Hidráulica: utiliza um líquido confinado (óleo/água) para transmitir movimentomultiplicando forças. Para ganhar em força, perde-se em deslocamento. Pelo fato deusar líquido praticamente incompressível, a transmissão de movimentos é instantânea.As diferenças básicas entre os fluidos hidráulicos e o ar comprimido é que, os fluidoshidráulicos são praticamente incompressíveis e diminuem a sua viscosidade com oaumento de temperatura. O ar comprimido é compressível, ou seja, diminuem seuvolume com o aumento da pressão e seu volume se expande com o aumento datemperatura.

é o estudo das características e uso dos fluidos sob pressão

Os circuitos óleo-hidráulicos são um meio de transmitir energia. Neste caso, a energiamecânica inicial gerada pelo motor elétrico é convertida pela bomba hidráulica emenergia hidráulica, propagando-se pelo fluido e direcionado e controlado pelasválvulas, até ser convertida novamente em energia mecânica em um atuador ou em ummotor hidráulico.

A transmissão de energia através da utilização de um fluido como meio é bastanteutilizada. A tecnologia atual teve seu início em 1650 com a descoberta da lei de Pascalque diz que a pressão é transmitida em uma quantidade confinada de fluido.

Hidráulica Móbil: é aquela utilizada por veículos. Ex: tratores, automóveis, ônibus,empilhadeiras, etc.

Hidráulica Estacionária: é aquela utilizada em máquinas ou equipamentosestacionários utilizados nas indústrias. Ex: prensa hidráulica, etc.

Classificação dos sistemas hidráulicos de acordo com a pressão:

Pascal descobriu que pressionando a rolha em um recipiente cheio de vinho, o fundodeste recipiente se rompia. A lei formulada por Pascal indicava que a pressão atuantetanto na rolha como no fundo eram iguais porém, devido às diferenças de área, a forçaatuante sobre o fundo era muito maior o que causava o rompimento do mesmo.

Lei de Pascal

A pressão exercidaem um pontoqualquer de umlíquido estático é amesma em todas asdireções e exerceforças iguais emáreas iguais.

Força Transmitida através de um Líquido

Princípio enunciado por Lavoisier

"Na natureza nada se cria e nada se perde, tudo se

transforma."

Vantagens:

Maior flexibilidade sobre os sistemas elétricos e mecânicos equivalentes, para uma certa gama de aplicações, dentre elas:

• Velocidade variável – através da válvula reguladora de fluxo• Reversibilidade – através da válvula direcional• Parada instantânea - através da válvula direcional• Proteção contra sobrecarga – através da válvula de segurança

ou limitadora de pressão• Dimensões reduzidas e fácil instalação• Autolubrificação• Relação peso, tamanho, potência e consumida muito menor• Permite aplicar grandes esforços em uma área de trabalho

pequena

Desvantagens:• Elevado custo inicial quando comparado aos sistemas

mecânicos e elétricos.• Transformação da energia elétrica em mecânica e em

hidráulica e depois em mecânica, fato que ocasiona em muitas perdas e conseqüentemente um baixo rendimento.

• Perdas por vazamentos e por atrito.• Perigo de incêndio quando se utiliza óleo mineral como fluido

de trabalho.**

** Principais fluidos hidráulicos: Água com aditivo, óleos minerais, fluidos sintéticos, fluidos resistentes ao fogo com as emulsões de glicol em água.

• Um sistema com transmissão de potência através de um fluido pode ser dividido em blocos básicos, esquematicamente representados abaixo.

POTÊNCIAMECÂNICA

M

~UNIDADEDE FORÇA

COMANDO eCONTROLE

ATUADORES

pressão

retornoPOTÊNCIAELÉTRICA

CIRCUITO HIDRÁULICO – conceito básico

Fluido Hidráulico: O fluido hidráulico é o elemento vital de um sistemahidráulico industrial. Ele é um meio de transmissão de energia, um lubrificante,um vedador e um veículo de transferência de calor. O fluido hidráulico à base depetróleo é o mais comum.

Funções do óleo hidráulico:

•Transmissão de pressão.•Lubrificação dos órgãos moveis.•Arrefecimento do calor gerado na transformação de energia.•Amortecimento de oscilações.•Proteção contra corrosão.•Remoção de impurezas.

Principais fluidos hidráulicos:- Água (com aditivo);- Óleos minerais;- Fluidos sintéticos;- Fluidos resistentes ao fogo (emulsões de glicol em água, soluções de glicol em água e fluidos sintéticos não aquosos).

Propriedades e características dos fluidos hidráulicos:

Viscosidade: de 15 a 100 mm2/s.(cSt)Densidade: em torno de 0,9 kg/dm3

Condutividade térmica: boaCalor especifico: elevadoPonto de inflamação: 180o a 200oCPonto de combustão: aprox. 40o maior que o anteriorPonto de solidificação: -10o a -15oCCompressibilidade: redução de aprox. 0.7% do volume para 100 barResistência ao envelhecimento: (oxidação , polimerização, formação de espumas,etc).

Aditivos protetores do óleo prolongam a vida útil do óleo

Inibidores de Oxidação - A oxidação do óleo ocorre por causa de uma reação entre oóleo e o oxigênio do ar. A oxidação resulta em baixa capacidade de lubrificação naformação de ácido e na geração de partículas de carbono e aumento da viscosidade dofluido.A oxidação do óleo é aumentada por três fatores:1. Alta temperatura do óleo.2. Catalisadores metálicos, tais como cobre, ferro ou chumbo.3. O aumento no fornecimento de oxigênio.

Inibidores de Corrosão - Os inibidores de corrosão protegem as superfícies demetal do ataque por ácidos e material oxidante. Este inibidor forma um filmeprotetor sobre as superfícies do metal e neutraliza o material corrosivo ácido àmedida que ele se forma.

Aditivos de Extrema Pressão ou Antidesgaste - Estes aditivos são usados emaplicações de alta temperatura e alta pressão. Em pontos localizados ondeocorrem temperaturas ou pressões altas (por exemplo, as extremidades daspalhetas numa bomba ou motor de palheta).

Fluidos Resistentes ao Fogo - Uma característica inconveniente do fluidoproveniente do petróleo é que ele é inflamável. Não é seguro usá-lo perto desuperfícies quentes ou de chama. Por esta razão, foram desenvolvidos vários tiposde fluidos resistentes ao fogo.

Classificação: HFA, HFB, HFC, HFDHFA: emulsão em água, com no maximo 20% de óleo.HFB: emulsão em água, com no maximo 60% de óleo.HFC: solução de água e poliglicol.HFD: líquido sintéticos sem água- Ester de fosfato.- Hidrocarbonetos clorados.

Emulsão de Óleo em Água - A emulsão de óleo em água resulta em um fluidoresistente ao fogo que consiste de uma mistura de óleo numa quantidade de água. Amistura pode variar em torno de 1% de óleo e 99% de água a 40% de óleo e 60% deágua. A água é sempre o elemento dominante.

Emulsão de Água em Óleo - A emulsão de água em óleo é um fluido resistente aofogo, que é também conhecido como emulsão invertida. A mistura é geralmente de40% de água e 60% de óleo. O óleo é dominante. Este tipo de fluido temcaracterísticas de lubrificação melhores do que as emulsões de óleo em água

Fluido de Água-Glicol - O fluido de água-glicol resistente ao fogo é uma solução deglicol (anticongelante) e água. A mistura é geralmente de 60% de glicol e 40% de água.

Sintético - Os fluidos sintéticos, resistentes ao fogo, consistem geralmente de ésteres defosfato, hidrocarbonos clorados, ou uma mistura dos dois com frações de petróleo. Esteé o tipo mais caro de fluido resistente ao fogo. Os componentes que operam com fluidossintéticos resistentes ao fogo necessitam de guarnições de material especial.

Classificação ISO:Analogamente a SAE, a ISO (International Standards Organization) fez umaclassificação levando apenas em conta a viscosidade do oleo lubrificante,desconsiderando o seu uso. O grau ISO indica que a viscosidade do óleo pode variar ate10% acima ou abaixo daquele valor. Como exemplo o óleo ISO VG 68, a suaviscosidade pode variar de 61,2 a 74,8 centistokes.

Classificação DIN:A norma DIN baseia-se na qualidade do óleo mineral, de maneira que as duas secompletam, ela classifica os óleos lubrificantes como a seguir:

C - óleo lubrificante para circulaçãoCL - Idem, com maior poder anticorrosivosH-L - óleos hidráulicos sem aditivos antidesgasteH-LP - Idem, com aditivos antidesgaste

O óleo hidráulico contem, em condições normais de pressão, aproximadamente 9% do volume de ar dissolvido (saturado).

Letras de identificação:H- óleo mineral resistente ao envelhecimento, sem aditivos.L- aditivos contra corrosão ou envelhecimento.P- aditivos para aumentar a capacidade de carga (pressão)D- aditivos de detergentes ou dispersiveis.

Reservatório Hidráulico - Os reservatórios hidráulicos consistem de quatro paredes(geralmente de aço); uma base abaulada; um topo plano com uma placa de apoio,quatro pés; linhas de sucção, retorno e drenos; plugue do dreno; indicador de nível deóleo; tampa para respiradouro e enchimento; tampa para limpeza e placa defletora(Chicana).

Filtros hidráulicosTodos os fluidos hidráulicos contêm certa quantidade de contaminantes. Anecessidade do filtro, no entanto, não é reconhecida na maioria das vezes, pois oacréscimo deste componente particular não aumenta, de forma aparente, a ação damáquina. Mas o pessoal experiente de manutenção concorda que a grande maioriados casos de mau funcionamento de componentes e sistemas é causada porcontaminação. As partículas de sujeira podem fazer com que máquinas caras egrandes falhem.

Tipo de Filtragem pela Posição no Sistema - O filtro é a proteção para ocomponente hidráulico. Seria ideal que cada componente do sistema fosse equipadocom o seu próprio filtro, mas isso não é economicamente prático na maioria doscasos. Para se obterem melhores resultados, a prática usual é colocar filtros empontos estratégicos do sistema.

Filtros de Sucção: Existem 2 tipos de filtro de sucção

Filtro de Sucção Interno: São os mais simples e mais utilizados. Têm a forma cilíndricacom tela metálica com malha de 74 a 150 mícrons, não possuem carcaça e são instaladosdentro do reservatório, abaixo, no nível do fluido. Apesar de serem chamados de filtro,impedem apenas a passagem de grandes partículas (na língua inglesa são chamados de“strainer”, que significa peneira).

Filtro de Sucção Externo - Pelo fato de possuírem carcaça estes filtros são instaladosdiretamente na linha de sucção fora do reservatório. Existem modelos que são instaladosno topo ou na lateral dos reservatórios. Estes filtros possuem malha de filtragem de 3 a238 mícrons.

Filtro de Pressão - Um filtro de pressão é posicionado no circuito, entre a bomba e umcomponente do sistema. A malha de filtragem dos filtros de pressão é de 3 a 40mícrons. Um filtro de pressão pode também ser posicionado entre os componentes dosistema.

Filtro de Linha de Retorno - Está posicionado no circuito próximo do reservatório.A dimensão habitualmente encontrada nos filtros de retorno é de 5 a 40 mícrons.

Bombas de deslocamento positivo

Potência x Eficiência em sistemas hidráulicosEm sistemas hidráulicos, devido às perdas de cargas geradas pelos próprios elementos do circuito, como por exemplo: bombas, válvulas, curvas, cilindros, instrumentos de medida e, a própria tubulação, o aproveitamento final da energia fornecida ao circuito é cerca de 75%, conforme ilustrado na figura a seguir.

CavitaçãoA cavitação é provocada quando, por algum motivo, gera-se uma zona de depressão, oupressão negativa. Quando isso ocorre, o fluido tende a vaporizar formando bolhas de ar.Ao passar da zona de depressão, o fluido volta a ficar submetido à pressão de trabalho e,as bolhas de ar implodem provocando ondas de choque, que provocam desgaste, corrosãoe até mesmo destroem pedaços dos rotores, carcaças e tubulações.

Causas da cavitação � Filtro da linha de sucção saturado � Respiro do reservatório fechado ou entupido � Linha de sucção muito longa � Muitas curvas na linha de sucção (perdas de cargas) � Estrangulamento na linha de sucção � Linha de sucção congelada�Dimensionamento incorreto da tubulação de sucção� Reservatórios "despressurizados" � Óleo hidráulico de baixa qualidade � Óleo de alta viscosidade� Excessiva rotação da bomba� Conexão de entrada da bomba muito alta em relação ao nível de óleo no reservatório.

Ar em suspensão

O fluido hidráulico, ao nível do mar é constituído de 10% de ar.

A capacidade de qualquer fluido hidráulico ou líquido de conter ar dissolvidodiminui quando a pressão agindo sobre o mesmo decresce.

Por exemplo: Se um recipiente com fluido hidráulico que tenha sido exposto àatmosfera fosse colocado numa câmara de vácuo, o ar dissolvido borbulhariapara fora da solução.

Aeração é a entrada de ar no sistema através da sucção da bomba. O ar retido é aqueleque está presente no líquido, sem estar dissolvido no mesmo.O ar está em forma de bolhas. Se ocorrer de a bomba arrastar fluido com ar retido, asbolhas de ar terão, mais ou menos, o mesmo efeito da cavitação sobre a bomba.

Aeração

Causas:• Reservatório com nível do óleo abaixodo recomendado;• Filtro de sucção instalado próximo donível do óleo, gerando a criação devórtice, permitindo assim a entrada do ar;• Linha de sucção permitindo a entrada dear com uso de braçadeira inadequada ourachaduras na tubulação;• Posicionamento incorreto da linha deretorno no reservatório, próximo à linhade sucção, gerando turbulência (agitaçãono reservatório).