Conceitos Básicos

Hidráulica: Ciência que estuda o comportamento e as aplicações dos fluídos para transformação e condução de energia.

Fluído: Todas as substâncias que escoam e por não possuírem uma forma, assumem a forma do recipiente em que estão contidos.

Hidrostática: Parte da Física que estuda o comportamento dos fluídos Sob Pressão.

Hidrodinâmica: Parte da Física que estuda os fluídos em movimento causados por um diferencial de pressão entre dois pontos.

Pressão: Definição de quanta força está aplicada em uma determinada área, responsável pela aplicação de uma força ou torque.

Força: Qualquer Influência que tende a produzir ou modificar o movimento de um corpo.

Torque: Força que tende a causar uma rotação a uma distância radial.

Potência: Medida de uma força que se move através de uma determinada distância a certa velocidade.

Área: Quantidade de área bidimensional ou superfície sobre a qual se está trabalhando.

Compressibilidade: Variabilidade volumétrica de um fluido sob pressão.

Fluxo: Movimento do fluído causado por um diferencial de pressão entre dois pontos.

Vazão: Quantidade de fluído que passa em uma determinada área em uma unidade de tempo. Responsável pela velocidade com que a carga se movimenta.

Velocidade: Distância percorrida pelo fluído em uma unidade de tempo.

Volume: Porção de espaço ocupada por um objeto.

Experiência de Torricelli: Comprovou realmente a existência da Pressão Atmosférica. “A atmosfera exerce sobre nós uma força equivalente ao seu peso, mas não a sentimos, pois ela atua em todos os sentidos e direções com a mesma intensidade”.

Torricelli imergiu um tubo que continha mercúrio em um reservatório com o mesmo líquido e descobriu que quando a altura da coluna de mercúrio atingia 760 mm ela se mantinha devido à pressão atmosférica que exercia pressão sobre o líquido do reservatório maior e sustentava o peso da coluna de mercúrio, caso a altura da coluna de fluído fosse maior que 760 mm o reservatório transbordava até atingir a altura de 760 mm. Em condições atmosféricas normais e ao nível do mar, a coluna será sempre de 760 mm de Mercúrio (760 mm/hg), este aparelho inventado para medir a pressão é denominado Barômetro. 1ATM = 760 mm/hg

Princípio de Pascal: “A pressão exercida em um ponto qualquer de um fluído confinado é a mesma em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais”. Se aplicarmos uma força em qualquer ponto de um fluído dentro de uma garrafa, essa pressão será a mesma em qualquer ponto, mas as forças só serão iguais onde a área for igual, onde a área for menor, a força será menor e onde a área for maior a força será maior proporcionalmente.

Existem duas formas de se aplicar na pratica o principio de Pascal, uma é com Multiplicação de Força e outra é com Multiplicação de Pressão. Com base em: PRESSÃO = FORÇA/ÁREA, se aplicarmos em um

êmbolo uma força e na outra ponta do reservatório existir outro êmbolo de área maior, a força que esse 2º êmbolo exercerá será maior proporcionalmente ao seu tamanho em relação à força do primeiro êmbolo. Temos então F1/F2 = A1/A2 as forças são diretamente proporcionais às áreas, pois a pressão é a mesma. Mas e o deslocamento? O deslocamento do 1º êmbolo será maior que o deslocamento do 2º êmbolo. Temos então S1/S2 = A2/A1 os percursos são inversamente proporcionais às áreas, pois o volume deslocado é o mesmo. Já na multiplicação de pressão, as pressões são inversamente proporcionais às áreas. Dois êmbolos de diâmetros diferentes (e1 é maior que e2) são unidos entre si por uma haste. Atuando uma pressão P1 no êmbolo 1 temos a força F1 que será transmitida para o êmbolo 2 que provoca a pressão P2 que é maior que a pressão exercida no êmbolo 1 porque o êmbolo 2 possui área menor. P1/P2 = A2/A1.

“Na multiplicação de pressão, as pressões são inversamente proporcionais ás áreas”

Teorema de Stevin: A pressão exercida por uma coluna de fluído não depende da área de secção em que está contido e que a pressão é criada pelo peso da coluna.

PRESSÃO = DENSIDADE.ALTURA.GRAVIDADE

Experiência de Reynolds: Tipos de Fluxos existentes.

Laminar: As partículas de fluído movimentam – se ordenadamente paralelas as paredes do tubo mas para tanto é necessário que restrições e mudanças de direções sejam feitas de formas suaves. RE<2300 = Laminar

Turbulento: As partículas movimentam – se desordenadamente, é provocado por restrições e mudanças de direções bruscas ou quando submetido á altas velocidades. Nestas condições tem um grande atrito interno que gera um calor excessivo. RE>2300 = Turbulento

Principio de Bernoulli: Quando a velocidade do Fluxo aumenta, a pressão exercida no fluído diminui, considerando que um sistema hidráulico possui vazão constante e diversos pontos de estreitamento, nos pontos mais estreitos a velocidade do fluído será maior. Em lugares onde a velocidade for menor que 6 m/s o fluído escoa de forma constante paralela ao tubo (laminar), em lugares onde houver restrições ou estreitamentos bruscos o fluxo entra em turbulência causando queda de pressão e aumento na velocidade. “Onde se ganha energia cinética, perde – se em energia potencial”

VAZÃO = ÁREA.VELOCIDADE

Cavitação: Em alguns casos a pressão pode cair tanto a ponto de criar bolhas de ar que desprendem do fluído hidráulico e estas quando passam pelos pontos de estrangulamento estouram e arrancam partículas do material do ponto de passagem causando fadiga excessiva e desgaste prematuro no equipamento. Resumindo, a cavitação é uma condição gasosa localizada na corrente do fluído que ocorre onde a pressão é reduzida drasticamente à pressão de vapor. Sintomas, Ruído excessivo e desgaste prematuro das paredes internas da bomba. Causas, Viscosidade alta, Fluido com baixa temperatura, rotação alta da bomba, tubulação de sucção mal dimensionada, filtro de sucção saturado.

Aeração: Entrada de ar no sistema pela sucção da bomba. O ar retido é aquele que está presente no fluído, mas não está dissolvido nele, o ar está em forma de bolhas. O óleo mineral em pressão atmosférica a temperatura ambiente contem dissolvido nele de 8 a 9% do volume total de ar, se a pressão do óleo se reduz abaixo da pressão atmosférica as bolhas de ar se expandem e aumenta mais ainda a concentração de ar no volume total do fluído.

Fluxo: Para que haja fluxo é necessário que haja um diferencial de pressão entre dois pontos. Existem duas formas de se medir o fluxo, pela Vazão e pela Velocidade do fluído.