hidráulica - apostila (com figuras)

7/28/2019 hidrulica - apostila (com figuras)

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ELETRONUCLEAR Gerncia de Treinamento - GTR.O

TREINAMENTO GERAL DE MANUTENO

UNA II

INTRODUO HIDRULICA

Gerncia de Treinamento - GTR.O


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TGMINTRODUO HIDRULICA - Apostila Setembro/2000

SRIE: TREINAMENTO GERAL DE MANUTENO

FICHA TCNICA

Trabalho elaborado sob a coordenao da ELETRONUCLEAR e apoio do SENAIDR/RJ de Barra Mansa e Gerncia de Educao Profissional, com a participaode:

Coordenador Rafael Gomes MoreiraEletronuclear

Revisor Pedaggico Rafael Gomes Moreira - Eletronuclear

Revisor de Formatao Rafael Gomes Moreira - Eletronuclear

Desenhista Carlos Antonio dos Anjos - SENAI

Digitador Eduardo Alves Ferreira - SENAI

ATUALIZAES TGM

N DA REVISO DATA REVISOR

0001 01-12-2000 Bernardo Reis


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TGMINTRODUO HIDRULICA - Apostila Setembro/2000 1

NDICE

1. COMANDOS HDRALICOS ............................................................................................ 4

1.1 Introduo ............................................................................................................................. 4

1.2 Conceitos .............................................................................................................................. 4

1.3 Conservao de Energia ....................................................................................................... 7

1.4 Transmisso de Energia Hidrulica ...................................................................................... 8

1.5 Acionamento HidrulicoCaractersticas ......................................................................... 101.6 Reversibilidade ................................................................................................................... 12

2. FLUDOS HIDRULICOS ............................................................................................... 14

2.1 Introduo ........................................................................................................................... 14

2.2 Funes do Fludo Hidrulico ............................................................................................ 14

2.3 Tubulao ........................................................................................................................... 17

2.4 Vazamentos ........................................................................................................................ 20

3. PRESSES......................................................................................................................... 24

3.1 Introduo ........................................................................................................................... 24

3.2 Presso e Carga de Trabalho .............................................................................................. 25

3.2 Presso numa coluna de fludo ........................................................................................... 27

3.4 Presso AtmosfricaAlimentao da Bomba ................................................................. 303.5 Bombas de Deslocamento Positivo .................................................................................... 32

4. RESERVATRIOS ........................................................................................................... 34

4.1 Introduo ........................................................................................................................... 34

4.2 Generalidades ..................................................................................................................... 34

4.3 Construo do Reservatrio ............................................................................................... 35

4.4 Filtros e Peneiras ................................................................................................................ 37


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4.5 Dimensionando um Reservatrio ....................................................................................... 46

5. SMBOLOS GRFICOS DOS COMPONENTES HIDRULICOS ............................... 48

5.1 Introduo ........................................................................................................................... 48

5.2 Diagramas Representativos ................................................................................................ 48

5.3 Diagrama em Corte ............................................................................................................ 48

5.4 Linhas ................................................................................................................................. 49

5.5 Componentes Rotativos ...................................................................................................... 505.6 Cilindros ............................................................................................................................. 51

5.7 Vlvulas .............................................................................................................................. 52

5.8 Posies para o Reservatrio .............................................................................................. 53

5.9 Smbolos Grficos .............................................................................................................. 54

6. TIPOS E APLICAES DE VLVULAS ....................................................................... 60

6.1 Introduo ........................................................................................................................... 60

6.2 Conceito ............................................................................................................................. 60

6.3 Vlvulas Direcionais .......................................................................................................... 60

6.4 Classificao das Vlvulas Direcionais Quanto ao Direcionamento do Fluxo .................. 62

6.5 Vlvulas de Reteno ......................................................................................................... 73

6.6 Vlvulas de Desacelerao ................................................................................................. 83

7. VLVULAS CONTROLADORAS DE PRESSO ......................................................... 88

7.1 Introduo ........................................................................................................................... 88

7.2 Vlvula de Segurana ......................................................................................................... 89

7.3 Vlvulas de Controle de Presso de Ao Direta ............................................................... 95

7.4 Vlvulas Redutoras de Presso ........................................................................................ 105

7.5 Vlvula de Frenagem de Ao Direta .............................................................................. 107


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8. CILINDROS ..................................................................................................................... 111

8.1 Introduo ......................................................................................................................... 111

8.2 Tipos de Cilindros ............................................................................................................ 111

8.3 Construo do Cilindro .................................................................................................... 114

8.4 Montagem do Cilindro ..................................................................................................... 115

8.5 Capacidade dos Cilindros ................................................................................................. 116

8.6 Manuteno dos Cilindros ................................................................................................ 117

8.7 Equipamento Opcional ..................................................................................................... 118

9. BOMBAS ......................................................................................................................... 121

9.1 Bombas de Engrenagem ................................................................................................... 121

9.1.1 Tipos de Bombas de Engrenagens.................................................................................... 121

9.2 Bombas de Palhetas .......................................................................................................... 123

9.3 Bomba do Pisto ............................................................................................................... 126

10. MOTORES HIDRALICOS ........................................................................................... 140

10.1 Introduo ......................................................................................................................... 140

10.1 Caractersticas dos Motores ............................................................................................. 140

10.3 Frmulas para a Seleo de Motores ................................................................................ 141

10.4 Motores de Engrenagens .................................................................................................. 142

10.5 Motores de Palhetas ......................................................................................................... 144

10.6 Motores de Pistes em Linha ........................................................................................... 150

11. GLOSSRIOTERMOS TCNICOS ........................................................................... 158

13. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................. 175


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1. COMANDOS HDRALICOS

1.1 Introduo

A palavra hidrulicaprovm do grego hydra que significa gua e aulos quesignifica cano.

A hidrulica consiste no estudo das caractersticas e uso dos fluidos confinados.

Desde o incio, o homem serviu-se dos fluidos para facilitar o seu trabalho.

A histria antiga registra que dispositivos engenhosos, como bombas e rodas dgua jeram conhecidos desde pocas bem remotas.

Entretanto, s no sculo XVII, o ramo da hidrulica que nos interessa foi utilizado.

Baseava-se no princpio descoberto pelo cientista francs, Pascal, que consistia no usode fluido confinado para transmitir e multiplicar foras e modificar movimentos.

A lei de Pascal, resumia-se em:

A presso exercida em um ponto qualquer de um lquido esttico a mesma em todas

as direes e exerce foras iguais em reas iguais.

1.2 Conceitos

Hidrosttica a presso do lquido em repouso (parado). Talvez, pela simplicidadeda Lei de Pascal, o homem no percebeu o seu enorme potencial por dois sculos.Somente, no princpio da Revoluo Industrial, um mecnico britnico, Joseph Bramah,veio a utilizar a descoberta de Pascal para desenvolver uma prensa hidrulica (Fig. 1.1).


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Fig. 1.1Prensa Hidrulica

A figura 1.2 abaixo, demostra como Bramah aplicou o princpio de Pascal prensahidrulica.

1. Uma fora de 10 Kgf aplicada em um Pisto de 1 cm2 de rea.2. Desenvolver uma presso de 10 Kgf/cm2 (10 Atm) em todos os sentidos dentro

deste recipiente.3. Esta presso suportar um peso de 100 Kgf se tivermos uma rea de 10 cm2.

Fig. 1.2Princpio de Pascal aplicada Prensa Hidrulica.


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As foras so proporcionais as reas dos pistes.

Sadacm10

Kgf100

cm1

Kgf10Entrada

22

Este o princpio de um macaco hidrulico ou de uma prensa hidrulica

Princpios de Pascal

A presso exercida em um ponto qualquer de um lquido esttico a mesma em todasas direes e exerce foras iguais em reas iguais.

1.

Suponhamos uma garrafa cheia de um lquido, o qual praticamenteincompreensvel (Fig. 1.3).

2. Se aplicarmos uma fora de 10 Kgf numa rolha de 1cm2 de rea.3. O resultado ser uma fora de 10 Kgf em cada centmetro quadrado das paredes da

garrafa.

4. Se o fundo da garrafa tiver uma rea de 20 cm2 e cada centmetro estiver sujeito auma fora de 10 kgf, teremos como resultante uma fora de 200 Kgf aplicada aofundo da garrafa.

Fig. 1.3Garrafa Cheia de Lquido

Presso (fora por unidade de rea), transmitida em todos os sentidos atravs deum lquido confinado.


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1.3 Conservao de Energia

Uma lei fundamental da fsica afirma que a energia no pode ser criada e nem destruda.A multiplicao de foras no o caso de se obter alguma coisa por nada. O pistomaior, movido pelo fluido deslocado do pisto menor faz com que a distncia de cada

pisto seja inversamente proporcional s suas reas. O que ganha com relao foratem que ser sacrificado em distncia ou velocidade (Fig. 1.4):

1. Se o pisto se move 10 centmetros desloca 10 centmetros cbicos de lquido(1 cm2 x 10 cm = 10 cm3)

2. 10 centmetros cbicos de lquido movimentaro somente 1 centmetro neste pisto.3. A energia transferida ser igual a 10 quilos x 10 centmetros ou 100 Kgf . cm.4. Neste ponto tambm teremos uma energia de 100 Kgf . cm (1 cm x 100 Kgf).

Fig. 1.4A Energia no pode ser Criada nem Destruda

A primeira prensa hidrulica, de Bramah, e algumas prensas usadas atualmente utilizamgua como meio de transmisso. Todavia, o lquido mais comum, utilizado nos sistemashidrulicos, a base de petrleo.

O leo transmite fora, quase instantaneamente, por ser praticamente incompreensvel.

A compressibilidade de um leo % presso de 70 Kg/cm2, porcentagem essa quepode ser desconsiderada nos sistemas hidrulicos.


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interessante notar a semelhana entre esta prensa simples e uma alavanca mecnica.

Pascal j havia ento estipulado fora para fora assim como distncia paradistncia.

Potncia hidrulica comparada a um sistema de alavancas (Fig.1.5):

1. Se aplicarmos 10 Kgf neste ponto...2. Levantaremos 100 Kgf naquele ponto...3. Se este brao de alavanca for 10 vezes maior4. Que este outro.

Fig. 1.5Sistema de Alavancas

Presso a fora exercida por unidade de superfcie. Em hidrulica, esta presso expressa em Kg/cm2. Atmosfera, abreviada ATMou BAR.

Sabendo que a presso e a rea em que se aplica, podemos determinar a fora total:

Fora em Kgf = Presso (Kg/cm2) x rea (cm2)

1.4 Transmisso de Energia Hidrulica

A hidrulica pode ser definida como um meio de transmitir energia, pressionando umlquido confinado. O componente de entrada de um sistema hidrulico chama-se bombae o de sada, atuador.

Os atuadores so do tipo linear, como o cilindro demostrado; ou rotativo, no caso demotores hidrulicos (Fig. 1.6A e B):

1. A bomba empurra o lquido dentro de uma tubulao.


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2. Esta tubulao conduz o lquido aos atuadores que se movimentam, gerando umafora mecnica que move uma carga.

3. Alguns atuadores operam em uma linha reta (atuadores lineares), tais comocilindros. So usados para levantar cargas, exercem foras, fixar peas, etc...

Fig. 1.6ATransmisso de Energia Hidrulica

4. Os atuadores rotativos ou motores hidrulicos fornecem uma energia rotativa desada. Podem ser ligados a polias, engrenagens, cremalheiras e pinhes,transportadores, etc.

Fig. 1.6BTransmisso de Energia Hidrulica


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1.5 Acionamento HidrulicoCaractersticas

a) Parada InstantneaSe pararmos, instantaneamente, um motor eltrico, podemos danific-lo ou queimaro fusvel. Igualmente, as mquinas no podem ser bruscamente paradas e invertidosos sentidos, sem a necessidade de dar novamente a partida.

Observao: Entretanto, um atuador hidrulico pode ser parado sem danos quandosobrecarregado e recomear, imediatamente, assim que a carga for reduzida.Durante a parada, a vlvula de segurana desvia, simplesmente, o deslocamento dofluxo da bomba ao tanque.

b) Proteo de SobrecargaA vlvula de segurana protege o sistema hidrulico de danos causados porsobrecarga. Quando esta carga excede ao limite da vlvula, processa-se odeslocamento do fluxo da bomba ao tanque, com limites definidos ao torque ou fora.

A vlvula de segurana possibilita, tambm, o meio de ajustar uma mquina foraou ao torque especificado, tal como numa operao de travamento.

c) Dimenses ReduzidasMesmo em condies de alta velocidade e presso, os componentes hidrulicos

possibilitam transmitir um mximo de fora num mnimo de peso e espao.

d) Velocidade VarivelA maior parte dos motores eltricos tem uma velocidade constante, e isso aceitvel quando temos que operar uma mquina a uma velocidade constante.

O atuador (linear ou rotativo) de um sistema hidrulico, entretanto, pode seracionado a velocidades variveis e infinitas, desde que variando o deslocamento da

bomba ou utilizando-se de uma vlvula controladora de fluxo (Fig. 1.7 A e B):

1. Se uma bomba tem uma vazo constante de 10 litros por minutos (10 Lpm)2. E este volume de 10 litros.3. Este cilindro far este percurso em 1 minuto.


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Fig. 1.7AAtuadorVelocidade Mxima

Fig. 1.7BAtuadorVelocidade Reduzida

4. Se a bomba tem uma vazo de 10 litros por minuto...5. Mas uma vlvula restringe este fluxo.6. O atuador recebe apenas 5 litros por minuto (5 Lpm) e percorre somente

metade de seu curso em um minuto.

7. O excesso de 5 litros por minutos retorna ao reservatrio atravs da vlvula desegurana.


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1.6 Reversibilidade

Poucos so os acionadores reversveis. Os que so, normalmente, tm que ser quaseparados antes de poderem inverter a direo de rotao.

O atuador hidrulico pode ser invertido, instantaneamente, sem quaisquer danos, mesmoem pleno movimento.

Uma vlvula direcional de 4 vias ou uma bomba reversvel atuam este controleenquanto que a vlvula de segurana protege, de presses excessivas, os componentesdo sistema.

RepresentaoAtuador Hidrulico Reversvel (Fig. 1.8A e B):

1. Nesta posio da vlvula direcional2. A vazo da bomba dirigida para o lado da cabea do cilindro3. A haste do cilindro avana4. O leo proveniente do lado da haste do cilindro dirigido diretamente ao tanque

Fig. 1.8AAtuadorVlvula Direcional na sua Posio Paralela

5. Na outra posio da vlvula direcional, o leo dirigido para o lado da haste docilindro.

6. A haste do cilindro se retrai7. O leo proveniente da cabea do cilindro dirigido para o tanque


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8. A vlvula de segurana protege o sistema. Mandando o fluxo momentaneamente aotanque durante a reverso e quando o cilindro parado ou termina seu curso.

Fig. 1.8BAtuadorVlvula Direcional na Posio Cruzada


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2. FLUDOS HIDRULICOS

2.1 Introduo

A seleo e o cuidado na escolha do fluido hidrulico, para uma mquina, tero umefeito importante no seu desempenho e na vida dos componentes hidrulicos.

A formulao e aplicao dos fluidos hidrulicos , por si mesma, uma cincia bemalm da finalidade deste estudo.

Nesta unidade, encontraremos os fatores bsicos envolvidos na escolha de um fluido e

sua prpria utilidade. Um fluido definido como qualquer lquido ou gs.

Entretanto, o termo fluido no uso geral em hidrulica se refere ao lquido utilizado comomeio de transmitir energia.

Nesta unidade, o fluido significar o fluido hidrulico, seja um leo de petrleoespecialmente composto ou um fluido especial prova de fogo, que pode ser umcomposto sinttico.

2.2 Funes do Fludo Hidrulico

O fludo hidrulico tem quatro funes primrias:

Para transmitir energia. Para lubrificar as peas mveis. Para vedar as folgas entre as peas mveis. Para resfriar ou dissipar o calor.O fludo lubrifica as partes mveis (Fig. 2.1):1. O carretel de uma vlvula tpica desliza linearmente...2. Internamente no seu corpo...3. Em uma fina pelcula de fludo hidrulico (aqui mostrado exageradamente).4. Se esta passagem est sob presso, a pelcula faz a vedao nas passagens

adjacentes.


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Fig. 2.1Carretel de Vlvula

A circulao resfria o sistema (Fig. 2.2):

1. Como o fludo hidrulico circula atravs das linhas...2. E do reservatrio3. O calor gerado no sistema dissipado na atmosfera...

Fig. 2.2Dissipao de Calor

Transmisso de Energia Hidrulica:

A figura 2.3 abaixo, representa o fluxo de energia hidrulica.

1. A bomba empurra o lquido dentro de uma tubulao2. Esta tubulao conduz o lquido aos atuadores que se movimentam, gerando uma

fora mecnica que move uma carga


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3. O leo proveniente do lado da haste retorna ao reservatrio aps passar pela vlvuladirecional.

Fig. 2.3Transmisso de Energia Hidrulica


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2.3 Tubulao

Condutor:

Condutor o termo geral que engloba os vrios tipos de tubos e conexes quetransportam o fluido hidrulico entre os componentes. Nos sistemas hidrulicos existemtrs tipos principais de condutores:

Tubo de ao roscados (canos). Tubos de ao flagelados ou com anel. Tubos flexveis ou mangueiras.A seleo dos tubos para as redes condutoras, assim como a sua instalao, deimportncia primordial em circuitos hidrulicos.

1. Tubulaes estreitas provocar cavitao da bomba, perda de eficincia esuperaquecimento do circuito interno.

2. Paredes demasiadamente finas esto sujeitas a quebras constantes, e grossas demaisprovocaro um acrscimo intil no peso e no preo da instalao.

3.

Os tubos rgidos nas instalaes em mquinas que vibram esto sujeitos a trincar.4. As mangueiras absorvem vibraes e oferecem facilidade de acompanhar os

movimentos, mas devem ser devidamente protegidas.

O tubo roscado mais barato, entretanto, os tubos flangeados, com porca e anilha ouainda mangueiras, so mais convenientes para se conectarem, bem como facilitam amanuteno corretiva.

Objetivando baratear a tubulao atualmente os tubos de plsticos vm sendogradativamente aplicados.

As linhas hidrulicas so compostas, na grande maioria, de tubos de preciso, semcostura e estriados a frio. Observe a Fig. 2.4:

Fig. 2.4Ligao de Tubos, tendo nos Dois Lados Unio Roscada com Anel Penetrante


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O material de alta qualidade:

So aos de recozimento brilhante em gs de proteo, isentos de carepa, sendo ainda defavorvel deformao a frio. Ao efetuar-se o aquecimento, cumpre utilizarmosdispositivos apropriados de dobragem.

Todos os tubos dobrados a quente ou soldados devem, incondicionalmente, sersubmetidos a uma decapagem posterior.

Mangueiras

As linhas de comunicao por mangueiras so usadas quando a instalao da tubulaoapresentar dificuldades quanto ao espao de montagem. Linhas de mangueiras sousadas tambm no amortecimento de oscilaes de presso e rudos num sistema (Fig.2.5).

Fig. 2.5Ligao de Mangueiras, tendo nos Dois Lados uma Unio Roscada com AnelPenetrante

Funes das Linhas Hidrulicas:

H inmeras consideraes especiais relativas s funes das linhas (tubulaes) quedevem ser mencionadas:

1. O prtico da entrada da bomba normalmente maior que o da sada para acomodaruma linha de bitola maior. Ser de boa prtica manter essa bitola na linha inteira desuco, e to curta quanto for possvel. As curvas devem ser evitadas e a quantidadede conexes deve ser mantida no mnimo.

2. Como h sempre um vcuo na entrada de uma bomba, as conexes na linha deentrada tm que ser apertadas de modo a no permitir a entrada de ar no sistema.

3. Nas linhas de retorno, as restries so responsveis pela contra presso, resultandoenergia desperdiada. Usar bitolas adequadas para assegurar a velocidade baixa.

Aqui tambm deve-se evitar curvas e muitas conexes.


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4. As linhas de retorno soltas podem tambm admitir o ar no sistema pela aspirao.Estas linhas tm que ser apertadas e devem terminar abaixo do nvel do leo paraque no haja aerao e turbulncia.

5. As linhas entre os atuadores e vlvulas de controle de fluxo devem ser curtas ergidas para um controle de fluxo preciso.

Instalao de Mangueiras:

A mangueira deve ser instalada de modo que no se tora duramente a operao damquina. Deve-se permitir uma folga para o movimento livre e para a absoro dos

picos de presso.

Mangueiras muito longas e com possibilidade de sofrer toro devem ser evitadas.

Pode torna-se necessrio usar braadeiras para evitar que a mesma se enrosque ouembarace com peas mveis. A mangueira sujeita a atritos com qualquer outra peadeve ser protegida.

Quando se protege uma rede de tubulao, por motivo de longevidade e segurana deregime, importante atender s sees transversais requeridas e s presses mximasadmissveis implicadas.

Isto diz respeito:

escolha correta da qualidade da mangueira. Estar de acordo com a presso e temperatura prevista.Consideraes Acerca dos Materiais:

Se no levarmos em considerao o custo, prefervel usar tubos flangeados em vez deroscados devido a uma melhor vedao, alm da convivncia de serem aproveitveis ecom manuteno mais rpida. Mangueiras flexveis no precisam ser limitadas saplicaes mveis.

Podem ser convenientemente usadas em linhas curtas e tm capacidade de amortecerchoques. As conexes hidrulicas devem ser de ao, com exceo das linhas de suco,linhas de retorno e de dreno, onde o ferro malevel pode ser usado.

Tubos e conexes galvanizados devem ser evitados porque o zinco pode reagir comcertos aditivos de leo.

Tubulaes de cobre tambm devem ser evitadas porque as vibraes do sistemahidrulico podem temperar o cobre rachando-o nas juntas.

Alm disso, o cobre diminui a vida do leo.


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2.4 Vazamentos

O vazamento excessivo num circuito hidrulico reduz a eficincia, consumindo energiaou criando problemas de derrame de leo, ou ambos.

Vazamento Interno A maioria dos componentes contrada com uma tolernciaque permite uma certa quantidade de vazamento interno. As peas mveis naturalmentetm que ser lubrificadas e as passagens so constitudas para esse fim.

Outros sim, certos controles tm passagem de vazamento interno para evitar odesequilbrio de carretis de vlvulas e pistes. O vazamento interno no significa perdado fluido. Este volta ao reservatrio atravs de um dreno externo ou pela passagem

interna do componente.

O aumento de vazamento ocorre quando houver desgaste do componente, e a folga entreas peas aumenta. Este aumento de vazamento reduz a eficincia do sistema,diminuindo a velocidade de trabalho e gerando calor. Finalmente, se a passagem internado vazamento for suficientemente grande, toda a vazo da bomba pode passar atravsdela e a mquina deixa de operar.

Vazamento Externo O vazamento externo desagradvel e pode-se tornar perigoso. antieconmico porque raramente se pode aproveitar este leo. A causa principal dovazamento externo uma instalao imprpria. O vazamento pelas juntas devido m

instalao ou a vibraes e choques que ocasionam a soltura das linhas. Linhas de drenoimprprias, presses de operao excessiva e contaminao no fluido so que danificamos retentores.

Bloco de montagem (manifold) contm todas as passagens interligadas paraeliminar a tubulao entre as vlvulas (Fig. 26).

Fig. 2.6 - Manifold


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Como evitar vazamentos

As trs consideraes gerais para evitar vazamentos so:

Construir, por princpio, um sistema que diminua essa possibilidade (gaxetas oumontagem com subplaca).

Instalao apropriada. Controle das condies de operao.Analisando cada um desses casos:

1. Desenho da construo de equipamentos que evitem vazamento (Fig. 27):Tipos de conexes de roscas paralelas e flanges soldadas tm menos possibilidade devazamento do que as conexes-padro para tubos roscados.

A instalao de vlvulas com os tubos conectados permanentemente s placas demontagem tem feito uma grande diferena em evitar vazamento, bem, como facilitar amanuteno.

A maioria das vlvulas construdas atualmente desse tipo.

A expresso montagem gaxeta foi originalmente aplicada a esse tipo, porque asgaxetas foram usadas nas primeiras vlvulas montadas com subplaca. O termomontagem gaxeta ou subplaca , ainda, usado para fazer referncia s vlvulas

montadas em subplacas vedadas com anis de borracha tipo O ou anis torneados.

Neste tipo de montagem encontramos tambm o uso de distribuidores (Manifold).Alguns so furados e outros combinam placas de montagem com placas recortadassoldadas uma em cima de outra, providenciando ligaes entre as vlvulas e eliminandoa tubulao externa.


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Fig. 2.7 - Unidade com Tubulao Posterior oferece Proteo a todas as Conexes

2. Instalao apropriada:Uma instalao cuidadosa, no mordendo ou torcendo um retentor, assegura umaconexo prova de vazamento. Os fabricantes freqentemente recomendam umaferramenta especial para a colocao correta de retentores de eixo do tipo labial. Avibrao e a tenso nas juntas so os fatores mais comuns que causam os vazamentosexternos. Devem ser evitados em uma instalao adequada.

3. Controle das condies de operao:O controle sobre as condies de operao pode-se tornar muito importante para a vidado retentor. Os seguintes fatores de operao podem ajudar a evitar um vazamento.

Evitar a contaminaoUm ambiente contaminado com umidade, sujeira ou qualquer material abrasivo, tende aencurtar a vida dos retentores de eixo e de haste de pistes expostos ao ar. Deve-se usardispositivos de proteo nos ambientes contaminados.

Igualmente importante Ter fluido limpo para evitar danos nos retentores internos.


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Compatibilidade de fluidoAlguns fluidos resistentes ao fogo atacam e desintegram certos retentores. Poucosretentores so compatvel com todos os fluidos. O fabricante deve ser consultadoquando da mudana de tipo de fluido, se houver qualquer dvida quanto ao retentorapropriado a ser usado. Os aditivos de fluido (colocados pelo usurio de mquinas),tambm, podem atacar os retentores e devem ser usados somente sob recomendaes dofornecedor do fludo.

TemperaturaNas temperaturas extremamente baixas um retentor pode-se tornar quebradio

perdendo, assim, sua funo.Nas temperaturas muito altas um retentor pode ficar duro, mole ou deformado. Atemperatura de operao deve-se mantida dentro da faixa de resistncia dos retentoresem uso.

PressoUm fluido sob excesso de presso pode danificar um retentor, causando vazamento.

LubrificaoNenhum retentor deve ser instalado ou operado a seco. Dever ser lubrificado, casocontrrio o retentor se gastar rapidamente e vazar. Os retentores de couro devem serembebidos no fluido antes da instalao. Os retentores sintticos no so absorventescomo couro, porm devem ser lubrificados antes da instalao.


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3. PRESSES

3.1 Introduo

A presso resulta da resistncia oferecida ao fluxo do fluido.

A resistncia em funo de:

1. A carga de um atuador;2. Uma restrio (ou orifcio) na tubulao.As representaes a seguir (Fig. 3.1A e B) demostram como funciona uma carga sobreum atuador. O peso de 1000 quilogramas oferece resistncia ao fluxo sob o pisto e criaa presso no leo. Se o peso aumenta, o mesmo acontece com a presso.

A presso proporcional carga e a leitura do manmetro indica a carga do trabalho(em Kg/cm2) a qualquer momento.

1. A fora de 1000 Kgf2. A rea de 10 cm23. A presso ser 1000 10 = 100 Kg/cm2


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Fig. 3.1AFuncionamento de um Atuador

Restringindo-se mais o registro, isto far com que passe menos leo atravs do mesmo emais na vlvula de segurana.

4. Quando a vlvula de segurana permite passagem parcial ou total do fluxo;5. O manmetro acusar o ajuste de regulagem da vlvula de segurana.

Fig. 3.1BFuncionamento de um Atuador

Com o registro completamente fechado, toda a vazo passar pela vlvula de seguranaa 70 Kg/cm2. Pode-se concluir, pelo exemplo acima, que vlvula de segurana ou umcomponente que limite a presso deve sempre ser usado quando nos sistemas seutilizem bombas de deslocamento positivo.

Neste fascculo o assunto estudado ser PRESSO como um dos fatores vitais para ofuncionamento dos comandos hidrulicos.

Dois aparelhos medem a intensidade de presso:

Manmetromede a presso positiva Vacumetromede a presso negativa

3.2 Presso e Carga de Trabalho

A presso proporcional carga e a leitura do manmetro indica a carga do trabalho

(em Kg/cm2) a qualquer momento.


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A presso igual fora dividida pela rea do pisto. expressado pela frmula:

2

2kgf/cm

cmA

kgfFP

Onde:

P = Presso em Kgf/cm2

F = Fora em quilogramas-fora

A = rea em cm2

Observao:

O aumento ou decrscimo na carga resultar num aumento ou decrscimo na presso deoperao.

A fora proporcional presso e a rea

Quando se utiliza um cilindro hidrulico para fechar ou prensar, a fora gerada pode sercalculada por:

A.PF

Exemplo:

Supondo que uma hidrulica tenha uma regulagem de 100Kg/cm2 de presso (fig. 3.2) eque esta presso seja aplicada numa rea de 20cm2. A fora gerada ser de 2000 Kg.

Calculando a rea de um pisto

Frmula:

2d.0,7854A ou A = x R2

Onde:

A = rea em cm2

d = Dimetro do pisto em cmR = Raio do pisto em cm

Da frmula bsicaA

FP deduzem-se A.PF e

P

FA

1. Se esta vlvula for regulada a 100 Kg/cm2


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2. E a rea do pisto tiver 20 cm23. A fora atuante ser 100 x 20 = 2000 Kg (2 Tons)

A fora igual ao produto de presso pela rea.

Fig. 3.2Prensa Hidrulica

3.2 Presso numa coluna de fludo

O peso do volume de um leo varia em funo de sua viscosidade. Entretanto, nas

condies normais exigidas, o peso do volume da maioria dos leos hidrulicos 0,90Kg/dm3.

Um fato importante relacionado ao peso do volume de um leo o efeito causado pelomesmo quando o leo d entrada em uma bomba.

O peso do leo cria uma presso de 0,090 Kg/cm2 no fundo de uma coluna de 1 m deleo.

Assim, para calcular a presso no fundo de uma coluna de leo, basta, simplesmente,multiplicar a altura em metros por 0,09 Kg/cm2 (Fig. 3.2):


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1. Um decmetro cbico de leo pesa aproximadamente 0,90 quilos.2. Se este peso for dividido igualmente entre os 100 centmetros quadrados da base. A

fora em cada centmetro quadrado de 0,0090 Kgf. A presso na base ser de0,0090 atmosferas (Kgf/cm2).

3. Uma coluna de dois centmetros pesar duas vezes mais e a presso na base dacoluna ser de 0,018 atmosferas.

O peso de leo gera presso.

Fig. 3.3Presso no Fundo de uma Coluna de leo

Aplicando-se este princpio, observe, agora, as condies em que o reservatrio estlocalizado: acima ou sob a entrada da bomba (Fig. 3.4A e B).

Quando o nvel do leo est acima da entrada da bomba, uma presso positiva fora oleo para dentro da bomba.

1. Se o nvel de leo est 30 decmetros acima da entrada da bomba.2. A presso aqui de 30 x 0,0090 ou 0,27 atmosferas. A bomba est sendo alimentada

com uma presso positiva.


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Fig. 3.4ANvel de leo acima da Entrada Alimenta a Bomba

Por outro lado, se a bomba estiver localizada acima do nvel do leo, um vcuoequivalente a 0,90 Kg/cm2, por metro, ser necessrio para levantar o leo at a entradada bomba.

Na verdade, o leo no levantado pelo vcuo, mas forado pela presso atmosfrica,no vo criado no orifcio de entrada, quando a bomba est em operao.

3. Se o nvel de leo est 30 decmetros abaixo da entrada da bomba.4. Haver um vcuo equivalente a 0,27 atmosferas somente para succionar o leo. O

mecanismo da bomba cria uma condio de presso negativa.

Fig. 3.4BO Nvel de leo Abaixo da Bomba Requer um Vcuo para que o leo sejaSuccionado

Observao:


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A gua e os vrios fluidos hidrulicos que resistem ao fogo so mais pesados do que o

leo e, portanto, requerem mais vcuo por metro de levantamento.

3.4 Presso AtmosfricaAlimentao da Bomba

A bomba normalmente alimentada pelo leo proveniente da diferena de presso entreo reservatrio e sua entrada. Normalmente, a presso do reservatrio a pressoatmosfrica, ou seja, 1Kg/cm2. necessrio ento criar um vcuo parcial ou uma

presso reduzida para que haja fluxo.

A representao abaixo (Fig. 3.5A e B) demostra um tpico macaco hidrulico, umsimples pisto alternado. Ao puxar o pisto cria-se um vcuo parcial na cmara de

bombeamento. A presso atmosfrica no reservatrio empurra o leo, enchendo o vo.(uma bomba rotativa, as cmaras sucessivas aumentam em tamanho ao passarem pelaentrada, criando-se assim uma condio idntica).

1. Em seu curso de suco, o pisto da bomba se move para fora aumentando a suacmara de bombeamento.

2. Um vazio ou um vcuo parcial criado neste espao.3. A presso atmosfrica age neste ponto empurrando o leo para a cmara,

preenchendo o vazio criado.

Fig. 3.5AMacaco Hidrulico Tpico

A figura abaixo ilustra o exemplo anterior.

Observe:


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4. Se 8 litros por minuto so perdidos atravs de um vazamento5. O leo no perdido (2 Lpm) dever ainda levantar o pisto6. Assim existir ainda uma fora de 1000 Kg sobre o leo e a presso desta forma ser

mantida

A perda total da presso no sistema s provocada pela perda total do fluxo dabomba

Fig. 3.5BMacaco Hidrulico

Assim, a bomba pode estar desgastada, perdendo praticamente toda a sua eficincia,porm, sua presso mantida. Essa presso mantida no um indicador das condiesda bomba.

necessrio medir-se o fluxo numa dada presso para se determinar as condies dabomba.

Cuidados Especiais:

1. Se for possvel formar um vcuo completo na entrada, haver ento 1 Kg/cm2 depresso para empurrar o leo para dentro da cmara. Entretanto, a diferena depresses deve ser bem menor.

2. Os lquidos vaporizam no vcuo total e isto provoca a formao de bolhas de ar noleo; as bolhas atravessam a bomba, explodindo com fora considervel quando

expostas presso na sada e danificam a bomba.


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3. Mesmo que o leo tenha boas caractersticas (e o leo hidrulico tem), devaporizao, uma presso muito baixa, na entrada (alto ndice de vcuo) permitir aoar misturado com leo escapar.

4. A mistura de ar com leo pode causar cavitao. Quanto mais rpido a bomba girar,menor ser esta presso, aumentando assim a possibilidade de cavitao.

5. A maioria dos fabricantes de bombas recomenda um vcuo mximo de 0,85 Kg/cm 2absoluto na entrada da bomba. Assim, com uma presso de 1 Kg/cm2, resta umadiferena de 0,15 Kg/cm2 a empurrar o leo para dentro da bomba. Evitando-se umaaltura excessiva, as linhas de entrada permitem a suavidade do fluxo com o mnimode atrito.

6. Se as conexes de entrada no forem bem vedadas, o ar presso atmosfricaconcentra-se na rea de baixa presso e entra na bomba. Esta mistura tambminconveniente e barulhenta mas, diferente da que provoca cavitao. O ar, quandoexposto presso na sada, comprimido formando um amortecedor e no cedeviolentamente. No se dissolve no leo, mas, entra nos sistemas como bolhascompreensveis que causam operaes irregulares na vlvula e no atuador.

7. A aerao excessiva (ar no fluido hidrulico) faz com que o fluido tenha umaaparncia leitosa e com que os componentes operem irregularmente devido compressibilidade do ar, retido no fluido.

3.5 Bombas de Deslocamento Positivo

A figura 3.6 abaixo representa uma bomba de deslocamento de 10 L/min, com umavlvula de segurana regulada para 70 Kg/cm2, ligada na sada a uma simples torneira.Se esta torneira estiver toda aberta, o deslocamento do fluxo da bomba processa-se semrestrio, e no se regista presso no manmetro.

1. Quando a torneira est totalmente aberta, todo o fluxo da bomba pode atravess-lasem restries

2.No h presso nesta condio


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Fig. 3.6Esquema de Funcionamento de um Sistema Hidrulico

A maioria das bombas utilizadas nos sistemas hidrulicos so classificados comobombas de deslocamento positivo.

Isto significa que, com exceo de variaes na eficincia, o deslocamento constante respectiva presso. A sada positivamente separada da entrada, de forma que o queentra na bomba forado para o prtico da sada.

A funo da bomba criar o fluxo; a presso causada pela resistncia ao fluxo. Huma tendncia comum em responsabilizar a bomba por qualquer perda de presso queocorra.

Com poucas excees, a perda de presso s ocorre quando houver um vazamento total.

Exemplo:

Uma bomba desloca 10 litros/minuto sob um pisto de 10 cm2 de rea, para levantar umpeso equivalente a 1000 quilogramas. Enquanto o peso est sendo levantado ou mantidopelo leo hidrulico, a presso ser de 100 Kg/cm2.

(1000 : 10 = 100 Kg/cm2)

Mesmo que um furo no pisto deixasse escapar 8 litros por minuto a 100 Kg/cm

2

apresso seria mantida constante, embora o levantamento se processe mais lentamente.


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4. RESERVATRIOS

4.1 Introduo

O reservatrio, parte obrigatria de um circuito hidrulico, to necessrio como vriosoutros componentes. Basicamente, armazena o fluido a ser usado pelo sistema.

Um reservatrio bem projetado deve conter:

Tampas para limpeza; Plug para drenagem; Visores para verificao do nvel; Abertura para abastecimento com tela filtrante; Tampo para respiro e manuteno da presso atmosfrica; Chicana para evitar turbulncia, permitir assentamento de impurezas e ajudar

dissipar o calor;

Uma regra geral para o seu dimensionamento ser de duas a trs vezes a capacidadeda bomba em litros por minuto.

Outros detalhes construtivos sobre reservatrios sero apresentados no desenvolvimentodeste fascculo.

4.2 Generalidades

O projeto dos sistemas hidrulicos industriais tem uma vantagem sobre os de sistemasaeronuticos ou de equipamentos mvel. Esta vantagem est na flexibilidade dodesenho de um reservatrio.

Se no houver problemas de localizao ou de tamanho, o reservatrio (tanque) pode serprojetado para cumprir vrias funes.

Basicamente, armazena o fluido at que seja solicitado pelo sistema.

Porm:

Deve-se ter espao para separao do ar do fluido. Deve-se permitir que os contaminadores se assentem. Deve-se ajudar a dissipar o calor gerado pelo sistema.


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O reservatrio deve ser projetado visando fcil manuteno (Fig. 4.1).

Fig. 4.1Reservatrio Industrial Tpico

4.3 Construo do Reservatrio

Um reservatrio industrial tpico, conforme as normas da industria demostrado na fig.4.1. O tanque construdo soldando-se placas de ao com supores adequados,separando a unidade do cho.

O interior do tanque pintado com tinta especial para reduzir a ferrugem que possaresultar da condensao da umidade. Est tinta tem que ser compatvel com o fluidousado.

O reservatrio projetado para facilitar a manuteno do fluido

O fundo do tanque feito de tal maneira que o fluido possa ser drenado atravs deum plug.

recomendvel o uso de visores para facilitar as verificaes do nvel do fluido. Na abertura para abastecimento do fluido, uma tela filtrante usada para evitar a

contaminao do fluido.

a) Respirador ou Tampo de Respiro


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Um tampo para respiro utilizado na maioria dos tanques e estes devem ter um filtro

de ar, de tamanho adequado, para manter a presso atmosfrica no interior do tanque,esteja ele cheio ou vazio. Em geral quanto maior for a vazo, tanto maior deve ser orespirador.

b) ChicanaUma chicana que se estende longitudinalmente atravs do centro do tanque deve teruma altura de 2/3 do nvel do fluido, e usada para separar alinha de entrada da deretorno, evitando, assim, a recirculao contnua do mesmo leo (Fig. 4.2).

Fig. 4.2Uma Placa de Separao (Chicana) Controla a Direo do Fluxo no Tanque

So funes bsicas de uma chicana:

1. Evitar turbulncias no tanque2. Permitir o assentamento de material estranho3. Ajudar a dissipar o calor atravs das paredes do tanquec) Conexes e Montagens de LinhasA maioria das linhas para o reservatrio termina abaixo do nvel do leo. As conexesessas linhas ao tanque so feitas por flanges com vedao, o que evita a penetrao desujeira e facilita a remoo dos filtros para a limpeza.

Orientaes:


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1. As linhas de suco e de retorno devem ser abaixo do nvel do fludo, caso contrrio,o ar pode se misturar com leo e formar espuma.

2. As linhas de dreno, entretanto, podem terminar acima do nvel do fluido, par evitar aformao de uma contrapresso nas mesmas ou ento evitar um sifonamento.

3. As conexes sobre o nvel do leo tm que ser bem vedadas para no permitir aentrada de ar no sistema.

4. As que esto sob o nvel so apertadas o suficiente para permanecerem conectadas.5. As linhas de suco e de retorno devem estar abaixo do nvel, e as que no tenham

filtros acoplados devem ser cortados num ngulo de 45 graus. Isto evita umarestrio s correntes normais do fluxo.

6.Numa linha de retorno, a abertura angulada deve ser proporcional de tal maneira queo fluxo seja dirigido s paredes do tanque no lado oposto linha de suco da

bomba.

4.4 Filtros e Peneiras

O fluido hidrulico mantido limpo no sistema, principalmente, por dispositivos taiscomo filtros e peneiras. Utilizam-se tambm plugs magnticos para captar partculas de

ao o fluido.

Estudos recentes indicaram que partculas micrnicas, de 1 at 5 microns, tm efeitodegradantes, causando falhas no sistema e acelerando a deteriorao do leo em muitoscasos. Provavelmente, sempre haver controvrsia na indstria sobre a definio exatade filtros e de peneiras.

A Associao Nacional de Energia de fluido, para diminuir esta controvrsia, publicouestas definies:

FiltroUm dispositivo cuja funo a reteno, por meio de material poroso, doscontaminadores insolveis de um fluido.

PeneiraUm filtro grosso, feito com tela de arame.Para simplificar, seja o dispositivo um filtro ou peneira, sua funo de reter oscontaminadores quando atravessado pelo fluido.

Filtros para Linhas de Retorno


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Esses filtros retm as partculas finas antes que o fluido retorne para o reservatrio. So

teis principalmente em sistemas que no tem grandes reservatrios, para permitirem oassentamento dos contaminadores. Um filtro de retorno quase obrigatoriamente usadonum sistema que utilize uma bomba de alto rendimento, pois a mesma possui pequenastolerncias em suas peas e no pode ser protegida suficientemente, apenas, por umfiltro de suco.

Filtros para Linhas de Presso

Existem filtros desenhados para uso nas linhas de presso que podem deter as partculasbem menores que os filtros de suco. Um filtro assim pode ser aplicado onde oscomponentes, tais como vlvulas, tolerem menos sujeira do que uma bomba.

Naturalmente, estes filtros precisam resistir presso do sistema e so instalados nassadas das bombas.

Filtros Tipo Indicador

Os filtros indicadores so projetados para assimilar ao operador quando se deve limparo elemento. Havendo acmulo de sujeira, a presso negativa aumenta, movimentandoassim o elemento. Em uma extremidade deste, est conectado um indicador que mostraao operador o estado do elemento (Fig. 4.3A e B).

Outra caracterstica deste tipo de filtro a facilidade com que se remove ou substitui o

elemento. A maioria dos filtros deste tipo so projetados para uso na linha de entrada.O indicador rotativo mostra:

Verdepara o elemento limpo.

Amarelopara filtragem parcial.

Vermelhonecessidade de limpeza do elemento.


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Fig. 4.3AFiltro Tipo Indicador

Um filtro com indicador a cores mostra quando necessria a limpeza.

Fig. 4.3BFiltro Tipo Indicador

O indicador rotativo mostra:


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Verdepara o elemento limpo.

Amarelopara filtragem parcial.Vermelhonecessidade de limpeza do elemento.

Peneiras e Filtros para Linha de Suco

Em um sistema hidrulico, o filtro pode estar localizado em trs reas distintas: na linhade entrada, na linha de presso, ou na linha de retorno (Fig. 4.4A, B e C).

O filtro de entrada (suco) protege a bomba.

O filtro para linhas de presso instalado na sada das bombas


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Os filtros de retorno evitam a contaminao do reservatrio

Figs. 4.4A, B e CPosies dos Filtros

ESPECIFICAO DO FILTRO

Relao entre Nominais e Absolutas

Quando se especifica um filtro em tantos mcrons, refere-se relao nominal do filtro.Um filtro de 10 mcrons por exemplo, deter a maioria das partculas de 10 mcrons ou

de tamanho maior. A capacidade absoluta, entretanto, ser um pouco maior,provavelmente ao redor de 25 mcrons. A capacidade absoluta , efetivamente, otamanho da abertura ou da maior porosidade do filtro, e um fator importante, somente,quando for condio determinante que nenhuma partcula de um tamanho especificado

possa circular no sistema.

Relao entre Malha e Mcron

Uma tela simples ou peneira de arame classificada pela capacidade de filtrar, por umnmero de malha ou seu equivalente. Quanto mais alto o nmero de malha ou peneira,mais fina a tela. Os filtros feitos de outro material, sem ser tela de arame, so

classificados pelo tamanho mcron. Um mcron equivalente a um milionsimo de ummetro. A menor partcula que o olho humano pode ver tem aproximadamente, 40mcrons.

As peneiras so geralmente usadas para as linhas de entrada ou suco. Os filtrosmicrnicos so geralmente usados nas linhas de retorno.

MATERIAIS FILTRANTES

Os materiais filtrantes so classificados como mecnico, absorvente ou adsorvente.

Os filtros mecnicos operam com telas ou discos de metal para as partculas. A maiorparte dos filtros mecnicos de malha grossa.


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Absorvente Esses filtros so usados para deter as partculas minsculas nossistemas hidrulicos. So feitos de material poroso como: papel, polpa de madeira,algodo, fios de algodo ou l e celulose. Os filtros so banhados de resina parafortific-los.

Adsorvente Adsorventes ou ativos, tais como carvo ou terra, no devem serusados nos sistemas hidrulicos, pois, podem eliminar os aditivos essenciais dofluido hidrulico.

Os plugs magnticos so usados para reter as partculas de ferro e de ao (Fig. 4.5).

Fig. 4.5 - Plugs Magnticos

Este outro exemplo de malha relativamente grossa em relao ao filtro, e constitudade tela de arame fino.

Uma peneira de malha 100, que serve para leo fino, protege a bomba de partculas de150 mcrons.

Filtros de suco feito de malha de arame fino. Demostra uma peneira tpicainstalada dentro de um reservatrio, na entrada da bomba (Fig. 4.6).


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Fig.4.6Peneira Tpica

H tambm filtros para linha de suco que so montados fora do reservatrio, bemprximo bomba. Estes tambm so de malha grossa. Este filtro, normalmente comelemento de celulose, cria queda de presso por vezes no tolervel numa linha deentrada.

OUTROS TIPOS DE ELEMENTOS FILTRANTES]

So constitudos de vrias maneiras:

O tipo de superfcie o mais comum. Este tipo de filtro feito de tecido tranado ouento de papel tratado que permite a passagem do fludo. Um controle preciso de

porosidade tpico nos elementos tipo superfcie (Fig. 4.7).


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Fig. 4.7Elemento Tipo Superfcie

Filtro de Fluxo Total

O termo fluxo total, aplicado ao filtro, significa que todo o fluxo no prtico de entrada

passa atravs do elemento filtrante.

Na maioria desses filtros, entretanto, h uma vlvula que se abre numa pressopreestabelecida para dirigir o fluxo direto ao tanque. Isto evita que o elemento entupidorestrinja o fluxo excessivamente. O filtro da fig. 4.8 abaixo deste tipo. desenhado,

primeiramente, para linhas de retorno com filtraes de 10 ou 25 mcrons, atravs de umelemento tipo superfcie.

O fluxo, como demostrado, de fora para dentro, isto , ao redor do elemento eatravs do centro. Uma vlvula de reteno se abre quando o fluxo total restringido

pelo elemento contaminado, elevando a presso. Para se trocar o elemento bastaremover um s parafuso.


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Fig. 4.8Filtro de Fluxo Total

Elementos de um filtro do tipo alongado so compostos de camadas de tecido oumaterial fibroso, que fornecem passagens difceis para o fluido. As passagensvariam em tamanho, e o grau de filtragem depende da quantidade de fluxo. Um

aumento de fluxo tende a soltar as partculas detidas. Este tipo de elemento ,geralmente, limitado a baixo fluxo e condies de baixa queda de presso (Fig. 4.9).

Fig. 4.9Elemento de Filtro do Tipo Alongado


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O filtro mecnico tipo rotativo separa as partculas do leo entre placas levemente

espaadas. O mesmo requer que uma manopla seja girada periodicamente, para acionaras placas raspadoras que destacam as partculas de impurezas, depositadas em espaosvrios discos. As impurezas so removidas pela drenagem do filtro (Fig. 4.10).

Fig. 4.10Filtro Mecnico (Tipo Rotativo)

4.5 Dimensionando um Reservatrio

sempre desejvel um tanque grande para promover o resfriamento e a separao doscontaminadores. No mnimo, um tanque tem que conter todo o fluido do sistema assimcomo manter um nvel suficientemente alto para que no haja o efeito de redemoinho nalinha de suco. Se isto ocorrer, haver mistura de ar com fluido.


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Fatores que devem ser considerados no dimensionamento de um reservatrio:

1. A dilatao do fluido devido ao calor.2. Alteraes do nvel devido operao do sistema.3. A rea interna do tanque exposta condenao de vapor de gua.4. Calor gerado no sistema.Em equipamento industrial, costume dimensionar um reservatrio, pelo menos, deduas ou trs vezes a capacidade da bomba em litros por minuto.

Observao:

Em sistemas mveis ou aeronuticos, os benefcios de um reservatrio grande s vezestm que ser sacrificados, devido ao limite de espao e peso.


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5. SMBOLOS GRFICOS DOS COMPONENTES HIDRULICOS

5.1 Introduo

Os circuitos hidrulicos e seus componentes so representados de diferentes maneiras.Dependendo do que a figura deve comunicar, pode ser desenho representando o prpriocomponente; um corte mostrando a construo interna; um desenho grfico quedemonstra funo; ou a combinao de qualquer dos trs.

Os smbolos grficos so simples figuras geomtricas, sem preocupao de mostrar aforma de construo interna do componente, mas somente sua funo no circuito.

Neste fascculo sero estudados os principais smbolos grficos utilizados na hidrulica. atravs destes smbolos que o profissional l as plantas de instalao, identifica oscomponentes e efetiva seu trabalho.

5.2 Diagramas Representativos

Um diagrama representativo (Fig. 5.1) usado principalmente para mostrar a disposiodo encanamento de um circuito. Os smbolos so desenho dos contornos que mostram aforma externa efetiva dos componentes e o encanamento at as vrias aberturas das

unidades. Os diagramas representativos tm pouco valor para instruo ou para asoluo de problemas, pois no mostram a construo interna ou funo doscomponentes.

Fig. 5.1Diagrama Representativo

5.3 Diagrama em Corte


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Os diagramas em corte contm muitas informaes sobre a operao de um circuito e

sobre a construo e operao de seus componentes. Estes diagramas so ideais parainstruo e so largamente usados para esse fim. Devido ao tempo e ao custoenvolvidos, raramente so feitos para outros fins.

Freqentemente fazem-se mltiplos diagramas em corte, cada um mostrando uma fasediferente da operao do circuito. Cdigos de cores ou desenhos so usados nas linhas,

para demonstrar a funo do fluido durante a fase de operao que est sendorepresentada (Fig. 5.2A, B e C).

Fig. 5.2Diagramas em Corte, Combinado e Grfico

5.4 Linhas


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So os canos hidrulicos, tubos e passagens de fluido so demostrados como linha

individual.So trs classificaes bsicas (Fig. 5.3)

1. Uma linha de trabalho (slida) transporta o fluxo principal no sistema. Para osefeitos grficos inclui a linha de entrada da bomba (suco) linhas de presso e deretorno ao tanque.

2. Linha piloto (tracejada comprida) transporta o fluido, que usado para controlar aoperao de um vlvula ou um outro componente.

3. Linha de dreno (tracejada curta) transporta o vazamento de leo para o reservatrio.

Fig. 5.3Trs Classificaes de Linhas Hidrulicas

5.5 Componentes Rotativos

Um crculo o smbolo bsico para os componentes rotativos.

Tringulos (cheios) de energia so colocados dentro dos smbolos para demostr-loscomo fontes de energia (bombas) ou ento receptores de energia (motores).

Se o componente for unidirecional, o smbolo contm um nico tringulo. Uma bomba

ou motor reversvel desenhado com 2 tringulos (Fig. 5.4).


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Fig. 5.4Um Crculo com um Tringulo Cheio (de Energia) Simboliza uma Bomba ouum Motor Hidrulico

5.6 Cilindros

Um retngulo representa um cilindro com indicaes de um pisto, haste e prticos.

Um cilindro de simples efeito demostrado aberto no lado da haste com apenas umprtico no lado da cabea.

Um cilindro de duplo efeito aparece fechado com dois prticos (Fig. 5.5).


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Fig. 5.5Os Cilindros so Simbolizados em suas Verses de Simples e Dupla Ao

5.7 Vlvulas

O smbolo bsico de uma vlvula um quadrado ou invlucro.

Setas so adicionadas a este para mostrar passagens e direes de fluxo.

As vlvulas de posicionamento infinito, tais como as vlvulas de segurana (Fig. 5.6),tm um nico quadrado. Presume-se que estas tm vrias posies entre a de totalmenteaberta, e a totalmente fechada, dependendo do volume de lquido que as atravessa.


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Fig. 5.6Vlvula de Segurana (Infinitas Posies)

As vlvulas de posicionamento finito, so as vlvulas direcionais (Fig. 5.7). Seussmbolos contm um quadrado individual para cada posio em que a vlvula pode sermovida.

Fig. 5.7Vlvula Direcional (Posies Definidas)

5.8 Posies para o Reservatrio

O reservatrio representado por um retngulo. Um reservatrio exposto pressoatmosfrica representado por um retngulo aberto na parte superior, enquanto que paraum reservatrio pressurizado a representao de um retngulo fechado. Porconvenincia, vrios destes smbolos podem ser desenhados num circuito apesar de terapenas um reservatrio. As linhas de ligao so desenhadas at o fundo do smboloquando estas terminam abaixo do nvel do fluido no tanque. Se uma linha termina acimado nvel do fluido, desenha-se esta acima do smbolo (Fig. 5.8).


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Fig. 5.8Diagrama Grfico de um Circuito com Motor Hidrulico Bidirecional

Concluso: A figura acima mostra um desenho grfico completo de um circuitohidrulico. Nota-se que no h tentativa de demostrar o tamanho, a forma, a localizaoou construo de qualquer componente. O diagrama mostra a funo e conexes, osquais so suficientes para o trabalho.

5.9 Smbolos Grficos

Os smbolos obedecem a ANSI (American National Standards Institute). Os smbolosbsicos podem ser utilizados para a formao de qualquer combinao).

a) Vlvulas


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b) Linhas e sua funes


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c) Bombas


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d) Motores e Cilindros

e) Mtodos de Operao


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O cdigo de cores usados nos desenhos de componentes e nas linhas hidrulicas:

Vermelho: Presso do sistema ou operao

Verde: Suco ou dreno.

Azul: Fluxo em descarga ou retorno

Amarelo: Fluxo controlado


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Laranja: Presso reduzida, presso piloto ou presso de carga

Violeta: presso intensificada

Branco: Fluido inativo


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6. TIPOS E APLICAES DE VLVULAS

6.1 Introduo

Um simples abrir e fechar de torneio representa uma operao comum de liberar ouinterromper o fluxo de qualquer lquido.

Na verdade a torneira uma vlvula de duas vias e duas posies.

A inteno, neste item, ser apresentar os mais variados tipos de vlvulas e suasfunes.

Assim, as vlvulas sero estudadas, como aparelho de comando ou de regulagem, departida, parada ou durao.

Desta forma pode-se identificar, escolher e fazer a manuteno num sistema queenvolva comando hidrulico com suas vlvulas e esquemas que o representam.

6.2 Conceito

Os circuitos hidrulicos so constitudos de elementos de sinal, de comando e de

trabalho. Os elementos emissores de sinal e de comando influenciam no processo dostrabalhos, razo pela qual so denominadas vlvulas.

As vlvulas so elementos de comando para partida, parada, direo ou regulagem.

Elas comandam tambm em um reservatrio. A denominao vlidainternacionalmente.

Segundo suadas funes na rea de hidrulica as vlvulas se subdividem em:

Vlvulas direcionais Vlvulas de reteno Vlvulas de desacelerao.

6.3 Vlvulas Direcionais

As vlvulas direcionais so usadas para controlar a direo do fluxo.

Estas vlvulas variam, consideravelmente, tanto em construo como em operao.

So classificadas de acordo com suas caractersticas tais como:


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Tipo de elemento interno:pisto ou esfera, carretel rotativo ou carretel deslizante.a) Do tipo de pisto (Fig. 6.1), onde o mesmo ou uma esfera se move dentro ou fora de

seu assento;

Fig. 6.1Vlvula Tipo Pisto

b) Tipo carretel rotativo (Fig. 6.2):

Fig. 6.2Vlvula Tipo Carretel Rotativo

c) Tipo carretel deslizante (Fig. 6.3), onde esta desliza axialmente em sua cavidade

Fig. 6.3Vlvula Tipo Carretel Deslizante

Tipos de acionamento: carnes, mbolos, alavancas manuais, mecnicas, solenide,presso hidrulica (piloto) e outros, incluindo as combinaes desses (Fig. 6.4);


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Fig. 6.4Tipos de Acionamento

As vlvulas direcionais so classificadas ainda quanto a:

Conexes: roscas de cano, roscas paralelas, flange, gaxeta ou montagem comsubplaca.

Nmero de passagens de fluxo... duas, trs quatro vias e etc. Tamanho: bitola nominal de conexo da vlvula ou de sua placa de montagem, ou

ento sua capacidade de vazo em litros por minuto.

A maioria das vlvulas direcionais industriais de posicionamento determinado. Isto ,controlam para onde o fluxo dever se encaminhar fechando ou abrindo passagens em

posies definitivas.

6.4 Classificao das Vlvulas Direcionais Quanto ao Direcionamento do Fluxo


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a) Vlvulas de trs e quatro viasA funo bsica dessas vlvulas direcionar um fluxo de entrada para qualquer umdos dois prticos de sada. Conforme demostra a figura 6.5 abaixo, o fluxo do

prtico P pode ser dirigido a qualquer dos prticos A ou B. Na vlvula de 4 vias, oprtico alternado est aberto ao tanque, permitindo o fluxo retornar ao reservatrio.

Fig.6.5Trajetria Seguida pelo Fluxo nas Vlvulas de Trs e Quatro Vias

Exemplo de uma aplicao de vlvula direcional em um circuito de avano rpido, lentoe retorno rpido (Fig. 6.6).


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Fig. 6.6Passagem de Avano Rpido a Lento Usando uma Vlvula Direcional

Nas vlvulas de trs vias, o prtico alternado est bloqueado e o prtico do tanque serve

somente para drenar o vazamento interno da vlvula. A maioria dessas vlvulas do


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tipo de carretel deslizante, apesar de existirem vlvulas rotativas, usadas principalmente

para controle piloto. So construdas para duas ou trs posies, sendo que as trsposies tm posio central (neutra).

b) Vlvula rotativa de quatro viasEsta vlvula consiste simplesmente de um rotor que trabalha com uma mnima folganum corpo. As passagens no rotor ligam ou bloqueiam os prticos do corpo davlvula fornecendo as quatro vias de fluxo. Se necessrio, uma terceira posio

pode ser incorporada. As vlvulas rotativas so atuadas manual ou mecanicamente.So capazes de inverter mais como vlvulas piloto para controlar outras vlvulas(Fig. 6.7).

Exemplo: Fornecer movimentos recprocos dos cabeotes de retfica.

Fig. 6.7Vlvula Rotativa de Quatro Vias

c) Vlvula de quatro vias operada mecanicamente


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A figura 6.8 e 6.9 mostra uma vlvula de 4 vias cujo carretel movido pela presso

de ar, atuando contra pistes localizados em cada extremidade do carretel.

Figura 6.8Vlvula de 4 vias operada mecanicamente

1. O ar introduzido por esta passagem empurra o pisto. Movendo o carretel para adireita.

2. Arruelas de centragem.3. As molas centram o carretel quando cessa a aplicao de ar.4. Os retentores do pisto separam a cmara de ar da cmara hidrulica.

Fig. 6.9Vlvula de quatro vias atuada pneumaticamente

d) Vlvulas direcionais operadas por solenides


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O mtodo mais comum de se ativar uma vlvula pequena tipo carretel atravs de

um solenide (figura 6.10). A energia eltrica, aplicada numa bobina do solenide,cria um campo magntico que atrai um ncleo o qual empurra um pino ligado aocarretel.

Fig. 6.10Vlvula Tipo Carretel

A vlvula mostrada na figura 6.11 do tipo de carretel deslizante, construda paraoperar com solenides. As conexes para os prticos so atravs de uma subplaca,

permitindo a fcil remoo do corpo para manuteno ou substituio.

Os solenides so unidades parte, do tipo que empurra o carretel e soaparafusadas nas extremidades do corpo da vlvula. A capacidade nominal destas

vlvulas varia de 40 a 80 litros por minuto de vazo. So construdas parafuncionarem em trs posies centradas por molas, em duas posies com mola forade centro ou ainda sem molas (detentes).

Fig. 6.11As Vlvulas da Srie DG4 So Operadas por Solenides (VICKERS)

A figura 6.12 abaixo mostra os trs tipos citados tanto de forma esquemtica comopelos smbolos grficos.


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Fig. 6.21Trs Verses de uma Vlvula Direcional de Quatro Vias

e) Vlvulas direcionais quanto posioAs vlvulas direcionais podem ser:

Centradas por molas; Com mola fora de centro; Sem mola.As molas utilizadas para o retorno dos carretis s posies normais, quando sobreeste no mais existir esforo.

Quando centrada por mola, so denominadas vlvulas de trs posies (Fig. 6.13).

1. Um controle externo aciona o carretel


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2. Quando o carretel acionado, a mola de centragem comprimida por umaarruela.

3. Quando cessa o controle externo, a mola que estava comprimida, volta a suaposio normal. Deslocando o carretel por meio da arruela sua posio decentragem.

Fig. 6.13Centragem por Mola

Uma vlvula com mola fora de centro uma vlvula com duas posies.

O carretel volta posio base por fora da mola, quando cessa o acionamento.

Uma vlvula com mola fora de centro tem apenas duas posies (Fig. 6.14).


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Fig. 6.14Mola Fora de Centro

A maioria das vlvulas grandes so movidas por presso piloto aplicada nasextremidades do carretel.

O leo fornecido por uma vlvula menor de 4 vias, denominada vlvula piloto, que

pode ser ativada por solenides ou qualquer outro mtodo.As vlvulas direcionais de grande porte (acima de ) so acionadas por presso piloto

(Fig. 6.15).

1. A vlvula piloto deslocada para dirigir o leo da presso piloto a uma dasextremidades da vlvula direcional principal.

2. Causando seu movimento.3. O leo que sai da outra extremidade retorna ao tanque.4. Atravs da abertura de dreno da vlvula piloto.5. Na outra posio da vlvula piloto.6. A vlvula direcional principal posicionada tambm para o extremo oposto.


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Fig. 6.15Vlvula Operada por Piloto


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Algumas vlvulas so operadas por piloto controlado por solenides, com a vlvula

piloto montada no corpo da vlvula principal (figura 6.16). Ambas as vlvulas sodisponveis em modelos centrados por molas, sem molas e com molas fora de centro.

1. Este embolo da vlvula piloto controla a presso piloto a qual...2. Pode ser dirigida a qualquer uma das extremidades do embolo da vlvula principal.

Fig. 6.16Vlvula Operada por Piloto, Controlada por Solenide

As vlvulas sem molas sempre so atuadas por um controle externo (Fig. 6.17). A faltadesse controle pode provocar a flutuao do carretel entre duas posies. Por esta razo, uma boa prtica manter a vlvula sob controle durante todo o ciclo.

Em algumas vlvulas incorporada um pino de reteno (detente) para manter ocarretel em determinada posio.

Fig. 6.17Dispositivo Centralizadores do Carretel


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6.5 Vlvulas de Reteno

Embora nem sempre classificadas como tais, estas vlvulas podem ser consideradascomo vlvulas direcionais de duas vias, que permitem o fluxo numa direo e oimpedem na direo oposta (Fig. 6.18).

O smbolo grfico de uma vlvula de reteno indica duas posies: uma aberta e outrafechada. um desenho complicado e no muito usado para uma vlvula to simples.Universalmente usa-se um smbolo simplificado composto de uma esfera e um assento.

Fig. 6.18 - A Vlvula de Reteno uma Vlvula de Duas Vias

a) Vlvula de Reteno em linhaEssa vlvula so assim chamadas porque o leo flui, atravs das mesmas, em linha

reta (Fig. 6.19).


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Fig. 6.19Vlvula de Reteno em Linha

O interior desta vlvula forma um assento para um pisto mvel ou para uma esfera.Uma mola leve mantm o pisto no assento, permitindo a montagem da vlvula emqualquer posio.

As molas no possuem presses regulveis, porm so disponveis numa variedade detenses, para casos especficos como: criar presso piloto, ou ento contornar umtrocador de calor ou filtro.

O fluxo reverso retido quando a presso na abertura de sada e a fora da mola(geralmente 0,35 Kg/cm2) mantm o pisto em seu assento, formando uma vedaoquase sem vazamento (Fig. 6.20).

Fig. 6.20Vlvula Impedindo o Fluxo Reverso


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Quando a presso vence a fraca resistncia da mola 2, o pisto 1 retirado de seu

assento, permitindo fluxo atravs da abertura de sada (Fig. 6.21).

Fig. 6.21Operao de uma Vlvula de Reteno em Linha

Nos casos de entupimento destes, ou como proteo sobrecarga de presso. Nessescasos, essas vlvulas no so usadas como vlvulas de seqncia ou de segurana.

Observao:Apesar de agentar presses de at 200 Kg/cm2, as vlvulas de reteno em linha noso recomendadas para casos sujeitos alta velocidade de fluxo nas linhas de retorno ouem circuitos sujeitos a choques hidrulicos.

b) Vlvula de Reteno PilotoEstas vlvulas so construdas para permitir fluxo de livre em direo e para

bloquear o fluxo do retorno, at o momento em que uma presso piloto desloque opisto e abra a vlvula.

So usadas como vlvulas de preenchimento em prensas hidrulicas, parapermitir o enchimento do cilindro por gravidade durante um avano rpido.

So tambm usadas para suportar pistes verticais que poderiam descer devidovazamento atravs do carretel da vlvula direcional (Fig. 6.22).


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Fig. 6.22Vlvula de Reteno Piloto

Existem dois modelos de vlvulas de reteno pilotada. Embora a funo de ambos osmodelos seja igual, cada tipo se destina a diferentes aplicaes.

A figura 6.23, mostra a construo de um dos tipos mencionados.

Esse tipo de vlvula aplicado quando seu prtico de entrada esta ligado ao tanque

durante o fluxo reverso. Um exemplo tpico deste caso quando feita a adaptao aum cilindro vertical com o intuito de evitar que o mesmo venha descer lentamentedevido a um vazamento na vlvula direcional. O pisto direcional. O pisto levemente mantido no assento por uma mola, sendo que o assento parte integral dacamisa guia do pisto piloto. A conexo de presso piloto, na tampa inferior, est ligada

por uma passagem cabea do pisto piloto.

Fig. 6.23Vlvula de Reteno Pilotada


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Trs condies de operao da vlvula

A presso empurrando o pisto principal (entrada) vence a tenso da mola abrindo,assim, a vlvula e, portanto, permitindo o fluxo de leo para sada.

A presso mais alta no lado da mola do pisto (sada) bloqueando o fluxo de retorno.

A presso piloto sendo aplicada na cabea do pisto piloto. A haste deste empurra opisto principal, levantando-o do assento e permitindo assim, o fluxo reverso livre (Fig.6.24A, B e C).

Fig. 6.24A, B e CTrs Condies de Operao da Vlvula

A presso necessria para levantar o pisto do assento deve ser, no mnimo, de 40 porcento da presso na cmara de sada.

Este segundo caso aplicado para bloquear interminantemente o fluxo de sada deacumulador. A vlvula permite fluxo livre ao acumulador e pode ser facilmente pilotada

para permitir que o acumulador se descarregue, apesar da presso estar presente nosdois prticos.

A figura 6.25 a seguir mostra a vlvula em corte; o pisto principal se assemelha a umavlvula de um motor exploso, e o pisto piloto faz parte do pisto principal, seguro

por uma porca. Uma mola leve mantm o pisto principal, assentado na condio debloqueio, e atua no pisto piloto. Um prtico de drenagem est previsto para evitar umapossvel formao de presso sob pisto piloto.


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Fig. 6.25Vlvula de Reteno Pilotada

Na figura 6.26, as vistas A e B mostram a operao de uma vlvula de retenoconvencional, sem a presso piloto aplicada. O fluxo de reteno convencional, sem a

presso piloto aplicada. O fluxo reverso (vista C) pode acontecer somente quando umapresso, no mnimo de 80% da presso de sada, efetiva.

Fig. 6.26Operao de uma Vlvula de Reteno do Tipo 2o

A vlvula tambm pode funcionar se a mola em aplicaes onde se deseja manter opisto aberto ou fechado. No tipo sem mola, os prticos de dreno e de piloto funcionamcom os prticos de atuao de presso piloto e so reversveis atravs de uma vlvuladirecional separada. A presso usada para manter a vlvula na posio desejada (Fig.

6.27).


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Fig. 6.27Vlvula do Tipo 2o Sem Mola

c) Pistes PilotosOs pistes so usados quando for necessrio movimentar hidraulicamente carretis

de grande tamanho com rea do pisto piloto menor, ser necessria umaquantidade menor de fluxo, obtendo-se velocidades mais rpidas de deslocamento.Um pisto piloto chamado tambm de pisto diferencial sendo simplesmenteincorporado numa extremidade do carretel principal, fornecendo, assim reasdiferentes. A presso constante, aplicada na rea menor, pode ser usada emsubstituio a uma mola, para manter carretel num lado desejado (Fig. 6.28).

Fig. 6.28Um Pisto Diferencial Aumenta a Velocidade de Reverso das Vlvulas


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d) Vlvula de Reteno em ngulo RetoA vlvula de reteno em ngulo reto uma unidade mais robusta e composta deum pisto de ao e um assento endurecido pressionando num corpo de ferrofundido. A passagem de fluxo da entrada para a sada est um ngulo reto. Essasvlvulas so construdas com roscas, flanges ou gaxetas; sua capacidade varia de 12litros/min at 1200 litros/min, com uma grande variedades de presses de abertura(Fig. 6.29 A e B).

Fig. 6.29AUma Vlvula de Reteno em ngulo Reto

Fig. 6.29BOperao de Uma Vlvula de Reteno em ngulo Reto


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e) Vlvula de Reteno com RestrioUma vlvula de reteno com restrio uma modificao de uma vlvula dereteno simples. Um plug perfurado aparafusado no pisto para permitir umfluxo reverso controlado na posio fechada (Fig. 6.30).

As aplicaes deste tipo, apesar de limitadas, incluem as que requerem um fluxolivre numa direo e um fluxo controlado no retorno, como, por exemplo, o controlede descompresso numa grande prensa hidrulica.

Fig. 6.30Vlvula de Reteno com Restrio

Uma restrio na vlvula de reteno permite uma passagem de dreno na direode fluxo no permissvel.

f) Trs usos comuns da vlvula de reteno (Fig. 6.31)a) Reteno E: oprimida pela presso da mola, assegura a presso piloto para a

operao da vlvu

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