apostila hidraulica pneumatica

7/22/2019 apostila hidraulica pneumatica

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAOTECNOLGICA DO CEARREA DE INDSTRIALABORATRIO DE HIDRULICA E PNEUMTICA

APOSTILA DE HIDRAULICAE PNEUMTICA

Prof. Doroteu Afonso C. Pequeno

2006
http://sequencia2.pps/


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Acionamentos Hidrulicos e Pneumticos_____________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________Prof. Doroteu Afonso Coelho Pequeno Cefet Ce Laboratrio de Hidrulica e Pneumtica

1

Esta apostila objetiva guiar os alunos da disciplina Acionamentos

Hidrulicos e Pneumticos do curso de Mecatrnica do Centro Federal de

Educao Tecnolgica do Cear CEFET, sem contudo dispensar a

bibliografia recomendada.

Fortaleza, novembro de 2006


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NDICE

CAPTULO 1 - INTRODUO ..................................................................................................... 3

CAPTULO 2 - EQUIPAMENTOS BSICOS .............................................................................. 92.1 Compressores: ........................................................................................................................... 9

2.2 Bombas hidrulicas ................................................................................................................. 13

2.3 Fluidos Hidrulicos. ................................................................................................................ 28

2.4 Equipamentos de tratamento do ar .......................................................................................... 39

2.5 Atuadores:................................................................................................................................ 44

2.6 Vlvulas: .................................................................................................................................. 54

2.7 Acumuladores .......................................................................................................................... 74

2.8 Sensores: .................................................................................................................................. 79

2.9 Simbologia dos componentes eletrohidrulicos e eletropeumticos. ...................................... 79

2.10 Simbologia da linguagem LADDER .................................................................................... 81

CAPTULO 3 - CIRCUITOS HIDRULICOS E PNEUMTICOS............................................ 82

3.1 Estrutura dos circuitos ............................................................................................................. 82

3.2 Comandos bsicos ................................................................................................................... 84

3.3 Circuitos Regenerativos ........................................................................................................... 94

3.4 Circuitos com Motores ............................................................................................................ 97

3.5 Circuitos em srie .................................................................................................................... 98

3.6 Servosistemas Hidrulicos..................................................................................................... 101

3.7 Circuitos Combinacionais ..................................................................................................... 106

3.8 Circuitos sequenciais ............................................................................................................. 117

CAPTULO 4 - ELETROPNEUMTICA .................................................................................. 146

4.1 Emprego de rels ................................................................................................................... 146

4.2 Circuitos combinacionais ...................................................................................................... 1484.3 Circuitos Seqenciais ............................................................................................................ 149

CAPTULO 5 - ACIONAMENTOS ATRAVS DE CLPS ...................................................... 160

5.1 Exemplo de uso do temporizador .......................................................................................... 162

5.2 Comando bimanual de segurana .......................................................................................... 163

5.3 Exemplo de uso do contador incremental ............................................................................. 163

5.4 Programa para comando de um manipulador pneumtico .................................................... 165

BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 168


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Captulo 1 - INTRODUO

A aplicao de pneumtica e hidrulica em automao tem se dado de forma

concreta em funo das inmeras vantagens que ambas propiciam, com ganhos

considerveis sobre outras tecnologias. So aplicadas em diversos ramos de

atividades, sobretudo na indstria, cada uma com um campo de atuao bem

definido. Vejamos nos quadros abaixo algumas caractersticas tcnicas e

comparaes com outras tcnicas de acionamentos.

Tcnicas Pneumtica Hidrulica Eltrica/eletrnic

a

Fora Pequena Grande Pequena

Torque Pequeno Grande Grande

Movimento linear Fcil

obteno, alta

velocidade

Fcil

obteno,

mdia

velocidade

Obteno

complexa

Movimento rotativo Altas rotaes

(50.000 rpm)

Mdias

rotaes

Mdias rotaes

Regulagem fora e

velocidade

Ruim Boa Excelente

Acmulo e

transporte de

energia

Possvel e

fcil

Possvel, mas

difcil

Fcil

Sensibilidade ao

ambiente

Praticamente

insensvel

Sensvel Sensvel

Custo da energia Mdio Alto Baixo

Riscos de manuseio Baixo Mdio Alto


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Sistemas Hidrulicos e Pneumticos

Os sistemas hidrulicos e pneumticos so compostos de equipamentos tais como

cilindros, motores, vlvulas, chaves de fim de curso, sensores, rels, sinalizadores,

microcontroladores, CLPs, etc., inter-relacionados, a fim de que os atuadores

(cilindros e motores) executem uma funo prestabelecida, comandados pelos

outros equipamentos descritos.

Sistemas PneumticosAs vantagens e limitaes dos sistemas pneumticos so decorrentes basicamente

da compressibilidade e da baixa viscosidade do ar

Vantagens:

- Matria prima abundante e de baixo custo;- Facilidade no transporte e armazenamento de energia;- No poluente;

- Resistente a ambientes hostis;- Segurana;- Boa velocidade dos atuadores;- Auto proteo contra sobrecargas.

Limitaes:

- Economicamente invivel para presses acima de 20 kgf/cm2;- Escape ruidoso;- Pequenas foras;

- Requer tratamento inicial do ar;- Controle de velocidade impreciso.

Sistemas HidrulicosVantagens:

- Grandes presses e foras.- Possibilidade de variaes micromtricas de velocidade.- Autolubrificao.- Permitem uma rpida e suave inverso dos movimentos, devido a baixa inrcia.

Desvantagens:


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- Alto custo.- Baixo rendimento (atritos, transformao de energia, vazamentos internos).- Sensvel s variaes de temperatura (variao da viscosidade, risco de incndio).

Classificao dos sistemas hidrulicos de acordo com a presso:

0 a 14 bar 0 a 203,10 psi Baixa presso14 a 35 bar 203,10 a 507,76 psi Mdia presso35 a 84 bar 507,76 a 1218,62 psi Mdia-alta presso84 a 210 bar 1218,62 a 3046,56 psi Alta pressoAcima de 210 bar Acima de 3046,56 psi Extraalta presso

Exemplos de aplicaes:

- Ferramentas manuais.

- Mquinas - ferramentas.

- Prensas.

- Talhas, guinchos, empilhadeiras, etc.

- Mancais aeroestticos e hidrostticos.

-

Transmisses hidrostticas.- Ferramentas de estampo e corte.

- Ferramentas odontolgicas.

- Equipamentos de pintura industrial.

- Equipamentos de injeo.

Possibilidades de aplicao:

- Movimentar.

- Girar.

- Transpor.

- Prender.

- Empilhar.

- Elevar.

- Abrir / Fechar.

Tcnicas de acionamento:

- Pneumtica / hidrulica pura.

- Eletropneumtica / eletrohidrulica.

- Atravs de CLP.

Tcnica empregada x flexibilidade

Tcnica empregada Flexibilidade

PNEUMTICA PURA BAIXA.


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ELETROPNEUMTICA MDIA

ATRAVS DE CLP ALTA

-PNEUMTICA/HIDRULICA PURA:

So empregados apenas componentes de comando manual ou por presso piloto, o

que torna o sistema extremamente limitado mas, por outro lado, o isenta de

perturbaes ou falhas da rede eltrica.

Exemplo de circuito pneumtico puro:

-ELETROPNEUMTICA/ELETROHIDRULICA:

So empregados componentes de comando manual, por presso piloto e eltrico, oque d ao sistema uma flexibilidade razovel mas, ainda de custo relativamente

alto.

Exemplos de circuitos eletropneumticos:

1. Controle de velocidade de uma furadeira pneumtica:

ESQUEMA FSICO ESQUEMA PNEUMTICO

A


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2. Circuito seqencial -A+ B+ A - B- ...

A B

-ATRAVS DE CLP:

a1

A

PEA

a1

a0

y2

Circuito Eltrico


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So empregados componentes de comando manual, por presso piloto e eltrico,

mas em menor nmero, haja vista que grande parte destes so substitudos pelo

CLP que, atravs de software executa funes de rel, temporizador, contador,

chaves, etc., o que d ao sistema uma grande flexibilidade com um custorelativamente baixo.


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Captulo 2 - EQUIPAMENTOS BSICOS

2.1 Compressores:

simbologia

Classificao:

a. Quanto ao princpio de funcionamento:

-Compressores de deslocamento positivoFaz a compresso atravs da reduo do volume de ar. O fornecimento (fluxo) de

ar intermitente durante o funcionamento do compressor, j que o ar

primeiramente comprimido e s depois descarregado. Podem ser:

- Rotativos: de palhetas, de parafusos, de anel lquido, etc.- Alternativos:de mbolo, de diafragma, etc

-Compressores de deslocamento dinmicoNeste tipo de compressor o ar acelerado adquirindo assim elevada energia

cintica. Posteriormente feita a transformao da energia cintica em energia de

presso, atravs da utilizao de um difusor (bocal divergente).

Caracterizam-se por manter um fluxo de ar constante durante o funcionamento. Por

este princpio funcionam os chamados turbo compressores, tais como os de fluxo

radial e os de fluxo axial.


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b. Quanto ao regime de trabalho:

- Fluxo contnuo: compressores de deslocamento dinmico.- Fluxo intermitente: compressores de deslocamento positivo

2.1.1 Regulagem de capacidade

Funo: manter a presso de trabalho do compressor dentro de uma faixa pr-estabelecida.

Tipos:

- Partida e parada automticas do motor eltrico.

- Fechamento total da admisso.

- Fechamento parcial (estrangulamento) da admisso.

- Descarga para a atmosfera.

- Realimentao do ar comprimido.

- Variao do rendimento volumtrico- Variao da rotao do motor de acionamento.

- Alvio nas vlvulas de admisso.

- Mtodos combinados.

Partida e parada automticas do motor eltrico


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Fechamento total da admisso Fechamento parcial (estrangulamento) daadmisso

Descarga para a atmosfera Realimentao do ar comprimido


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2.2 Bombas hidrulicas

Classificao, segundo o deslocamento:

Bombas de deslocamento constante:Engrenagens;Palhetas;Parafusos;Pistes Axiais;Pistes Radiais;

Bombas de deslocamento varivel:Palhetas;Pistes Axiais;

Pistes radiais;

Classificao, segundo a construo:

Bombas de rotores mltiplos:Bomba de engrenagens externasBomba de engrenagens internasBomba de lbulosBomba de parafusos

Bombas de rotor nico:Bomba de palhetasBomba de pistes radiaisBomba de pistes axiais

Bomba de cavidade progressiva

Simbologia:

deslocamento constante e com um sentido de fluxo

deslocamento constante e com duplo sentido de fluxo

deslocamento varivel e com um sentido de fluxo

deslocamento varivel e com duplo sentido de fluxo

Tipo de bomba Presso (bar) Vazo max.(L/min)de at

Engrenagens 40 300 300Parafusos 50 140 100Palhetas 40 175 300Pistes axiais 200 350 500Pistes radiais 350 650 100Centrfuga * 5 20 3000

* No empregada em circuitos oleodinmicos, devido baixa presso.


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2.2.1 Bombas de Deslocamento Positivo

Podem ser de vazo constante ou varivel.

As bombas de deslocamento positivo podem ser: alternativas (pistes axiais) e rotativas

(pistes radiais). Nas bombas alternativas o lquido recebe a ao das foras diretamente de um

pisto ou mbolo (pisto alongado) ou de uma membrana flexvel (diafragma). Nas bombas

rotativas, por sua vez, o lquido recebe a ao de foras provenientes de uma ou mais peas dotadas

de movimento de rotao que comunicam energia de presso provocando escoamento. Os tipos

mais comuns de bombas de deslocamento positivo rotativas so a bomba de engrenagens, bomba

helicoidal, de palhetas e pisto giratrio.

A caracterstica principal desta classe de bombas que uma partcula lquida em contato

com o rgo que comunica a energia tem aproximadamente a mesma trajetria que a do ponto do

rgo com o qual esta tem contato.

As bombas alternativas, tambm chamadas bomba de mbolo ou bombas recprocas, fazem

parte das bombas volumgenas, pois nelas, o lquido,pelas condies provocadas pelo deslocamento

do pisto, enche espaos existentes no corpo da bomba ( cmaras ou cilindros). Em seguida, o

lquido expulso pela ao do movimento do pisto, que exerce foras na direo do prprio

movimento do lquido.

No curso da aspirao, o movimento do mbolo (plunger) ou pisto tende a produzir o vcuo

no interior da bomba, provocando o escoamento do lquido existente num reservatrio graas

presso a reinante (geralmente a atmosfera) e que superior existente na cmara da bomba.

essa diferena de presses que provoca a abertura de um vlvula de aspirao e mantm fechada a

de recalque.

No curso da descarga, o mbolo exerce foras sobre o lquido, impelindo-o para o tubo de

recalque, provocando a abertura da vlvula de recalque e mantendo fechada a de aspirao.

V-se que a descarga intermitente e que as presses variam periodicamente em cada ciclo.

Essas bombas so auto-escorvantes e podem funcionar como bombas de ar, fazendo vcuo se no

houver lquido a aspirar.

As bombas de pistes radiais, oscilatrios ou rotativos de descarga varivel constam de um

tambor excntrico ou rotor contendo orifcios cilndricos onde so colocados os pistes e que gira

no interior de uma caixa em torno de um piv distribuidor fixo.


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Ao girar o rotor, a fora centrfuga mantm os pistes em contato com a parte cilndrica

interna da carcaa. Quando um pisto se aproxima do centro, descarrega lquido no piv distribuidor

central, e quando se afasta, forma o vcuo necessrio para a aspirao.

Os canais de aspirao e recalque no piv distribuidor so independentes, operando em

sincronia com o rotor.

Alterando-se a excentricidade do rotor, consegue-se a variao de descarga desejada.

2.2.2 BOMBA DE PISTES

2.2.2.1 Princpio de funcionamento

Todas as bombas de pistes operam baseadas no princpio de que, se um pisto produz

um movimento alternado dentro de um tubo, puxar o fluido num sentido e o expelir no sentido

contrrio.

Os dois tipos bsicos so o radiale o axial, sendo que ambos apresentam modelos de

deslocamentos fixos ou varivel. Uma bomba de tipo radial tem os pistes dispostos radialmente

num conjunto, ao passo que, nas unidades de tipo axial, os pistes esto em paralelo entre si bem

como ao eixo do conjunto rotativo. Existem duas verses para este ltimo tipo: em linha com placa

inclinada e angular.

2.2.3 Bomba de pistes radiais

Neste tipo de bomba, o conjuntogira em um piv estacionrio por dentro de um

anel ou rotor. Conforme vai girando, a fora

centrfuga faz com que os pistes sigam o

contorno do anel, que excntrico em relao

ao bloco de cilindros. Quando os pistes

comeam o movimento alternado dentro de seus furos, os prticos localizados no piv permitem

que os pistes puxem o fluido do prtico de entrada quando os pistes so forados pelo contornodo anel, em direo ao piv.


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O deslocamento de fluido depende do tamanho e do

nmero de pistes do conjunto, bem como do curso dos mesmos.

Existem modelos em que o deslocamento de fluido pode variar,

modificando-se o anel para aumentar ou diminuir o curso dos

pistes. Existem, ainda, controles externos para esse fim.

Figura 1 Bomba de Pistes Radiais

2.2.4 Bomba de pistes axiais

So classificadas em funo do tipo de acionamento, a saber: Eixo inclinado, Disco (placa)

inclinado ou Placa de balano

2.2.5 Eixo inclinado

Um tambor de cilindro gira de encontro a uma placa entalhada que conecta os pistes aos

portos de entrada e sada. Neste tipo de bomba, o bloco de cilindros unido ao eixo atravs de uma

ligao universal. A ao de bombeamento a mesma de uma bomba com a placa alinhada ao eixo.

O ngulo de inclinao em relao ao eixo determina a vazo desta bomba, assim como o ngulo da

placa guia determina a vazo da bomba com eixo alinhado. Nas bombas de vazo fixa, o ngulo

constante.


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Figura 2 Bomba de Pistes Axiais com eixo inclinado

2.2.6 Disco inclinado

Neste modelo de bomba , o eixo e o bloco de cilindros esto alinhados. O movimento

alternado dos pistes causado por uma placa guia inclinada. O eixo movimenta o bloco de

cilindros, que carrega os pistes em torno do eixo. As sapatas do pisto deslizam de encontro

placa e so fixadas a ela por uma placa da sapata. A inclinao da placa faz com que os cilindros

alternem em seus furos. No ponto onde um pisto comea a retrair, ocorre um aumento de volume e

conseqentemente a criao de um vcuo, succionando o lquido que passa atravs de um rasgo

feito no disco estacionrio com um comprimento quase igual metade de um arco. Existe uma reaslida no disco estacionrio entre o entalhe de entrada e de sada, pois no momento em que o pisto

se move sobre esse local, ele est inteiramente retrado. Quando o pisto comea a estender, o

tambor de cilindro se move sobre o rasgo de sada do disco estacionrio, e o leo forado para a

descarga.

Deslocamento. O deslocamento da bomba depende do furo e do curso do pisto e do nmero de

pistes. O ngulo da placa determina o curso, que pode variar mudando o ngulo de inclinao. Na

unidade de ngulo fixo, uma placa guia estacionria na carcaa. Em uma unidade varivel, montada em um garfo, de modo que possa girar sobre pinos. Os controles diferentes podem ser

unidos aos pinos para variar o fluxo da bomba de zero ao mximo. Com determinados controles, o

sentido do fluxo pode ser invertido balanando um garfo aps o centro. Na posio central, uma

placa guia perpendicular ao cilindro, e no h nenhum movimento do pisto, conseqentemente

nenhum leo bombeado.

Figura 3 - Bomba de Pistes Axiais com disco inclinado


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2.2.7 Placa de Balano

Esta uma variedade da bomba de pisto com placa inclinada. Neste projeto, um tambor

de cilindro no gira; uma placa balana enquanto gira e ao balanar, empurra os pistes dentro e

fora das cmaras em um tambor de cilindros estacionrio.

Figura 4 - Bomba de Pistes Axiais com placa de balano

2.2.8 BOMBAS ROTATIVAS

Na classificao geral das bombas, as bombas rotativas foram includas entre as

chamadas de deslocamento positivo ou volumgenas . Em contraposio s bombas

rotodinmicas (turbobombas), alguns autores as designam pelo nome de bombas rotoestticas, ou de

movimento rotatrio. Seu funcionamento bsico o de qualquer bomba de deslocamento positivo

exposto em bombas de destacamento positivo.

Existe uma grande variedade de bombas rotativas que encontram aplicao no

apenas no bombeamento convencional, mas principalmente nos sistemas de lubrificao, nos

comandos, controles e transmisses hidrulicas e nos sistemas automticos com vlvulas de

seqncia.


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Teoricamente so mquinas hidraulicamente reversveis recebendo o liquido de outra

fonte, podem comunicar movimento de rotao ao eixo, da poderem funcionar nos circuitos que

acabamos de mencionar. Recebem ento o nome de motores hidrulicos.

So empregadas para lquidos de viscosidade at mesmo superior a 50.000 SSU. Os

leos de elevada viscosidade, em geral, so aquecidos para serem bombeados com menores perdas

de escoamento nos encanamentos e, portanto, com menor consumo de energia.

As bombas rotativas so, via de regra, auto-aspirantes e adequadas a servios com altura

esttica de aspirao relativamente elevada.

2.2.9 Bombas de um s rotor

2.2.9.1 Bombas de paletas deslizantes ( sliding-vane pumps).

As de palhetas deslizantes so muito usadas para alimentao de caldeiras. So auto-

aspirantes e podem ser empregadas tambm como bombas de vcuo. Nos comandos hidrulicos,

bombeiam leo at presses da ordem de 175Kgf/cm2 mas em geral a presso obtida com as

bombas de palhetas varia de 7 a 20 Kgf/cm2.

Giram com rotaes entre 20 e 500 rpm, e as vazes podem variar de 3 a 20m3 /h

havendo bombas com razes at maiores.

As palhetas deslocam-se no interior de ranhuras de um cilindro giratrio e so trocadas

com facilidades, quando gastas.

As bombas de palhetas podem ser de duas modalidades:

De descargas constantes (Fig. 1). So de uso geral e as mais comuns.

De descarga varivel. Usadas em circuitos oleodinmicos. As bombas RACINE de

vazo varivel fornecem, automaticamente, apenas quantidades de leo necessria e suficiente

para operar o circuito ao qual esto inseridos. Utilizam para isso um compensador de presso capaz

de controlar a presso mxima do sistema. O volume da bomba modificado automaticamente para

suprir a vazo exata requerida pelo sistema. Durante a variao do volume da bomba , a presso

permanece virtualmente constante, com o valor para o qual o compensador foi regulado.Dispensam-

se assim vlvulas de alvio, de descarga e by-pass, comumente usados para controlar os excessos de

leo.


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Figura 5 - Palhetas deslizantes no rotor

2.2.9.2 Bombas de palheta no estator (external vane pump)

Possuem um cilindro giratrio elptico que desloca uma palheta que guiada por

uma ranhura na carcaa da bomba. O peso prprio da palheta, auxiliado pela ao de

uma mola, faz com que a palheta mantenha sempre contato com a superfcie do rotor

elptico, proporcionando com o escoamento, conforme indica a Figura 6.

Figura 6 - Palhetas deslizantes no estator

2.2.9.3 Bombas de palhetas flexveis (flexible vane pumps)

O rotor possui ps de borracha de grande flexibilidade, que, durante o

movimento de rotao, se curvam, permitindo que entre cada duas delas seja conduzido um volume

de lquido da boca de aspirao at a de recalque. Devem girar com baixa rotao, e a presso que

alcanam reduzida (Figura 7). Na parte superior interna da carcaa existe um crescente para evitar

o retorno do lquido ao lado da aspirao.


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Figura 7 -Palhetas Flexveis

2.2.9.4 Bombas de guia flexvel (squeeze bumps ou flexible liner pumps)

Um excntrico desloca uma pea tubular (camisa) tendo em cima uma palheta guiada

por uma ranhura fixa. A Figura 8 mostra o sentido de escoamento do lquido quando o eixo gira no

sentido ante-horrio.

Figura 8 - Guia flexvel

2.2.9.5 Bomba peristltica

A bomba peristltica tambm conhecida como bomba de tubo flexvel (flexible tube

pump). No interior de uma caixa circular , uma roda excntrica, dotada em certos casos de dois

roletes diametralmente opostos ou de trs roletes, comprime um tubo de borracha muito flexvel e

resistente. A passagem dos rolos comprimindo o tubo determina um escoamento pulsativo do

lquido contido no tubo, razo do nome peristltica pelo qual mais conhecida.

Percebe-se que o lquido passa ao longo do tubo sem contato com qualquer parte

da bomba. Por isso, a bomba pode ser usada para lquidos altamente corrosivos, como os cidos


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acticos, clordricos, fosfrico, crmico, sulfrico, ntrico, fluordrico, etc. Usa-se no caso de

banhos eletrolticos de fosfatao e para lixvias, lquidos abrasivos, viscosos, produtos

alimentcios, solues radioativas e lquidas venenosos .

Bombas peristlticas especiais tem sido empregadas na circulao extracorprea do

sangue durante intervenes cirrgicas do corao, funcionando como corao artificial. A bomba

nesse sistema da ordem de 1/6 CV e gira com 150 rpm, variando a velocidade de modo a poder

atender as necessidades ditadas pelo momento conforme as reaes do paciente.

Figura 9 - Bomba de tubo flexvel ou de rolete

2.2.9.6 Bomba de parafuso (single screw pump)

A bomba de parafuso nico ou bomba helicoidal de cmara progressiva,

concebida pelo francs Moireau, consta de um rotor que um parafuso helicoidal que gira no

interior de um estator elstico tambm com forma de parafuso, mas com perfil de hlice dupla. Esse

tipo de bomba apresentado na Figura 10.

A bomba de parafuso inventada por Arquimedes (287 a 212 a.C. ) uma

bomba de um nico helicide executado em chapa e colocado em uma calha aberta inclinada.

Figura 10 - Parafuso

2.2.10 Bombas de mais de um rotor

Faremos referncia aos tipos mais importantes.


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2.2.10.1 Bombas de engrenagens externas

Destinam-se ao bombeamento de substncias lquidas e viscosas lubrificantes ou

no, mas que no contenham particulados ou corpos slidos granulados.

Consideremos as figuras 12 e 13. Quando as rodas giram,o lquido a bombear

penetra no espao entre cada dois dentes que se encontram do lado de aspirao e aprisionado e

conduzido at a boca de recalque da bomba. A comunicao na zona central entre o recalque e a

aspirao se encontra fechada pelo contato entre os dentes que se acham engrenando.

Figura 11 - Bomba de engrenagens externas (esquema simplificado)

Figura 12 - - Bomba de engrenagens externas

Uma pequena quantidade de lquido retido entre a ponta de um dente e o intervalo

entre dois outros, deslocada desde o lado do recalque para o lado da aspirao. Uma outra

quantidade escoa na folga existente entre a caixa e as superfcies laterais dos dentes. Finalmente,


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uma certa quantidade de lquido escoa em virtude de eventuais erros no clculo do passo ou no

traado do perfil dos dentes. Como conseqncia, a descarga, as alturas de aspirao e de recalque

dependem consideravelmente das condies de engreno, das folgas previstas e da presso da

usinagem.

Em bombas de pequeno porte para leo, a transmisso do movimento de um eixo

ao outro se faz pelo engreno das rodas dentadas da prpria bomba, o que sacrifica sua durabilidade,

embora as propriedades do leo atenuem muito o desgaste. Em geral, porm, as rodas so chaveadas

aos eixos, e estes recebem outras rodas dentadas cujo engreno faz as rodas da bomba girarem sem

que seus dentes tenham contato direto. A roda dentada que transmite potncia e a que recebe so

colocadas numa caixa onde se processa adequada lubrificao.

Os dentes podem ser retos ou helicoidais. Quando so helicoidais, ocorre um

esforo longitudinal na ao de engrenamento, paralelamente ao eixo. Pode-se anular esse esforo,

que se transmite a mancais de escora, adotando-se rodas dentadas helicoidais duplas ( Figura 14 ).

Figura 13 - Bomba de engrenagens externas (dentes retos). Figura 14 - Bomba de engrenagens de dentes helicoidaisduplos

Para o bombeamento de lquidos que se solidificam quando no aquecidos, os

fabricantes produzem modelos em que a carcaa da bomba encamisada para poder ser aquecido olquido com gua quente ou, mais comumente, com vapor. Servem para o bombeamento de leos

minerais e vegetais, graxas, melaos, parafinas, sabes, termoplsticos etc. Fabricam-se bombas de

engrenagens para presses de 200 Kgf/cm2 e at maiores.

Vale ressaltar que as rodas dentadas helicoidais duplas (espinha de peixe herring

bone) eliminam o empuxo axial que ocorre nas helicoidais simples (spurgear).

A vazo de uma bomba de engrenagens s pode ser aumentada pelo aumento das

dimenses dos dentes das engrenagens ou do nmero de rotaes. Em geral, os dentes dasengrenagens das bombas desse tipo so em nmero de 6 a 10. A presso gerada sada da bomba


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no costuma ser superior a 25 Kgf/cm2, havendo contudo bombas de engrenagens de dentes retos

que alcanam 210 kgf/cm2.

Figura 15 - Bomba de engrenagens externas (dentes retos). Figura 16 - Bomba de engrenagens de dentes helicoidaisduplos

2.2.10.2 Bomba de engrenagem interna com crescente

Possui uma roda dentada exterior presa a um eixo e uma roda dentada livre interna

acionada pela externa. A cada rotao do eixo da bomba, uma determinada quantidade de lquido

conduzida ao interior da bomba, enchendo os espaos entre os dentes da roda motora e da roda livre

quando passam pela abertura de aspirao. O lquido expelido dos espaos entre os dentes em

direo sada da bomba pelo engrenamento dos dentes numa posio intermediria entre a entrada

e a sada. A Figura 17 mostra esse tipo de bomba, aplicvel ao bombeamento de gua, leo

minerais e vegetais, cidos, lcool,tintas, benzeno, chocolate, asfalto, ter etc. So fabricadas para

presses at 280 kgf/cm2 e vazes de 0,07 l/s at 4 l/s

Figura 17 - Bombas de engrenagens internas com crescente


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2.2.10.3 Bomba de engrenagens internas Tipo Gerotor

A bomba tipo gerotor uma bomba de engrenagem interna com uma engrenagem

motora interna e uma engrenagem movida externa. A engrenagem interna tem um dente a menos do

que a engrenagem externa. Enquanto a engrenagem interna movida por um elemento acionado, ela

movimenta a engrenagem externa maior. De um lado do mecanismo de bombeamento forma-se um

volume crescente, enquanto os dentes da engrenagem desengrenam. Do outro lado da bomba

formado um volume decrescente. Uma bomba tipo gerotor tem um projeto no compensado.

O fluido que entra no mecanismo de

bombeamento separado do fluido de descarga

por meio de uma placa de abertura. Enquanto o

fluido impelido da entrada para a sada, uma

vedao positiva mantida, conforme os dentes

da engrenagem interna seguem o contorno do

topo das cristas e vales da engrenagem externa.

Figura 18 - Bombas de engrenagens internas tipo Gerotor.

2.2.10.4 Bombas de lbulos

As bombas de lbulos tm dois rotores, cada qual com dois ou trs e at quatro

lbulos, conforme o tipo. O rendimento volumtrico das bombas de trs lbulos superior ao das de

dois, e por isso as primeiras so mais usadas.

Figura 19 - Bomba de lbulos duplos


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Os compressores de ar tipo ROOTS possuem rotores de dois lbulos semelhantes aos

da bomba referida. As bombas de lbulos so usadas no bombeamento de produtos qumicos,

lquidos lubrificantes ou no-lubrificantes de todas as viscosidades. . So fabricadas para presses

at 10kgf/cm2, vazes at 360.000 l/h, e temperatura de lquidos de at 200oC.

Existe uma bomba de lbulos, na qual um rotor de trs lbulos se acha no

interior de um rotor de quatro lbulos.

Figura 20 - Bombas de lbulos duplos e triplos

2.2.10.5 Bombas de parafusos

As bombas de parafusos ou de helicides (screw pumps) constam de dois ou trs

parafusos helicoidais, conforme o tipo, e equivalem teoricamente a uma bomba de pisto com

curso infinito. A Figura 21 mostra uma bomba de trs parafusos (three screw pump), com um

parafuso condutor e dois conduzidos. As bombas de parafusos conduzem lquidos e gases sem

impurezas mecnicas e conseguem alcanar presses de at 200 kgf/cm2. Giram com elevada

rotao (at 10.000 rpm) e tm capacidade de bombear de 3 at 300 m3/h . Os dentes no

transmitem movimento para no se desgastarem. O movimento se realiza com engrenagens

localizadas em caixa com leo ou graxa para lubrificao. So silenciosas e sem pulsao.

Figura 21 - Bomba de trs parafusos


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2.2.10.6 Bombas de fuso

Uma das modalidades de bombas de parafuso de grande nmero de aplicaes,

principalmente em indstrias, a bomba de parafuso. O formato e o traado dos dentes helicoidais

retangulares (square therad rotors) caracterizam as bombas de fuso, embora outras bombas de

parafusos com dentes de outros perfis sejam designadas por esse nome.

Graas ao perfil especial das helicides, formam-se cmaras idealmente

vedadas, cujas unidades de volume so movimentadas num fluxo contnuo atravs da rotao dois

fusos, em direo axial, do lado da aspirao para o lado do recalque, sem esmagamento, triturao

ou turbulncia. A Figura 22 mostra uma bomba de dois fusos, para presses at 20 atm.

Figura 22 - Bomba de parafuso com dois fusos

Existem bombas com trs fusos. Nelas, o fuso rotor central um helicide de

passo duplo e os rotores helicoidais laterais so conduzidos pelo fuso central, ocorrendo rolamento

sem escorregamento das superfcies dos helicides em contato.


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CLCULO DE POTNCIA (N) DE BOMBAS HIDRAULICAS

N = F.V = P . A. V = P.Q )s/m(Q).pa(PN 3w ====

n.60.10.10

min)/l(Q.10).bar(PN

33

5

kw====

= n.600

min)/l(Q).bar(P

n.600

min)/l(Q).980665,0).(cm/kgf(PN

2

kw ==== = n.8,611min)/l(Q).cm/kgf(P 2

n.8,611x7355,0

min)/l(Q).cm/kgf(PN

2

cv ==== = n.450min)/l(Q).cm/kgf(P 2

n.450x980665,0

min)/l(Q).bar(PNcv ==== = n.3,441

min)/l(Q).bar(P

n.3,441x1,01387

min)/l(Q).bar(PNhp ==== = n.4,447

min)/l(Q).bar(P

n.4,447

min)/l(Q.980655,0).cm/kgf(PN

2

hp ==== = xn2,456min)/l(Q).cm/kgf(P 2

n.2,456x223,14

min)/l(Q).psi(PNhp ==== = xn5,6488

min)/l(Q).psi(P


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2.3 Fluidos Hidrulicos.

So produtos destilados de petrleo, sintticos ou a base de gua.

2.3.1 Funes do leo hidrulico:

Transmisso de presso.

Lubrificao dos rgos mveis.

Arrefecimento do calor gerado na transformao de energia.

Amortecimento de oscilaes.

Proteo contra corroso.

Remoo de impurezas.

2.3.2 Propriedades e caractersticas dos fluidos hidrulicos:

Viscosidade:de 15 a 100 mm2/s.(cSt)

Densidade: em torno de 0,9kg/dm3

Condutividade trmica:boa

Calor especfico: elevado

Ponto de inflamao: 180o a 200oC

Ponto de combusto: aprox. 40

o

maior que o anteriorPonto de solidificao: -10o a -15o C

Compressibilidade:reduo de aprox. 0.7% do volume para 100 bar

Resistncia ao envelhecimento (oxidao ,polimerizao,formao de espumas,etc).

2.3.3 Viscosidade

A viscosidade de um fluido qualquer a medida da resistncia que ele oferece ao

escoamento. Nos leos ela varia inversamente proporcional temperatura. Se alta, a

viscosidade pode dificultar o escoamento em vlvulas, dutos e mangueiras, bem

como produzir aes de retardo nos acionamentos e grandes perdas de presso. Se

baixa, pode gerar perdas por fugas e reduzir o poder lubrificante. A viscosidade

aumenta quando a presso sobe. At aproximadamente 200 bar o aumento

moderado. Acima desse valor, a viscosidade aumenta consideravelmente. A cerca de

350 a 400 bar a viscosidade j aumenta em aproximadamente em 100%.


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ndice de Viscosidade (IV): Determina o grau de independncia da viscosidade

em funo da temperatura, ou seja, quanto maior o IV mais estvel o leo em

relao temperatura. Assim, um leo com alto IV tem uma pequena variao deviscosidade em relao temperatura. A maior parte dos sistemas hidrulicos

industriais requer um fluido com um ndice de viscosidade de 90 ou mais.

O IV indica, tambm, a natureza (tipo) do leo bsico empregado. Os leos

parafnicos tem, usualmente, um IV prximo ou acima de 100; os leos semi-

naftnicos tem IV por volta de 30 e os produtos naftnicos (que normalmente contm

um elevado teor de aromticos) tem IV prximo de 0.Medidas de Viscosidade: mm2/ s Centstokes (cSt) a 40 C

Segundos Saybolt Universal (SSU)

Grau Engler (E)

2.3.4 Densidade

Depende da temperatura e presso. Se aumentarmos a temperatura aumentaremos o

volume e diminuiremos a densidade. Se aumentarmos a presso, diminuiremos o

volume e aumentaremos a densidade.

2.3.5 Condutividade trmica

determinada para a troca de calor entre o leo e tanque, resfriador e aparelhos de

medio. A troca de calor relativamente lenta. As temperaturas de operao no

devem ultrapassar os 60C, as presses devem ser baixas e os tanques grandes(aprox. 3 at 5 vezes a capacidade da bomba). Para elevadas temperaturas de

operao usa-se resfriador do leo.

2.3.6 Calor especfico

Quanto mais elevado,mais calor pode ser admitido. Quantidade de calor Q,

necessria para elevar em 10C, a temperatura de 1 Kg de material. O calor

especfico do leo de aproximadamente 0.45 at 0.5 Kcal/Kg.


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2.3.7 Ponto de inflamao

Quando o leo est com temperatura elevada e na presena de centelha ele inflama.

Para leos que trabalham em elevadas temperaturas precisam de aditivos so os

chamados Fludos resistentes ao fogo.

2.3.8 Ponto de combusto

Temperatura na qual o leo queima espontaneamente

2.3.9 Ponto de solidificao

Temperatura na qual, sob a influncia da gravidade, o leo deixa de fluir.

2.3.10 Compressibilidade

Depende principalmente da presso e em menor escala da temperatura. As

conseqncias da compressibilidade aumentam pelo alargamento elstico de

tubulaes e mangueiras. Conseqentemente, podem surgir provveis retardamentos

nas comutaes, avanos irregulares em mquinas operatrizes e o efeito STICK-SLIP

(Deslizamento aos trancos).

O efeito STICK-SLIP ocorre devido ao acionamento rpido de vlvulas de controle

direcional, pis h uma energia liberada onde podem ocorrer as batidas de

descompresso que soam metlicas e duras, pois os picos de presso chegam a ter

at uma velocidade de 1000m/s. Para diminuir este efeito deve-se prolongar o tempo

de acionamento atravs de vlvulas reguladores de fluxo unidirecional (at 0.5

segundos) ou utilizando vlvulas proporcionais(tempo de acionamento de at 5

segundos disponvel). Para processos de contra-presso, utilizam-se vlvulas de

frenagem (vlvulas de presso).

Ar dissolvido: os leos hidrulicos contm, em condies atmosfricas normais,

aproximadamente 9% do volume de ar em forma molecularmente dissolvida, estando

no estado de saturao. Em geral a quantidade de ar dissolvido no leo depende de:

presso, temperatura, tipo de leo, etc. O ar dissolvido no influencia nas qualidades

do leo hidrulico.


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No caso de uma queda de presso (no alcanando o limite de saturao), o leo

libera ar dissolvido aparecendo ento as bolhas de ar, elas podem penetrar no sistema

hidrulico atravs de pontos de baixa presso (linha de suco de bomba, nas

vlvulas de estrangulamentos, etc.) que simultaneamente com vazamentos permite aentrada de ar externo.

Importante:

A exausto de um sistema hidrulico (retirada de bolhas de ar), deve ser a uma

presso to baixa quanto possvel e temperatura de servio (aproximadamente

50C). Neste caso as conexes dos cilindros devem estar em cima. A exausto

facilitada pelos respectivos parafusos ou vlvulas automticas.

A elasticidade do leo a uma baixa presso de servio , ocorre no caso de alvio de

presso , pois so liberadas quantidades considerveis de ar dissolvido.

A elasticidade do leo a uma alta presso de servio. A compressibilidade do leo

(com ar dissolvido) depende muito da presso e pouco da temperatura . O leo

comprimido sob presso (cada 100 bar de aumento de presso significa uma reduo

de 0.7% do volume), estende-se novamente depois ao alvio.

2.3.11 Resistncia ao envelhecimento

2.3.11.1 Oxidao

O ar combina-se com hidrocarbonetos no saturados (com freqncia) do leo

acarretando uma reao entre o leo e oxignio do ar. Resulta em baixa capacidade

de lubrificao na formao de cido e na gerao de partculas de carbono e

aumento da viscosidade do fluido. A oxidao favorecida por:

Alta temperatura do leo;

Quantidade de oxignio absorvida do ar;

Impurezas: partculas de material ou desgaste, ferrugem, tinta, catalisadores metlicos,

tais como cobre, ferro ou chumbo.


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2.3.11.2 Polimerizao

Combinaes qumicas de molculas para a formao de molculas grandes,

formao de sedimentos resinosos e partculas pegajosas. O envelhecimento do leo

pode ser evitado se no se produz mistura com ar e se as temperaturas no foremexcessivas. A vida til do leo hidrulico, em funcionamento normal, pode atingir

at 2500 horas. O leo tambm envelhece quando o equipamento est fora de

servio.

2.3.11.3 Formao de espuma

favorecida pela tenso superficial do leo, viscosidade elevada ou sujeira emforma de partculas slidas (desprendimento de metal de desgaste).

A causa de formao de espuma sempre a admisso de ar em conseqncia de :

Turbulncia no tanque de leo. Tanque muito pequeno,contedo reduzido

A bomba espira ar. Falha de vedao na tubulao de suco ou na bomba.

A tubulao de retorno termina acima do nvel de leo. O ar arrastado.

No foi executado a sangria no momento da colocao em funcionamento. Asalmofadas de ar soltam-se sob presso; ao produzir-se alvio, forma-se espuma.

Conseqncias da formao de espuma:

Altera-se a capacidade de carga da pelcula de lubrificao.

Diminui a resistncia contra o envelhecimento, devido a maior oxidao.

Aumenta a compressibilidade

Provveis sinais de cavitao na bomba.A quase todos os leos hidrulicos so acrescentados aditivos para melhorar o

comportamento da espuma(distenso do leo); via de regra so leos de silicone

numa concentrao inferior a 0.001%

Os aditivos antiespumantes no permitem que bolhas de ar sejam recolhidas pelo

leo, o que resulta numa falha do sistema de lubrificao Estes inibidores operam

combinando as pequenas bolhas de ar em bolhas grandes que se desprendem dasuperfcie do fluido ou estouram.


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2.3.12 Reservatrios Hidrulicos

Os reservatrios hidrulicos consistem de quatro paredes (geralmente de ao); uma

base abaulada; um topo plano com uma placa de apoio, quatro ps; linhas de suco,retorno e drenos; plugue do dreno; indicador de nvel do leo; tampa para

respiradouro e enchimento; tampa para limpeza e placa defletora (Chicana). A

funo de um reservatrio conter ou armazenar o fluido hidrulico de um sistema.

2.3.13 Funcionamento

Quando o fluido retorna ao reservatrio, a placa defletora impede que este

fluido v diretamente linha de suco. Isto cria uma zona de repouso onde as

impurezas maiores sedimentam. O ar superfcie do fluido e d condies para que o

calor, no fluido, seja dissipado para as paredes do reservatrio. Todas as linhas de

retorno devem estar localizadas abaixo do nvel do fluido e no lado do defletor

oposto linha de suco.

2.3.14 Classificao segundo as normas:

2.3.14.1 Classificao ISO:

Analogamente a SAE, a ISO (International Standards Organization) fez uma

classificao levando apenas em conta a viscosidade do leo lubrificante,

desconsiderando o seu uso. O grau ISO indica que o lubrificante indica que a

viscosidade do leo pode variar at 10% acima ou abaixo daquele valor. Como

exemplo o leo ISO VG 68, a sua viscosidade pode variar de 61,2 a 74,8

centistokes.

2.3.14.2 Classificao DIN:

A norma DIN baseia-se na qualidade do leo mineral, de maneira que as duas se

completam, ela classifica os leos lubrificantes como a seguir:


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C - leo lubrificante para circulao

CL - Idem, com maior poder anticorrosivos

H-L - leos hidrulicas sem aditivos antidesgaste

H-LP - Idem, com aditivos antidesgaste

ISO ASTM

Classe deViscosidade

Faixa de ViscosidadeCinemtica a 40 (mm2/s)

Viscosidade SSUSegundos Saybolt Universal

VG 10 9,0 a 11,0 60

VG 22 19,8 a 24,2 100

VG 32 28,8 a 35,2 150

VG 46 41,4 a 50,6 200

VG 68 61,2 a 74,8 300

VG 100 90,0 a 110,0 500

O leo hidrulico contm, em condies normais de presso, aproximadamente 9% do volume

de ar dissolvido (saturado).

Letras de identificao:

H- leo mineral resistente ao envelhecimento, sem aditivos.

L- aditivos contra corroso ou envelhecimento.

P- aditivos para aumentar a capacidade de carga (presso)

D- aditivos de detergentes ou dispersveis.

2.3.15 Fluidos Resistentes ao Fogo

O liquido sob presso utilizado com maior freqncia no leo hidrulica o leo

mineral. O problema na utilizao deste leo a sua inflamabilidade. Portanto, nos

casos de risco elevado de incndio, utiliza-se os fludos resistentes ao fogo, que na

realidade so lquidos de pouca inflamabilidade , ou seja, apenas evitam a

propagao do fogo.


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Os fludos resistentes ao fogo so empregados nos casos em que o lquido pode

entrar em contato com metais muito quentes ou incandescentes, ou com fogo, quando

ocorrem vazamentos ou rupturas de tubos. Como exemplo temos os casos da

mquina de fundio sob presso, prensas de forjar, equipamentos de regulagem paraturbinas de usinas eltricas, instalaes siderrgicas e de laminao. As

caractersticas dos fludos resistentes ao fogo se diferem em muito aos leos

hidrulicos base de leos minerais. Devido a isto, devemos reduzir as

caractersticas de funcionamento (velocidade , presses) e o limite de durao.

Na utilizao de fludos resistentes ao fogo deve-se observar a compatibilidade com

os vrios tipos de equipamentos utilizados. Na prtica, os elementos mais crticos nautilizao destes fludos so as bombas.

Uma caracterstica inconveniente do fluido proveniente do petrleo que ele inflamvel. No

seguro us-lo perto de superfcies quentes ou chama. Por esta razo, foram desenvolvidos vrios

tipos de fluidos resistentes ao fogo.

Classificao: HFA, HFB, HFC, HFD

HFA:emulso em gua, com no mximo 20% de leo.

HFB:emulso em gua, com no mximo 60% de leo.HFC:soluo de gua e poliglicol.

HFD:lquidos sintticos sem gua- ster de fosfato.- Hidrocarbonetos clorados.

2.3.15.1 Emulso de leo em gua

A emulso de leo em gua resulta em um fluido resistente ao fogo que consiste

de uma mistura de leo numa quantidade de gua. A mistura pode variar em torno de

1% de leo e 99% de gua a 40% de leo e 60% de gua. A gua sempre o

elemento dominante. Viscosidade muito baixa, portanto, grandes perdas por fugas.

Preo bem vantajoso. Utilizada principalmente na minerao subterrnea.

2.3.15.2 Emulso de gua em leo

A emulso de gua em leo um fluido resistente ao fogo, que tambm conhecido como

emulso invertida. A mistura geralmente de 40% de gua e 60% de leo. O leo dominante. Este

tipo de fluido tem caractersticas de lubrificao melhores do que as emulses de leo em


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gua.Aditivos corrosivos. Poder lubrificante e viscosidades semelhantes aos leos minerais puros.

No muito utilizado, pois nem sempre est garantida a sua inflamabilidade.

2.3.15.3 Fluido de gua Glicol

O fluido de gua glicol resistente ao fogo uma soluo de glicol

(anticongelante) e gua. A mistura geralmente de 60% de glicol e 40% de gua. O

teor de gua e os aditivos anticorrosivos devem ser sempre controlados. A proteo

contra desgaste melhor que os fludos HFA e HFB. Pode ser utilizado com a

maioria das gaxetas padro. Utilizado na minerao ou em mquinas de fundio sob

presso.

2.3.15.4 Sinttico

Os fluidos sintticos, resistentes ao fogo, consistem geralmente de steres de

fosfato, hidrocarbonetos clorados, ou uma mistura dos dois com fraes de petrleo.

Este o tipo mais caro de fluido resistente ao fogo. Os componentes que operam

com fluidos sintticos resistentes ao fogo necessitam de guarnies de material

especial. Possuem alta resistncia ao envelhecimento e boa proteo ao desgaste.

Pode ser utilizado em largas faixas de temperatura de servio. M compatibilidade

com gaxetas convencionais e pinturas a tinta. So necessrias gaxetas de viton.

Apresenta problemas em relao ao meio ambiente, pois os hidrocarbonetos so

muito venenosos.

2.3.16 Filtrao

Em geral necessrio para o fluido de servio a classe de pureza 9 segundo a norma

NAS 1638. Este se obtm com um filtro 20 75. Para assegurar uma elevada vida

til recomendamos a classe de pureza 8 segundos NAS 1638, obtida com um filtro

10 100. RS 07 075/07.98.

Deve-se levar em conta tambm s indicaes e as correspondentes folhas de dados

dos distintos componentes hidrulicos. Em caso de equipamento com partes


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delicadas (como por exemplo, servovlvulas) se deve adaptar a preciso de filtrao

na parte mais delicada. Os leos novos freqentemente no satisfazem as condies

de abastecimento destes requisitos de pureza. Ao repor leo se requer por isso uma

cuidadosa filtrao. Pode-se tomar conhecimento da classe NAS dos leos emcondies de abastecimento atravs do fornecedor dos mesmos. Os leos

empregados devem apresentar uma boa filtrao no somente quando so novos

destinados tambm durante toda sua vida til. Presenciam-se significativas

diferenas em funo dos aditivos empregados. Deve-se impedir o servio do

equipamento com um filtro obstrudo mediante uma proteo eltrica. A manuteno

da classe de pureza exigida requer uma cuidadosa filtrao na ventilao do tanque.Em ambientes midos se requer o emprego de slica-gel.

2.3.17 Misturas de diferentes leos hidrulicos

Ao se mesclar leos de distintos fabricantes ou distintos tipos do mesmo fabricante,

se podem apresentar formaes de lodos ou sedimentaes. Isto provoca em

determinadas circunstncias, avarias e danos em um sistema hidrulico. Por estemotivo no se tem nenhuma garantia ao se utilizar leos misturados. Em geral se

observa que leos da mesma norma nem sempre so compatveis entre si. Deve-se

esclarecer por isso, que em caso de avarias devido mistura de leos de distintos

fabricantes que o agregado de aditivos, no se pode em geral determinar

responsabilidades.

2.3.18 Riscos dos fluidos hidrulicos

Os efeitos da exposio a qualquer substncia txica dependem da dose, da durao,

da maneira como se est exposto, seus hbitos e caractersticas pessoais e da

presena de outras sustncias qumicas. A exposio a fluidos hidrulicos ocorre

principalmente no trabalho. Beber certos tipos de fluidos hidrulicos podem causar a

morte em seres humanos, e ingerir ou respirar certos tipos de fluidos hidrulicos


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provocaro dano ao sistema nervoso em animais. O contato com certos tipos de

fluidos hidrulicos pode irritar a pele ou aos olhos.

2.3.19 Fluidos hidrulicos e o meio-ambiente.

Os fluidos hidrulicos podem entrar em contato com o meio-ambiente por derrames,

escapes de mquinas. Ao ser derramado no solo, algum dos componentes dos fluidos

hidrulicos permaneceram na superfcie enquanto que outros se infiltram na bacia de

gua subterrnea. Na gua, alguns dos componentes dos fluidos hidrulicos passaro

profundamente e podem permanecer ali por mais de um ano. Certas sustncias

qumicas dos fluidos hidrulicos podem degradar-se no ar, no solo, na gua, mas no

se sabe qual a quantidade que se degrada. Peixes que habitam guas contaminadas

podem conter certos fluidos hidrulicos.

2.3.20 Exposio e cuidados com a sade.

Podemos nos expor ao dos fluidos hidrulicos atravs do contato ou da

ingesto, ou ainda respirando fluidos hidrulicos no ar em torno de mquinas que

usam fluidos hidrulicos. Outra forma atravs do contato com gua ou terrenoscontaminados por resduos perigosos ou em plantas de manufatura industrial que

usam ou fabricam fluidos hidrulicos.

Pouco se sabe acerca de como a sade pode ser afetada pelos fluidos

hidrulicos. Devido aos fluidos hidrulicos serem efetivamente misturas de

sustncias qumicas, alguns dos efeitos observados podem ser causados por aditivos.

Os efeitos de respirar ar com altos nveis de fluidos hidrulicos em seres humanosno so conhecidos. A ingesto de grandes quantidades de certos fluidos hidrulicos

podem produzir pneumonia, hemorragia intestinal ou a morte. Em um trabalhador

que tem contato com uma grande quantidade de fluidos hidrulicos se observa

debilidade das mos. Em coelhos que ingerem nveis muito altos de um tipo de

fluido hidrulico se observam problemas para respirar, congesto pulmonar e

adormecimento. Animais que tragam ou inalam outros fluidos hidrulicos sofreramtremores, diarria, dificuldade para respirar, e em algumas ocasies, debilidade das


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extremidades e paralisia vrias semanas mais tarde. Em contato com os olhos, se

observa vermelhido e inchao. No se sabe se os fluidos hidrulicos podem

produzir defeitos de nascimento ou se afetam a reproduo.

2.4 Equipamentos de tratamento do ar

O ar atmosfrico, matria-prima para a produo de ar comprimido, apesar de

barato e abundante, requer tratamento antes, durante e aps a compresso, haja vista

a necessidade de remoo das impurezas contidas, tais como poeira e umidade, bem

como pelas transformaes sofridas durante o processo, principalmente o aumento de

temperatura. Por isso o ar submetido filtrao, resfriamento, secagem e, em

muitos processos industriais, lubrificao, para facilitar o deslocamento de rgos

mveis dos componentes atravs dos quais passa, bem como a sua manuteno.

FILTROS:

Os filtros tm como funo reter partculas slidas, gua condensada e

tambm leo, j que muitos compressores utilizam leo misturado ao ar durante a

compresso como forma de minimizar as perdas atrito. A granulometria do elemento

filtrante funo da sua aplicao, variando desde 50 micros, para cilindros e

ferramentas pneumticas em geral, at aproximadamente 5 micros, para filtros

removedores de leo. Por ocasio da filtrao, parte do vapor dgua condensado, o

que requer a instalao de drenos, manuais ou automticos.

sem dreno com dreno manual


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RESFRIADOR:

Como o processo de compresso politrpico, o ar aquecido ao passar de um

estado de baixa para um estado de alta presso, chegando a atingir temperatura de

250 C, o que torna obrigatrio o resfriamento, sob pena de comprometer a funo do

leo lubrificante, com conseqncias danosas para os rgos moveis do compressor,

como tambm de reduzir o rendimento volumtrico do reservatrio de ar

comprimido. Para tanto so empregados resfriadores a gua ou a ar,

instalados entre os estgios do compressor (resfriadores

intermedirios) e entre o ltimo estgio e o reservatrio (resfriador

posterior), aproximando assim a curva de compresso de uma isotrmica. Visto que

essa mudana de estado provoca a condensao de parte do vapor dagua contido no

ar, os resfriadores, assim como os filtros, so tambm dotados de drenos (tambm

chamados purgadores).

SECADOR:

Mesmo havendo a drenagem de parte do vapor dagua, por ocasio da filtrao

e do resfriamento, na maioria das vezes necessrio um processo especfico a

secagem - para a desumidificao necessria do ar comprimido. A secagem pode ser

feita por refrigerao, quando o ar a ser secado resfriado, fazendo

com que o vapor dagua seja condensado, ou baseada em processos

de absoro ou de adsoro, quando o ar posto em contato compastilhas (de cloreto de clcio, cloreto de ltio, oxido de silcio ou alumina) que

fazem a remoo da umidade.

DRENOS:

Empregados em todos os equipamentos em que se possa fazer a retirada de

condensado, tais como resfriadores, secadores, filtros e reservatrios, ou em trechoslongos da tubulao. Podem ser de atuao manual ou


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automtica.

manual automtico

LUBRIFICADOR:

O ar desumidificado, ao se deslocar no interior de vlvulas e cilindros, tende a

remover a umidade neles contida, dificultando assim a movimentao destes

componentes, o que torna necessrio a sua lubrificao. Os lubrificadores so

componentes especficos de alguns equipamentos pneumticos e no da rede de ar

como um todo, haja vista que em aplicaes com fins medicinais ou

de manipulao de produtos alimentcios a lubrificao no pode ser

empregada pelos riscos que causa sade.

REGULADORAS DE PRESSO:

Embora no sendo um equipamento de tratamento, vale salientar aqui a necessidade

de uso de vlvulas reguladores de presso antes de cada equipamento consumidor de

ar comprimido, como forma de adequar a presso de alimentao as suas

especificaes.

com escape sem escape

Uma vlvula reguladora de presso tem como funo manter constante a presso de

trabalho, independente do consumo de ar e da presso da rede (*). A maioria dos

reguladores tem como princpio de funcionamento um diafragma (D) pressurizado


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por um lado pelo ar da sada (S) e pelo outro por uma mola (M) ajustada pelo

parafuso (P). Preso ao diafragma est o obturador

(P) inicialmente fechando a passagem do ar.

Quando a mola comprimida pelo parafuso, odiafragma sobe, deslocando o obturador e

permitindo a passagem do ar na presso justada. Se

o consumo diminuir, a presso de sada tende a

aumentar, o que aumenta a fora sobre o

diafragma, deslocando-o para baixo e diminuindo

assim a rea de passagem no obturador, estabilizando a presso. Quando o consumoaumenta, ocorre o oposto. Em resumo, o regulador mantm a presso de sada

constante, adequando a vazo do obturador ao consumo.

(*) Desde que as flutuaes da presso da rede no sejam inferiores presso ajustada

na vlvula.

UNIDADE DE PREPARAO:

Composta geralmente de filtro, regulador de presso e lubrificador. Tem a funo deadequar as condies do ar comprimido s exigncias do usurio (grau de filtrao,

presso e lubrificao, quando permitido). tambm conhecida como lubrefil, em

referncia aos equipamentos que a compem.

O

D

M

E S

P

Filtro Regulador Lubrificador de Presso

Simbologiasimplificada


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EXERCICIOS

01. Cite 04 vantagens do ar atmosfrico.

02. Cite 04 vantagens e 02 desvantagens do uso do ar comprimido.

03. O que diz o princpio de Pascal? Exemplifique.

04. Conceitue dando exemplos: a. presso atmosfrica. b. presso relativa.

c. presso absoluta.

05. Como varia a presso atmosfrica em funo da altitude?

06. Cite os principais processos de compresso do ar e diga qual o ideal.

07. Como se classificam os compressores segundo o fluxo de ar?

08. Como se classificam os compressores segundo o princpio de trabalho?

09. Em relao ao item anterior, diga o princpio de funcionamento de cada grupo.

10. Cite uma vantagem dos compres. rotativos sobre os compressores. de mbolo.

11. Como se subdividem os compressores de deslocamento positivo?

12. Cite uma caracterstica "marcante" dos compressores abaixo:

- Fluxo radial - Fluxo axial

- Pisto - Anel lquido

- Diafragma hidrulico.

13. Diferencie: - simples e duplo efeito

- um estgio e dois (ou mais) estgios.

14. Cite trs funes de um resfriador intermedirio.

15. Como podem ser os resfriadores?

16. O que se pretende, quando se aumenta o nmero de estgios em um compressor de mbolo?

17. Cite trs dos processos de secagem do ar comprimido.

18. D a simbologia dos elementos seguintes: compressor, secador, lubrificador, regulador de

presso e resfriador intermedirio.


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2.5 Atuadores:

So os equipamentos que efetivamente realizam trabalho, atravs da transformao

da energia de presso em energia mecnica, notadamente, cilindros e motores. .

2.5.1 Cilindros:

So os responsveis pela transformao da energia de presso em energia mecnica

de translao e podem ser, basicamente dos seguintes tipos:

- SIMPLES EFEITO.

O fluido executa apenas um dos movimentos, enquanto o outro se d, geralmente,

atravs de uma mola. So comandados atravs de vlvulas de controle direcional de

3 vias.

- DUPLO EFEITO.

O fluido executa agora tanto o movimento de avano como o de recuo do cilindro .

So comandados atravs de vlvulas de controle direcional de 4 ou 5 vias.

- HASTE DUPLA.


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Tem como vantagens o fato de podermos utilizar as duas extremidades da haste naexecuo de trabalhos, permitindo assim o uso de todo o curso do embolo, visto que

a haste melhor apoiada, como tambm de ter iguais foras de avano e recuo. So

tambm comandados atravs de vlvulas de controle direcional de 4 ou 5 vias.

- SEM HASTE.

composto de um cilindro (geralmente de alumnio), uma luva de material ferroso

envolvendo este e de um embolo, no qual uma fita magntica fortemente presa,

fazendo com que a luva, por ao magntica, acompanhe os movimentos do embolo.

Tem como vantagem o fato de podermos utilizar cilindros com cursos de at 6.000

mm, com uma flexo mnima, visto que a luva, que executa o trabalho, apoiada

sobre o cilindro. Tem como limitao a fora da ao magntica sobre a luva, da

ordem de 400 N.

- COM AMORTECIMENTO VARIVEL.

Neste tipo de atuador podemos reduzir o choque entre o embolo e as tampas do

cilindro atravs de amortecedores pneumticos devidamente instalados nas cmaras

dianteira e/ou traseira, reduzindo assim o rudo e, principalmente aumentando a vida

til do cilindro.


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- DUPLEX GEMINADO.

Este tipo de cilindro tem como principal vantagem o fato de dispormos de dois

cilindros opostos em uma mesma camisa, possibilitando assim que a ponta de uma

das hastes possa alcanar diversas posies, bastando para isto que se mantenha

presa a outra haste.

- DUPLEX CONTNUO.

Este tipo de cilindro tem como principal vantagem o fato de dispormos de dois

cilindros em srie, em uma mesma camisa, possibilitando assim uma maior fora til,

sem aumento do dimetro do cilindro.

-

TELESCPICO.Este tipo de cilindro empregado quando se faz necessrio um grande curso, como

por exemplo em pequenos elevadores, empilhadeiras ou mquinas de terraplenagem

de carga, sendo usado preferencialmente na posio vertical. Podem ser de simples

ou duplo efeito.

Simples efeito Duplo efeito

- CILINDRO DE IMPACTO

Cilindro pneumtico utilizado em pequenas prensas. Para se obter grande

energia cintica, as duas cmaras so pressurizadas ao mesmo tempo, o que impede oavano devido a diferena entre as reas. Quando a cmara dianteira


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despressurizada o mbolo avana fazendo com que a rea de atuao do ar seja a do

cilindro. Com o rpido aumento da rea traseira, o mbolo arremessado com grande

velocidade (cerca de 8 m/s), o que se traduz em um forte impacto que objetiva cortar,

dobrar, rebitar ou outra operao tpica de uma prensa de impacto.

Simbologia

2.5.2 Motores:

So os responsveis pela transformao da energia de presso em energia

mecnica de rotao. Utilizados principalmente como acionadores de ferramentas

manuais, tem tambm larga aplicao na indstria, principalmente em ambientes

com vapores de gases inflamveis, como tambm pelo baixo consumo de energia e

velocidade varivel. Podem ser:

com um sentido de rotao com dois sentidos de rotao

fluxo fixo fluxo fixo

Pneum. Hidr.

com um sentido de rotao com dois sentidos de rotaofluxo varivel fluxo varivel


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A aha

a

So classificados, conforme a construo, nos seguintes tipos:

- TURBINA.

- PALHETAS.

- ENGRENAGENS.

- PISTES RADIAIS.

- PISTES AXIAIS.

2.5.3 Consumo de ar

O consumo de ar (Q) de um cilindro de simples efeitodado por

Q = A x L x Nc x Rc ,

1000Sendo Q consumo de ar em litros/min; A rea do cilindro em cm2;

L curso do pisto em cm; Nc nmero de ciclos/min

Rc razo de compresso Rc=Patm

PatmPt+;

Pt presso de trabalho Patm presso atmosfrica

Para cilindros de duplo efeito o consumo calculado levandose em considerao o

avano e o retorno. Para umcilindro de duplo efeito, com haste simples, o consumo

dado por

Q = (A + a) xL xNc x Rc , sendo a a rea til do lado da haste, com a= A

ah

1000


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Para um cilindro de haste duplao consumo dado por

Q = (2x a) xL xNc x Rc , sendo a a rea til em ambos os lados, com a= A

ah1000

2.5.4 Clculo de foras

A fora til (Fu) de um cilindro de simples efeito(retorno por mola) dado por

Fu = (P xA) Fr, com Fr= Fm+ Fat, onde Fr fora resistente em kgf/cm2;

Fu fora til em kgf; Fm fora da mola

em kgf;

P presso de trabalho em kgf/cm2;

Fat fora de atrito em kgf;

A= rea do cilindro em cm2;

Com cilindros de duplo efeito de haste simples, como as reas Ae a so diferentes,

calculamos as foras desenvolvidas no

avano e no retorno.

Para o avano a fora til (FuA) dada por FuA= P x A Fat

Para o retorno a fora til (FuR) dada por FuR= P x a Fat

2.5.5 Atuadores rotativos

So motores com giro limitado e intermitente.

a a

FuA

A aha

Fu


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2.5.6 Conversores hidropneumticos

So equipamentos que convertem energia (presso) de sistemas pneumticos para

hidrulicos e empregados sobretudo quando requerida uma velocidade de avano

ou retorno uniforme, conseguida atravs do controle de fluxo do leo. Podem sercom e sem aumento de presso.

Conversores sem aumento de presso.

So empregados como fonte de presso para pequenos sistemas hidrulicos,

porm com a mesma presso do sistema pneumtico.

Conversor arleo com mbolo Conversor arleo sem mbolo

Conversores com aumento de presso (Intensificadores de

presso)

So empregados como fonte de presso para pequenossistemas hidrulicos que necessitam de presses maiores

que a do sistema pneumtico

A presso Pa multiplicada pela relao de reduo entre as reas Ae B, resultando

Pb = Pax (A/B)

Exemplos de emprego de conversores hidropneumticos

Pa Pb

A B

Simbologia

Conversor arleo


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Cilindro

Controlador Hidrulico

AB

2.5.7 Controladores hidrulicos de velocidade

So equipamentos auxiliares aos circuitos pneumticos. Atravs do controle de fluxo

do leo do controlador, regulam de forma eficaz a velocidade dos cilindros

pneumticos a eles conectados.

O controlador consiste em um cilindro hidrulico com as cmaras interligadas

atravs de uma vlvula controladora de fluxo unidirecional, com um acumulador

para compensar as diferenas de reas entre as duas cmaras (se o cilindro for de

haste simples). Tal cilindro tem a sua haste conectada haste do cilindro pneumtico

cuja velocidade se quer controlar.

Intensificador de presso

leo


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O cilindro pneumtico, ao avanar, arrasta consigo a haste do controlador, forando

o leo do controlador a escoar do lado da haste para o lado do mbolo. Ao passar

pela vlvula reguladora de fluxo (A) o leo parcialmente retido, o que controla a

velocidade de avano do cilindro pneumtico. Como o volume deslocado pelacmara do lado da haste menor que o volume que se expande do lado do mbolo, o

acumulador (B) faz o suprimento necessrio, recolhendo o excesso durante o

movimento de retorno.


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EXERCICIOS

1. Quais os elementos que compem uma unidade de preparao de A.C.?Faa representao de cada um deles.

2. D duas funes do filtro e os cuidados necessrios para um bom funcionamento do mesmo.

3. Qual a funo e como podem ser os drenos? Faa a representao dos mesmos.

4. D os tipos de reguladores de presso e suas respectivas simbologias.

5. Porque o ar comprimido precisa ser lubrificado? Em que casos isso no acontece? Quais osinconvenientes de cada caso?

6. Cite os principais tipos de cilindros pneumticos e faa a representao de cada um deles.

7. Faa o esboo de um cilindro pneumtico e nele indique as partes que o compe.

8. Como pode ser o amortecimento dos cilindros de duplo efeito ?

9. Faa a representao e d a funo dos cilindros abaixo:- Cilindro duplex contnuo- Cilindro duplex geminado-

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apostila hidraulica pneumatica