Hidraulica Anchieta Zerrener

Automação Hidráulica


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Automação Hidráulica © SENAI-SP, 2002 Material elaborado pela Escola SENAI "Anchieta" para o Curso Técnico de Eletrônica do Departamento Regional do SENAI-SP Diretoria Técnica Walter Vicioni Gonçalves Coordenação geral Augusto Lins de Albuquerque Neto Hélio de Siqueira Prado Equipe responsável Elaboração Alexandre Sanches de Barros

Revisão do texto Ângelo Pedro Catalani

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Sumário

Introdução à hidráulica.............................................................................................

Queda de pressão através de uma restrição ou orifício...........................................

Trabalho e potência..................................................................................................

Fluxo em paralelo.....................................................................................................

Reservatório..............................................................................................................

Fluídos hidráulicos....................................................................................................

Viscosidade...............................................................................................................

Filtros e peneiras......................................................................................................

Bombas hidráulicas..................................................................................................

Válvula de segurança e descarga (circuitos com acumuladores)............................

Trocadores de calor..................................................................................................

Válvulas direcionais..................................................................................................

Cilindros....................................................................................................................

Motores hidráulicos...................................................................................................

Válvula de controle de pressão de ação direta.........................................................

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Tubulações...............................................................................................................

Velocidade do fluido hidráulico.................................................................................

Válvulas de retenção pilotadas.................................................................................

Tipos de controladores de fluxo................................................................................

Métodos de controle do fluxo....................................................................................

Acumuladores...........................................................................................................

Elemento lógico........................................................................................................

Componentes dos circuitos elétricos........................................................................

Componentes dos circuitos elétricos........................................................................

Válvulas proporcionais..............................................................................................

Servo-válvula............................................................................................................

Símbolos gráficos e diagramas de hidráulica...........................................................

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Introdução à Hidráulica Princípio de Pascal A palavra hidráulica provém do grego (“hydra”, que significa água, e “aulos”, que significa cano). A hidráulica consiste no estudo das características e usos dos fluidos confinados. Desde o início de sua existência, o homem serviu-se dos fluidos para facilitar seu trabalho e, enfim, sua vida. A história antiga registra que dispositivos engenhosos, como bombas e rodas d´água, já eram conhecidos desde épocas remotas. Entretanto, só no século XVII, o ramo da hidráulica que nos interessa foi utilizado. Baseava-se no princípio descoberto pelo cientista francês Pascal e consistia no uso de fluido confinado para transmitir e multiplicar forças e modificar movimentos. A lei de Pascal resume-se em: 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.


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Figura 01 A pressão (força por unidade de área) é transmitida em todos os sentidos através de um líquido confinado.

Talvez pela simplicidade da lei de Pascal, o homem não percebeu seu grande potencial por dois séculos. Somente no princípio da Revolução Industrial, um mecânico, Joseph Bramah, veio a utilizar a descoberta de Pascal para desenvolver uma prensa hidráulica.

Prensa hidráulica (Figura 02)


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A figura abaixo demonstra como Bramah aplicou o princípio de Pascal à prensa hidráulica.

Figura 03 Definição de pressão Pressão é a força exercida por unidade de superfície. Em hidráulica, a pressão é expressa em kgf/cm2. Atmosfera abrevia-se atm (ou bar). Conhecendo a pressão e a área em que ela se aplica, podemos determinar a força total:

Força (kgf) = pressão (kgf/cm2) x área (cm2).

Conservação de energia Uma lei fundamental da Física afirma que a energia não pode ser criada e nem destruída, portanto, a multiplicação de forças não significa obter alguma coisa do nada.


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O pistão maior, movido pelo fluido deslocado pelo pistão menor, faz com que a distância de cada pistão seja inversamente proporcional às suas áreas, como se vê na figura abaixo.

Figura 04

A primeira prensa hidráulica, de Bramah, e algumas prensas usadas atualmente utilizam água como meio de transmissão. Todavia, o líquido mais comum utilizado nos sistemas hidráulicos é o óleo derivado de petróleo. O óleo transmite força, quase instantaneamente, por ser praticamente incompressível. A compressibilidade de um óleo é de cerca de meio por cento a uma pressão de 70kgf/cm2, porcentagem essa que pode ser desconsiderada nos sistemas hidráulicos. O óleo é mais empregado, também, porque serve de lubrificante a peças móveis dos componentes.


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Transmissão de energia hidráulica A hidráulica pode ser definida como um meio de transmitir energia pressionando um líquido confinado. O componente de entrada de um sistema hidráulico chama-se bomba e o de saída, atuador. Os atuadores podem ser do tipo linear, como o cilindro demonstrado na figura abaixo, ou rotativo, no caso de motores hidráulicos.

Atuador linear (Figura 05)


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Atuador rotativo (Figura 06)

Fatores de conversão de unidades de pressão 1atm = 1,0333kgf/cm2

1atm = 1,0134bar 1atm = 14,697 PSI (1bf/pol2) 1atm = 760mmHg 1kgf/cm2 = 0,9677atm 1kgf/cm2 = 0,9807 bar 1kgf/cm2 = 14,223 PSI (1bf/pol2) 1kgf/cm2 = 736mmHg 1bar = 0,9867atm 1bar = 1,0196kgf/cm2

1bar = 14,503 PSI (1bf/pol2) 1bar = 750mmHg 1 PSI = 0,0680atm 1 PSI = 0,0703kgf/cm2

1 PSI = 0,0689bar 1 PSI = 51,719mmHg


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Queda de pressão através de uma restrição ou orifício

Um orifício é uma passagem restrita em uma linha hidráulica ou em um componente, utilizado para controlar o fluxo ou criar uma diferença de pressão (queda de pressão). Para que haja fluxo de óleo através de um orifício, deverá haver uma diferença ou queda de pressão. Considere a condição do orifício na figura seguinte:

A pressão é igual nos dois lados; assim sendo, não haverá fluxo.

Uma pressão maior em A força um fluxo no sentido da esquerda para a direita e o óleo passa através do orifício.

Figura 07


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Observação Esse princípio é essencial a operações de muitas válvulas controladoras de pressão compostas (balanceadas).


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Trabalho e potência Trabalho Quando se movimenta uma força por determinada distância, efetua-se um trabalho.

Trabalho = força . distância

Expressamos o trabalho em quilogrâmetros (kgm). Por exemplo, se um peso de 10 quilos for levantado 10 metros, o trabalho será: 10 quilogramas x 10 metros = 100 quilogrâmetros (kgm). A fórmula acima não considera a velocidade em que o trabalho é feito. Potência O trabalho realizado por unidade de tempo chama-se potência.

tempotrabalho

ou tempo

distância . força potência =

A unidade de padrão de potência é o cavalo-vapor (cv), que equivale a levantar 75kg a um metro de altura em um segundo. Também existe o equivalente em potência elétrica e calor. 1cv = 0,986HP 1cv = 4500kgm/min ou 75kgm/s


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1cv = 736W (potência elétrica) 1cv = 41,8BTU/min = 10,52kcal/s 1HP = 33 0001b - pé por minuto 1HP = 746W 1HP = 42, 4BTU/min A potência necessária para movimentar 11/min a uma pressão de 1kg/cm2 é equivalente a 0,0022cv. Portanto:

cv = vazão (1/min) . pressão (kg/cm2) . 0,0022

Todavia, a potência requerida para girar a bomba deverá ser um pouco maior, desde que o sistema não tenha 100% de eficiência. Na prática usa-se a seguinte fórmula:

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2kg/cm . 1/min cv =

Para o sistema inglês, a equivalência é expressa pela seguinte fórmula:

HP = 0,0007GPM . PSI

Onde: HP = cavalo-força GPM = galões por minuto PSI = libras por polegadas quadrada Potência e torque Se for necessário converter cv em torque ou vice-versa, em qualquer equipamento rotativo, sem computar pressão e fluxo, teremos:

rpmcv . 725

torque =

ou 725

rpm . torque cv =

O torque nesta fórmula será dado em kgm.


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Fluxo em paralelo eem série

Fluxo em paralelo Uma característica peculiar a todos os líquidos é o fato de que eles sempre procuram os caminhos que oferecem menor resistência. Assim, quando houver duas vias de fluxo em paralelo, cada qual com resistência diferente, a pressão só aumenta o necessário e o fluxo procura sempre a via mais fácil.

Figura 08


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Figura 09

Observação Da mesma forma, quando a saída da bomba for dirigida a dois atuadores e necessitar de menos pressão se movimentará primeiro. Como é difícil balancear cargas com exatidão, os cilindros, que devem ter sincronismo de movimentos, geralmente são ligados mecanicamente.


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Fluxo em série Figura 10


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Reservatórios Generalidades Reservatórios ou tanques têm por finalidade básica armazenar e facilitar a manutenção do fluido utilizado nos sistemas hidráulicos. O reservatório pode ser projetado para cumprir várias funções, desde que não haja problemas quanto à sua localização ou ao seu tamanho. Porém, é fundamental que o reservatório apresente, no mínimo, as seguintes características: • Ter espaço para separação do ar do fluido; • Permitir que os contaminadores se assentem; • Ajudar a dissipar o calor gerado pelo sistema; • Facilitar a manutenção. Dentre os sistemas hidráulicos (industriais, aeronáuticos e de equipamento móvel), é na elaboração dos projetos dos sistemas hidráulicos industriais que o desenho do reservatório apresenta maior flexibilidade. Construção do reservatório O reservatório é construído com placas de aço, soldadas, mantendo-se um espaço entre o reservatório e o piso através de suportes colocados na sua parte inferior.


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Figura 11

Na construção do reservatório, a observância de alguns cuidados e a colocação de determinados componentes são recomendáveis para o seu perfeito funcionamento, como por exemplo: Cuidados • O interior do tanque deve ser pintado com tinta especial para reduzir a ferrugem que possa resultar da condensação da umidade. • A tinta utilizada no interior do tanque tem que ser compatível com o fluido usado. Componentes Visores: são utilizados para facilitar as verificações do nível do fluido. Plugue de drenagem: o fluido do tanque possibilita, pelo seu formato, que o fluido seja drenado através de um plugue. Tampas: as tampas devem ser de fácil remoção para facilitar a limpeza do tanque.


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Filtro de tela: na abertura para abastecimento do fluido, deve ser colocada uma tela filtrante para evitar a contaminação do fluido. Respirador: o tampão para respiro deve ter um filtro de ar para manter a pressão atmosférica na interior do reservatório, esteja ele cheio ou vazio. Em geral, quanto maior for a vazão, tanto maior deve ser o respirador. Válvula para regular a pressão atmosférica: essa válvula é utilizada somente nos reservatórios pressurizados, em substituição ao respirador. Chicana: a chicana ou placa de separação controla a direção do fluxo no tanque através da separação da linha de entrada da linha de retorno, evitando assim, a recirculação contínua do mesmo óleo. A chicana deve ter uma altura de 2/3 do nível do fluido.

Figura 12


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A chicana apresenta as seguintes funções básicas: • Evitar turbulência no reservatório; • Permitir o assentamento de impurezas; • Ajudar a dissipar o calor através das paredes do tanque. Dimensionamento do reservatório O reservatório de grandes proporções facilita o resfriamento e a separação dos contaminadores. Porém, no mínimo, o reservatório tem que conter todo o fluido do sistema como, também, manter um nível suficientemente alto de fluido. A manutenção adequada do nível de fluido evita o efeito de rodamoinho na linha de sucção, o qual, se ocorrer, fará com que haja mistura de ar com o fluido. Existem alguns fatores que devem ser considerados no dimensionamento de um reservatório, como por exemplo: • A dilatação do fluido devido ao calor; • Alterações do nível devido à operação do sistema; • A área interna do tanque exposta à condensação de vapor de água; • Calor gerado no sistema. Nos sistemas hidráulicos industriais costuma-se dimensionar o reservatório com pelo menos duas ou três vezes, a capacidade da bomba em litros por minuto, ou seja: Regra geral volume do tanque = capacidade da bomba (1/min) x 2 ou 3 Onde: 2 = capacidade mínima do tanque 3 = capacidade máxima do tanque


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Fluidos hidráulicos Generalidades Um fluido é definido como qualquer líquido ou gás. Entretanto, o termo fluido, no uso geral em hidráulica, refere-se ao líquido utilizado como meio de transmitir energia. Nesta unidade, fluido significará o fluido hidráulico, seja um óleo de petróleo especialmente composto ou um fluido especial a prova de fogo, que pode ser um composto sintético. As funções do fluido O fluido hidráulico tem quatro funções primárias: • Transmitir energia; • Lubrificar peças móveis; • Vedar folgas entre essas peças; • Resfriar ou dissipar o calor. Principais fluidos hidráulicos: escolha e características Os principais fluidos hidráulicos são: • Água; • Óleos minerais; • Fluidos sintéticos; • Fluidos resistentes ao fogo: - emulsões de glicol em água;


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- soluções de glicol em água; - fluidos sintéticos não-aquosos. Água É empregada principalmente em velhos e pesados sistemas, como pontes levadiças, comportas, etc. A água é encontrada em abundância na natureza e é o mais barato dos fluidos conhecidos. Praticamente não apresenta variação de viscosidade com a temperatura, é quimicamente compatível com quase todos os materiais de retentores e tem a vantagem de quase não sofrer aumento de temperatura em operação, graças ao seu poder refrigerante. Entretanto, seu emprego como meio hidráulico é restrito, devido a desvantagens que apresenta, tais como: provocar a corrosão, possuir propriedades lubrificantes insignificantes e só poder ser empregada em uma faixa de temperatura relativamente pequena. Óleo mineral É o fluido hidráulico mais usado e, afora a água, o mais barato, sendo compatível com a maioria dos materiais encontrado nos sistemas. Suas propriedades lubrificantes são bastante conhecidas e a faixa de temperatura para sua utilização é ampla. Apresenta, também, compressibilidade superior à da água. Fluidos sintéticos São compostos químicos que podem trabalhar acima dos limites dos óleos minerais. São eles: éteres complexos, silicatos, silicones e aromáticos de alto peso molecular (polifenilas e éteres de fenila).


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São fluidos de custo elevado, devido aos problemas de fabricação, e, dentro de certos limites, satisfazem plenamente a todas necessidades dos sistemas hidráulicos. Ao contrário dos óleos minerais, os fluidos sintéticos podem não ser compatíveis com alguns componentes dos sistemas. Por essa razão, é preciso cuidado na escolha do fluido sintético a ser usado. Fluidos resistentes ao fogo Muitos compostos químicos se enquadram nessa categoria. Porém, são mais comumente utilizados emulsões de óleo em água, soluções de glicol em água e fluidos não-aquosos. As emulsões de óleo em água são usadas algumas vezes em sistema hidráulicos normais, enquanto os outros são empregados em casos específicos. Escolha do fluido hidráulico Na seleção do fluido hidráulico, deve-se verificar, inicialmente, as condições a que o mesmo será submetido e o tipo de sistema em que será usado. Os registros básicos para a utilização de um fluido como meio hidráulico são que ele seja virtualmente incompreensível e suficientemente fluido, de modo a permitir uma eficiente transmissão de energia. Além disso, é também essencial que tenha boas propriedades lubrificantes. Completando essas funções, podem ser exigidas outras qualidades de um fluido hidráulico, tais como: • Prevenir a formação de ferrugem; • Prevenir a formação de lodo, goma e verniz; • Diminuir a formação de espuma; • Manter sua estabilidade e reduzir o custo de substituição; • Manter um índice de viscosidade relativamente estável, numa faixa larga de variações de temperatura;


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• Prevenir contra a corrosão e erosão; • Separar-se da água; • Ser compatível com vedadores e gaxetas. Freqüentemente, são incorporados aditivos aos fluidos para melhorar as características acima citadas. Também costuma-se empregar aditivos para prevenir o desgaste dos componentes mecânicos do sistema. Uso de aditivos Os aditivos comerciais adicionados aos fluidos hidráulicos dão a esses fluidos propriedades desejáveis como: índice de viscosidade, fluidez, resistência à oxidação, etc. Entretanto, os fabricantes chamam a atenção alertando que os aditivos a serem incorporados ao óleo para torná-lo adequado a um sistema hidráulico, devem ser compatíveis entre si bem como com o óleo utilizado. A compatibilidade deve ser determinada pelo fabricante do fluido, que indicará os aditivos adequados a serem utilizados; salvo se houver condições de se determinar essa compatibilidade através de análises de laboratório.


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Viscosidade A característica mais importante a ser observada na escolha de um fluido hidráulico é a viscosidade. A bomba é o coração do sistema hidráulico e sua eficiência depende, essencialmente, da viscosidade do fluido bombeado, que deve estar dentro dos limites especificados pelo fabricante da bomba. De modo geral, são aceitáveis as seguintes faixas de viscosidade: • ...Bomba de palhetas ..................de 100 a 300SUS a 100oF; • ...Bomba de engrenagens...........de 300 a 500SUS a 100oF; • ...Bomba de pistão ......................de 250 a 900SUS a 100oF. Observação 100oF = 37,5oC. Viscosidade é a medida de resistência do fluido ao se escoar, ou seja, é uma medida inversa à de fluidez. Se um fluido escoa facilmente e sua viscosidade é baixa, pode-se dizer que o fluido é fino ou lhe falta corpo. Um fluido que escoa com dificuldade tem alta viscosidade. Neste caso, diz-se que é grosso ou tem bastante corpo.


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Determinação da viscosidade Alguns métodos para se determinar a viscosidade em ordem decrescente de precisão são: • Viscosidade absoluta - Poise; • Viscosidade cinemática - Centistokes; • Viscosidade relativa - SUS e SAE. A viscosidade dos fluidos hidráulicos normalmente é dada em SUS ou SAE. Viscosidade SUS Para efeito prático, na maioria dos casos, conhecer a viscosidade relativa já é suficiente. Determina-se a viscosidade relativa cronometrando-se o escoamento de uma dada quantidade de fluido através de um orifício a uma determinada temperatura. Há vários métodos em uso, mas o mais aceito ainda é o do viscosímetro de Saybolt, apresentado na figura seguinte, em que a viscosidade é medida em Saybolt Universal Seconds (SUS) e é igual ao tempo gasto em segundos para o fluido escoar-se.


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Figura 13

Como o óleo é mais espesso à baixa temperatura e se torna mais fino quando aquecido, a viscosidade deve ser representada em tantos SUS a uma dada temperatura. Geralmente, os testes são feitos a 100oF (37,5oC) e 210oF (100oC). Número SAE Os números SAE foram estabelecidos pela Sociedade do Engenheiros das Indústrias Automobilísticas Americanas para especificar as faixas de viscosidade SUS de óleos nas temperaturas de testes SAE. Os números para óleos de inverno (5W, 10W, 20W) são determinados pelos testes a 0oF (-17oC). Os números para óleos de verão (20, 30, 40, 50, etc) designam a faixa SUS a 210oF (100o).


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Índice de viscosidade O índice de viscosidade (IV) é uma medida relativa da mudança de viscosidade de um fluido com relação às variações de temperatura. Um fluido que tem viscosidade relativamente estável a temperaturas extremas, tem um alto índice de viscosidade. Um fluido que é espesso quando frio e fino quando quente, tem um baixo índice de viscosidade. O gráfico da página seguinte compara um fluido de 50ΙV e um de 90ΙV. Observe essas viscosidades efetivas em 3 temperaturas:

IV (-17oC) 0oF

(37oC) 100oF

(100oC) 210o

50 90

12 000SUS 8 000SUS

150SUS 150SUS

41SUS 43SUS

Note que o óleo de 90IV é mais fino a 17oC e mais espesso a 100oC, porém ambos têm a mesma viscosidade a 37oC.


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Figura 14

Índice de viscosidade é a medida relativa da mudança de viscosidade com a variação de temperatura.


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Filtros e peneiras Estudos recentes demonstram que partículas micrônicas, cujas dimensões variam de 1 a 5 mícrons (um mícron é a milésima parte de um milímetro), têm efeitos degradantes que provocam falhas no sistema hidráulico concorrendo em muitos casos para a aceleração do processo de deterioração do óleo. Filtro: é um dispositivo que tem a função de reter por meio de material poroso (elemento filtrante), os contaminadores insolúveis de um fluido. Peneira: é um dispositivo feito de arame (malha) que tem funções semelhantes a do filtro. A função dos dispositivos, seja filtro ou peneira, é reter os contaminadores quando da passagem do fluido. Tipos de filtros Filtros para linhas de retorno São filtros que retêm as partículas finas antes que o fluido retorne para o reservatório. São úteis, principalmente em sistemas que não têm grandes reservatórios que permitam o assentamento dos contaminadores. O filtro de retorno é de uso quase obrigatório em sistema que utilize uma bomba de alto rendimento, pois a mesma possui pequenas tolerâncias em suas peças e não pode ser suficientemente protegida apenas por um filtro de sucção.


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Filtros para linhas de pressão Existem filtros desenhados para uso nas linhas de pressão que podem deter partículas bem menores que os filtros de sucção. Um filtro assim pode ser aplicado onde certos componentes, como válvulas, toleram menos sujeira do que uma bomba. Estes filtros precisam resistir à pressão do sistema e são instalados nas saídas das bombas. Relações nominais e absolutas Quando se especifica um filtro em tantos mícrons, refere-se à relação nominal do filtro. Um filtro de 10 mícrons, por exemplo, deterá a maioria das partículas de 10 mícrons ou de tamanho maior. Sua capacidade absoluta, entretanto, será um pouco maior, provavelmente ao redor de 25 mícrons. A capacidade absoluta é o tamanho da abertura ou da maior porosidade do filtro e é um fator importante somente quando for condição determinante que nenhuma partícula de um tamanho especificado possa circular no sistema. Relação entre malha e mícron Uma tela simples ou peneira de arame é classificada pela capacidade de filtrar por um número de malha ou seu equivalente. Quanto mais alto for o número da malha ou peneira, mais fina será a tela. Os filtros feitos de outro material, sem ser tela de arame, são classificados pelo tamanho mícron. Um mícron equivale a um milionésimo (1/1000000) de um metro. A menor partícula que o olho humano pode ver tem, aproximadamente, 40 mícrons.


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A figura seguinte faz a comparação entre vários tamanhos em mícrons com malhas e peneiras padronizadas. As peneiras são usadas, geralmente, para linhas de entrada ou sucção. Os filtros micrônicos são mais usados em linhas de retorno.

Figura 15

Tamanho comparativo das partículas micrônicas Tamanhos comparativos limite de visibilidade (a olho nu) ......................................................................40 mícrons células brancas do sangue ..............................................................................25 mícrons células vermelhas do sangue ............................................................................8 mícrons bactéria ..............................................................................................................2 mícrons Equivalência linear 1 milímetro_________________0,394 polegada _________________-1000 mícrons 1 mícron _____________ 3,94 x 10- 5 polegada __________________ 0,001 mílimetro 1 polegada _______________ 25,4 milímetros __________________ 25.400 mícrons


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Medidas das telas 16

Malhas (cm) No da malha Abertura (mm) Abertura mícrons

20.61 28.52 39.76 56.24 78.74 106.40 127.

50 70 100 140 200 270 325

0,297 0,210 0,150 0,105 0,075 0,053 0,044

297 210 150 105 75 53 44

Filtros do tipo indicador Os filtros indicadores são projetados para assinalar ao operador quando se deve limpar o elemento. Havendo acúmulo de sujeira, a pressão negativa aumenta, movimentando, assim, o elemento. Em uma extremidade está conectado um indicador que mostra ao operador o estado do elemento. Outra característica deste tipo de filtro é a facilidade com que se remove ou substitui o elemento. A maioria dos filtros indicadores é projetada para uso na linha de entrada, como se observa na figura a seguir.


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Figura 16

Filtro com indicador em cores Em um sistema hidráulico, o filtro pode estar localizado em três áreas distintas: na linha de entrada, na linha de pressão ou na linha de retorno.


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Bombas hidráulicas As bombas são utilizadas nos circuitos hidráulicos para converter energia mecânica em energia hidráulica. A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba, o que permite que a pressão atmosférica force o fluido do tanque, através da linha de sucção, a penetrar na bomba. A bomba passará o fluido para a abertura de descarga, forçando–o através do sistema hidráulico. As bombas são classificadas, basicamente, em dois tipos: hidrodinâmicas e hidrostáticas.

Figura 17

Bombas hidrodinâmicas São bombas de deslocamento não–positivos, usadas para transferir fluidos e cuja única resistência é a criada pelo peso do fluido e pelo atrito. Essas bombas raramente são usadas em sistemas hidráulicos porque seu poder de deslocamento de fluido se reduz quando aumenta a resistência e, também, porque é


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possível bloquear–se completamente seu pórtico de saída em pleno regime de funcionamento da bomba.

Figura 18

Bombas hidrostáticas São bombas de deslocamento positivo, que fornecem determinada quantidade de fluido a cada rotação ou ciclo. Como nas bombas hidrostáticas a saída do fluido independe da pressão, com exceção de perdas e vazamentos, praticamente todas as bombas necessárias para transmitir força hidráulica em equipamento industrial, em maquinaria de construção e em aviação, são o tipo hidrostático. As bombas hidrostáticas produzem fluxos de forma pulsativa, porém sem variação de pressão no sistema.


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Especificação de bombas As bombas são geralmente especificadas pela capacidade de pressão máxima de operação e pelo seu deslocamento em litros por minuto, em uma determinada rotação por minuto. Relações de pressão A 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 a estipuladas pelo fabricante, sua vida útil será reduzida. Deslocamento Deslocamento é o volume de líquido transferido durante uma rotação e é equivalente ao volume de uma câmara multiplicado pelo número de câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba, durante uma rotação da mesma. O deslocamento é expresso em centímetros cúbicos por rotação e a bomba é caracterizada pela sua capacidade nominal em litros por minuto.

Figura 19


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Capacidade de fluxo A capacidade de fluxo pode ser expressa pelo deslocamento ou pela saída em litros por minuto. Eficiência volumétrica Teoricamente, uma bomba desloca uma quantidade de fluido igual a seu deslocamento em cada ciclo ou revolução. Na prática, o deslocamento é menor devido a vazamentos internos. Quanto maior a pressão, maior será o vazamento da saída para a entrada da bomba ou para o dreno, o que reduzirá a eficiência volumétrica. A eficiência volumétrica é igual ao deslocamento real dividido pelo deslocamento teórico, dada em porcentagem. Fórmula

100% x teórico todeslocamen

real todeslocamen avolumétric Eficiência =

Se, por exemplo, uma bomba a 70kg/cm2 de pressão deve deslocar, teoricamente, 40 litros de fluido por minuto e desloca apenas 36 litros por minuto, sua eficiência volumétrica nessa pressão é de 90%; como se observa aplicando os valores na fórmula:

90% 100%x min/401min/361 Eficiência ==

As bombas hidráulicas atualmente em uso são em sua maioria do tipo rotativo, ou seja, um conjunto rotativo transporta o fluido da abertura de entrada para a saída. De acordo com o tipo de elemento que produz a transferência do fluido, as bombas rotativas podem ser de engrenagem, de palhetas ou de pistões.


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Válvula de segurança e descarga (circuitos com

acumuladores) Objetivo • Descrever o princípio de funcionamento e aplicação da válvula de segurança e descarga. Aplicações Esta válvula é utilizada em circuitos que possuem acumulador e servem para: 1. Limitar a pressão máxima; 2. Descarregar a bomba quando se alcança a pressão desejada no acumulador. Sua construção compreende uma válvula de segurança de pistão balanceado, uma válvula de retenção para bloquear o fluxo do acumulador para a bomba e um pistão operado por pressão que (venta) torna inoperante a válvula de segurança na pressão desejada.


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Válvula de segurança e descarga (Figura 20) Operação de carregamento A figura seguinte mostra a condição de fluxo quando o acumulador está sendo carregado. O pistão da válvula de segurança é balanceado e mantido em seu assento por uma mola fraca. O fluxo passa através da válvula de retenção para o acumulador.


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Figura 21

Na figura seguinte, a pressão selecionada é alcançada. O pistão piloto da válvula de segurança é deslocado de seu assento, limitando a pressão sob o pistão. A pressão do sistema força o piloto completamente para fora do seu assento, ventando a válvula de segurança e descarregando a bomba. A válvula de retenção se assenta, permitindo que o acumulador mantenha a pressão no sistema. Devido à diferença de áreas (aproximadamente 15%) entre o êmbolo e o pistão piloto, quando a pressão diminui para 85% do ajuste da válvula, tanto o pistão piloto quanto o pistão balanceado se assentam e o ciclo se repete.


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Operação de uma válvula de segurança e descarga (Figura 22)


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Trocadores de calor Aquecimento do sistema hidráulico Nenhum sistema hidráulico tem 100% de eficiência. O problema mais comum que os sistemas enfrentam é o calor. Por esta razão, deve-se resfriar o fluido, sempre que for necessário, incorporando elementos ao sistema, denominados trocadores de calor, cuja função principal é esfriar o fluido. Os trocadores de calor são também conhecidos como intercambiadores de calor ou, mais comumente, como resfriadores. Resfriadores a água Num resfriador típico, como o da ilustração seguinte, a água circula através da unidade e ao redor dos tubos por onde passa o fluido hidráulico. A água, que pode ser termostaticamente regulada para manter-se numa temperatura desejada, absorve parte do calor do fluido. Usando-se água quente, o resfriador passa a trabalhar como um aquecedor.


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Figura 23

Entretanto, há aplicações onde o fluido, devido ao seu baixo índice de viscosidade, não flui facilmente quando está frio. Precisa, portanto, ser aquecido e mantido nesse estado por meio de aquecedores. Resfriadores a ar O fluido que ficou aquecido pelo uso no sistema pode passar através dos tubos de alumínio ou latão de um trocador de calor. Esses tubos são aletados e sofrem resfriamento pelo ar do ambiente ou através de um ventilador, incorporado ao resfriador, que tem a função de aumentar a capacidade de transferência de calor ao ar externo. Veja um resfriador a ar na figura abaixo.


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Figura 24

O intercambiador de calor a ar usa um ventilador para aumentar o resfriamento.


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Válvulas direcionais Válvulas de duas e de quatro vias A função dessas válvulas é direcionar um fluxo de entrada para qualquer um dos pórticos de saída. O fluxo do pórtico P pode ser dirigido a qualquer dos pórticos A ou B. Na válvula de quatro vias, o pórtico alterado está aberto ao tanque, permitindo ao fluxo retornar ao reservatório.

Figura 25


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Trajetórias seguidas pelo fluxo nas válvulas de duas vias (Figura 26)

Trajetórias seguidas pelo fluxo nas válvulas de quatro vias (Figura 27) Nas válvulas de duas vias, o pórtico alternado está bloqueado e o pórtico do tanque serve somente para drenar o vazamento interno da válvula. A maioria dessas válvulas é do tipo carretel deslizante, apesar de existirem válvulas rotativas usadas principalmente para controle do piloto. São construídas para duas ou três posições, sendo que as três posições têm posição central (neutra). Válvula rotativa de quatro vias Essa válvula consiste simplesmente de um motor que trabalha com uma mínima folga no corpo.


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As passagens no rotor ligam ou bloqueiam os pórticos do corpo da válvula fornecendo as quatro via de fluxo. Se necessário, uma terceira posição pode ser incorporada. As válvulas rotativas são atuadas manual ou mecanicamente. São capazes de inverter as direções de movimento de cilindros e de motores; entretanto, são usadas mais como válvulas–piloto para controlar outras válvulas. Exemplo: Fornecer movimentos recíprocos dos cabeçotes de retífica.

Válvula rotativa de quatro vias (Figura 28)

Válvulas de duas vias tipo carretel Na válvula direcional tipo carretel, um carretel cilíndrico desliza num furo no corpo da válvula. Os pórticos, através de passagens fundidas ou usinadas no corpo da válvula, são interligados através de canais (rebaixos) no carretel ou bloqueados pela parte “cheia” cilíndrica do mesmo.


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A válvula de duas vias permite a seleção de duas vias de fluxo. Numa posição, o fluxo é livre do pórtico P para A; na outra posição, de P para B. Os outros pórticos e passagens estão bloqueados.

Válvula de duas vias tipo carretel deslizante (Figura 29) Válvula de quatro vias tipo carretel Essa válvula é idêntica àquela de duas vias, exceto pelo desenho do carretel, que é dimensionado com áreas de bloqueio menores para permitir o retorno de fluxo ao tanque T.


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Válvula de quatro vias tipo carretel deslizante (Figura 30) Abaixo, há um exemplo de aplicação de válvula direcional em um circuito de avanço rápido, lento e retorno rápido.

Figura 31


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A válvula direcional A é posicionada de modo a dirigir o fluxo da bomba ao lado da cabeça do cilindro D. A bobina da válvula B é ativada para permitir que o óleo, proveniente do lado da haste de D, se dirija ao tanque através da válvula A. No final do avanço rápido, um came de D desativa o solenóide de B, bloqueando a passagem do óleo pela válvula B; o óleo é, então, controlado pela válvula C, que fornece o ajuste preciso de avanço lento. Para retornar o cilindro D, a válvula A é invertida de modo a permitir que o óleo passe pela válvula de retenção E até o lado da haste do cilindro, propiciando um retorno rápido.


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Cilindros A finalidade de um cilindro atuador é transformar a energia hidráulica em energia mecânica. Um fluido separado sob pressão é transformado pelo atuador em força mecânica que, ao deslocar–se, produz trabalho. Os cilindros são atuadores lineares. Por linear, queremos dizer que, o trabalho de um cilindro é realizado em linha reta, usado em operações de prender e prensar ou para movimentos de avanço rápido e lento. Tipos de cilindro Os cilindros são classificados em simples e de dupla ação. Os cilindros simples podem ser de haste sólida ou haste telescópica. Os cilindros de dupla ação podem ser diferenciais ou de haste dupla não–diferencial. Observação Os cilindros de haste telescópica também são encontrados em unidades de dupla ação. Cilindro do tipo haste telescópia Usa–se um cilindro telescópico quando o comprimento da camisa tem que ser menor do que se pode conseguir com um cilindro–padrão.


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Pode–se usar de 4 a 5 estágios, sendo a maioria de simples efeito, porém são também disponíveis unidades de dupla ação.

Figura 32

Cilindro de duplo efeito É assim chamado porque é operado pelo fluido hidráulico em ambos os sentidos. Isso significa que se pode realizar força em qualquer dos lados do movimento. Um cilindro de dupla ação é classificado, também, como um cilindro diferencial por possuir áreas desiguais expostas à pressão durante os movimentos de avanço e retorno. Essa diferença de áreas é devida à área da haste, que é fixada ao pistão. Nesses cilindros, o movimento de avanço é mais lento que o de retorno, porém exerce uma força maior. O cilindro diferencial de dupla ação é operado pelo fluido hidráulico nos dois sentidos.


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Figura 33

Cilindro de haste dupla Cilindros de hastes duplas são usados onde é vantajoso se acoplar uma carga em cada extremidade, ou então, onde são necessárias velocidades iguais em ambos os sentidos.

Figura 34

São também considerados como cilindros de dupla ação, porém são classificados como não–diferenciais.


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Com áreas iguais em cada lado do pistão, esses cilindros fornecem velocidades e forças iguais em ambas as direções. Qualquer cilindro de dupla ação pode se tornar em um de simples efeito, drenando–se o lado inativo para o tanque.


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Motores hidráulicos O motor hidráulico é um atuador rotativo. A construção dos motores hidráulicos se parece muito com a construção das bombas. Ao invés de empurrar um fluido, como a bomba o faz, o motor é empurrado pelo fluido, desenvolvendo torque e movimento rotativo contínuo através das palhetas. Como ambos os pórticos dos motores podem, às vezes, ser pressurizados (bidirecionais), a maioria dos motores hidráulicos é drenada externamente. Os motores hidráulicos são caracterizados de acordo com o deslocamento, torque e limite de pressão máxima. Deslocamento O deslocamento de um motor é dado volume absorvido por rotação.


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Figura 35

É a quantidade de fluido que o motor aceitará para uma revolução ou, então, a capacidade de uma câmara multiplicada pelo número de câmaras que o mecanismo contém. Esse deslocamento é representado em litros por revolução. Torque Em um motor hidráulico pode–se ter torque sem movimento, pois este só se realizará quando o torque gerado for suficiente para vencer o atrito e a resistência da carga. Note que o torque está sempre presente no eixo de acionamento e será igual à carga multiplicada pelo raio da polia. Uma dada carga dará ensejo a um torque menor no eixo, se diminuirmos o raio. Entretanto, quanto maior o raio, mais rápido a carga se movimentará para uma determinada velocidade do eixo. Expressa–se torque em kg.m ou libras–polegadas. A pressão necessária em um motor hidráulico depende do torque e dos movimentos necessários.


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Um motor com grande deslocamento desenvolverá um certo torque com menos pressão do que um motor com pequeno deslocamento. A capacidade básica de torque de um motor é, geralmente, expressa em kg.m à pressão de 7kgf/cm2 (SAE).

Figura 36

Fórmulas para a aplicação de motores Para a seleção de um motor hidráulico, as fórmulas a seguir são usadas na determinação do fluxo e pressão necessários. Todas essas fórmulas são para um torque teórico. De acordo com as especificações de rendimento de motor utilizado, pode ser necessário considerar uma eficiência entre 70 e 90%. • Torque nominal

(atm) operação de pressão7) x (kg.m necessário torque

7atm) a (kg.m =


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Exemplo Para se levantar uma carga de 500kg.m à pressão de 100atm, é necessário um motor de 35kg.m de torque nominal a 7atm:

7atm a 35kg.m 100

3.500 7 x 500100

==

• Pressão de operação (atm) =

)7kg.cm a (kg.m nominal torque7) x (kg.m necessário torque

2

Exemplo Um motor de 5kg.m desenvolve 210atm com uma carga de 150kg.m.

210atm 5

7 x 150 P ==

• Torque máximo

7Pmax x 7atm) a kg.m (em nominal torque

sendo Pmax, a pressão permissível. Exemplo Um motor com 10kg.m a 140atm pode levantar uma carga máxima de 200kg.m.

200kg.m 7140 x 10 máximo Torque ==

Para se achar o torque, conhecendo–se a pressão e o deslocamento, usa–se: Torque (kg.cm a uma pressão p)

200/rev.) (cm todeslocamen x p (kg.m) torque

3

=


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A vazão necessária para uma certa velocidade será:

1000/rev.)(cm todeslocamen x rpm n)vazão(1/mi

3

=

Exemplo Um motor com deslocamento de 10cm3/rev., para girar a 400rpm, necessita de:

41/min 1000

10 x 400 (1/min) vazão ==

Para se determinar a rotação, sabendo–se o deslocamento e a vazão, teremos:

/rev.)(cm todeslocamen1000 x 1/min rpm

3=

A tabela seguinte mostra os efeitos na velocidade, pressão e torque de acordo com mudanças aplicadas no motor. Note que os princípios básicos são idênticos aos dos cilindros. A tabela é válida assumindo–se uma carga constante.

Mudança Velocidade Efeito sobre a pressão de operação

Torque disponível

Aumento de pressão Sem efeito Sem efeito Aumenta

Redução de pressão Sem efeito Sem efeito Reduz

Aumento de vazão Aumenta Sem efeito Sem efeito

Redução de vazão Reduz Sem efeito Sem efeito

Aumento de deslocamento Reduz Reduz Aumenta

Redução de deslocamento Aumenta Aumenta Reduz


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Válvula de controle de pressão de ação direta

Válvula do tipo carretel deslizante O carretel opera dentro de um corpo e se mantém numa posição normalmente fechada por uma mola regulável.

Figura 37

Essa válvula pode ser adaptada para desempenhar inúmeras funções em um circuito hidráulico. Sua operação específica depende da relação de montagem entre as tampas e o corpo; e a posição em que as tampas são montadas em relação ao corpo determinam as formas de operação da válvula no circuito.


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A válvula de controle de pressão de ação direta do tipo carretel deslizante pode ser montada e instalada para funcionar como: • Válvula de segurança • Válvula de seqüência • Válvula de descarga E permite, ainda, a incorporação de uma válvula de retenção integrada para permitir o fluxo reverso livre nas aplicações como: válvula de contrabalanço, frenagem ou mesmo de seqüência.

Figura 38

Princípio de funcionamento (alta pressão) O funcionamento dessa válvula consiste em um pequeno pistão que movimenta o carretel principal. O óleo proveniente de uma fonte interna ou externa, através de uma passagem na tampa inferior, age sob pistão. Este, por sua vez, movimenta o carretel.


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Se a pressão estiver ligada diretamente ao carretel, este se abriria com grande facilidade, obrigando à colocação de uma mola muito forte. Com a adaptação desse pistão de área menor que o carretel na proporção de 8:1, a mola do carretel será também 8 vezes mais fraca. Existe, também, uma passagem na tampa superior para drenar o excesso de óleo da câmara onde se encontra a mola. Esse dreno também serve para drenar o excesso de óleo entre o carretel e o pistão, através de um furo no carretel. Se usarmos essa válvula para baixa pressão, poderá ser retirado o pistão e o carretel; não terá furo de drenagem.


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Tubulações Condutores Condutor é um termo geral que engloba os vários tipos de tubos e conexões que transportam o fluido hidráulico entre os componentes. Nos sistemas hidráulicos existem três tipos principais de condutores: • Tubos de aço roscados (canos); • Tubos de aço flangeados ou com anel; • Tubos flexíveis ou mangueiras. A seleção dos tubos para as rede condutoras, assim como a sua instalação, é de importância primordial em circuitos hidráulicos. Por isso deve-se levar em conta o seguinte: • Tubulação estreita provocará cavitação da bomba, perda de eficiência e superaquecimento do circuito inteiro. • Paredes demasiadamente finas estão sujeitas a quebras constantes. Paredes grossas demais provocarão um acréscimo inútil no peso e no preço da instalação. • Tubos rígidos em instalações com máquinas que vibram estão sujeitos a trincas. • As mangueiras absorvem vibrações e oferecem facilidade de acompanhar os movimentos, mas devem ser devidamente protegidas. Presentemente, o tubo roscado é mais barato. Entretanto, os tubos flangeados e as mangueiras são mais convenientes para se conectarem, bem como facilitam a manutenção corretiva. As linhas hidráulicas são compostas, na grande maioria, de tubos de precisão sem costura e estirados a frio.


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Observe a figura abaixo.

Figura 39

Seu material é de alta qualidade: usam-se aços de recozimento brilhante em gás de proteção, isentos de carepa, sendo ainda de favorável deformação a frio. Para efetuar-se o seu arqueamento, deve-se utilizar dispositivos apropriados de dobragem. Todos os tubos dobrados a quente ou soldados devem incondicionalmente ser submetidos a uma decapagem posterior. Mangueiras As linhas de comunicação por mangueira são usadas quando a instalação da tubulação apresenta dificuldades quanto ao espaço de montagem. Linhas de mangueiras são usadas também como meio auxiliar no amortecimento de oscilações de pressão e ruídos num sistema. Ao se instalar uma rede de tubulação, é fundamental que se respeite as seções transversais requeridas e as pressões máximas previstas, a fim de garantir a segurança de regime e a longevidade da rede. Isso implica na escolha correta da tubulação, devendo corresponder aos valores calculados no projeto da instalação.


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Considerações materiais Sem considerar-se o custo, é preferível usar tubos flangeados em vez de roscados devido a uma melhor vedação, além da conveniência de serem aproveitáveis e de manutenção mais rápida. Mangueiras flexíveis não precisam ser limitadas a aplicações móveis. Podem ser convenientemente usadas em linhas curtas e têm capacidade de amortecer choques. As conexões hidráulicas devem ser de aço, com exceção das linhas de sucção, linhas de retorno e de dreno, onde o ferro maleável pode ser usado. Tubos e conexões galvanizados devem ser evitados porque o zinco pode reagir com certos aditivos de óleo. Tubulações de cobre também devem ser evitadas porque as vibrações do sistema hidráulico podem temperar o cobre, rachando-o nas juntas. Além disso, o cobre diminui a vida do óleo. Funções das linhas hidráulicas Há numerosas considerações especiais relativas a funções das linhas ou tubulações, como: • O pórtico da entrada da bomba é normalmente maior que o da saída para acomodar uma linha de bitola maior. Será de boa prática manter esta bitola na linha inteira de sucção e tão curta quanto for possível. As curvas devem ser evitadas e a quantidade de conexões deve ser mantida no mínimo. • Como há sempre um vácuo na entrada de uma bomba, as conexões na linha de entrada têm que ser apertadas de modo a não permitir a entrada de ar no sistema. • Nas linhas de retorno, as restrições são responsáveis pela contrapressão, resultando energia desperdiçada. Deve-se usar bitolas adequadas para assegurar velocidade baixa. Aqui também, deve-se evitar curvas e muitas conexões. • Linhas de retorno soltas também podem admitir ar no sistema pela aspiração.


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Essas linhas têm que ser apertadas e devem terminar abaixo do nível do óleo para que não haja aeração e turbulência. • As linhas entre os atuadores e válvulas de controle de fluxo devem ser curtas e rígidas para um controle de fluxo preciso. Instalação de mangueira A mangueira deve ser instalada de modo que não se torça durante a operação da máquina. Deve-se permitir uma folga para o movimento livre e para a absorção dos picos de pressão. Mangueiras muito longas e com possibilidades de sofrer torções devem ser evitadas. Pode tornar-se necessário usar braçadeiras para evitar que a mangueira se enrosque ou se embarace com peças móveis. Mangueira sujeita a atritos com qualquer outra peça deve ser protegida. Preparação de tubos e conexões antes da instalação de um sistema hidráulico Ao se instalarem os diversos tipos de tubos e conexões em um sistema hidráulico, é absolutamente necessário que estes estejam limpos, livres de escamas e de outros materiais estranhos. Para alcançar esse objetivo, algumas regras básicas devem ser obedecidas, pois um sistema contaminado é fonte certa de inúmeros problemas. Assim, deve-se observar: • Após o corte, as bordas dos tubos devem ser escareadas para se eliminarem as rebarbas. • As peças devem ser, então, decapadas numa solução adequada até a remoção total de carepas e ferrugem.


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Processo de decapagem A preparação para a decapagem exige um desengraxamento em tricloretileno ou outro desengraxante comercial. • Mergulhe inteiramente as peças na solução desengraxante. • Tanque no 1 Prepare a solução antioxidante de modo a não ultrapassar a temperatura recomendada pelo fabricante, pois pode haver evaporação do inibidor de corrosão e a solução se tornar ácida. O tempo que as peças devem permanecer imersas dependerá da temperatura da solução e da profundidade da ferrugem removida. • Tanque no 2 A solução neste tanque é composta de um neutralizante e água, na proporção recomendada pelo fabricante. Após a decapagem, enxágüe as peças em água corrente fria e mergulhe-as no tanque no 2. A temperatura da solução e o tempo de permanência das peças no tanque devem obedecer a recomendações do fabricante. • Enxágüe as peças em água quente. • Este tanque contém um composto antioxidante de proteção. Normalmente, as peças que estão sendo tratadas devem ser deixadas a secar envolvidas pela solução. Se as peças forem estocadas por um período de tempo, as extremidades dos tubos devem ser tampadas para evitar-se a entrada de material estranho. Não tampe as extremidades dos tubos com trapo ou estopa, pois os mesmos poderiam soltar fiapos no interior da tubulação. Preparação para montagem da tubulação • Antes de serem usados, os tubos e conexões devem ser lavados com uma solução desengraxante recomendável. • Para instalações que requeiram conexões flangeadas, os tubos não devem ser soldados após a montagem, pois torna-se impossível fazer-se uma limpeza adequada no sistema. Os tubos devem ser dobrados e ajustados com precisão para evitar-se forçá-los no momento da montagem.


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• Quando se usam conexões flangeadas, deve-se ter o cuidado de montar os flanges em esquadro com as faces de montagem e prendê-los com parafusos de comprimentos adequados. Os parafusos e pinos devem ser apertados de modo uniforme, evitando-se distorções. • Deve-se sempre estar seguro de que todas as aberturas do sistema hidráulico estejam protegidas a fim de impedir a entrada de sujeira, cavacos de metal, etc., quando houver trabalhos de usinagem, solda e rosqueamento perto da unidade. • Usando conexões roscadas, o sistema deve ser inspecionado para evitar-se que as rebarbas das roscas contaminem o sistema. • Antes de introduzir o óleo no reservatório, certifique-se de que seja o óleo especificado e esteja limpo. Não use filtros de tecidos e óleos estocados em recipientes contaminados. • Use uma peneira de malha 120 ao colocar o óleo no reservatório. Opere por um certo período de tempo o sistema. Acrescente mais fluido se for necessário. Precauções de segurança Normalmente, os produtos químicos usados para limpeza e decapagem são perigosos. Eles devem estar sempre guardados em recipientes próprios e serem usados com extremo cuidado.


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Velocidade do fluido hidráulico

Atuador e encanamento O atuador pode ser linear ou rotativo (cilindro ou motor). A velocidade de ambos depende de suas dimensões e do fluxo que estão recebendo. Para relacionar o fluxo à velocidade, considera-se o volume que deve preencher o atuador para percorrer uma dada distância. A relação é a seguinte:

aVol/t V =

Vol/t = V . a

VVol/t a =

Onde: V = velocidade, em dm/min a = área, em dm2

Vol/t = volume/tempo, em 1min

Concluímos com isso que: • A força ou torque de um atuador é diretamente proporcional à pressão e é independente do fluxo; • Sua velocidade dependerá da quantidade de fluxo, dispensando-se a pressão. Velocidade na tubulação A velocidade com que o fluido hidráulico passa pela tubulação é um fator importante e digno de consideração pelo efeito de atrito que a velocidade acarreta.


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Geralmente, as faixas de velocidade recomendadas são: • Linha de sucção...6 a 12dm por segundo = 0,6 a 1,2m/seg • Linha de pressão...20 a 60dm por segundo = 2 a 6m/seg Recomenda-se baixa velocidade para linha de sucção, visto que pouca queda de pressão pode ser tolerada. Deve-se notar que: 1. A velocidade do fluido através de um tubo varia inversamente ao quadrado do diâmetro interno do tubo. As figuras abaixo nos mostram que dobrando o diâmetro interno de um tubo, quadruplicamos a sua área interna; assim, a velocidade será apenas 1/4 no tubo maior. Diminuindo-se o diâmetro pela metade, a metade será diminuída de 1/4, quadruplicando a velocidade do fluxo. 1. Suponhamos que este tubo tenha um diâmetro duas vezes maior que um outro tubo qualquer.

Figura 41

2. Para que tenhamos a mesma área do primeiro, seriam necessários 4 tubos com este diâmetro.

Figura 42

2. Normalmente, o atrito do líquido num tubo é proporcional à velocidade. Todavia, se o fluxo for turbulento, o atrito variará em função do quadrado da velocidade. O atrito cria turbulência no fluido oferecendo resistência ao fluxo, resultando na queda de pressão através da linha.


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Figura 43

Procedimento para determinação das dimensões do encanamento Se forem dados o deslocamento da bomba e a velocidade do fluxo, usa-se esta fórmula para calcular a área interna do tubo:

2cm em A sendo , (m/s) velocidade

0,170 . 1/min A =

Quando são conhecidos os dados de deslocamento e a área, a velocidade será:

)(cm área0,170 . 1/min (m/s) Velocidade 2=

A figura da página seguinte é uma tabela monográfica, útil para: • Selecionar o diâmetro interno se o fluxo for conhecido; • Determinar precisamente a velocidade, sendo o tamanho do tubo e o fluxo conhecidos. Para usar a tabela, coloque uma régua ligando dois valores conhecidos e leia o valor procurando na terceira coluna.


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Baseado na fórmula:

g)(metros/se Veloc.0,170 x litros/min )cm (em Área 2 =

Figura 44


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Válvulas de retenção pilotadas

Essas válvulas são construídas para permitir fluxo livre numa direção e para bloquear o fluxo de retorno, até o momento em que uma pressão piloto desloque o pistão e abra a válvula.

São usadas como válvulas de preenchimento em prensas hidráulicas para permitir o enchimento do cilindro por gravidade durante um avanço rápido. São também usadas para suportar pistões verticais que poderiam descer devido a vazamento através do carretel da válvula direcional.

Figura 45 Existem dois modelos de válvulas de retenção pilotadas. Embora a função de ambos os modelos seja igual, cada tipo se destina a diferentes aplicações. Esse tipo de válvula é aplicado quando seu pórtico de entrada está ligada ao tanque durante o fluxo reverso. Um exemplo típico deste caso ocorre quando é feita adaptação a um cilindro vertical com o intuito de evitar que o mesmo venha a descer lentamente devido a um vazamento na válvula direcional.


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O pistão é levemente mantido no assento por uma mola, sendo que o assento é parte integral da camisa–guia do pistão piloto. A conexão de pressão piloto, na tampa inferior, está ligada por uma passagem à cabeça do pistão piloto.

Válvula de retenção pilotada (Figura 46)

Três condições de operação da válvula são demonstradas a seguir.


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Figura 47

Fluxo livre A pressão empurrando o pistão principal (entrada) vence a tensão da mola, abrindo assim a válvula e, portanto, permitindo o fluxo de óleo para a saída. A pressão é mais alta do lado da mola do pistão (saída), bloqueando o fluxo de retorno.

Fluxo impedido (Figura 48) Fluxo reverso (Figura 49)

Com a pressão piloto aplicada na cabeça do pistão piloto, a haste deste empurra o pistão principal, levantando–o do assento e permitindo, assim, o fluxo reverso livre.


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A pressão necessária para levantar o pistão do assento deve ser no mínimo de 40% da pressão na câmara de saída. Neste caso, a aplicação é feita para bloquear intermitentemente o fluxo de saída de um acumulador. A válvula permite fluxo livre ao acumulador e pode ser facilmente pilotada para permitir que o acumulador se descarregue, apesar da pressão estar presente nos dois pórticos. Na válvula em corte, na figura abaixo, vemos que o pistão principal se assemelha a uma válvula de um motor à explosão e o pistão piloto faz parte do pistão principal, seguro por uma porca. Uma mola leve mantém o pistão principal assentado na condição de bloqueio e atua no pistão piloto. Um pórtico de drenagem está previsto para evitar uma possível formação de pressão sob o pistão piloto.

Válvula de retenção pilotada (Figura 50)


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As figuras seguintes mostram a operação de uma válvula de retenção convencional, sem a pressão piloto aplicada.

Fluxo livre (Figura 51) Fluxo impedido (Figura 52)

Como mostra a ilustração ao lado, o fluxo reverso acontece somente quando uma pressão, de no mínimo 80% da pressão de saída, é efetiva contra o pistão piloto.

Figura 53


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A válvula também pode funcionar sem a mola, em aplicações onde se deseja manter o pistão aberto ou fechado.

Figura 54

No tipo sem mola, os pórticos de dreno e de piloto funcionam como pórticos de atuação de pressão piloto e são reversíveis através de uma válvula direcional separada. A pressão piloto é usada para manter a válvula na posição desejada.

Figura 55


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Passagem de avanço rápido a lento, usando válvula de retenção rápida (Figura 56). No avanço rápido, a válvula A é posicionada para dirigir o óleo (P ∧ A) para a cabeça do cilindro D e a válvula direcional B dirige o fluxo da bomba piloto (P ∧ B) para abrir a válvula de retenção pilotada E. A descarga D passa pela válvula E e se dirige livremente ao tanque através de A. Ao terminar o avanço rápido, o came do cilindro D atua a chave fim–de–curso LS, desativando a bobina da válvula B que bloqueia o fluxo da bomba piloto.


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A válvula de retenção E se fecha. O óleo proveniente de D é obrigado a passar pela válvula controladora C que ajusta a velocidade lenta de D. No retorno de D, a válvula direcional A é invertida; o óleo segue (P ∧ B), passa pela válvula E e alcança o lado da haste de D, provocando o seu retorno rápido.


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Tipos de controladores de fluxo

Válvulas controladoras de fluxo As categorias básicas para válvulas controladoras de fluxo são: • Com pressão compensada e • Com pressão não-compensada. Pode-se controlar o fluxo com uma restrição fixa, ou então, com válvulas de agulha variável; porém existem unidades mais sofisticadas que incluem uma válvula de retenção para o retorno livre do fluxo, como no caso das válvulas controladoras de fluxo não-compensada, como se vê na ilustração seguinte.

Esse tipo de válvula é utilizado onde as pressões permanecem relativamente constantes e as faixas de velocidade não são críticas. O uso dessas válvulas é limitado, pois o fluxo através de um orifício é proporcional à raiz quadrada da queda de pressão através do mesmo (Δ P). Isto significa que qualquer mudança de carga afetará a velocidade controlada.

Figura 58 As válvulas controladoras de fluxo com pressão compensada são classificadas nos tipos de restrição e a de by-pass.


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Ambos utilizam um compensador ou hidrostato para manter uma queda de pressão constante, através de uma restrição regulável. Tipo by-pass Combina uma proteção de sobrecarga com um controle de fluxo de pressão compensada. Possui um hidrostato normalmente fechado e que se abre para desviar ao tanque fluido em excesso ao ajuste da válvula. A pressão necessária para movimentar uma carga é derivada para a câmara da cabeça do hidrostato, a qual em conjunto com uma mola sensível, mantém o hidrostato fechado.

Válvula controladora de fluxo com válvula de segurança incorporada (Figura 59) A pressão gerada pelo fluxo da bomba, que não tem passagem total pelo ajuste da válvula, atua no hidrostato nos lados opostos da mola.


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Esta pressão, sendo maior que 1,5atm, irá deslocar o hidrostato comprimindo a mola e permitindo a descarga ao tanque do fluxo em excesso da bomba. O diferencial de 1,5atm, correspondente à tensão da mola, é mantido através da restrição da válvula que fornece, então, um fluxo constante independente das flutuações da carga. A proteção à sobrecarga é obtida por um postão piloto, atuado por uma mola, o qual limita a pressão gerada na câmara da mola do hidrostato, fazendo com que este opere como uma válvula de segurança do tipo composta. A válvula do tipo by-pass somente pode ser usada em circuitos com controle de entrada. Caso fosse usada em circuito com controle de saída, o excesso de fluxo vindo do atuador seria desviado ao tanque permitindo a fuga da carga. Observação O uso dessas válvulas pode eliminar a necessidade de uma válvula de segurança no circuito, além de poder ser ventada nos períodos de inatividade. A válvula do tipo de restrição também mantém um diferencial de 1,5atm, através do seu ajuste, por meio de um hidrostato. Nesta válvula, o hidrostato é normalmente aberto e tende a se fechar, bloqueando a passagem do fluxo em excesso proveniente da bomba e que não pode passar através do ajuste. A pressão gerada pela carga e mais uma mola sensível atuam no sentido de abrir o hidrostato. A pressão na entrada da restrição atuando no hidrostato, nas faces opostas à da mola, tende a fechá-lo permitindo uma passagem de fluxo através da restrição somente ao equivalente ao difencial de 1,5atm, como se pode observar na figura seguinte.


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Válvula controladora de fluxo compensada por pressão (Figura 60) Devido à sua tendência de criar um bloqueio de fluxo quando este tende a exceder o ajuste, as válvulas do tipo de restrição podem ser usadas para três aplicações: controle na entrada, controle na saída e controle em desvio. Ao contrário da válvula do tipo by-pass, duas ou mais válvulas de restrição podem ser

usadas em paralelo com a mesma bomba, devido ao deslocamento em excesso desta retornar ao tanque através da válvula de segurança. Quando se usa a válvula controladora de fluxo compensada por pressão na linha do atuador, uma válvula

de retenção integrada, opcional, pode ser usada para permitir fluxo livre de retorno, como mostra a figura a seguir.

Figura 61


SENAI 95

Válvula controladora de fluxo com compensação de temperatura As válvulas controladoras de fluxo compensadas por pressão possuem alguns modelos que incorporam uma compensação de temperatura e, dessa forma, sujeitam o fluxo a variar de acordo com a temperatura do óleo. Apesar de o óleo fluir mais facilmente quando é aquecido, o fluxo mantém-se constante, diminuindo-se o orifício quando se eleva a temperatura. Isto é conseguido por meio de uma haste compensadora, que se expande quando aumenta a temperatura e se contrai quando a temperatura abaixa. Observe esse tipo de válvula na figura seguinte.

Válvula controladora de fluxo compensada por pressão e temperatura (Figura 62)


96 SENAI

O dispositivo de restrição nestas válvulas compõe-se de uma simples barra que é movida para dentro ou para fora de um orifício de ajuste. A haste de compensação térmica é instalada entre a barra de restrição e o orifício de ajuste. Esta válvula também é disponível com uma válvula de retenção integrada para permitir um livre fluxo de retorno. Válvula controladora de fluxo remota

As válvulas que controlam o fluxo remotamente permitem o ajuste de restrição por um sinal elétrico. O carretel de ajuste está conectado à armação de um motor de torque e se movimenta conforme os sinais deste.

Figura 63 A operação, fora disso, é igual a da válvula controladora de fluxo com compensador de pressão.


SENAI 97

Métodos de controle do fluxo Anteriormente, foi mencionado que a velocidade de um atuador depende da quantidade de óleo nele bombeada por unidade tempo. As válvulas controladoras de volume ou de fluxo são usadas para regular essa velocidade. É possível regular o fluxo com uma bomba de deslocamento variável, porém em muitos circuitos é mais prático usar uma bomba de deslocamento fixo e regular o fluxo com uma válvula reguladora de fluxo. Maneiras de se controlar o fluxo Existem três maneiras de se aplicarem válvulas controladores de fluxo para controlar as velocidades de atuadores: • Meter-in ou controle de entrada com controle de fluxo à entrada do atuador; • Meter-out ou controle de saída com controle de fluxo à saída do atuador; • Bleed-off ou de controle em desvio, uma sangria da linha de pressão ao tanque (desvio). Controle de entrada Nesta operação, a válvula controladora de fluxo é colocada entre a bomba e o atuador, como se vê a figura seguinte. Assim, esta válvula controla a quantidade de fluxo que entra no atuador. O fluxo que sobra da bomba, isto é, a quantidade de óleo além da que é controlada, é desviada para o tanque através da válvula de segurança.


98 SENAI

Com a válvula instalada na linha do cilindro, o fluxo é controlado em apenas uma direção. Será necessário incluir uma válvula de retenção em paralelo com a válvula para permitir o retorno livre de fluxo.

Controle de vazão efetuado na entrada (Figura 64) Se o objetivo for controlar a velocidade em ambas as direções, a válvula controladora de fluxo deverá ser instalada na linha de saída da bomba, antes da válvula direcional. Este método é bem preciso e usado em aplicações nas quais a carga sempre resiste ao movimento atuador, tal como levantando uma carga por um cilindro vertical ou empurrando uma carga numa velocidade controlada. Controle de saída Este controle, como se observa na figura abaixo, é usado onde a carga tende a fugir do atuador ou deslocar-se na mesma direção deste. A válvula é instalada de forma a restringir o fluxo de saída do atuador. Para regular a velocidade em ambas as direções, a válvula é instalada na linha de tanque da válvula direcional. Freqüentemente, há necessidade de se controlar o movimento em apenas uma direção.


SENAI 99

A válvula é, então, colocada entre o autador e a válvula direcional, na linha correspondente à restrição de saída de fluxo. Aqui também, será necessária uma válvula de retenção a fim de permitir o fluxo reverso livre.

Controle de vazão efetuada na saída do atuador (Figura 65) Controlador em desvio A válvula é colocada na linha de pressão por uma conexão T e a velocidade do atuador é controlada pelo desvio de parte do deslocamento da bomba para o tanque.

Válvula controladora de fluxo colocada em desvio (Figura 66)


100 SENAI

A vantagem nessa aplicação é que a bomba opera na pressão necessária para o trabalho, pois o fluxo em excesso volta para o tanque através da válvula controladora de fluxo e não através da válvula de segurança. A desvantagem deste sistema está na menor precisão de controle, pois o fluxo regulado indo ao ataque e não ao atuador torna este último sujeito às variações no deslocamento da bomba, conforme a flutuação das cargas.


SENAI 101

Acumuladores Armazenagem sob pressão Os fluidos usados nos sistemas hidráulicos não podem ser comprimidos e armazenados para utilização posterior, em hora e local distintos, como ocorre com os gases, por exemplo o gás liquefeito de petróleo ou gás de cozinha, que é armazenado e transportado em bujões. Entretanto, os fluidos hidráulicos incompressíveis podem ser armazenados sob pressão com o uso de um acumulador. Isto se consegue injetando o fluido na câmara do acumulador, sob pressão, que pode ser obtida de três maneiras: levantando um peso, comprimindo uma mola ou comprimindo um gás. Acumulador de peso Qualquer queda de pressão do fluido na abertura de entrada criará uma reação no elemento que, com o peso, forçará o fluido a sair.


102 SENAI

O tipo de acumulador mais antigo pode ser visto na figura ao lado. Um pistão vertical permite aumentar ou diminuir os pesos para variar a pressão. A pressão é sempre igual ao peso total utilizado dividido pela área do pistão que está em contato com o fluido hidráulico.

O acumulador de peso gera uma pressão constante (Figura 67) Este é o único tipo de acumulador em que a pressão é constante, quer esteja cheio ou praticamente vazio. Este tipo de acumulador é pesado, ocupa muito espaço e seu uso é limitado. É utilizado em prensas de grande porte, onde se necessita de uma pressão constante, ou então em aplicações, em que grande volume de fluido é necessário.

Acumulador de mola Num acumulador de mola, a pressão é aplicada no fluido através do pistão pela compressão de uma mola espiral, como se vê na ilustração seguinte. A pressão é igual à força da mola dividida pela área do pistão. (Figura 68)


SENAI 103

P = pistão do área mola da força

Observação Força da mola = constante da mola x distância de compressão. A pressão, por conseguinte, não é constante, pois a força da mola aumenta quando o fluido entra na câmara e diminui na descarga deste. Observação Os acumuladores de mola podem ser montados em qualquer posição. A força da mola, ou seja, os limites de pressão não são facilmente ajustáveis nestes acumuladores. Também, são impraticáveis para grandes esforços, dada a impossibilidade de se obter molas suficientemente fortes. Acumuladores de gás Provavelmente, o acumulador mais comum em uso é o de câmara pré-carregada com gás neutro, normalmente nitrogênio seco. Observação O oxigênio nunca deve ser utilizado devido à sua tendência de queimar ou explodir sob compressão com o óleo. Usa-se, às vezes, o ar, porém, pela mesma razão do oxigênio, não é recomendável usá-lo. O acumulador a gás deve ser pré-carregado, enquanto estiver vazio de fluido hidráulico. As pressões de gás na pré-carga variam com cada aplicação e dependem da pressão de trabalho e do volume de fluido necessário para o trabalho.


104 SENAI

A pressão de gás não deve ser inferior a 25% (preferivelmente 30%) da pressão máxima de trabalho. A pressão do acumulador varia em proporção a compressão do gás, aumentando quando o fluido é forçado para dentro e diminuindo na descarga do mesmo. Acumulador sem separação A figura abaixo mostra um acumulador sem o separador entre o fluido hidráulico e o gás. Freqüentemente usados em máquinas injetoras, os acumuladores deverão ser montados na posição vertical. É importante selecionar uma relação de pressão de gás e de volume de fluido, de forma que não seja utilizado mais de 65% de fluido da máquina para se evitar uma descarga de gás no sistema.

Acumulador sem separação entre gás e fluido hidráulico (Figura 69)

Acumulador de bolsa ou bexiga Muitos acumuladores incorporam uma bolsa ou bexiga de borracha sintética para separar o gás do fluido hidráulico, como se observa na figura seguinte.


SENAI 105

O acumulador tipo bolsa ou bexiga usa uma bolsa de borracha entre o gás e o fluido. Como certos fluidos resistentes ao fogo não são compatíveis com borracha convencional, é importante selecionar o material adequado para a bolsa a ser utilizada. (Figura 70)

O óleo disponível pode variar entre 25% e 75% da capacidade total, dependendo das condições de operação. Trabalhando além desses limites, a bolsa poderia esticar ou enrugar, limitando sua vida de serviço. A pressão é uma função da compressão e varia com o volume de óleo na câmara. Acumuladores tipo pistão Outro método de separar o gás do fluido hidráulico é por meio de um pistão livre, semelhante ao cilindro hidráulico. O pistão, sob pressão de gás em um dos lados, tende a forçar constantemente o óleo para fora da câmara oposta. Aqui também, a pressão é uma função da compressão e varia com o volume de óleo na câmara.


106 SENAI

O acumulador tipo pistão é carregado de gás (Figura 71)


SENAI 107

Elemento Lógico O elemento lógico, também conhecido na indústria como válvula de cartucho, nada mais é do que uma válvula direcional de duas vias e que, dependendo do tipo de montagem, pode assumir uma infinidade de funções dentro de um circuito hidráulico e vem sendo empregado, há muito tempo na construção de válvulas controladoras de pressão pré-operadas. O elemento lógico economiza espaço nas máquinas por ser montado dentro de blocos manifold. O elemento lógico consiste num êmbolo que possui várias áreas diferenciais de ação do óleo, uma mola e vários tipos de tampas de fechamento do conjunto, as quais são responsáveis pelas diferentes combinações de pilotagem, dando versatilidade a ele. A figura abaixo ilustra as partes do elemento lógico

Figura 72

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Nota

são blocos montados com válvula em blocos para economizar espaço e facilitar a manutenção.

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce


108 SENAI

Pilotagem Correspondentemente à função, as tampas possuem várias passagens de interligação para pilotagem e dreno, externos e internos. Existem também tampas para a instalação de válvulas direcionais elétricas com interface de montagem, esta mesma tampa permite a pilotagem através de válvulas modulares. A figura abaixo mostra as diferentes áreas do elemento lógico.

Figura 73

Descrição do funcionamento do elemento lógico

Figura 74

Se a área A3 não for atuada por pressão (pilotagem X), o elemento lógico permite passagem livre de fluxo de A para B e B para A, livremente. Caso haja pressão piloto em (X), não há passagem de fluxo.

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce


SENAI 109

Identificação do elemento lógico quanto a suas superfícies

Figura 75

Identificação do elemento lógico quanto a Pressão

Figura 76 Comportamento do elemento lógico quando aplicado pressão nas entradas e piloto. Aplicando pressão na entrada A e no piloto X

Figura 77

Se = Superfície do Êmbolo 150 % Sc = Superfície da Coroa 50 % Sh = Superfície da Haste 100 %

Pp = Pressão Piloto em X Pc = Pressão sob a Coroa

Fe = Força sobre o êmbolo Fh = Força sob a haste

Pp = Ph mas Sp > Sh Portanto, Fe > Fh O êmbolo permanece fechado, não havendo passagem de fluxo de A para B.


110 SENAI

Aplicando pressão na entrada B e no piloto X

Figura 78 Vantagens do elemento lógico: • Altas pressões de trabalho; • Altas vazões; • Perdas reduzidas; • Grande densidade de energia (KW/cm3) em pouco espaço ocupado; • Montagem compacta; • Tempos de respostas reduzidos. A figura abaixo mostra alguns tipos de êmbolo do elemento lógico.

Figura 79

Fc = Força sob a coroa

Pp = Pc mas Sp > Sc

Portanto Fe > Fc O êmbolo permanece fechado, não havendo passagem de fluxo de B para A.


SENAI 111

Muitas vezes, na construção de máquinas hidráulicas, necessitamos de um componente que realize uma função especial no circuito hidráulico. Como já foi dito, o elemento lógico pode exercer várias funções, inclusive muitas funções especiais para as quais teríamos que projetar e construir componentes que elevariam o custo das máquinas. A seguir, apresentamos algumas das muitas funções realizadas pelo elemento lógico. Aplicações do elemento lógico no circuito hidráulico Função de válvula de retenção de A para B:

Simbologia Função

(Figura 80) Funcionamento Entrando em A, o óleo entra também através da linha de pilotagem da tampa, na câmara superior do elemento lógico, agindo na área A3 para auxiliar a mola e manter o êmbolo fechado, bloqueando a passagem do óleo de A para B. Entrando em B, o óleo age na área A2, levando facilmente o êmbolo contra a ação da mola e, com isso, o óleo passa livre de B para A.


112 SENAI

Função de válvula de retenção de B para A: Simbologia Função

(Figura 81)

Funcionamento Entrando em A, o óleo na área A1, levantando facilmente o êmbolo contra a ação da mola e, com isso, o óleo passa livre de A para B. Entrando em B, o óleo entra também na câmara superior do elemento lógico através de pilotagem na tampa e, agindo na área A3, auxilia a mola a manter o êmbolo fechado, bloqueando a passagem do óleo de B para A. Possibilidade de comando por B: Simbologia Função

(Figura 82)

Funcionamento Com o solenóide da válvula direcional desligado, o óleo flui livremente de A para B, mas não flui livremente de B para A.


SENAI 113

Acionando-se o solenóide da válvula direcional, o óleo flui livremente nos dois sentidos. Possibilidade de comando por A: Simbologia Função

(Figura 83)

Funcionamento Possibilidade de comando pelo lado A: Simbologia Função

(Figura 84) Funcionamento Com o solenóide da válvula direcional desligado, o elemento lógico bloqueia a passagem do óleo nas duas direções. Acionando-se o solenóide da válvula direcional, o óleo flui livremente nos dois sentidos.


114 SENAI

Função da válvula de retenção pilotada (desbloqueio hidráulico) Simbologia Função

(Figura 85)

Funcionamento Integração entre válvula direcional e válvula de retenção. Simbologia Função

(Figura 86)

Funcionamento Com o solenóide da válvula direcional desligado, o elemento lógico bloqueia a passagem do óleo nas duas direções. Acionando-se o solenóide da válvula direcional, o elemento lógico permite a passagem livre do óleo de A para B, mas bloqueia a passagem do óleo de B para A.


SENAI 115

Possibilidade de comando duplo Simbologia Função

(Figura 87) Funcionamento Função da válvula limitadora de pressão: Simbologia Função

(Figura 88)

Funcionamento Uma outra função que o elemento lógico pode assumir é de controle de vazão. Veremos a seguir, a simbologia para esta função.


116 SENAI

Simbologia

(Figura 89) Funcionamento Utilizando-se um êmbolo com relação de áreas 2:1 acrescido de um prolongamento com entalhes e uma tampa com limitador de curso ajustável, obtemos uma passagem estrangulada com o uso do elemento lógico. Com esta montagem, o elemento lógico restringe o fluxo em ambos sentidos, isto é, de A para B e de B para A, sem compensação da pressão de temperatura. Para a sua utilização nos sistemas, substitui-se um ou mais elementos e tampas dos que constituem uma válvula direcional por elementos e tampas, apropriados ao controle de vazão. A figura abaixo mostra o elemento lógico em corte.

Figura 90


SENAI 117

A partir deste momento, veremos algumas aplicações do elemento lógico no circuito hidráulico e seu funcionamento.

Os elementos lógicos não são limitados a três posições, como as válvulas de carretel normais.

Controlando-se cada elemento lógico por uma válvula piloto independente, como a figura abaixo mostra, é possível obter-se 16 combinações de solenóides energizados. Cinco destas combinações resultam em configurações idênticas, restando então 11 configurações de fluxo, ou seja, o equivalente a uma válvula direcional de 11 posições. Uma outra vantagem do emprego do elemento lógico reside no fato de que cada elemento lógico pode ser calculado e seu tamanho especificado de acordo com o fluxo que por ele passa, resultando em blocos menores e mais baratos.

Figura 91 ( 0 = Desenergizado; 1 = Energizado)


118 SENAI

A figura abaixo mostra alguns tamanhos do elemento lógico em função da vazão.

Figura 92 Circuito Regenerativo com força total no fim de curso.

Figura 93

Funcionamento Com S1 e S2 desenergizados, todos os elementos lógicos ficam fechados (assumindo-se que não há forças externas atuando no cilindro).


SENAI 119

Ao energizarmos S1, fechamos o elemento lógico 1 e abrimos o 2 e o 3; o fluxo de óleo passa pelo elemento lógico 3, entra na câmara do lado da haste e o cilindro recua. O retorno é feito pelo elemento lógico 2 para tanque. Energizando o solenóide S2, abrimos o elemento lógico 1, fechamos 2 e 3, fazendo o cilindro avançar em circuito regenerativo. Um pequeno fluxo de óleo passa da área da haste para tanque através da válvula de retenção A, mas isto é limitado pelo orifício B. Quando o cilindro alcança o final de seu curso, a pressão na linha da câmara da haste cai por causa do orifício B e libera contra pressão no cilindro dando a força total no mesmo. Circuito Regenerativo com opção para circuito normal.

Figura 94

Funcionamento


120 SENAI

Circuito com Controle de Vazão na Saída.

Figura 95 Funcionamento


SENAI 121

Circuito de Prensa Simples

Figura 96 Funcionamento Este circuito mostra um sistema simples para prensa com todos solenóides desenergizados. O elemento lógico 4 está ventado, descarregando toda a vazão da bomba para tanque. O elemento lógico 1 está em pré-carga com o ajuste da válvula de alívio C, o que mantém o cilindro na posição, sem queda livre. Ao energizarmos o solenóide S1, abrimos o elemento lógico 1, o cilindro cai em queda livre, sendo preenchido pela válvula de preenchimento B. Após um certo curso percorrido pelo cilindro, o solenóide S1 é desenergizado, o que retorna o elemento lógico 1 à condição de pré-carga, na pressão ajustada na válvula de alívio C, aplicando portanto uma contra pressão no cilindro, frenando-o, energizando então S2 e S3, ; sendo que S3 faz a bomba entrar no circuito e S2 abre o elemento lógico 3 e fecha o elemento lógico 2. A vazão da bomba é dirigida à câmara do êmbolo do cilindro, fechando a válvula de preenchimento e trazendo o cilindro na condição de avanço lento (contra pressão atuando).


122 SENAI

Para a operação de prensagem, o solenóide S1 é energizado, eliminando assim a contra pressão, permitindo que a força total do cilindro seja atingida para a operação de retorno do cilindro.


SENAI 123

Componentes dos circuitos elétricos

Os componentes elétricos utilizados nos circuitos são distribuídos em três categorias: - os elementos de entrada de sinais elétricos, - os elementos de processamento de sinais, - e os elementos de saída de sinais elétricos. Elementos de Entrada de Sinais Os componentes de entrada de sinais elétricos são aqueles que emitem informações ao circuito por meio de uma ação muscular, mecânica, elétrica, eletrônica ou combinação entre elas. Entre os elementos de entrada de sinais podemos citar as botoeiras, as chaves fim de curso, os sensores de proximidade e os pressostatos, entre outros, todos destinados a emitir sinais para energização ou desenergização do circuito ou parte dele. Botoeiras As botoeiras são chaves elétricas acionadas manualmente que apresentam geralmente um contato aberto e outro fechado. De acordo com o tipo de sinal a ser enviado ao comando elétrico, as botoeiras são caracterizadas como pulsadoras ou com trava. (Figura 97)

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Realce

Wilson

Nota

usado em prensa pois é retorno por mola


124 SENAI

As botoeiras pulsadoras invertem seus contatos mediante o acionamento de um botão e, devido a ação de uma mola, retornam à posição inicial quando cessa o acionamento.

Figura 98 Essa botoeira possui um contato aberto e um contato fechado, sendo acionada por um botão pulsador liso e reposicionada por mola. Enquanto o botão não for acionado, os contatos 11 e 12 permanecem fechados, permitindo a passagem da corrente elétrica, ao mesmo tempo em que os contatos 13 e 14 se mantêm abertos, interrompendo a passagem da corrente. Quando o botão é acionado, os contatos se invertem de forma que o fechado abre e o aberto fecha. Soltando-se o botão, os contatos voltam à posição inicial pela ação da mola de retorno. As botoeiras com trava também invertem seus contatos mediante o acionamento de um botão, entretanto, ao contrário das botoeiras pulsadoras, permanecem acionadas e travadas mesmo depois de cessado o acionamento. Esta botoeira é acionada por um botão giratório com uma trava que mantém os contatos na última posição acionada. Como o corpo de contatos e os bornes são os mesmos da figura anterior e apenas o cabeçote de acionamento foi substituído, esta botoeira também possui as mesmas características construtivas, isto é, um contato fechado nos bornes 11 e 12 e um aberto 13 e 14. Quando o botão é acionado, o contato fechado 11/12 abre e o contato 13/14 fecha e se mantêm travados na posição, mesmo depois de cessado o acionamento. Para que os contatos retornem à posição inicial é necessário acionar novamente o botão, agora no sentido contrário ao primeiro acionamento.


SENAI 125

Figura 99

Outro tipo de botoeira com trava, muito usada como botão de emergência para desligar o circuito de comando elétrico em momentos críticos, é acionada por botão do tipo cogumelo. (Figura 100)

Mais uma vez, o corpo de contatos e os bornes são os mesmos, sendo trocado apenas o cabeçote de acionamento. O botão do tipo cogumelo, também conhecido como botão soco-trava, quando é acionado inverte os contatos da botoeira e os mantém travados. O retorno à posição inicial se faz mediante um pequeno giro do botão no sentido horário, o que destrava o mecanismo e aciona automaticamente os contatos de volta a mesma situação de antes do acionamento. Outro tipo de botão de acionamento manual utilizado em botoeiras é o botão flip-flop, também conhecido como divisor binário, o qual alterna os pulsos dados no botão, uma invertendo os contatos da botoeira, outra trazendo-os à posição inicial. Chaves Fim de Curso As chaves fim de curso, assim como as botoeiras, são comutadores elétricos de entrada de sinais, só que acionados mecanicamente. As chaves fim de curso são geralmente posicionadas no decorrer do percurso de cabeçotes móveis de máquinas e

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Realce

Wilson

Nota

tipo o farol alto do carro.

Wilson

Realce

Wilson

Nota

cumutador ora aberto ora fechado


126 SENAI

equipamentos industriais, bem como das haste de cilindros hidráulicos e ou pneumáticos.

Figura 101 O acionamento de uma chave fim de curso pode ser efetuado por meio de um rolete mecânico ou de um rolete escamoteável, também conhecido como gatilho. Existem, ainda, chaves fim de curso acionadas por uma haste apalpadora, do tipo utilizada em instrumentos de medição, como por exemplo, num relógio comparador.

Figura 102

Esta chave fim de curso é acionada por um rolete mecânico e possui um contato comutador formado por um borne comum 11, um contato fechado 12 e um aberto 14.


SENAI 127

Enquanto o rolete não for acionado, a corrente elétrica pode passar pelos contatos 11 e 12 e está interrompida entre os contatos 11 e 14. Quando o rolete é acionado, a corrente passa pelos contatos 11 e 14 e é bloqueada entre os contatos 11 e 12. Uma vez cessado o acionamento, os contatos retornam à posição inicial, ou seja, 11 interligado com 12 e 14 desligado.

Figura 103 Esta outra chave fim de curso, também é acionada por um rolete mecânico, mas diferentemente da anterior, apresenta dois contatos independentes sendo um fechado, formado pelos bornes 11 e 12 e outro aberto, efetuado pelos bornes 13 e 14. Quando o rolete é acionado, os contatos 11 e 12 abrem, interrompendo a passagem da corrente elétrica, enquanto que os contatos 13 e 14 fecham, liberando a corrente. Os roletes mecânicos acima apresentados podem ser acionados em qualquer direção que efetuarão a comutação dos contatos das chaves fim de curso. Existem, porém, outros tipos de roletes que somente comutam os contatos das chaves se forem acionados num determinado sentido de direção. São os chamados roletes escamoteáveis, também conhecidos na indústria como gatilhos.


128 SENAI

Figura 104 Esta chave fim de curso, acionada por gatilho, somente inverte seus contatos quando o rolete for atuado da esquerda para a direita. No sentido contrário, uma articulação mecânica faz com que a haste do mecanismo dobre sem acionar os contatos comutadores da chave fim de curso. Dessa forma, somente quando o rolete é acionado da esquerda para a direita, os contatos da chave se invertem, permitindo que a corrente elétrica passe pelos contatos 11 e 14 e seja bloqueada entre os contatos 11 e 12. Uma vez cessado o acionamento, os contatos retornam à posição inicial, ou seja, 11 interligado com 12 e 14 desligado. Sensores de Proximidade Os sensores de proximidade, assim como as chaves fim de curso, são elementos emissores de sinais elétricos, os quais são posicionados no decorrer do percurso de cabeçotes móveis de máquinas e equipamentos industriais, bem como das haste de cilindros hidráulicos e/ou pneumáticos. O acionamento dos sensores, entretanto, não dependem de contato físico com as partes móveis dos equipamentos, basta apenas que estas partes aproximem-se dos sensores a uma distância que varia de acordo com o tipo de sensor utilizado.


SENAI 129

Existem no mercado diversos tipos de sensores de proximidade, os quais devem ser selecionados de acordo com o tipo de aplicação e do material a ser detectado. Os mais empregados na automação de máquinas e equipamentos industriais são os sensores capacitivos, indutivos, ópticos, magnéticos e ultra-sônicos; além dos sensores de pressão, volume e temperatura, muito utilizados na indústria de processos. Basicamente, os sensores de proximidade apresentam as mesmas características de funcionamento. Possuem dois cabos de alimentação elétrica, sendo um positivo e outro negativo, e um cabo de saída de sinal. Estando energizados e ao se aproximarem do material a ser detectado, os sensores emitem um sinal de saída que, devido principalmente à baixa corrente desse sinal, não podem ser utilizados para energizar diretamente bobinas de solenóides ou outros componentes elétricos que exigem maior potência. Diante dessa característica comum da maior parte dos sensores de proximidade, é necessário a utilização de relés auxiliares com o objetivo de amplificar o sinal de saída dos sensores, garantindo a correta aplicação do sinal e a integridade do equipamento. (Figura 105)

Os sensores de proximidade capacitivos registram a presença de qualquer tipo de material. A distância de detecção varia de 0 a 20 mm, dependendo da massa do material a ser detectado e das características determinadas pelo fabricante. (Figura 106)

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130 SENAI

Os sensores de proximidade indutivos são capazes de detectar apenas materiais metálicos a uma distância que oscila de 0 a 2 mm; dependendo também do tamanho do material a ser detectado e das características especificadas pelos diferentes fabricantes.

Figura 107 Os sensores de proximidade ópticos detectam a aproximação de qualquer tipo de objeto, desde que este não seja transparente. A distância de detecção varia de 0 a 100 mm, dependendo da luminosidade do ambiente. Normalmente, os sensores ópticos por barreira fotoelétrica são construídos em dois corpos distintos, sendo um emissor de luz e outro receptor. Quando um objeto se coloca entre os dois, interrompendo a propagação da luz entre eles, um sinal de saída é então enviado ao circuito elétrico de comando.

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Nota

somente materiais que pegam ímã

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SENAI 131

Figura 108 Outro tipo de sensor de proximidade óptico, muito usado na automação industrial, é o do tipo reflexivo no qual emissor e receptor de luz são montados num único corpo, o que reduz espaço e facilita sua montagem entre as partes móveis dos equipamentos industriais. A distância de detecção é entretanto menor, considerando-se que a luz transmitida pelo emissor deve refletir no material a ser detectado e penetrar no receptor o qual emitirá o sinal elétrico de saída.

Figura 109 Os sensores de proximidade magnéticos, como o próprio nome sugere, detectam apenas a presença de materiais metálicos e magnéticos, como no caso dos imãs permanentes. São utilizados com maior freqüência em máquinas e equipamentos

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132 SENAI

pneumáticos e são montados diretamente sobre as camisas dos cilindros dotados de êmbolos magnéticos. Toda vez que o êmbolo magnético de um cilindro se movimenta ao passar pela região da camisa onde externamente está posicionado um sensor magnético, este é sensibilizado e emite um sinal ao circuito elétrico de comando. Pressostatos Os pressostatos, também conhecidos como sensores de pressão, são chaves elétricas acionadas por um piloto hidráulico ou pneumático. Os pressostatos são montados em linhas de pressão hidráulica e/ou pneumática e registram tanto o acréscimo como a queda de pressão nessas linhas, invertendo seus contatos toda vez em que a pressão do óleo ou do ar comprimido ultrapassar o valor ajustado na mola de reposição. (Figura 110)

Se a mola de regulagem deste pressostato for ajustada com uma pressão de, por exemplo, 7 bar, enquanto a pressão na linha for inferior a esse valor, seu contato 11/12 permanece fechado ao mesmo tempo em que o contato 13/14 se mantém aberto. Quando a pressão na linha ultrapassar os 7 bar ajustado na mola, os contatos se invertem abrindo o 11/12 e fechando o 13/14. Elementos de Saída de Sinais Os componentes de saída de sinais elétricos são aqueles que recebem as ordens processadas e enviadas pelo comando elétrico e, a partir delas, realizam o trabalho final esperado do circuito. Entre os muitos elementos de saída de sinais disponíveis no mercado, os que nos interessa mais diretamente são os indicadores luminosos e sonoros, bem como os solenóides aplicados no acionamento eletromagnético de válvulas hidráulicas e pneumáticas.

Wilson

Realce

Wilson

Realce


SENAI 133

Indicadores Luminosos Os indicadores luminosos são lâmpadas incandescentes ou LEDs, utilizadas na sinalização visual de eventos ocorridos ou prestes a ocorrer. São empregados, geralmente, em locais de boa visibilidade que facilitem a visualização do sinalizador. (Figura 111)

Indicadores Sonoros Os indicadores sonoros são campainhas, sirenes, cigarras ou buzinas, empregados na sinalização acústica de eventos ocorridos ou prestes a ocorrer. Ao contrário dos indicadores luminosos, os sonoros são utilizados, principalmente, em locais de pouca visibilidade onde um sinalizador luminoso seria pouco eficaz. (Figura 112)

Solenóides Os solenóides são bobinas eletromagnéticas que, quando energizadas, geram um campo magnético capaz de atrair elementos com características ferrosas, comportando-se como um imã permanente.

Figura 113


134 SENAI

Numa eletroválvula hidráulica ou pneumática, a bobina do solenóide é enrolada em torno de um magneto fixo, preso à carcaça da válvula, enquanto que o magneto móvel é fixado diretamente na extremidade do carretel da válvula. Quando uma corrente elétrica percorre a bobina, um campo magnético é gerado e atrai os magnetos, o que empurra o carretel da válvula na direção oposta a do solenóide que foi energizado. Dessa forma, é possível mudar a posição do carretel no interior da válvula, por meio de um pulso elétrico.

Figura 114

Em eletroválvulas pneumáticas de pequeno porte do tipo assento, o êmbolo da válvula é o próprio magneto móvel do solenóide. Quando o campo magnético é gerado, em conseqüência da energização da bobina, o êmbolo da válvula é atraído, abrindo ou fechando diretamente as passagens do ar comprimido no interior da carcaça da válvula.


SENAI 135

Figura 115

Figura 116


136 SENAI


SENAI 137

Componentes dos circuitos elétricos

Elementos de Processamento de Sinais Os componentes de processamento de sinais elétricos são aqueles que analisam as informações emitidas ao circuito pelos elementos de entrada, combinando-as entre si para que o comando elétrico apresente o comportamento final desejado, diante dessas informações. Entre os elementos de processamento de sinais podemos citar os relés auxiliares, os contatores de potência, os relés temporizadores e os contadores, entre outros, todos destinados a combinar os sinais para energização ou desenergização dos elementos de saída. Relés Auxiliares Os relés auxiliares são chaves elétricas de quatro ou mais contatos, acionadas por bobinas eletromagnéticas. Há no mercado uma grande diversidade de tipos de relés auxiliares que, basicamente, embora construtivamente sejam diferentes, apresentam as mesmas características de funcionamento.

Wilson

Nota

no botão de emergência quando precisar de mais contatores utilizamos os reles auxiliares


138 SENAI

Figura 117

Este relé auxiliar, particularmente, possui 2 contatos abertos (13/14 e 43/44) e 2 fechados (21/22 e 31/32), acionados por uma bobina eletromagnética de 24 Vcc. Quando a bobina é energizada, imediatamente os contatos abertos fecham, permitindo a passagem da corrente elétrica entre eles, enquanto que os contatos fechados abrem interrompendo a corrente. Quando a bobina é desligada, uma mola recoloca imediatamente os contatos nas suas posições iniciais.

Figura 118 Além de relés auxiliares de 2 contatos abertos (NA) e 2 contatos fechados (NF), existem outros que apresentam o mesmo funcionamento anterior, mas com 3 contatos NA e 1 NF.


SENAI 139

Figura 119 Este outro tipo de relé auxiliar utiliza contatos comutadores, ao invés dos tradicionais contatos abertos e fechados. A grande vantagem desse tipo de relé sobre os anteriores é a versatilidade do uso de seus contatos. Enquanto nos relés anteriores a utilização fica limitada a 2 contatos Na e 2 NF ou 3 NA e 1 NF, no relé de contatos comutadores pode-se empregar as mesmas combinações, além de, se necessário, todos os contatos abertos ou todos fechados ou ainda qualquer outra combinação desejada. Quando a bobina é energizada, imediatamente os contatos comuns 11, 21, 31 e 41 fecham em relação aos contatos 13, 24, 34 e 44, respectivamente, e abrem em relação aos contatos 12, 22, 32 e 42. Desligando-se a bobina, uma mola recoloca novamente os contatos na posição inicial, isto é, 11 fechado com 12 e aberto com 14, 21 fechado com 22 e aberto com 24, 31 fechado com 32 e aberto com 34 e, finalmente, 41 fechado com 42 e aberto em relação ao 44. Contatores de Potência Os contatores de potência apresentam as mesmas características construtivas e de funcionamento dos relés auxiliares, sendo dimensionados para suportarem correntes elétricas mais elevadas empregadas na energização de dispositivos elétricos que exigem maiores potências de trabalho.

Wilson

Realce


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Figura 120

Relés Temporizadores Os relés temporizadores, também conhecidos como relés de tempo, geralmente possuem um contato comutador acionado por uma bobina eletromagnética com retardo na ligação ou no desligamento. (Figura 121)


SENAI 141

Este relé temporizador possui um contato comutador e uma bobina com retardo na ligação, cujo tempo é ajustado por meio de um potenciômetro. Quando a bobina é energizada, ao contrário dos relés auxiliares que invertem imediatamente seus contatos, o potenciômetro retarda o acionamento do contato comutador, de acordo com o tempo nele regulado. Se o ajuste de tempo no potenciômetro for, por exemplo, de 5 segundos, o temporizador aguardará esse período de tempo, a partir do momento em que a bobina for energizada, e somente então os contatos são invertidos, abrindo 11 e 12 e fechando 11 e 14. Quando a bobina é desligada, o contato comutador retorna imediatamente à posição inicial. Trata-se, portanto, de um relé temporizador com retardo na ligação.

Figura 122

Este outro tipo de relé temporizador apresenta retardo no desligamento. Quando sua bobina é energizada, seu contato comutador é imediatamente invertido. A partir do momento em que a bobina é desligada, o período de tempo ajustado no potenciômetro é respeitado e somente então o contato comutador retorna à posição inicial.


142 SENAI

Figura 123 Outro tipo de relé temporizador encontrado em comandos elétricos é o cíclico, também conhecido como relé pisca-pisca. Este tipo de relé possui um contato comutador e dois potenciômetros que controlam individualmente os tempos de retardo de inversão do contato. Quando a bobina é energizada, o contato comutador é invertido ciclicamente, sendo que o potenciômetro da esquerda controla o tempo de inversão do contato, enquanto que o da direita o tempo de retorno do contato a sua posição inicial. Contadores Predeterminadores Os relés contadores registram a quantidade de pulsos elétricos a eles enviados pelo circuito e emitem sinais ao comando quando a contagem desses pulsos for igual ao valor neles programados. Sua aplicação em circuitos elétricos de comando é de grande utilidade, não somente para contar e registrar o número de ciclos de movimentos efetuados por uma máquina, mas principalmente para controlar o número de peças a serem produzidas, interrompendo ou encerrando a produção quando sua contagem atingir o valor neles determinado.


SENAI 143

Figura 124 Este contador predeterminador registra em seu display o número de vezes em que sua bobina for energizada ou receber um pulso elétrico de um elemento de entrada de sinal, geralmente de um sensor ou chave fim de curso. Através de uma chave seletora manual, é possível programar o número de pulsos que o relé deve contar, de maneira que quando a contagem de pulsos for igual ao valor programado na chave seletora, o relé inverte seu contato comutador, abrindo 11/12 e fechando 11/14.

Figura 125


144 SENAI

Para retornar seu contato comutador à posição inicial e zerar seu mostrador, visando o início de uma nova contagem, basta emitir um pulso elétrico em sua bobina de reset R1/R2 ou, simplesmente acionar manualmente o botão reset localizado na parte frontal do mostrador.


SENAI 145

Válvulas proporcionais Aplicação As válvulas proporcionais são aplicadas em comandos complexos de aceleração, desaceleração e diferentes movimentos de um atuador. As válvulas proporcionais são comandadas por solenóides cujo acionamento é proporcional à corrente elétrica do sinal de alimentação. Válvulas direcionais proporcionais São válvulas intermediárias entre as válvulas direcionais tradicionais e as servo-válvulas. A figura da página seguinte traz, como exemplo, a válvula direcional proporcional de quatro vias, composta de uma válvula piloto (pré-operada) e uma válvula principal.

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Wilson

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Wilson

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Figura 135 Válvulas direcionais proporcionais A válvula piloto é uma válvula reguladora de pressão acionada por solenóides proporcionais, os quais transformam um sinal elétrico de entrada em uma força proporcional a este sinal. Um aumento na corrente elétrica corresponde a um acréscimo da força solenóide que vai liberar uma pressão de óleo maior para a pilotagem do carretel da válvula principal. Quando o sinal de entrada é igual a zero, as duas câmaras das extremidades do carretel principal estão descomprimidas através de uma drenagem feita pelos orifícios dos êmbolos pré-operados da válvula piloto. Com isso, o carretel da válvula principal é mantido na posição central pelas molas de centragem.

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Wilson

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Wilson

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Wilson

Realce


SENAI 147

Se o solenóide b for energizado, seu êmbolo pré-operador desloca-se para a direita, fazendo com que a pressão piloto x (interna ou externa) chegue, através dos orifícios do êmbolo pré-operador, até a câmara esquerda da válvula principal. A pressão nesta câmara começa a crescer, deslocando o carretel da válvula principal para a direita contra a força da mola, até que a pressão piloto, proporcional ao sinal elétrico enviado ao solenóide, se equilibre com a força da mola de centragem direita da válvula principal. Quanto maior for a corrente elétrica enviada ao solenóide, maior será sua força, maior será a pressão de pilotagem e, conseqüentemente, maior será o deslocamento do carretel da válvula principal. Válvulas limitadoras de pressão com solenóide proporcional São válvulas limitadoras de pressão de ação indireta (pré-operadas) que possuem ajustes de pressão em função da corrente elétrica introduzida no solenóide proporcional.


148 SENAI

Enquanto as válvulas limitadoras de pressão convencionais são ajustadas manualmente através da regulagem da tensão de suas respectivas molas, as válvulas limitadoras de pressão proporcionais possuem solenóides proporcionais, os quais vão ajustá-las em função do sinal elétrico de entrada, ao invés das molas tradicionais.

A figura ao lado mostra uma válvula limitadora de pressão com solenóide proporcional com válvula de segurança para pressão máxima. Esta válvula é composta de uma válvula piloto com solenóide proporcional, com válvulas de segurança para pressão máxima opcional e válvula principal. Uma corrente elétrica de entrada mais elevada corresponde a uma força maior do solenóide, gerando um ajuste maior da pressão do sistema. A válvula de segurança para

pressão máxima impede que, no caso de uma falha do circuito eletrônico de alimentação do solenóide, a pressão máxima admissível no sistema seja ultrapassada. A pressão do sistema pode ser comandada a distância através de um potenciômetro acoplado ao amplificador que produzirá o sinal elétrico para o solenóide. Válvulas reguladoras de vazão proporcionais As válvulas reguladoras de vazão proporcionais são acionadas por um servomotor de corrente contínua ao invés de manualmente, como o são as válvulas reguladoras de fluxo convencionais.

Figura 136


SENAI 149

São aplicadas em circuitos, cuja regulagem deve ser feita a distância e são combinadas com as válvulas proporcionais já mencionadas nos itens anteriores. A figura seguinte mostra a válvula reguladora de vazão de duas vias com servomotor de corrente contínua.

Figura 137

Válvulas reguladoras de vazão proporcionais A regulagem da seção transversal na passagem da válvula é feita através do servomotor de corrente contínua, o qual está conectado ao pino curvilíneo por uma transmissão por engrenagens. Ao eixo de acionamento do pino curvilíneo está acoplado um potenciômetro de precisão, cuja função é emitir um sinal de retorno que indica a posição do orifício de passagem do óleo pelo pino. O ângulo de posicionamento pode atingir 300º para todo o campo de regulagem de vazão e corresponde a uma escala decimal que pode ser lida através do visor instalado no corpo da válvula.


150 SENAI


SENAI 151

Servo-válvula As válvulas eletro-hidráulicas , como já vimos, podem ser direcionais e de pressão, possuem uma larga utilização no campo industrial , aplicando-se nos mais diversos equipamentos e representam um elo de ligação entre a eletrônica a hidráulica e a máquina que a utiliza. A palavra “Servo”, origina-se na maneira de funcionamento do componente em que uma pequena grandeza de entrada comanda uma grandeza de sinal muito maior de saída. Por exemplo, com uma potência de alguns décimos de Watts, pode-se comandar analogicamente uma potência de centenas de Watts. Sendo assim, além de atuarem como amplificadores de potência, as servo-vávulas funcionam também como mecanismos de regulagem. Com aplicações em regulagem, é indispensável que possuam ótima precisão, elevadas características de regulagem e pequeno consumo de energia. Conceitos Funcionais Emprega-se a palavra “comandar ” quando, emitindo-se um sinal de comando a um dado aparelho, este fornece uma resposta rigidamente dependente do sinal original, e que não pode, de nenhuma maneira, ser influenciado. Como exemplo, podemos citar uma válvula de vazão, em que para cada posição do botão regulador tem-se uma vazão correspondente. Emprega-se o termo “regular” nos sistemas em que fixamos um valor padrão de saída (valor de referência) e a grandeza a ser regulada é observada e comparada com este valor. Se houver diferença, o elemento regulador atua sobre o equipamento, corrigindo o sistema para que o mesmo tenda a uma equalização, sendo que esse processo ocorre indefinidamente e em circuito fechado. Em resumo, podemos afirmar que a função da regulagem é manter uma função a ser regulada, idêntica a uma grandeza padrão, apesar de influência das grandezas de interferência.


152 SENAI

Amplificação é a relação entre o desvio de regulagem e o valor de referência, influenciando a precisão do sistema. A amplificação total máxima no circuito de regulagem é limitada pela freqüência própria do sistema. Freqüência Própria é a freqüência na qual a relação de amplitude é igual a unidade (1).Sendo idêntica a “ freqüência de ultrapassagem ”, ela é o ponto de partida de todo sistema com servo-controles. (Esta é uma medida para a estabilidade e a rigidez de um sistema definida em Hz; isto quer dizer que se a aceleração for escolhida muito alta, sem se observar a freqüência própria ou se a freqüência própria for muito baixa, então o sistema oscila gerando o efeito “Stich-Slip”) . Composição e Funcionamento do Motor de Comando (Motor de torque) O motor de comando transforma um pequeno sinal de corrente em um movimento mecânico proporcional. Na servo-válvula o motor é um equipamento independente, montado em separado e testado, sendo ainda intercambiável, o que facilita a manutenção. O motor de comando é vedado hermeticamente da parte hidráulica e é detalhado como segue. Uma armadura de material “macio” magnético, está afixada num tubo elástico (mola) de parede fina, o qual, ao mesmo tempo, guia a placa de impacto (lingüeta) e faz a vedação em relação ao fluido de pressão . A placa de impacto pertence construtivamente, ao motor de comando e, funcionalmente, ao amplificador hidráulico. O motor está sob permanente magnetismo. Por meio de parafusos de ajuste dos pólos poderá ser ajustada a folga entre armadura e parafuso, podendo assim ser otimizada a característica do motor. As duas bobinas montadas sobre a armadura polarizam-na, com isto atua um determinado momento torsor sobre o tubo (mola de recuo). O momento torsor é proporcional ao valor da corrente de comando, sendo que no desligamento, essa corrente é zero (I=0), assim o momento é igual a zero; e com isto, o tubo (mola de recuo ) centra a armadura e também a placa de impacto novamente. Tudo isto está sendo mostrado na figura 126 .

Wilson

Realce


SENAI 153

Figura 126

Composição e Funcionamento da Servo-Válvula de dois Estágios Direcional 1º Estágio A figura 128 apresenta o esquema do 1º estágio da servo-válvula. Ela se compõe basicamente de: • motor de Comando (1) com magnetização permanente; • amplificador hidráulico (2) executado como válvula diafragma – de placa de impacto. O motor de comando com magnetização permanente é vedado hermeticamente contra a parte hidráulica. Uma armadura (3) de material magnético macio está afixada num tubo elástico de parede fina (4); este tubo guia, ao mesmo tempo, a placa de impacto (5) e veda o motor de comando (1) em relação à parte hidráulica. Com os parafusos de ajustes dos pólos (6), podem ser ajustadas as folgas entre a armadura (3) e a placa polar superior (8). Com ajustes iguais e sem sinal elétrico de comando, o fluxo magnético nas quatro folgas (9) é igual. Se for dado um sinal de comando elétrico às bobinas (10), então a armadura (3) será defletida, e com ela será, ao mesmo tempo, movimentada a placa de impacto (5). O momento gerado pelo motor de comando na armadura (3), é proporcional ao sinal elétrico de entrada, e com a corrente de comando desligada (I=0), o momento é igual a zero; com isto a armadura e a placa de impacto são mantidos na posição central por meio do tubo (4). O amplificador hidráulico gera a transformação da deflexão na placa de impacto em uma grandeza hidráulica (2). O sistema consiste de dois diafragmas fixos (D1) e dois diafragmas reguladores (D2). A pressão de comando (p) atuante nos dois lados é reduzida gradativamente através dos diafragmas D1 e D2. Se as seções dos diafragmas forem iguais, então resulta também a mesma queda de pressão através dos diafragmas (por exemplo p = 100 bar, Ast e Bst = 50 bar, T = 0 ).

Wilson

Realce


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Com a deflexão da placa de impacto, alteram-se as distâncias para os diafragmas reguladores. Por exemplo, com a deflexão para a esquerda, a distância da placa em D1 esquerda ficará menor, em D2 direita ficará maior, alteram-se inversamente as pressões em Ast e Bst, a pressão Ast sobe, e a pressão Bst baixa. Como sinal aproveitável, é utilizada a diferença de pressão Ast-Bst.

Figura 128 - Esquema do 1º estágio

O diagrama abaixo mostra a alteração de pressão em dependência da deflexão.

Figura 129

Figura 127 – Amplificador Hidráulico


SENAI 155

2º Estágio As servo-válvulas direcionais de dois estágio se compõem basicamente: • do 1º estágio; • da realimentação mecânica (3), como elemento de união entre 1º e 2º estágio. • do 2º estágio com bucha de comando (4) intercambiável e o êmbolo de comando (5) com a realimentação mecânica (3) acoplada. Através da realimentação mecânica (3), o êmbolo de comando (5) está ligado com o motor de comando (1), quase sem folga. A realimentação utilizada, neste caso, funciona basicamente na dependência do equilíbrio de momentos, entre o motor de comando (1) e a mola de retorno (3); isto é, em momentos desiguais, provocados por alteração do sinal elétrico de entrada. Primeiramente, a placa de impacto (6) é deslocada do centro entre os diafragmas reguladores, com isto é produzida uma diferença de pressão, a qual atua nas duas extremidades do êmbolo de comando. O êmbolo de comando (5) muda de posição devido a atuação da diferença de pressão; esta mudança de posição do êmbolo de comando (5), provoca uma flexão na mola de retorno (3) até a placa de impacto ser puxada de volta à posição principal e os momentos se encontrarem em equilíbrio. O curso do êmbolo, proporcional a vazão, são reguladas automaticamente. Por meio dos dois parafusos com sextavado interno, os quais se encontram nas tampas da válvula à direita e à esquerda, pode-se ajustar a posição da aresta de comando da bucha em relação ao êmbolo de comando para obter-se o ponto zero hidráulico. Figura 130 - Esquema do 2º Estágio

Servo-Válvula de Pressão


156 SENAI

Composição e Funcionamento Na figura 131, podemos apreciar, portanto, o esquema de uma Servo-Válvula de pressão de 3 vias, que é utilizada para reduzir a pressão do sistema hidráulico a uma pressão menor, proporcional a uma corrente de entrada. Na posição (1) vemos o primeiro estágio e na (2), o segundo com o êmbolo que regula a pressão. O primeiro estágio é idêntico ao utilizado nas servo-válvulas direcionais. Também neste caso, o êmbolo (3) se desloca em uma bucha (4) na seção (5) e na coroa (6). A relação entre ambas as áreas é 1:2; atua a metade da pressão de comando tomada em (P); a outra metade da área do êmbolo está ligada à pressão da tomada (A), sendo esta a pressão que se quer reduzir. Tal comunicação funciona como sinal de retorno hidráulico. O êmbolo (4) é deslocado para a direita até que na tomada de utilização em (A) tenha atingido a metade da pressão do sistema, ficando assim em equilíbrio. Uma deflexão na placa de impacto acarretará uma variação proporcional à pressão dos atuadores até o ponto em que o êmbolo esteja novamente em equilíbrio, sendo que a pressão em (A) está entre os limites Pt e PSt, incluindo estes. Na válvula também é possível a calibração externa, ajustando-se assim o diagrama da pressão em função da corrente elétrica de modo que quando a corrente for nula, a pressão em (A) também o será.

Figura 131 - Servo-Válvula de Pressão


SENAI 157

Aplicações Regulagem do nível no molde do lingoteamento Comentário e esquema

Figura 132

Descrição do Funcionamento Para esse sistema, a regulagem do nível do aço no molde com um conjunto cilindro hidráulico e Servo-Válvula, que por um sistema de alavancas atua sobre o tampão na passagem do distribuidor, mantém constante o nível no molde. Elevando-se o nível do aço líquido, o receptor captará esse aumento e o transmissor fornecerá em forma de sinal elétrico o valor desse aumento a um módulo eletrônico que depois de analisá-lo enviará um sinal para a mudança de posição da bobina da servo-válvula para que ela atue no cilindro hidráulico no sentido de diminuir a passagem no distribuidor. A posição real do cilindro é constantemente analisada por um captador de curso (indutivo) e comparada com a posição padrão determinada pelo programador. Caso haja diminuição do nível do aço líquido, o processo será idêntico, provocando neste caso um aumento da abertura da passagem no distribuidor. Funções do Sistema Hidráulico: 1) Controlar os rolos de aperto em função da temperatura. 2) Regular automaticamente a abertura do distribuidor.

1- Distribuidor 2- Transmissor 3- Receptor 4- Nível de Fundição 5- Cilindro Hidráulico 6- Haste do Cilindro 7- Captador de curso 8- Rolete 9- Sistema de alavancas

Para o sistema com servo-válvula

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158 SENAI

3) Posicionamento para a linha de corte longitudinal e transversal. 4) Outros: controlar o envazamento, velocidade, etc. Neste caso, o sistema é complexo pois envolve bombas, estação de acumuladores, unidades de refrigeração, unidades de filtragem, painéis, etc. Moldagem por sopro acumulação:

Figura 133

Descrição do Funcionamento O perfil a ser programado é definido pelos potenciômetros deslizantes do módulo eletrônico. O módulo envia as informações de programa, escala e peso para o conjunto servo-válvula/cilindro, chamado de servo-cilindro. O sistema é acoplado mecanicamente em malha fechada de posição. Um sensor realimenta a posição real da ferramenta que é comparado eletronicamente com o perfil programado gerando um sinal para a servo-válvula que corrige instantaneamente e automaticamente qualquer desvio provocado por variações de temperatura, pressão, vazamento, etc. Portanto, todas as peças produzidas terão sempre as mesmas espessuras e uniformidade de parede. A adaptação do sistema na máquina é rápida e simples, exigindo apenas:


SENAI 159

1) que a máquina possua cabeçote programável; 2) adaptação mecânica e suporte para servo-cilindro; 3) unidade hidráulica ; 4) sinal tipo contato aberto (NA); para início de programa, normalmente utiliza-se o sinal da faca de corte. Ajustes e Controles Disponíveis Programa: 25 pontos ajustados via painel de potenciômetros deslizantes. Escala: Atenua a ação dos potenciômetros de programa. Peso: Ajusta a abertura mínima e constante da ferramenta. Automático/ Manual: Seleciona a forma de funcionamento. Converge/Diverge: Adapta o programa para cabeçotes convergentes ou divergentes. Retardo: Ajusta o tempo entre sinal da máquina e início do programa. Tempo: Em manual, ajusta o tempo de duração do programa. Bragraph: Indicação visual do movimento da ferramenta. Cálculos e Dimensionamentos É necessário ressaltar que esse método de cálculo não é perfeito; entretanto, podemos afirmar que após uma otimização, o sistema assim calculado, estará apto a atender às necessidades da prática. Como já foi mencionado, o cálculo da freqüência própria ou natural, é o ponto inicial de qualquer projeto com servo-mecanismos, fixando aí, os limites e a viabilidade ou não do sistema em estudo. O sistema pode ser comparado com um sistema comum “massa mola” para efeito da determinação da freqüência própria, a figura 134 mostra isto.


160 SENAI

Figura 134

Freqüência Própria

menor constante – hk nos dois tempos do cilindro

C1 C2

H = curso


SENAI 161

No caso específico do óleo hidráulico, temos :

tb = 5. T tb = período de oscilação

Onde: Wo = Freqüência Própria

Ct = (C1 + C2) Constante Elástica

Onde: WO = Freqüência própria (Rd/s) E = Módulo de Elasticidade do óleo 1,4 .107 Kgf / cm s2

Ac = Área da Coroa do Cilindro (cm2) M = Massa a ser deslocada (Kg) V = Volume Pressurizado de cada lado do Cilindro , entre a válvula e o cilindro (cm3)

Vel

tbt

Wo=CtM

Wo=2 . E . A

V.M

2c


162 SENAI

Cálculo do Volume Pressurizado (V) Calcular o Volume da Tubulação com a Fórmula :

Calcular o Volume do Cilindro com a fórmula

Calcular finalmente o Volume Pressurizado (V) que é dado por :

Erro do Traçado : Na prática devemos considerar a amplificação efetiva como 33,3% da Freqüência Própria (Wo). Portanto : W = Wo . 0,333

4. 2 CV tub

tub⋅∏

=φ

Onde: φ tub = Diâmetro da Tubulação (cm) C = Comprimento da Tubulação (cm) Vtub = Volume da Tubulação (cm3)

Vc = A c . L

Onde : V c = Volume do Cilindro (cm3) A c = Área da Coroa (cm2) L = Curso do Cilndro (cm)

tubC VVV +=2


SENAI 163

O Erro do Traçado será dado pela relação da Velocidade Máxima de Trabalho (V tmax) e a Amplificação (W). Portanto, temos:

WVE t max=

Precisão do Posicionamento : O valor calculado no ítem anterior (Erro do traçado) corresponde à máxima abertura da Servo-Válvula, que por sua vez é correspondente à máxima corrente (i max.) no equipamento. Para que haja uma pressão de trabalho (P) entre as tomadas, a Servo-Válvula deverá apresentar 5% da corrente máxima (se não houver demanda do fluido). Assim sendo, é viável corrigir-se mesmo com carga máxima, o posicionamento dessa carga. Fica pois limitada em 5% do erro de traçado o Erro Máximo Permitido que é dado pela expressão abaixo.

Determinação da Aceleração : Como já vimos no item Amplificação, é efetivada com 33,3% da freqüência própria; com isso fica clara a determinação do período, já que o mesmo é o inverso da freqüência.

Empiricamente, podemos assumir para uma velocidade máxima, um tempo t = 5T . Assim, teremos :

Cálculo da Aceleração: Como sabemos a aceleração é dada pela relação entre

S = 0,05 . E’| Onde: E’| = (mm) S = Erro Máximo Permitido (mm)

1 T = W

Onde : T = Período (s)

t = 5 . T Onde : t = tempo (s)

Onde:

V tmax = (mm/s) E’| = Erro do traçado (mm)


164 SENAI

Velocidade e o tempo. De posse desse valor, é possível pela 2º lei de Newton para a aceleração da massa M naquele tempo “ t ”, calcularmos a força que é dada pela formula a seguir:

Para que ocorra esta aceleração, é necessário uma pressão adicional no sistema, dada por:

Pressão de Trabalho: A pressão de trabalho (Pt) é dada pela relação da força máxima e a área da coroa do cilindro em questão:

F a = M. a

Onde: Fa =Força de Aceleração (N) a = Aceleração da Massa M aaaaa(m/s2)

Fa Pa = Ac

Onde: F a = (Kgf) A c = (cm2) Pa = (Kgf /cm2)

F max P t = A c

Onde: Fmax = (Kgf) A c = (cm2) P t = (Kgf /cm2)

V tmax a = t

Onde: V tmax = Velocidade de Trabalho aaaaaaMáxima (m/s)

t = Tempo, como calculado no iiiiítempo anterior (s)


SENAI 165

Vazão necessária da Servo-Válvula (Nominal):

Pela vazão “Q” , fazemos uma pré escolha da Servo-Válvula, seguindo um catálogo de fabricante. Normalmente, será fornecido nesse mesmo catálogo a Perda de Carga inerente a essa Servo-Válvula; sendo assim, ficará fácil determinar-se a pressão de trabalho real (Pr) :

Ou seja, a Pressão Real de trabalho será a soma das pressões de trabalho, perda de carga e pressão de aceleração. Vazão Real : como parâmetro final, devemos calcular a vazão real necessária; o fabricante deverá informar a vazão Nula (Qo) . Usaremos 2,5% aproximadamente da vazão Nominal ( Q ). Logo :

Q = 6. A c . V tmax 100

Onde: V tmax = (cm / s) A c = (cm2 ) Q = (L / min)

Pr = Pt + PΔ + Pa Onde: P pΔ = Perda de carga inerente em (Bar)

P r = Pressão de Trabalho real em (Bar)

Q o = 0,025 . Q Onde : Q o = Vazão Nula (L /min)


166 SENAI

Então, a Vazão Real Necessária é :

Q r = Q + Qo Onde : Qr = Vazão Real (L / min)


SENAI 167

Símbolos gráficos e diagramas de hidráulica

Os circuitos hidráulicos e seus componentes são representados de diferentes maneiras. Dependendo do que a figura deva comunicar, pode ser um desenho representando o próprio componente, um corte mostrando a construção interna, um desenho gráfico que demonstra a função ou a combinação de quaisquer dos três. Os símbolos gráficos são simples figuras geométricas, sem intenção de mostrar a forma de construção interna do componente, mas somente sua função no circuito. Digramas representativos Um diagrama representativo é usado, principalmente, para mostrar a disposição do encanamento de um circuito.

Os símbolos são desenhos dos contornos que mostram a forma externa efetiva dos componentes e encanamento até as várias aberturas das unidades. Os diagramas representativos têm pouco valor para instrução

ou para a solução de problemas, pois não mostram a construção interna ou função dos componentes.

Figura 138


168 SENAI

Diagramas em corte Os diagramas em corte contêm muitas informações sobre a operação de um circuito e sobre a construção e operação de seus componentes. Esses diagramas são ideais para instrução e são largamente usados para esse fim. Devido ao tempo e ao custo envolvidos, raramente são feitos para outras finalidades. Freqüentemente, fazem-se múltiplos diagramas em corte, cada um mostrando uma fase diferente da operação do circuito. Códigos de cores ou desenhos são usados nas linhas, para demonstrar a função do fluido durante a fase de operação que esta sendo representada.

Figura 139


SENAI 169

Diagrama em corte

Diagrama combinado (Figura 140)

Diagrama gráfico (Figura 141)

Linhas Canos hidráulicos, tubos e passagens de líquido são demonstrados como linha individual, conforme se vê na figura seguinte. Há três classificações básicas: • Uma linha de trabalho (sólida) transporta o fluxo principal no sistema. Para efeitos gráficos, isso inclui a linha de entrada da bomba (sucção), linhas de expressão e linhas de retorno ao tanque. • A linha piloto (tracejado comprido) transporta o fluido usado para controlar a operação de uma válvula ou um outro componente. • A linha de dreno (tracejado curto) transporta o vazamento de óleo para o reservatório.


170 SENAI

Três classificações de linhas hidráulicas (Figura 142)

Componentes rotativos Um círculo é o símbolo básico para os componentes rotativos. Triângulos (cheios) de energia são colocados dentro dos símbolos para demonstrá-los como fontes de energia (bombas) ou então como receptores de energia (motores). Se o componente for unidirecional, o símbolo conterá um único triângulo. Uma bomba ou motor reversível é desenhado com dois triângulos. Observe a aplicação dos símbolos nos desenhos seguintes.


SENAI 171

Figura 143 Um círculo com um triângulo cheio (de energia) simboliza uma bomba ou um motor hidráulico Cilindros Um retângulo com indicações de pistão, haste e pórticos representa um cilindro, como se vê nas figuras seguintes.

Um cilindro de simples efeito é demonstrado aberto no lado da haste com apenas um pórtico no lado da cabeça. (Figura 144)


172 SENAI

Um cilindro de duplo efeito aparece fechado com dois pórticos. (Figura 145) Válvulas O símbolo básico de uma válvula é um quadrado ou invólucro. Para indicar passagens e direções de fluxo são adicionadas setas a esse símbolo. • As válvulas de posicionamento indefinido, tais como as válvulas de segurança, têm um único quadrado. Presume-se que estas têm várias posições entre totalmente aberta e totalmente fechada, dependendo do volume de líquido que as atravessa.

Válvula de segurança (infinitas posições). (Figura 146)


SENAI 173

• As válvulas de posicionamento definido são as válvulas direcionais. Seus símbolos contêm um quadrado individual para cada posição em que a válvula pode ser movida.

Válvula direcional (posições definidas). (Figura 147)

Símbolo para o reservatório O reservatório, de modo geral, é representado por um retângulo. Um reservatório exposto à pressão atmosférica é representado por um retângulo aberto na parte superior, enquanto para um reservatório pressurizado a representação é de um retângulo fechado. Por conveniência, vários desses símbolos podem ser desenhados num circuito, apesar de haver apenas um reservatório. As linhas de ligação são desenhadas até o fundo do símbolo quando estas terminam abaixo do nível do fluido no tanque. Se uma linha termina acima do nível do fluido, desenha-se esta acima do símbolo.


174 SENAI

Diagrama gráfico de um circuito com motor hidráulico bidirecional. (Figura 148) Conclusão A figura anterior mostra um diagrama gráfico completo de um circuito hidráulico. Nota-se que não há tentativa de demonstrar o tamanho, a forma, a localização ou construção de qualquer componente. O diagrama mostra a função e as conexões, sendo assim, suficiente para o trabalho. Simbologia 1. Linhas e suas funções Linha de pressão:


SENAI 175

Linha piloto:

Linha de dreno:

Linha de contorno. Delimita um conjunto de funções em um único corpo. Conector:

Linha flexível:

União de linhas:

Linhas cruzadas não conectadas.

Direção do fluxo.

Reservatório aberto à atmosfera.


176 SENAI

Linha terminando abaixo do nível do fluido:

Linha terminando acima do nível de fluido:

Linha sob carga:

Plugue ou conexão bloqueada:

Restrição fixa:

Restrição variável:

2. Bombas Bomba simples, deslocamento fixo:

Bomba simples, deslocamento variável:


SENAI 177

Bomba reversível com dois sentidos de fluxo:

3. Motores Motor rotativo, deslocamento fixo:

Motor rotativo, deslocamento variável:

Motor reversível, dois sentidos de fluxo:

Motor oscilante:

Cilindro de simples ação com retração por mola:

Cilindro com ação simples e com avanço por mola:


178 SENAI

Cilindro de dupla ação:

Cilindro com haste dupla:

Cilindro com dois amortecedores fixos:

Cilindro com dois amortecedores reguláveis:

Cilindro telescópico:

4. Outros Eixo com rotação em um único sentido:

Eixo com rotação nos dois sentidos (reversível):


SENAI 179

Manômetro:

Termômetro:

Rotâmetro (medidor de fluxo):

Motor elétrico:

Acumulador por peso:

Acumulador por mola:


180 SENAI

Acumulador por gás (genérico):

Acumulador por gás com bexiga:

Acumulador por gás com membrana:

Acumulador por gás com pistão:

Filtro:

Aquecedor na linha:


SENAI 181

Regulador de temperatura sem representação das linhas de fluxo do meio refrigerante:

Regulador de temperatura (as setas indicam que o calor pode ser introduzido ou dissipado):

Intensificador de pressão:

Pressostato:

5. Válvulas - símbolos básicos Válvula de retenção sem mola:

Válvula de retenção com mola:

Válvula de retenção pilotada para abrir:


182 SENAI

Válvula de retenção pilotada para fechar:

Válvula de retenção dupla ou geminada:

Válvula agulha:

Componente básico de válvula:

Válvula de passagem única, normalmente fechada:

Válvula de passagem única, normalmente aberta:

Duas conexões bloqueadas:

Duas direções de fluxo:


SENAI 183

Duas direções de fluxo interligadas:

Uma direção de fluxo em tandem e dois bloqueios:

Quatro conexões bloqueadas:

Passagem de fluxo bloqueada na posição central:

Símbolo para válvula de múltiplas vias (as setas mostram a direção do fluxo):

6. Válvulas - exemplos Válvula direcional, duas posições, três vias:

Válvula direcional, três posições, quatro vias (centro aberto):


184 SENAI

Válvula de posicionamento infinito (indicado por barras horizontais de centro fechado):

Válvula desaceleradora, normalmente aberta:

Válvula de segurança:

Válvula de descarga com dreno interno controlada remotamente:

Válvula de seqüência atuada diretamente e drenada externamente:

Válvula redutora de pressão:


SENAI 185

Válvula de contrabalanço com retenção integral:

Válvula controladora de fluxo de compensação de pressão e temperatura com retenção integral:

Válvula seletora de manômetro simples:

Válvula seletora de manômetro com manômetro incorporado:

Acionamentos Por ação muscular (símbolo básico, sem indicação de modo de operação):

Botão:

Alavanca:


186 SENAI

Pedal:

Apalpador ou came:

Mola:

Rolete:

Rolete articulado ou gatilho (operando em um único sentido):

Solenóide com uma bobina:

Solenóide com uma bobina, operando proporcionalmente:

Piloto direto:


SENAI 187

Piloto indireto:

Solenóide e piloto:

Solenóide ou piloto:

Solenóide e piloto ou mecânico:

Conversor hidropneumático:

O código de cores usado nos desenhos de componentes e nas linhas hidráulicas é o seguinte:

Vermelho - pressão do sistema ou operação:

Verde - sucção ou dreno:

Azul - fluxo em descarga ou retorno:


188 SENAI

Amarelo - fluxo controlado:

Laranja - pressão reduzida, pressão piloto ou pressão de carga:

Violeta - pressão intensificada:

Branco - fluido inativo:


SENAI 189

Referências bibliográficas 1. COLETÂNIA DE ARTIGOS TÉCNICOS; Hidráulica e Pneumática. 2V. São

Paulo, Associação Brasileira de Hidráulica e Pneumática, 1995.

2. GILLES, Ranald. V. Mecânica dos Fluidos Hidráulicos. São Paulo, Makron

Books, S. D.

3. REXROTH AUTOMAÇÃO. Treinamento Hidráulico; Apostila de instrução e

informação sobre hidráulica industrial. Diadema, Rexroth, 1987.

4. TECNOLOGIA DAS VÁLVULAS PROPORCIONAIS E SERVO-VÁLVULAS.

Diadema, Rexroth, 1997 (Treinamento hidráulico V2).

5. SENAI. SP. Comandos hidráulicos; Informação Tecnológica. São Paulo,

1987 (Apostila Mantenedor e reparador de circuitos hidráulicos).

6. SPERRY RAND – Manual de Hidráulica Industrial 935100 - BR - 6ª

edição. São Paulo, Sperry Vickers, 1980. 1V.

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