 06/06/2017
4.8 ELETRO HIDRÁULICA
Dispositivos de comando são elementos de comutação que se destinam ou não
à passagem de corrente elétrica entre um ou mais pontos do circuito.
Chave sem retenção ou impulso – É um dispositivo que permanece acionado,
somente se estiver sendo imposta uma força sobre ele. Cessada a força ele retorna
ao seu estado inicial, que pode ser normalmente aberto (NA), ou normalmente
fechado (NF). Sua simbologia pode ser vista na figura (17).
Figura 17 - Chaves do tipo impulso
Acesso: 04/06/2017
Chave com retenção ou trava – É um dispositivo que quando acionado, se
mantém nessa condição, até que seja acionado novamente. Construtivamente pode
ser: NA ou NF. (FIALHO, 2004, pg. 221), sua simbologia pode ser observada na figura
(18).

26
Figura 18 – Chaves do tipo trava
Acesso: 04/06/2017
Chaves de contatos múltiplos com ou sem retenção – Há chaves de contatos
múltiplos com ou sem retenção NA e NF, conforme figura (19).
Figura 19 - Chaves de contatos múltiplos
Acesso: 04/06/2017
Relé – É um dispositivo do tipo impulso, acionado por campo magnético. É
basicamente formado por uma bobina e seus conjuntos de contatos. Ao ser
energizada a bobina K, será feita a conexão do terminal C com os contatos NA.
Enquanto a bobina permanecer energizada (efeito memória), os contatos
permanecerão nessa posição. Sua simbologia pode ser vista na figura (20).
Figura 20 – Relé
Acesso: 04/06/2017

27
Contator – Igualmente ao relé, o contator é uma chave de comutação
eletromagnética. É empregado, geralmente, para acionar máquinas e equipamentos
elétricos de grande potência, enquanto o rele é utilizado para cargas de pequena
potência. Além dos contatos principais, o contator dispõe de contatos auxiliares NA e
NF de baixa capacidade de corrente que são utilizados para realizar o próprio
comando do contator (auto retenção), sinalização e acionamento de outros
dispositivos elétricos. (FIALHO, 2004, pg. 222), sua simbologia pode ser vista na figura
(21).
Figura 21 - Contator
Acesso: 04/06/2017

28
5. MATERIAIS E MÉTODOS
Para fabricação e montagem da estrutura H, bem como para o acionamento
eletro hidráulico foram utilizados diversos materiais, adquiridos comercialmente.
Montados e fabricados utilizando ferramentas pertencentes a oficina de fabricação
mecânica do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo -
Campus São José dos Campos.
5.1 MATERIAIS
Foram utilizadas barras de aço SAE 1020, para montagem da estrutura H; 4
Cantoneiras, utilizadas para montagem da base da estrutura; 6 Tarugos de aço SAE
1020, 4 utilizados para fixação da parte móvel, na qual a peça a ser trabalhada é
colocada, e 2 para auxiliar na suspensão da parte móvel da prensa; 2 Anéis, para
movimentação do pino de fixação da parte móvel; Manivela com catraca, utilizadas
para suspender a parte móvel; Cabo de aço, utilizado para suspender a parte móvel;
1 Rolamento, para auxiliar na suspenção da parte móvel; Cilindro hidráulico, para
montagem do circuito de potência; Mangueira Hidráulica; Unidade Hidráulica;
Manômetro; Válvula direcional, 4/3 vias, acionada por duplo solenóide, centralizada
por molas, com centro aberto negativo; Conexões fêmea para o cilindro hidráulico;
Calha elétrica, para montagem do circuito de comando; Fios elétricos; 4 Botoeiras,
sendo 2 verdes para avanço, 1 vermelho para retorno, e 1 botão de segurança; Fonte
24V.
5.2 MÉTODOS
Foram utilizados métodos de montagem e fabricação, como: usinagem, furação
e soldagem.
5.2.1 MARCAÇÃO DAS BARRAS
Para auxílio do corte da barra de aço SAE 1020 e dimensionamento, foram
utilizados instrumentos como: esquadro, riscador, paquímetro e trena.

29
5.2.2 CORTE
Foi utilizado a esmelhilhadeira, para fazer o corte, resultando em barras das
seguintes medidas e finalidades para montagem da estrutura H:
 4 barras com medidas de 1200x77x10mm, montadas na vertical, formando os
quatro pilares da estrutura;
 6 barras com medidas de 200x77x10mm, montadas na lateral da estrutura,
para fixar os pilares.
 2 barras com medias de 750x105x16mm, montadas na parte frontal superior,
fixando os pilares;
 2 barras com medidas de 750x105x16mm, utilizadas para montar a parte móvel
da prensa, na qual a peça a ser trabalhada é colocada;
da prensa, na qual a peça a ser trabalhada é colocada;
da prensa, na qual a peça a ser trabalhada é colocada.
Também foram feitos cortes nas cantoneiras utilizadas como apoio, fazendo
assim um chanfro, para eliminar os cantos vivos. E os tarugos foram cortados para
atingirem um comprimento adequado.
5.2.3 FURAÇÃO
Foi utilizada a furadeira de bancada, conforme pode ser observado na figura
(22), brocas com os respectivos diâmetros de 4,10,15,18, 20 e 25mm fazendo o
processo de forma progressiva do menor para o maior furo crescente das brocas. Todo
o processo foi feito utilizando-se óleo de refrigeração.
Executou-se a furação das 4 barras montadas na vertical (pilares), com total de
7 furos por peça, com diâmetro de 25mm cada, e com distâncias entre si de 150mm.
Assim como foi executada a furação de 2 barras, cada uma com 2 furos, que
constituem a parte móvel da prensa. Os furos possuem distância de 675mm ente si,
diâmetro de 20mm, e servem para fixação através de dois pinos. Para o encaixe do
eixo que faz a suspensão da parte móvel, juntamente com a manivela, catraca e cabo
de aço, foi feito um furo com diâmetro de 20mm na barra superior frontal da estrutura,
e na barra superior traseira.

30
Também foram feitos 2 furos com diâmetro de 8mm, e distância de 475mm
entre si nas extremidades das 2 cantoneiras, que servem como apoio para prensa,
para eventual necessidade de fixação da prensa ao solo.
Figura 22 - Furadeira de Bancada Veker-FVK-500F
Fonte: Própria autoria
5.2.4 SOLDAGEM
Foi utilizada a máquina marca Boxer, conforme pode ser observado na figura
(23), com corrente de 120A, e eletrodo revestido 60/13. Soldou-se 4 barras de
1200x77x10mm, de maneira que formassem um pilar para a estrutura, foram soldadas
2 barras com 750x105x16mm, na parte superior dos pilares, em suas extremidades,
frontal e traseira. Dessa forma interligando as mesmas. Foi feita a soldagem das 2
cantoneiras com o comprimento de 750mm na parte inferior, frontal e traseira, da

31
mesma forma, juntando os pilares. Também foram soldadas aos 4 pilares, nas laterais
da estrutura, 6 barras com 200x77x10mm, 3 de cada lado. Uma na parte superior,
outra no meio, e outra na parte inferior.
Outras 2 cantoneiras com comprimento de 600mm foram soldadas nas laterais
da estrutura, para função de apoio.
Para parte móvel foi feita uma estrutura contendo 2 barras com medidas de
750x105x16mm, com dois furos soldadas a dois tarugos de forma que se interligam.
Para o apoio da peça a ser trabalhada, foram utilizadas 4 barras, soldadas em
pares na forma de um “T”. Uma barra na vertical e a outra embaixo na horizontal.
Soldou-se dois anéis com diâmetro externo de 50mm e interno 47mm, em uma
das pontas de cada pino, os mesmos servem para travar a parte móvel na estrutura e
os anéis para a movimentação do pino.
Figura 23 - Solda Boxer
5.2.5 USINAGEM
Para a fabricação dos pinos de travamento da parte móvel, usinou-se 2 tarugos
com diâmetro de 25mm e comprimento de 300mm. Fez-se o desbaste até o diâmetro
resultar em 19mm e faceamento até seu comprimento alcançar 280mm. Foi utilizado
torno mecânico convencional da marca Veker, conforme pode ser visto na figura (24).

32
Para os eixos de auxílio da suspensão da parte móvel, usinou-se 2 tarugos com
diâmetro de 25mm e comprimento de 300mm. Fez-se o desbaste até seu diâmetro
resultar em 19mm e faceamento até o comprimento atingir 252mm.
Figura 24 - Torno Mecânico Convencional - VEKER TVK 1440ECO

33
6. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados obtidos, foram segmentados por cada etapa de desenvolvimento
do projeto, iniciando com a montagem da estrutura em H, seguida pela montagem do
sistema hidráulico, montagem do sistema elétrico e, por fim, montagem final.
6.1 MONTAGEM DA ESTRUTURA EM H
A figura (25) demonstra como a estrutura em H foi montada, dividida em: parte
superior, móvel e inferior.
Figura 25 – Estrutura em H

34
A parte superior da estrutura foi montada, contendo: um barra frontal, uma
traseira, e duas barras laterais em cada lado, interligadas nas quatro barras verticais
(pilares). Bem como dois eixos: um soldado na manivela com catraca, e outro
contendo rolamento, ambos envoltos pelo cabo de aço, sendo esse sistema utilizado
para auxiliar na suspensão da parte móvel.
A estrutura móvel foi montada, contendo: duas barras interligadas por dois
tarugos, nos quais o cabo de aço está preso. E duas estruturas em forma de “T”,
apoiadas sobre as barras. Também foram soldadas duas barras nas laterais em cada
lado, na metade da estrutura.
A parte inferior foi montada, contendo: quatro cantoneiras, duas soldadas aos
quatro pilares, parte frontal e traseira, e duas nas laterais para função de apoio.
Também foram soldadas duas barras nas laterais, em cada lado.
A figura (26) demonstra a lateral da estrutura, contendo três barras em cada
lado unindo os pilares e uma cantoneira em ambos os lados.
Figura 26 - Lateral da estrutura

35
6.2 MONTAGEM DO SISTEMA HIDRÁULICO
O atuador hidráulico utilizado no projeto, foi adquirido em um estabelecimento
comercial de equipamentos industriais usados.
Foi realizada a manutenção do atuador, conforme visto na figura (27), o mesmo
foi desmontado, foi feita a limpeza de seus componentes internos, depois remontado.
Dessa forma, foram substituídos os quatro parafusos e as seis porcas de fixação dos
cabeçotes à camisa do cilindro.
Figura 27 - Atuador hidráulico desmontado
O tipo de atuador adquirido em especifico, possui em um de seus cabeçotes
uma barra de aço, que foi utilizada para solda-lo à estrutura da prensa.
O mesmo foi soldado na parte superior da estrutura da prensa, havia sido
soldado em uma posição diferente, na localização inferior da barra, porém foi decidido
mudá-lo para parte superior, para dessa forma facilitar a inserção da peça a ser
trabalhada.

36
Foi montado um manômetro em sua saida através de um T, conforme pode ser
observado na figura (28). Instalou-se conexões fêmea de engate rápido, para
acoplamento das mangueiras hidráulicas, que se conectam a vávula.
Figura 28 - Atuador montado
Após o sistema hidráulico ser posto em funcionamento, foi detectado
vazamento no atuador. Dessa forma o mesmo foi desmontado novamente, foram
removidos os anéis de vedação e substituídos por anéis novos, adquiridos em uma
empresa de manutenção de atuadores.

37
Foi fabricada uma estrutura de suporte, para encaixe da válvula direcional.
Foram soldados tubos retangulares, em forma de ”U”, na parte superior da estrutura,
atrás do atuador hidráulico, conforme pode ser visto na figura (29).
Figura 29 - Estrutura para válvula
A vávula utilizada no projeto, vista na figura (29), assim como as mangueiras
hidráulicas que se conectam à ela, pertencem ao laboratório de pneumática e
hidráulica do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo -
Campus São José dos Campos.
A mesma possui conexões fêmea de engate rápido que se acoplam as
conexões da mangueira que, por sua vez, se conectam ao atuador e à unidade
hidráulica.

38
6.3 MONTAGEM DO SISTEMA ELÉTRICO
A figura (30) demonstra como a calha elétrica foi montada na estrutura, na parte
superior em frente ao atuador hidráulico. A mesma possui dois botões verdes NA de
avanço e botão vermelho NA de retorno, montados na parte frontal. E o botão de
emergência NF montado na parte superior.
A fonte recebe tensão da rede elétrica de 220V com saída de 24V, dois fios
foram fixados ao polo positivo da fonte e, por sua vez, foram ligados em série com o
botão de emergência, desse botão saem dois fios paralelos, sendo:
 Um fio responsável pela ligação do avanço do atuador, o mesmo é conectado
em série com os dois botões verdes, para que seja necessário pressioná-los
simultaneamente para ativar a solenóide da válvula, que por sua vez é ligada
em série com os botões. Da solenóide sai um fio para conexão com o polo
negativo da fonte;
 Um fio responsável pela ligação do recuo do atuador, é conectado em série
com o botão vermelho, que é ligado em série com a segunda solenóide da
válvula, que por sua vez é conectada ao polo negativo da fonte.
Figura 30 - Montagem da calha elétrica

39
6.4 MONTAGEM FINAL
O produto final, como pode ser visto na figura (31), resultou em uma prensa
eletro hidráulica que cumpre sua proposta, podendo realizar trabalhos de compressão.
O custo do projeto foi menor, em comparação com o preço de venda de prensas
com o mesmo sistema de funcionamento.
A respeito da força aplicada pelo atuador, foi abaixo do esperado, devido a
pressão de trabalho da bomba hidráulica, sendo necessário uma bomba que gere
mais pressão ou um atuador com maior diâmetro.
Figura 31 - Prensa eletro hidráulica

40
7. CONCLUSÃO
O processo industrial, tem como objetivo maximizar a produção com melhores
condições de segurança e eficiência no trabalho, busca cada vez mais aplicações de
novas tecnologias em suas maquinas e equipamentos.
O projeto apresenta a construção de uma prensa hidráulica com estrutura em
H, e acionamento automatizado por meio do sistema eletro hidráulico. Almejando um
processo mais eficiente e seguro.
Após realizados todos os processos de fabricação e montagem, bem como as
análises dos resultados obtidos, concluímos que o projeto atende as necessidades de
uma oficina mecânica, pois atua de forma produtiva, devido ao desempenho superior
proporcionado pelo acionamento eletro hidráulico em comparação ao manual,
eliminando o esforço físico e repetitivo do operador.
O tipo de acionamento empregado, utilizando dois botões para avanço do
atuador, possibilita uma forma de utilização do equipamento mais segura, pois o
operador é obrigado a pressionar os botões com as duas mãos, evitando o risco de
acidentes com a punção.

41
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
B. FIALHO, Arivelto. Automação Hidráulica: Projetos, Dimensionamento e
Análise de Circuitos. 2. ed. São Paulo: Érica, 2004
R. GOMES, Marcio. Apostila de Hidráulica. Bahia: CEFET, 2008.
Disponível em:
<http://www.professormendoncauenf.com.br/ha01_apostilacompleta.pdf
> Acesso em: 21/05/2017
S. GOMES, Beatriz. Princípios Básicos de Aplicação na Segurança do
Trabalho em Prensas e Similares. 1. ed. Porto Alegre: ABIMAQ, 2012
B. Michels. Uma visão geral sobre os equipamentos utilizados no
processo de forjamento. Santa Catarina: IFSC
A. PAVANI, Sérgio. Comandos Pneumáticos e Hidráulicos. 3. ed. Santa
Maria: Universidade Federal de Santa Maria: Colégio Técnico Industrial
de Santa Maria, 2010
S. MOREIRA, Ilo. Sistemas Hidráulicos Industriais. 2. ed. São Paulo:
SENAI, 2012. Disponível em:
<https://books.google.com.br/books?id=oWsfsKa979oC&printsec=frontc
over&hl=pt-
BR&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false> Acesso
em: 06/06/2017
Parker Hannifin. Apostila M1003 BR. Jacareí, 1999

42
ANEXOS
ANEXO A - CÁLCULO DE FORÇA DO ATUADOR HIDRÁULICO
Foi utilizada a seguinte equação para saber a força exercida pelo atuador
hidráulico que foi adquirido, baseado no diâmetro do êmbolo do cilindro e pressão
nominal da bomba hidráulica em questão.
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 = 81,5773 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚²
𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑜 ê𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 = 8,2𝑐𝑚
𝐴 = 𝜋𝑟2
𝐴 = 3,14 × 4,1² = 52,7834𝑐𝑚²
𝑃 =
𝐹
𝐴
81,5773 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚² =
𝐹
52,7834𝑐𝑚²
𝐹 = 81,5773 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚² × 52,7834𝑐𝑚²
𝐹 = 4305,927 𝑘𝑔𝑓

43
ANEXO B - FUNCIONAMENTO DO SISTEMA ELETRO HIDRÁULICO
A figura (32) mostra o funcionamento do sistema utilizado no projeto. O mesmo
se inicia a partir do fio conectado a rede elétrica, alimentando uma fonte de 220V, com
saída de 24V. O botão de emergência BE normalmente fechado, é ligado em série
com a fonte 24V, o que possibilita que o circuito seja desligado ao pressioná-lo. Em
seguida, ocorre a alimentação de dois botões de acionamento BA, e o botão de retorno
BR. Quando acionados simultaneamente, os botões BA ativam a solenóide Y1, que
comanda a válvula direcional, executando o avanço do atuador hidráulico. Ao fim do
processo, ao apertar BR, a solenóide Y2 atua, onde ocorre o recuo do atuador.
Figura 32 - Circuito Automation Studio

44
ANEXO C – ESTRUTURA H PRENSA HIDRÁULICA 3D

45
ANEXO D - ESTRUTURA H PRENSA HIDRÁULICA 2D

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