Elementos B

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Elementos Básicos de Elétro-Hidráulica
Helder Anibal Hermini
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Conteúdo Programático

• Fundamentos Elétro-hidráulicos
• Válvulas Proporcionais
• Sensores
• Simbologia
• Esquemas Básicos

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Características Positivas dos Sistemas Hidráulicos

• Grandes forças em espaços reduzidos
• O movimento pode ser iniciado mesmo em plena
  carga
• Velocidade, momento de giro, força, aceleração
  fácilmente controláveis
• Proteção símples contra sobrecarga
• Utilizado para movimentos rápidos e movimentos
  lentos com alta precisão
• Durabilidade do equipamento elevada.

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Características Negativas dos Sistemas Hidráulicos

• Em altas pressões, existe perigo inerente
• O rendimento se reduz considerávelmente no
  vazamento e atrito
• O óleo hidráulico é combustível e derivado de
  petróleo.

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Construção de um Sistema Hidráulico
Estrutura básica de um sistema hidráulico
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Leis Físicas Fundamentais da Hidráulica

• Hidrostática Estudo dos fluídos em repouso

• Hidrodinâmica Estudo dos fluídos em movimento

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Hidrostática

• Densidade de massa
• r m / V 
• r kg / m3 (SI) 
• Pressão
• P F / A    
• P N / m2 Pa (SI)

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Transmissão Hidráulica de Força(Princípio de
Pascal)
Princípio de Pascal A pressão aplicada a um
fluido dentro de um recipiente fechado é
transmitida, sem variação, a todas as partes do
fluido, bem como às paredes do recipiente.
Uma pequena força aplicada a uma pequena área de
um pistão é transformada em uma grande força
aplicada em uma grande área de outro pistão. P1
P2 ,          logo F1/A1 F2/A2 ,        
e   F1/F2 A1/A2        
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Transmissão Hidráulica de Pressão
Em um transmissor hidráulico de pressão, ocorre
um aumento de pressão.
Ao aplicar-se uma pressão P1 na superfície do
êmbolo A1, uma força F atua sobre o êmbolo de
menor diâmetro, agindo assim sobre a superfície
A2. Com isso, a pressão P2 será maior que a
pressão P1 .
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Hidrodinâmica
Estudo dos líquidos em movimento a energia é
cinética para a transmissão de potência, ou seja,
é utilizado o fluído em altas velocidades (/- 50
m/s).
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Leis de Vazão

• O líquido tem uma energia mecânica determinada.
• Quando esse líquido se move, sua energia total
  permanece constante enquanto não houver troca de
  energia com o exterior.
• A energia total é composta por três energias
  parciais
• Energia Cinética ? (depende da velocidade do
  fluído)
• Energia estática ? (depende da altura da
  coluna do fluído)
• Energia hidrostática ? (depende da pressão do
  fluído)

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Energia Total
onde v velocidade p pressão z altura
em relação à linha de referência W peso
específico
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Atrito e Escoamento
Atrito

• A energia hidráulica ao ser transmitida pela
  tubulação acarreta perda de carga.
• Nas paredes do tubo e no líquido se produz
  atrito, havendo geração de calor.
• Perda de energia hidráulica significa perda de
  pressão do fluído.

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Atrito e Escoamento
Agentes influentes na perda de carga

• Velocidade do fluxo
• Tipo do fluxo (laminar ou turbulento)
• Diâmetro do tubo
• Viscosidade do líquido
• Rugosidade do tubo
• Volume de passagem
• Restrições (válvulas, acessórios, etc...)

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Relação entre vazão e queda de pressão
onde
Q vazão (l / min) ? fator hidráulico
(depende da viscosidade e da forma do
estreitamento) A área do estreitamento (m2)
?P Queda de pressão (Pa) ? densidade
(kg/m3)
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Escoamento

• São dois tipos os escoamentos de fluídos
• O laminar e
• O turbulento.
• Os líquidos se deslocam pelos tubos, até
  determinadas velocidades de forma LAMINAR (em
  camadas). A camada central do líquido é mais
  rápida. A camada externa está praticamente
  parada, presa às paredes do tubo.
• Aumentando-se a velocidade de circulação, ao se
  atingir a VELOCIDADE CRÍTICA, o fluxo se torna
  TURBULENTO.

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Escoamento

• Um fluxo TURBULENTO gera o aumento de
• resistência a circulação e de
• perdas

• A VELOCIDADE CRÍTICA
• Tem valor fixo
• Depende da viscosidade do fluído sob pressão e do
  diâmetro do tubo
• Pode ser calculada.

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Número de Reynolds (Re)
Para se saber quando o fluxo é laminar ou
turbulento, devemos definir o número de Reynolds,
que se obtém através da fórmula
onde
Re Número de Reynolds ? Densidade V
Velocidade (cm/s) D Diâmetro interno do tubo
(cm) ? Viscosidade absoluta (poise) ?
Viscosidade cinética (cst)
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Número de Reynolds (Re)
Fluxo Laminar
De 0 à 1500
De 1500 à 2300
Transição
De 0 à 1500
Fluxo turbulento
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Grupo de Acionamento

• O grupo de acionamento compreende
• Bomba hidráulica
• Acoplamento
• Motor Elétrico
• Reservatório
• Válvula limitadora de pressão
• Tubulação rígida e conexões

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Bombas Hidráulicas

• Transformam a energia mecânica (motor de
  acionamento) em energia hidráulica (transmissão
  de pressão através do fluxo).

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Classificação das bombas hidráulicas
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Critério de seleção de bombas hidráulicas

• Para a escolha correta de uma bomba hidráulica,
  deve-se levar em consideração
• Pressão máxima de operação,
• Vazão máxima,
• Nível de pulsação,
• Vazão fixa ou variável,
• tamanho e tipo construtivo,
• rendimento,
• Nível máximo de subpressão na entrada,
• Tipo de regulagem (bombas de vazão variável),
• Tipos de fluído a ser utilizado,
• nível de ruído.

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Manômetro
Aparelho medidor de pressão, instalado em
sistemas hidráulicos para medir a pressão do
líquido. O valor medido serve para a regulação, o
controle, a manutenção e a segurança de uma
instalação hidráulica.
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Manômetro
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Conversor H-E (Pressostato)
Elemento eletro-hidráulico que converte um sinal
de pressão variável em um sinal elétrico.
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Reservatório
Componentes

1. Filtro de ar
2. Conexão de retorno
3. Tampa desmontável
4. Parafuso de abertura
5. Tubo de aspiração
6. Parafuso de drenagem
7. Visor de controle para nível máximo
8. Visor de controle para nível mínimo
9. Tubo de retorno
10. Placa para evitar movimento do líquido
11. Bomba

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Filtro

• Existem diferentes tipos de filtragem
• Filtragem por aspiração
• Filtragem por pressão
• Filtragem de retorno

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Válvula de fechamento
Tem por função fazer o bloqueio do fluxo de
fluído em um sistema hidráulico. Mediante o giro
de 90o da alavanca manual, a válvula se abre e
fecha. O sentido de circulação do fluído é
indiferente. Através de um fechamento parcial da
válvula, consegue-se um estrangulamento do fluxo.
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Válvula limitadora de pressão
Estabelece uma resistência à passagem do fluxo,
regulável mecanicamente. É utilizada para limitar
a pressão de trabalho a um valor
pré-determinado.Atua como válvula de segurança.