ComandosHidráulicos.pdf

7/25/2019 ComandosHidráulicos.pdf

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omandos Hidráulicos



Conteúdo•Fundamentos de hidrostática e hidrodinâmica.

•Grupo de acionamento hidráulico.

•Válvulas controladoras de pressão.

•Válvulas reguladoras de pressão.

•Válvulas direcionais.

•Cilindros hidráulicos.

•Tipos de bombas hidráulicas.

•Leitura e interpretação de Esquemas Hidráulicos.

•Montagem prática de circuitos hidráulicos em painéissimuladores.

•Simbologia (normas DIN 24300 e ISO 1219)



Hidráulica Estacionária

• Máquinas de produção e montagem de todos ostipos;

•Linhas de transferência;

•Máquinas de elevação e transporte;

•Máquinas de injeção e moldagem;

•Pontes rolantes;

•Elevadores;

•Prensas.



Hidráulica Móbil

• Sistemas basculantes, plataformas elevatórias;

• Máquinas de transporte e elevação;

• Equipamentos de construção;

• Equipamentos agrícolas;

• Aviões;

•Navios.



DIESEL ELÉTRICO HIDRÁULICO

Hidráulica Móbil - Comparativo de tamanho

Acionamento de 100 quilowatts

Ótima relação PESO x POTÊNCIA



Mecânica

• Boa força

• Ótimas velocidades

• Ótima precisão

• Ótima força

• Baixas velocidades

• Boa precisão

Hidráulica Pneumática

• Força limitada

• Boas velocidades

• Precisão limitada

Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão



Energia Hidráulica Elétrica Pneumática

Transmissão Limitada e muito cara bem rápida Limitada e lenta

Dist. econômica Até aprox. 100m Pratic. s/ limites Até aprox. 1000m

Vel. de trans- Aprox. 50 mm/s Aprox. 300.000 km/s Aprox. 2 m/s

missão

Rotações Limitado Boas Até 500.000 rpm

Força Bem alto Alto Baixo

Proteção contra Excelente Não tão boa Excelentesobrecarga

Comparação quantitativa



Leis físicas fundamentais da hidráulica

Hidromecânica

HidrodinâmicaHidrostática

Ciência dos líquidos sobpressão

Força = pressão * área

Ciência dos líquidos em movimento

Força = massa * aceleração



Onde é a maior pressão?

Pressão Hidrostática

alturagravidadedensidade pressão

hgρ p

P - Pressão [Pa] - Densidade do líquido [kg/m³]

g - Aceleração da gravidade [m/s²]h - Nível da coluna do líquido [m]

AB

C A B



A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma emtodas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais.

Transmissão de Pressão - Lei de Pascal

A

F p

Área

Força pressão P - Pressão [Pa]

F - Força [N] A - Área [m²]



Transmissão de força

1

1

A

F pe

2

2

A

F pe

Portanto:

2

1

2

1

A

A

F

F



10 cm2

10 cm2

1000 Kg 1000 Kg

100 bar

Exemplo - Transmissão de força



A

1000 kg

100 cm²

10 cm²

10 bar

100 kg

Exemplo - Multiplicação de força por área



Multiplicação de força - conservação de energia

sFτ

todeslocamenforçatrabalho

- Trabalho [Nm]F - Força [N]s - Deslocamento [m]

O trabalho realizado pelo cilindroa esquerda será o mesmo

realizado pelo cilindro a direita.

100 kg

10 cm²

1000kg

100cm²



100 cm²

10 cm²

1 cm

1000 kg

10 cm

100kg

Multiplicação de força - conservação de energia

O volume de óleo deslocado é constante nos dois cilindros.

τ2τ1

s2F2s1F1

Portanto:

V2V1

s2A2s1A1



W

10 A

A

10

1

A x 10 = VOLUME = 10 A x 1

1000 kg100 kg

Exemplo - Multiplicação de força - conservação deenergia



Multiplicação de pressão

A1 p1F1

Portanto:

A1

p2

A2

p1

A2 p2F2

sendo:

F2F1

Símbolo



1 - Corpo2 - Mola tubular3 - Alavanca4 - Segmento dentado5 - Engrenagem6 - Ponteiro

7 - Escala8 - Entrada com estrangulador

Símbolo

1

3

4

5

6

7

8

2

Medidor de Pressão - Manômetro deBourdon



Unidades e Equivalências



Nível variávelda Pressão Atmosférica101kPa

Faixa de depressão

Faixa deSobre-pressão

Pressão absolutakPa

+ Pe

0- Pe

Gráfico das pressões



Velocidade

Vazão

Área

Distância

Hidrodinâmica - Leis da vazão

tVQ sAV

tsAQ

vAQ Q - Vazão [m³/min]V - Volume [m³] A - Área [m²]s - Distância [m]

v - Velocidade do fluído [m/s²]t - Tempo [min]



Hidrodinâmica - Equação da continuidade

V2

V1

A1

A2

Q2Q1

Q21Q Portanto: v2A2v1A1



Área

Velocidade

Vazão

Velocidade x Vazão

AQv

A velocidade nãodepende da pressão.



Símbolo

Medidor de Vazão - Rotâmetro



Potência Hidráulica

Q pP

VazãoPressãoPotência

P - Potência [W]p - Pressão [Pa]Q - Vazão [m³/s]



Eficiência dos sistemas hidráulicos



Perdas de carga

p - Perda de carga (p1 – p2)Q – Vazão A – Área

22 AΔpQ

Relação simplificada entre vazão e queda de pressão

• Velocidade do fluxo;

• Tipo e número de restrições.

• Viscosidade do óleo;

• Tipo de fluxo;

• Comprimento dos tubos;

• Diâmetro do tubo;

Escoamento Número de Reynolds



Escoamento - Número de ReynoldsEscoamento Laminar

EscoamentoTurbulento

De 0 até 1500 - Fluxo laminarde 1500 até 2300 - Transiçãomaior que 2300 - Fluxo turbulento

DvDvRe

μ

ρ

Re – Número de Reynolds - Densidadev – VelocidadeD – Diâmetro interno do tuboµ - Viscosidade absoluta - Viscosidade cinemática



Cavitação

EFEITOS DACAVITAÇÃO

• Erosão do material naárea do alargamento daseção transversal

• Efeito DIESEL -Combustão espontânea doóleo hidráulico



Propriedades do óleo hidráulico

O fluido hidráulico deve satisfazer, duas finalidades

básicas;

• Transmitir com eficiência a potência que lhe é fornecida.• Lubrificar satisfatoriamente os componentes interno do

sistema.



Propriedades do óleo hidráulico – Viscosidade

Mínima Máxima

ISO VG 10 9,0 11,0

ISO VG 22 19,8 24,2

ISO VG 32 28,8 35,2

ISO VG 46 41,4 50,6

ISO VG 68 61,2 74,8

ISO VG 100 90,0 110,0

Classes de

viscosidade ISO

Viscosidade cinemática (mm²/ s)

Temperatura: 40°C | Pressão: 1 bar



Grupo de Acionamento

Bombas

Filtros

Resfriadores

Funções do reservatório



Funções do reservatório

Armazenamento de óleo

Resfriamento (dissipação de calor)

Separação do ar do fluido

Decantação das impurezas

G d i t



Grupo de acionamento

Filtro de ar

Escotilha paramanutenção

Tubo de aspiração

Parafuso de drenagem

Visor de controlepara nível

Linha de retorno

Chicana

Bomba

Motorelétrico

Linha de pressãoVálvula Limitadorade pressão(segurança)

Filtro de sucção

Filtro de enchimento

Símbolo

Filtragem do Óleo Filtro



Localização dos filtros:

A localização depende da função que o mesmo irá exercer, pois o filtro poderá trabalhar da maneira

mais adequada à proteção que ele proporciona ao sistema.

Filtragem do Óleo - Filtro

- Linha de pressão;- Linha de sucção;

- Linha de retorno;

- Filtragem externa;

Símbolo

Tipos de Filtragem



Sucção - 100 a 150 microns

Retorno - 40 a 80 microns

Pressão - 0,1 a 20 microns

Pressão

Tipos de FiltragemRetornoSucção

Filtros de sucção

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Transpa_h510_.ppt

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/Transpa_h510_.ppt



- A montagem é no local maisdifícil do equip. hidráulico

- Pouca possibilidade demanutenção

- Devido a perigo de cavitação, sóé possível filtragem de grandespartículas

-100 a 150u

- Montagem simples- Preço

- Ele protege todos oscomponentes hidráulicos contracontaminação por partículasgrandes

DesvantagensVantagens

Filtros de sucção

Símbolo

Filtros de retorno



- É necessário um by-pass

- No caso de picos de pressão epartida à frio, passam aspartículas de contaminaçãoatravés da válvula by-pass aberta

-40 a 80u

- Baixo custo

- Manutenção simples

- Pode realizar filtragem fina

- Não provoca nenhumacavitação na bomba


Filtros de retorno

Símbolo

Filtros de linha (pressão)



- Precisa ser robusto (suportarpressão

- O elemento precisa estarprevisto para um alto diferencialde pressão

- Conforme a resistência à vazão,a potência é convertida em calor

-0,1 a 20u

- Poderá ser montadodiretamente antes decomponentes sensíveis

- Filtragem bem fina

- Manutenção simples

- Longa vida útil

- Não provoca nenhuma

cavitação na bomba


Filtros de linha (pressão)

Símbolo

Resfriadores



Resfriadores

Resfriador a ar

Resfriador a água



Bomba de engrenagens com dentes externos



Símbolo

Bomba de engrenagens com dentes externos

Bomba de engrenagens com dentes internos



o ba de e g e age s co de tes te os

Símbolo

Bomba de palhetas com deslocamento fixo



Bomba de palhetas com deslocamento fixo

Símbolo

Bomba de palhetas com regulagem de vazão



Bomba de palhetas com regulagem de vazão

Símbolo

Bomba de pistões radiais



Símbolo

p

Bomba de pistões axial com deslocamento variável



Símbolo



Válvulas

Atuadores

Atuador linear de simples ação



Símbolo

p ç

Atuador linear de simples ação



Símbolo

Atuador linear de dupla ação



Símbolo

Atuador linear de dupla ação (amortecimento de final de curso)



Símbolo

Atuador telescópico de dupla ação



Símbolo

Atuador rotativo de êmbolo com cremalheira



Símbolo

Atuador rotativo – Motores Hidráulicos



Símbolo

Atuadores – Cálculos



Cálculos

Simples ação

Dupla ação

Cálculo da forca nos cilindros – simples ação



Fa

Fa

Fa

Fa

Fm

p

D

p = pressão de trabalho (bar)Fm = força da mola (kgf)

Fa = força de atrito (kgf)D = diâmetro do êmbolo (cm)d = diâmetro da haste (cm) A = área do êmbolo (cm2)a = área da haste (cm2)Fav = força de avanço teórica(kgf)Frt = força de retorno teórica (kgf) )%203:(

.4.

2

ava

maavav

av

F F

F F F F

A p F

D A

real

Cálculo da forca nos cilindros – dupla ação



Fa

Fa

Fa

Fa

p p

D d

a = área da haste

)%203:(

.

4.

2

ava

aavav

av

F F

F F F

A p F

D A

real

art rt

rt

F F F

a A p F

d a

real

).(

4

. 2



Bloqueio

Pressão

Direcionais

Fluxo

Símbolo de Válvulas Direcionais (conforme norma DIN / ISO 1219)



Setas indicam a direção (sentido) do fluxo do ÓLEO

Ts representam bloqueios dos fluxos

Número de posições da válvula

O número de traços indicam o número de vias.

Bomba (Energia Hidráulica)

Tanque

Posições e conexões



2/2 vias NA 2 vias por 2 posições normalmente aberta

2/2 via NF 2 vias por 2 posições normalmente fechada

3/2 vias NF 3 vias por 2 posições normalmente fechado

3/2 vias NA 3 vias por 2 posições normalmente aberta

Símbolo Designação Composição

4/2 vias 4 vias por 2 posições

A

P

A

P

A

P T

A

P T

A B

P T

“nº de VIAS” / “nº de POSIÇÕES” vias

Posições e conexões



A B

P T

A B

P T

A B

P T

A B

P T

A B

P T

4/3 vias CF 4 vias por 3 posições centro fechado

4/3 via tandem 4 vias por 3 posições centro tandem

4/3 vias P; A, B T 4 vias por 3 posições P; A, B T

4/3 vias A, B P; T 4 vias por 3 posições A, B P; T

Símbolo Designação Composição

4/3 vias CH 4 vias por 3 posições centro H

Tipos de Acionamentos



Musculares Mecânicos Hidráulico

Geral

Botão

Alavanca

Pedal

Came

Rolete

Mola

Piloto

Elétricos

Solenóide

Identificação dos Orifícios das Válvulas



Mecatrônica

Norma DIN 24300

Pressão P

Utilização A B CEscape R S T

Piloto X Y Z

Válvula Direcional – 2 / 2 vias N.F.



Símbolo

A

PL

Válvula Direcional – 3 / 2 vias N.F.



Símbolo

A

P T

Válvula Direcional – 4 / 2 vias



Símbolo

A B

P T

Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro tandem



Símbolo

A B

P T

Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro fechado



Símbolo

A B

P T

Tipo de Vedação - Assento



Prato ou disco Cone Esfera

Tipo de Vedação - Carretel



Identificação dos componentes



Atuadores: Número seqüencial + letra A – (1A, 2A, ...)

Válvulas: Número do atuador + letra V + número seqüencial – (1V1 ..., 2V1 ...)

Bombas: Número seqüencial + letra P – (1P ..., 2P ...)

Outros: Número do atuador + letra Z + número seqüencial

Válvula de Bloqueio - Retenção



Símbolo

Válvula de Bloqueio - Retenção Pilotada



Símbolo

Válvula de Bloqueio - Retenção Dupla



Símbolo

Válvula de Pressão



• As válvulas controladoras de pressão são usualmente assim chamadas

por suas funções primárias abaixo relacionadas.• Válvula de Segurança

• Válvula de Sequência

• Válvula de Descarga

• Válvula Redutora de Pressão

• Válvula de Frenagem

• Válvula de Contrabalanço

Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão



Símbolo

Válvula de Pressão - Limitadora de pressãocompensada externamente



Símbolo

Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão -aplicações



Válvula de Seqüência Válvula de Contrabalanço

F=0

P T

F=

A B

P T

F = - 3 0 0

P

T

A B

P T

CARGA

Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 2 vias



Símbolo

Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 3 vias



Símbolo

Válvula de Fluxo - Regulagem de vazão



Símbolo

Restrição pordiferencial em

hélice

Restrição poragulha

Símbolo

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxounidirecional



Símbolo

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxounidirecional - aplicações



METER IN

CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁENTRANDO NO ATUADOR

AVANÇANDOMETER OUT

5 0

% 5

0 % 5 0

% 5

0 %

RECUANDO AVANÇANDO RECUANDO

CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUEESTÁ SAINDO DO ATUADOR

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxocompensada



Símbolo

Circuito regenerativo

F= F=



Para cilindro diferencial (2:1): dobro da

velocidade, metade da força.

Ganha-se na velocidade e perde -se na força

F=

A

P T

A B

P T

F=

QBOMBA

QBOMBA+QRETORNO

QRETORNO

Cadeia de comandos - Elementos do Sistema Hidráulico



Elementos de Trabalho

Elementos de comando e controle

Elementos de Produção,Tratamento e Distribuição

A

P

B

T

Acumuladores Hidráulicos



Um acumulador armazena pressão hidráulica.Basicamente sua função principal seria a de acumularenergia potencial (sob a forma de líquido sob

pressão), para restituí-la no momento requerido e coma rapidez desejada.

Acumuladores Hidráulicos - Funções

• Como fonte de energia adicional em instalações que



Como fonte de energia adicional, em instalações querequeiram maior quantidade de liquido sob pressão;

• Compensador de vazamentos internos e/ou externos;

• Como fonte de energia de reserva para casos deemergência (falha da bomba);

• Para amortecer picos de pressão ou golpes de aríete;

• Para a estabilização de vazões pulsantes;

Acumuladores Hidráulicos - Tipos



Os acumuladores são basicamente de 3 tipos:

•Carregados por peso;

•Carregados por mola;

•Hidropneumáticos.

Acumuladores Hidráulicos Carregados por Peso



Símbolo

Acumuladores Hidráulicos Carregados por Mola



Símbolo

Acumuladores Hidráulicos Hidropneumáticos

•O acumulador hidropneumático é o tipo mais comum



p pde acumulador usado na hidráulica industrial.

•Esse tipo de acumulador aplica a força do líquidousando um gás comprimido, que age como mola.

•O gás usado é o nitrogênio seco.

•Os acumuladores hidropneumáticos estão divididos nostipos: pistão, diafragma e bexiga.

Acumuladores Hidráulicos Hidropneumáticos (Pistão)



Símbolo

Acumuladores Hidráulicos Hidropneumáticos (Diafragma)



Símbolo

Acumuladores Hidráulicos Hidropneumáticos (Bexiga)



Símbolo

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