Prévia - Apostila Eletrohidráulica Partners Treinamentos - Resumida

A

FP =

HIDRÁULICADESVANTAGENS DO SISTEMA HIDRÁULICO

São três os fatores responsáveis pela variação do rendimento:

• Vazamentos internos em todos os componentes, esses vazamentos são necessários para promover a lubrificação das partes móveis dos diversos componentes.

• Perda de energia provocada pelas perdas de carga nos tubos e válvulas, com o consequente aquecimento do óleo.

• Várias transformações do estado da potência, a bomba recebe em seu eixo potência mecânica a transforma em potência hidráulica e o atuador recebe a potência hidráulica e a transforma novamente em mecânica.

CONCLUSÃO

O rendimento global de um sistema hidráulico, sem levar em consideração o rendimento do motor que aciona a bomba, varia, em função dos componentes especificados, de 80% a 90%.

APLICAÇÕES DA HIDRÁULICA

Aviação, Móbil, Naval, Bélica, Injetoras de plástico, Prensa hidráulica.

A LEI DE PASCAL RESUME-SE EM:

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

Fig. 1

Hidráulica Industrial – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelowww.partnerstreina.com.br - [email protected] – 2564-5623 – 9909-8837

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1. SUPONHA UMA GARRAFACHEIA DE LÍQUIDO, O QUAL É PRATICAMENTE INCOMPRESSÍVEL.

2. SE APLICARMOS UMA FORÇA DE 10 Kgf NUMA ROLHA DE 1 Cm2 DE ÁREA...

4. SE O FUNDO DA GARRAFA TIVER UMA ÁREA DE 20 Cm2 TERÁ COMO RESULTADO UMA FORÇA DE 200 KgfAPLICADA AO FUNDO DA GARRAFA.

3. O RESULTADO SERÁ UMAFORÇA DE 10 Kgf EM CADA CENTÍMETRO QUADRADO DASPAREDES DA GARRAFA.

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ATRITO E ESCOAMENTO

A energia hidráulica ao ser transmitida pela tubulação acarreta sempre uma perda de carga. Visto que nas paredes do tubo e no próprio líquido se produz atrito, que por sua vez, gera calor. Uma perda de energia hidráulica significa uma perda de pressão do líquido hidráulico.

Fig. 12

A determinação da perda de carga é importante para saber se a pressão fornecida ao sistema é ou não suficiente para aquilo que o sistema se propõe.As restrições (curvas, estrangulamentos, etc.) contribuem grandemente para a perda de carga no sistema e consequentemente aquecimento do óleo.

INFLUEM NA PERDA DE CARGA

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

ESCOAMENTO

SÃO DOIS TIPOS DE FLUXOS DE FLUÍDOS

Fluxo Laminar:Em um fluxo laminar, as moléculas do fluido se movem até determinadas velocidades, de uma forma mais ou menos ordenada, em camadas estáveis. Não há interferência entre as moléculas, nem tampouco influem em seu movimento.


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1. NESTE PONTO A PRESSÃO É MÁXIMA, DEVIDO A ALTURA DA COLUNA DO LIQUIDO.

3. O ATRITO NA TUBULAÇÃO PROVOCA UMA QUEDA DE PRESSÃO DO MÁXIMO AO ZERO.

2. A PRESSÃO AQUI É “ZERO” JÁ QUE O LIQUIDO FLUI SEM RESTRIÇÕES.

4. SUCESSIVAMENTE, OS NÍVEIS CADA VEZ MENORES DE FLUIDO, SERVEM COMO MEDIDA DAS PRESSÕES REDUZIDAS, EM PONTOS QUE SE AFASTAM DA FONTE DE PRESSÃO MÁXIMA.



Fig. 13OSCILADORES HIDRÁULICOS

Convertem energia hidráulica em movimento rotativo, sob um determinado número de graus. O oscilador hidráulico é um atuador rotativo com campo de giro limitado. Um tipo muito comum de atuador rotativo é chamado de atuador de cremalheira e pinhão. Unidades de cremalheira e pinhão do tipo Standard podem ser encontradas em rotações de 90, 180, 360 graus ou mais.

Fig. 29

MOTORES HIDRÁULICOS

O motor é um atuador rotativo. A construção dos motores se parece muito com a das bombas. Ao invés de "empurrar" um fluido, como a bomba o faz, o motor é "empurrado" pelo fluido desenvolvendo torque e movimento rotativo contínuo. Como ambas as conexões dos motores podem, às vezes, ser pressurizados (bidirecionais), a maioria dos motores hidráulicos é drenado externamente.

Suas principais características são:

Deslocamento - É a quantidade de fluido que o motor receberá para uma rotação ou então a capacidade de uma câmara multiplicada pelo número de câmaras que o mecanismo contém. Este deslocamento é representado em cm3/rot.

Torque - Em um motor hidráulico pode-se ter torque sem movimento, pois este só se realizará quando o torque gerado for suficiente para vencer o atrito e a resistência da carga. Uma dada carga dará ensejo a um menor torque no eixo se diminuir o raio, entretanto, quanto maior o raio, mais rapidamente a carga se movimentará para uma determinada velocidade do eixo. Se expressa o torque em kg. M ou libras. Polegada.

Pressão - A pressão necessária num motor hidráulico depende do torque e do deslocamento necessário. Um motor com grande deslocamento desenvolverá um torque com pressão menor que um motor de pequeno deslocamento.


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1. Carcaça2. Cremalheira3. Engrenagem4. Parafusos de regulagem



O deslocamento de um motor é dado pelo volume absorvido por rotação.

Fig. 30MOTOR DE ENGRENAGENS

Um motor de engrenagens desenvolve torque devido à pressão aplicada nas superfícies dos dentes das engrenagens. Inverte-se a rotação do motor invertendo-se a direção do fluxo. O deslocamento de um motor de engrenagens é fixo e é igual ao volume entre dois dentes multiplicado pelo número de dentes. O motor de engrenagens tem como vantagens principais sua simplicidade e sua maior tolerância à sujeira; entretanto, têm rendimento menor.

Fig. 31MOTOR DE PALHETAS

Num motor de palhetas, o torque se desenvolve pela pressão nas superfícies expostas das palhetas retangulares, que deslizam nas ranhuras de um rotor acoplado ao eixo quando este rotor gira, as palhetas seguem a superfície de um anel excêntrico, formando câmaras vedadas, que transportam o fluido da entrada para a saída. No tipo balanceado a pressão em qualquer dos pórticos é dirigida às duas câmaras interligadas a 180 0. As cargas radiais assim se anulam.

Fig. 32 Fig. 33


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2. A FORÇA RESULTANTE NA PALHETA DÁ ORIGEM A UM TORQUE NO EIXO DO MOTOR.

EIXO DE ACIONAMENTO

PRESSÃO DO SISTEMA

1. PRESSÃO NESTA PALHETA OCASIONA UMA FORÇA...

ROTOR

3. A ENTRADA É LIGADA A DUAS PASSAGENS OPOSTAS DE PRESSÃO PARA BALANCEAR AS CARGAS DO ROTOR.

2. A FORÇA RESULTANTE NA PALHETA PROVOCA UM TORQUE NO EIXO DO ROTOR.

1. ESTA PALHETA ESTÁ SUJEITA A ALTA PRESSÃO NA ENTRADA E A BAIXA PRESSÃO NA SUPERFÍCIE OPOSTA. ROTAÇÃO

ENTRADA

SAÍDA

ANEL

ROTAÇÃOENTRADA

SAÍDA

DESLOCAMENTO = VOLUME MÁXIMO DA CÂMARA x NÚMERO DE CÂMARAS

PRESSÃO OU MOLAS MANTÉM AS PALHETAS CONTRA O ANEL

5. A PRESSÃO ENTRE OS DENTES NESTE SEGMENTO NÃO INFLUI O TORQUE, POIS O ÓLEO ESTÁ INDO PARA O TANQUE.

3. A PRESSÃO ENTRE OS DENTES NESTE SEGMENTO NÃO INFLUI O TORQUE, POIS O ÓLEO ESTÁ INDO PARA O TANQUE.

1. ESTES DOIS DENTES QUANDO SUJEITOS A PRESSÃO PROVOCAM A ROTAÇÃO DAS ENGRENAGENS NAS DIREÇÕES INDICADAS.

2. UMA SUPERFÍCIE DESTES DOIS DENTES ENGRENADOS TENDE A OPOR-SE AO MOVIMENTO, O TORQUE OBTIDO ESTÁ, PORTANTO EM FUNÇÃO DE UM DENTE.

4. ESTES DOIS DENTES TÊM APENAS A PRESSÃO DA LINHA DE TANQUE OPONDO-

SE AO MOVIMENTO

MOTORES DO TIPO ANGULAR

Os motores do tipo angular também desenvolvem torque através da reação à pressão dos pistões com movimento recíproco. Neste projeto, contudo, o bloco dos cilindros e o eixo motor estão montados em ângulo entre si, e a reação é feita contra um flange do eixo motor. Estes motores angulares são fabricados em modelos de deslocamento fixo ou variável. A unidade de deslocamento variável pode ser equipada com vários tipos de controle, incluindo um compensador de pressão.

Fig. 38

VÁLVULAS DE PRESSÃO

As válvulas controladoras de pressão assumem diversas funções nos sistemas hidráulicos, tais como: válvulas de segurança, de sequência, de frenagem etc. Elas são classificadas pelo tipo de conexões, pelo tamanho e pela faixa de pressões de trabalho. As válvulas discutidas neste módulo são as controladoras de pressão usadas na maioria dos sistemas hidráulicos industriais.

VÁLVULA DE SEGURANÇA SIMPLES OU DIRETAMENTE OPERADA

As válvulas de segurança estão presentes em praticamente todos os sistemas hidráulicos. É uma válvula normalmente fechada, instalada entre a linha de pressão (saída da bomba) e o reservatório. Sua função é a de limitar a pressão no sistema a um ajuste máximo predeterminado, pelo desvio de uma parte ou de toda a vazão da bomba ao reservatório quando o ajuste da válvula é alcançado.

Fig. 39

Enquanto a pressão na entrada não for suficiente para vencer a força da mola, a válvula permanece fechada. Quando a pressão for alcançada o pistão é deslocado de sua sede permitindo que o fluxo seja enviado para o reservatório enquanto a pressão é mantida.


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VÁLVULAS OPERADAS POR SOLENÓIDE

As conexões para os pórticos são feitas através de uma subplaca, os solenóides são unidades à parte, do tipo que empurra o êmbolo e são parafusados às extremidades do corpo da válvula.

Fig. 69

VÁLVULAS DIRECIONAIS PRÉ-OPERADAS

As válvulas são operadas por piloto e controladas por solenóides, com a válvula piloto montada no corpo da válvula principal.

Fig. 70

SIMBOLOGIA DETALHADA E SIMPLIFICADA

Fig. 71


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ACUMULADOR TIPO BEXIGA

No acumulador de bexiga o nitrogênio é separado do fluido de pressão por meio de uma bexiga fechada e elástica. O gás é mantido no interior da bexiga.

Fig. 81

CUIDADOS NA INSTALAÇÃO

Cada acumulador deve ter um manômetro que indique suas respectivas pressões. Nele deve estar indicada, de forma bastante visível, a pressão máxima admissível (trata-se, no caso de um manômetro adicional).

Cada acumulador deve estar equipado com uma válvula de segurança própria.A regulagem deve ser lacrada para evitar mudanças sem autorização. Nas linhas de pressão deve haver o mais próximo possível do acumulador, equipamentos de bloqueio de fácil acesso. Cada acumulador deve ter um bloqueio independente. Aos primeiros pontos corresponde o bloco de segurança e bloqueio do esquema abaixo. Nele é mostrado um bloco de segurança e desconexão.

S = conexão do acumulador.M = conexão do manômetro.P = conexão da bomba.T = conexão do tanque.A = conexão de teste ou controle.

Fig. 82

Um alívio por sinal elétrico também é possível, como é esquematizado à direita, no circuito acima.


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CIRCUITOS ELETROHIDRÁULICOS

Os circuitos eletrohidráulicos são esquemas de comando e acionamento que representam os componentes hidráulicos e elétricos empregados em máquinas e equipamento industriais, bem como a interação entre esses elementos para se conseguir o funcionamento desejado e os movimentos exigidos do sistema mecânico. Enquanto o circuito hidráulico representa o acionamento das partes mecânicas, o circuito elétrico representa a sequência de comando dos componentes hidráulicos para que as partes móveis da máquina ou equipamento apresentem os movimentos finais desejados.

COMPONENTES DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS

Os componentes elétricos utilizados nos circuitos são distribuídos em três categorias:

Os elementos de entrada de sinais elétricos Os elementos de processamento de sinais E os elementos de saída de sinais elétricos

ELEMENTOS DE ENTRADA DE SINAIS

Os elementos de entrada de sinais elétricos são aqueles que emitem informações aos circuitos. Entre os elementos de entrada de sinais podemos citar:

Botoeiras; Interruptores; Chave fim de curso; Sensores de proximidade; Pressostato.

Botoeiras

As botoeiras são chaves elétricas acionadas manualmente que apresentam, geralmente, um contato aberto e outro fechado. De acordo com o tipo de sinal a ser enviado ao comando elétrico, às botoeiras são caracterizadas como pulsadoras ou com trava.


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Estando energizados e ao se aproximarem do material a ser detectado, os sensores emitem um sinal de saída que, devido principalmente à baixa corrente desse sinal, não podem ser utilizados para energizar diretamente bobinas de solenóides ou outros componentes elétricos que exigem maior potência.

Os sensores de proximidade capacitivos registram a presença de qualquer tipo de material. A distância de detecção varia de 0 a 20 mm, dependendo da massa do material a ser detectado e das características determinadas pelo fabricante. Os sensores de proximidade indutivos são capazes de detectar apenas materiais metálicos, a uma distância que oscila de 0 a 2 mm, dependendo também do tamanho do material a ser detectado e das características especificadas pelos diferentes fabricantes.

Os sensores de proximidade ópticos detectam a aproximação de qualquer tipo de objeto, desde que este não seja transparente. A distância de detecção varia de 0 a 100 mm, dependendo da luminosidade do ambiente. Normalmente, os sensores ópticos são construídos em dois corpos distintos, sendo um emissor de luz e outro receptor.

Quando um objeto se coloca entre os dois, interrompendo a propagação da luz entre eles, um sinal de saída é então enviado ao circuito elétrico de comando. Outro tipo de sensor de proximidade óptico, muito usado na automação industrial, é o do tipo reflexivo no qual emissor e receptor de luz são montados num único corpo, o que reduz espaço e facilita sua montagem entre as partes móveis dos equipamentos industriais.

A distância de detecção é, entretanto menor, considerando- se que a luz transmitida pelo emissor deve refletir no material a ser detectado e penetrar no receptor, o qual emitirá o sinal elétrico de saída.

Pressostato

Os pressostato, também conhecidos como sensores de pressão, são chaves elétricas acionadas por um piloto hidráulico ou pneumático. Os pressostato são montados em linhas de pressão hidráulica e/ou pneumática e registram tanto o acréscimo como a queda de pressão nessas linhas, invertendo seus contatos toda vez em que a pressão do óleo ou do ar comprimido ultrapassar o valor ajustado na mola de reposição.


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ELEMENTOS DE PROCESSAMENTO DE SINAIS

Os componentes de processamento de sinais elétricos são aqueles que analisam as informações emitidas ao circuito pelos elementos de entrada, combinando-as entre si para que o comando elétrico apresente o comportamento final desejado, diante dessas informações. Entre os elementos de processamento de sinais podemos citar:

Relés auxiliares; Contatores de potencia; Relés temporizadores; Contatores.

Relés Auxiliares

Os relés auxiliares são chaves elétricas de quatro ou mais contatos, acionadas por bobinas eletromagnéticas. Há no mercado uma grande diversidade de tipos de relés auxiliares que, basicamente, embora construtivamente sejam diferentes, apresentam as mesmas características de funcionamento.

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

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

Contatores de Potência

Os Contatores de potência apresentam as mesmas características construtivas e de funcionamento dos relés auxiliares, sendo dimensionados para suportar correntes elétricas mais elevadas, empregadas na energização de dispositivos elétricos que exigem maiores potências de trabalho.


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Relés Temporizadores

Os relés temporizadores, também conhecidos como relés de tempo, geralmente possuem um contato comutador acionado por uma bobina eletromagnética com retardo na energização ou na desenergização.

ELEMENTOS DE SAÍDA DE SINAIS

Os componentes de saída de sinais elétricos são aqueles que recebem as ordens processadas e enviadas pelo comando elétrico e, a partir delas, realizam o trabalho final esperado do circuito. Entre os muitos elementos de saída de sinais disponíveis no mercado, os que nos interessa mais diretamente são:

Válvulas solenóides; Válvulas eletromagnéticas; Indicadores luminosos; Indicadores sonoros.

Solenóides

Os solenóides são bobinas eletromagnéticas que, quando energizadas, geram um campo magnético capaz de atrair elementos com características ferrosas, comportando-se como um imã permanente. Numa eletroválvula, hidráulica ou pneumática, a bobina do solenóide é enrolada em torno de um magneto fixo, preso à carcaça da válvula, enquanto que o magneto móvel é fixado diretamente na extremidade do carretel da válvula. Quando uma corrente elétrica percorre a bobina, um campo magnético é gerado e atraem os magnetos, o que empurra o carretel da válvula na direção oposta à do solenóide que foi energizado. Dessa forma, é possível mudar a posição do carretel no interior da válvula, por meio de um pulso elétrico.


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