APOSTILA
DE
HIDRÁULICA
MECÂNICA
Objetivos:
- Identificar os componentes de um sistema óleo-hidráulico industrial e seu
funcionamento.
- Interpretar esquemas hidráulicos.
- Fazer montagens de circuitos hidráulicos.
Técnicas Operacionais:
- Desmontagem e montagem de componentes hidráulicos.
- Montagem de circuitos.
- Leitura e interpretação de circuitos hidráulicos.
Programa
1. Introdução a Hidráulica.
2. Conceito de Matemática e Física ligados à Hidráulica.
3. Conceito de Mecânica dos Fluídos.
3.1. Potência de uma instalação hidráulica
3.2. Viscosidade, pressão, torque, vazão, velocidade, força e área
3.3. Fluídos recomendáveis
3.4. Transmissão e aplicação de força
3.5. Lei de Pascal
3.6. Unidades de medidas
4. Reservatórios
5. Filtros
6. Bombas Hidráulicas
7. Válvulas
7.1- Controle de pressão
7.2- Controle de direção
7.3- Controle de vazão
8. Atuadores
9. Circuitos Hidráulicos
9.1. Linear
1
9.2. Regenerativo
9.3. Em seqüência
9.4. Em seqüência e com pressão limitada no cilindro de fixação
9.5. Contrabalanço
9.6. Com controle de velocidade
9.7. Com controle de avanço rápido, lento e retorno rápido.
9.8. Em seqüência e com controle de velocidade
9.9. Rotativo (motor hidráulico) rotativo com controle de velocidade
10. Circuitos Hidráulicos em diversas áreas da Usina.
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HIDRÁULICA ÍNDICE
Generalidades ........................................................................................... 4
Fluídos Hidráulicos ..................................................................................... 42
Reservatórios ............................................................................................. 53
Filtros e Peneiras........................................................................................ 58
Bomba Hidráulica ....................................................................................... 70
Válvulas………………………………………………………………………….130
Atuadores ……………………………………………………………………… 207
Simbologia ………………………………………………………………………233
3
HIDRÁULICA GENERALIDADES
A palavra "hidráulica" provém da grego "hydra" que significa água e "aulos"
que significa cano.
A hidráulica consiste no estudo das características e usos dos fluídos
confinados. Desde o início, o homem serviu-se dos fluidos para facilitar o seu
trabalho.
A história antiga registra que dispositivos engenhosos, como bombas e rodas
d`água já eram conhecidos desde épocas bem remotas.
Entretanto, só no século XVII, o ramo da Hidráulica que nos interessa foi
utilizado. Baseava-se no principio descoberto pelo cientista francês, Pascal,
que consistia no uso de fluido confinado para transmitir e multiplicar forças e
modificar movimentos.
A lei de Pascal, resumia-se em:
Fig. 1- Pressão (Força por unidade de área), é transmitida em todos os sentidos através de um líquido confinado.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
Talvez, pela simplicidade da Lei de
Pascal, é que o homem não percebeu
o seu enorme potencial por dois
séculos.
Somente, no princípio da Revolução
Industrial é que um mecânico
britânico, Joseph Bramah, veio a
utilizar a descoberta de Pascal para
desenvolver uma prensa hidráulica.
(Fig. 02)
Fig. 02- Prensa Hidráulica
A Figura 03 demonstra como Bramah aplicou o princípio de Pascal à prensa
hidráulica.
Este é o princípio de operação de um macaco hidráulico ou de uma prensa
hidráulica.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
E interessante notar a semelhança entre esta prensa simples e uma alavanca
mecânica (vista B). Pascal já havia então estipulado "Força é para força como
distância é para distância".
- Potência hidráulica é comparada a um sistema de alavanca.
DEFINIÇÃO DE PRESSÃO
Pressão é a força exercida por unidade de superfície.
Em hidráulica, esta PRESSÃO é expressa em kg/cm2.
Atmosfera, abreviado ATM - ou BAR.
Sabendo a pressão e a área em que se aplica, podemos determinar a força total:
Força em kgf= Pressão (kg/cm2) x Área (cm2)
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
Sistemas óleo-hidráulico:
São sistemas transmissores de potência ou movimento, utilizando como elemento
transmissor o óleo que, sob pressão, é praticamente incompressível. Os sistemas
óleo-hidráulicos podem ser classificados de duas formas: estáticos e cinéticos.
Sistemas óleo-hidráulicos estáticos:
São sistemas onde a energia utilizada é a potencial, com o fluido sob alta pressão e
baixa velocidade. Atualmente, tem-se conseguido atingir até 1000 bar (14507,43 psi)
Sistemas óleo-hidráulicos cinéticos:
São sistemas onde a energia utilizada é a cinética, para a transmissão de potência.
Em outras palavras, é utilizado o fluido animado a altas velocidades, em tomo de
50m/seg (180km/h).
Nosso estudo se voltará mais aos sistemas óleo-hidráulicos estáticos aplicados, por
exemplo, em prensas, guindastes, máquinas-ferramenta, injetoras de plásticos, etc.
Os sistemas óleo-hidráulicos estáticos são também denominados simplesmente
óleo-hidráulicos.
CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS
Os sistemas hidráulicos podem ser classificados de diversas maneiras.
1. De acordo com a pressão:
Segundo a J.I.C. (Joint Industry Conference), extinta em 1967 e a atual NFPA
(National Fluid Power Association), classificamos, quanto à pressão da seguinte
forma:
0 a 14 bar (0 a 203,10 psi) - Baixa pressão
14 a 35 bar (203,10 a 507,76 psi) - Média pressão
35 a 84 bar (507,76 a 1218,62 psi) - Média-alta pressão
84 a 210 bar (1218,62 a 3046,56 psi) - Alta pressão
Acima de 210 bar (Acima de 3046,56 psi) - Extra-alta pressão 2.
2. De acordo com a sua aplicação:
São classificados em sistemas de pressão contínua ou em sistemas de pressão
intermitentes.
3. De acordo com o tipo de bomba:
Classificamos em sistemas de vazão constante ou vazão variável.
4. De acordo com o controle de direção:
Sistemas de uma via (controlado por válvulas) ou de duas vias (com bombas
reversíveis).
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA HIDRÁULICO
De acordo com o tipo de aplicação, existe uma grande infinidade de tipos de
circuitos hidráulicos, porém, todos eles seguem sempre um mesmo esquema, que
poderíamos dividir em três partes principais:
1. Sistema de geração
É constituído pelo reservatório, filtros, bombas, motores, acumuladores,
intensificadores de pressão e outros acessórios.
2. Sistema de distribuição e controle
Constituído por válvulas controladoras de vazão, pressão e direcionais
3. Sistema de aplicação de energia
Aqui, encontramos os atuadores, que podem ser cilindros, motores hidráulicos e
osciladores. Simbolicamente, podemos exemplificar o que foi explanado acima,
através da fig. 5.
VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS
O sistema hidráulico é empregado quando se tenta evitar ou é impossível
empregar-se sistemas mecânicos ou elétricos.
Fazendo uma comparação entre estes três sistemas, analisamos as vantagens e
desvantagens do emprego dos sistemas hidráulicos.
Vantagens
- Fácil instalação dos diversos elementos, oferecendo grande flexibilidade,
inclusive em espaços reduzidos. O equivalente em sistemas mecânicos já não
apresenta essa flexibilidade;
- Devido à baixa inércia, os sistemas hidráulicos permitem uma rápida e suave
inversão de movimento, não ocorrendo o mesmo nos sistemas mecânicos e
elétricos;
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
- Possibilidade de variações micrométricas na velocidade. Já os sistemas
mecânicos e elétricos só as tem escalonado e de modo custoso e difícil;
- São sistemas autolubrificados, não ocorrendo o mesmo com os mecânicos ou
elétricos.
- Tem pequeno peso e tamanho com relação à potência consumida em
comparação aos sistemas elétricos e mecânicos;
- Possibilidade de comando por apalpadores (copiadores hidráulicos);
- São sistemas de fácil proteção em comparação aos mecânicos e elétricos;
- O óleo hidráulico é um excelente condutor de calor, o que inclusive é um fator
importante no dimensionamento do reservatório que poderá servir como
trocador de calor, etc.
Desvantagens
- Seu custo é mais alto em comparação aos sistemas mecânicos e elétricos;
- Baixo rendimento, que é devido a três fatores:
a) transformação de energia elétrica em mecânica e mecânica em hidráulica
para, posteriormente, ser transformada novamente em mecânica;
b) vazamentos internos em todos os componentes;
c) atritos internos e externos;
- Perigo de incêndio pois o óleo, normalmente, é inflamável. Atualmente tem-se
empregado em certos casos fluidos resistentes ao fogo que, na realidade,
apenas evitam a propagação do fogo, como veremos mais adiante.
Comparações com sistemas pneumáticos
Os sistemas hidráulicos possuem um controle de força (pressão) e velocidade
(vazão) mais apurado do que os sistemas pneumáticos, além de poderem
trabalhar em pressões bem mais elevadas, possibilitando assim uma
transmissão de potência maior. Perdem apenas no custo onde os sistemas
pneumáticos apresentam um investimento menor.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Uma lei fundamental da Física afirma que a energia não pode ser criada e nem
destruída. A multiplicação de forças não é o caso de se obter alguma coisa por nada.
O pistão maior, movido pelo fluido deslocado do pistão menor faz com que à distância
de cada pistão seja inversamente proporcional às suas áreas (fig. 06). O que ganha
com relação à força tem que ser sacrificado em distância ou velocidade.
A primeira prensa hidráulica, de Bramah, e algumas prensas usadas atualmente
utilizam água como meio de transmissão. Todavia, o líquido mais comum, utilizado
nos sistemas hidráulicos, é à base de petróleo.
O óleo transmite força, quase instantaneamente, por ser praticamente
incompressível.
A compressibilidade de um óleo é ½ por cento á pressão.de 70 kg/cm2, porcentagem
essa que pode ser desconsiderada nos sistemas hidráulicos.
O óleo é mais aceito porque serve de lubrificante às peças móveis dos componentes.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
TRANSMISSÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA
A Hidráulica pode ser definIda como um meio de transmitir energia, pressionando um
líquido confinado.
o componente de entrada de um sistema hidráulico chama-se bomba e o de saída,
atuador.
Os atuadores são do tipo linear, como o cilindro demonstrado; ou rotativo, no caso de
motores hidráulicos. (Fig. 7)
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
VELOCIDADE VARIÁVEL
A maior parte dos motores elétricos tem uma velocidade constante, e isso é
aceitável quando temos que operar uma máquina a uma velocidade constante.
O atuador (linear ou rotativo) de um sistema hidráulico, entretanto, pode ser
acionado a velocidades variáveis e infinitas, desde que variando o deslocamento da
bomba ou utilizando-se de uma válvula controladora de fluxo. (Fig. 08)
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
REVERSIBILIDADE
Poucos são os acionadores reversíveis. Os que são, normalmente, têm que ser quase
parados antes de poderem inverter a direção de rotação.
O atuador hidráulico pode ser invertido. instantaneamente, sem quaisquer danos,
mesmo em pleno movimento.
Uma válvula direcional de 4 vias (fig. 09) ou uma bomba reversível atua este controle
enquanto que a válvula de segurança protege, de pressões excessivas, os
componentes do sistema.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
PARADA INSTANTÂNEA
Se pararmos, instantaneamente, um motor elétrico, podemos danificá-lo ou queimar o
fusível. Igualmente, as máquinas não podem ser bruscamente paradas e invertidos os
seus sentidos, sem a necessidade de se dar novamente à partida.
Entretanto, um atuador hidráulico pode ser parado sem
danos quando sobrecarregado e recomeçar,
imediatamente, assim que a carga for reduzida. Durante a
parada, a válvula de segurança desvia, simplesmente, o
deslocamento do fluxo da bomba ao tanque.
PROTEÇÃO DE SOBRECARGA
A válvula de segurança protege a sistema hidráulico de danos causados por sobrecarga.
Quando esta carga excede ao limite da válvula, processa-se o deslocamento do fluxo da
bomba ao tanque, com limites definidos ao torque ou ã força.
A válvula de segurança possibilita, também, o meio de ajustar uma máquina á força ou
ao torque especificado, tal como numa operação de travamento.
DIMENSÕES REDUZIDAS
Mesmo em condições de alta velocidade e pressão, os componentes hidráulicos
possibilitam transmitir um máximo num mínimo peso e espaço.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
PRESSÃO NUMA COLUNA DE FLUIDO
O peso do volume de um óleo varia em função de sua viscosidade.
Entretanto, nas condições normais exigidas, o peso do volume da maioria dos óleos hidráulicos é 0,90 kg/dm3.
Um fato importante relacionado ao peso do volume de um óleo é o efeito causado pelo mesmo quando o óleo dá entrada em uma bomba.
O peso do óleo cria uma pressão de 0,090 kg/cm2 no fundo de uma coluna de 1 m de óleo.
Assim. para calcular a pressão no fundo de uma coluna óleo, basta, simplesmente, multiplicar a altura em metros por 0,09 kg/cm2, ou a altura em dm por 0.009 kg/cm2. (Fig.10)
15
HIDRÁULICA GENERALIDADES
Aplicando esse princípio, consideremos, agora, as condições em que o reservatório está
localizado: acima ou sob a entrada da bomba.
Quando o nível do óleo está acima da entrada da bomba, uma pressão positiva força o
óleo para dentro da bomba.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
Por outro lado, se a bomba estiver localizada acima do nível do óleo um vácuo
equivalente a 0,09 kg/cm2, por metro, será necessário para levantar o óleo até a
entrada da bomba.
Na verdade, o óleo pelo vácuo, mas, é forçado pela
pressão atmosférica, no vão criado no orifício de entrada,
quando a bomba está em operação.
A água e os vários fluidos hidráulicos que resistem ao fogo
são mais pesados do que o óleo, portanto, requerem mais
vácuo por metro de levantamento.
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Observação
HIDRÁULICA GENERALIDADES
A PRESSÃO ATMOSFÉRICA ALIMENTA A B0MBA
A bomba é normalmente alimentada pelo óleo proveniente da diferença de pressão entre
o reservatório e sua entrada.
Normalmente, a pressão do reservatório é a pressão atmosférica, ou seja. 1 kg/cm2. É
necessário então criar um vácuo parcial ou uma pressão reduzida para que haja fluxo.
A figura 12 demonstra um típico macaco hidráulico, um simples pistão alternado. Ao
puxar o pistão cria-se um vácuo parcial na câmara de bombeamento. A pressão
atmosférica no reservatório empurra o óleo, enchendo o vão. (Numa bomba rotativa, as
câmaras sucessivas aumentam em tamanho ao passarem pela entrada, criando-se
assim uma condição idêntica).
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
COMO É CRIADA A PRESSÃO
A pressão resuLta da resistência oferecida ao fluxo do fluido
A resistência é em função de:
1. A carga de um atuador;
2. Uma restrição (ou orifício) na tubulação.
A figura 13 é um exemplo de uma carga sobre um atuador.
O peso de 1.000 quilogramas oferece resistência ao fluxo sob o pistão e cria a pressão
no óleo.
Se o peso aumenta, o mesmo acontece com a pressão.
20
HIDRÁULICA GENERALIDADES
Na figura 14, numa bomba de deslocamento de 10 1/min, tem-se uma válvula de
segurança, regulada para 70 kg/cm2, ligada na saída a uma simples torneira.
Se esta torneira estiver toda aberta, o destocamento do fluxo da bomba processa-se sem
restrição, e não se registra pressão no manômetro.
Suponhamos que o registro seja gradativamente fechado. Isto oferecerá resistência ao
fluxo causando um aumento de pressão. Quanto mais restrição, tanto mais pressão
haverá para empurrar os 10 1/min, através da torneira. Sem a válvula de segurança.no
circuito, teoricamente, não haverá limite á pressão. Na realidade, alguma coisa teria que
ceder ou então até mesmo a bomba poderia parar o acionar (motor elétrico).
Em nosso exemplo, se forem necessários 70 kg/cm2 de pressão para empurrar o óleo
através da abertura, a válvula de segurança abrirá (Fig. 15)
A pressão, porém, permanecerá a 70 kg/cm2.
21
HIDRÁULICA GENERALIDADES
Restringindo-se mais o registro, isto fará com que passe menos óleo através do mesmo
e mais na válvula de segurança (fig. 16).
Com o registro completamente fechado, toda a vazão passará pela válvula de
segurança a 70 kg/cm2.
Pode-se concluir, pelo exemplo acima, que uma válvula de segurança ou um
componente que limite à pressão deve sempre ser usada quando nos sistemas se
utilizem bombas de deslocamento positivo.
BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO CRIAM 0 FLUXO
A maioria das bombas utilizadas nos sistemas hidráulicos são classificadas como
bombas de deslocamento positivo.
Isto significa que com exceção de variações na eficiência, o deslocamento é constante
á respectiva pressão.
A saída é positivamente separada da entrada, de forma que o que entra na bomba é
forçado para o pórtico da saída.
A função da bomba é criar o fluxo; a pressão é causada pela resistência ao fluxo.
Há uma tendência comum em responsabilizar a bomba por qualquer perda de pressão
que ocorra.
Com poucas exceções, a perda de pressão só ocorre quando houver um vazamento
total.
22
HIDRÁULICA GENERALIDADES
EXEMPLO
Uma bomba desloca 10 litros/minuto sob um pistão de 10cm2 de área, para levantar um
peso equivalente a 1.000 quilogramas. Enquanto o peso está sendo levantado ou
mantido pelo óleo hidráulico, a pressão será de 10 kg/cm2.
(1.000 : 10 = 100 kg/cm2)
Mesmo que um furo no pistão deixasse escapar 8 litros por minuto 100 kg/cm2 a pressão
seria mantida constante, embora o levantamento se processe mais lentamente.
A figura 17 ilustra esta condição.
Assim, a bomba pode estar desgastada, perdendo praticamente toda a sua eficiência,
porém, sua pressão é mantida.
Essa pressão mantida não é um indicador das condições da bomba.
E necessário medir-se o fluxo numa dada pressão Para se determinar ' as condições da
bomba.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
FLUXO EM PARALELO
Uma característica peculiar a todos os líquidos è o fato de que sempre procuram os
caminhos que menor resistÊncia oferecem.
Assim, quando houver duas vias de fluxo em paralelo, cada qual com resistência
diferente, a pressão só aumenta o necessário, e o fluxo procura sempre a via mais fácil.
24
A
B
C
B
C
HIDRÁULICA GENERALIDADES
FLUXO EM SÉRIE
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
QUEDA DE PRESSÃO ATRAVÉS DE UMA RESTRIÇÃO (orifício)
Um orifício é uma passagem restringida de uma linha hidráulica ou em um componente,
utilizado para controlar o fluxo ou criar uma diferença de pressão (queda de pressão).
Para que haja fluxo de óleo através de um orifício, tem que haver uma diferença ou
queda de pressão. Inversamente, se não houver fluxo, não haverá queda de pressão.
Considere a condição do orifício na figura 19, vista A, a pressão é igual nos dois lados;
assim sendo, não haverá fluxo.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
Se fluxo for bloqueado depois do orifício (vista 19c) a pressão se iguala imediatamente
nos dois lados da restrição, de acordo com a Lei de Pascal.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
A pressão é proporcionai à carga e a leitura do manômetro indica a carga do trabalho
(em kg/cm2) a qualquer momento.
A pressão é igual à força dividida pela área do pistão. É expressado pela fórmula:
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
Como exemplo, suponhamos que uma prensa hidráulica tenha uma
regulagem de 100 kg/cm2 de pressão (fig. 20) e que esta pressão seja
aplicada numa área de 20 cm2. A força gerada será de 2000 kg.
COMPUTANDO A ÁREA DO PISTÃO
Calcula-se a área de um pistão pela fórmula:
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
O atuador pode ser linear ou rotativo. (cilindro ou motor)
A velocidade de ambos depende de suas dimensões e da quantidade de fluxo de
fluido que estão recebendo.
Para relacionar o fluxo à velocidade, considera-se o volume que deve preencher o
atuador para efetuar uma dada distância.
A relação é a seguinte:
onde: Y = velocidade em dm/min
a = área em dm2
Vol/t = volume/tempo em 1 min
l = litros
Conceituamos com isso que:
(1) a força ou torque de um atuador é diretamente proporcional á pressão e é
independente do fluxo;
(2) sua velocidade dependerá da quantidade de fluxo, dispensando a pressão.
VELOCIDADE NA TUBULAÇÃO
A velocidade com que o fluido hidráulico passa peta tubulação é um fator importante e
digno de consideração, pelo efeito que a velocidade causa sobre o atrito.
Geralmente, a faixa de velocidade recomendada é:
linha de sucção ........ 6 a 12 dm por segundo = 0,6 a 1,2 m p/seg.
linha de pressão ..... 20 a 60 dm por segundo = 2 a 6 m p/seg.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
Baixa velocidade é recomendada para linha de sucção visto que pouca queda de pressão
pode ser tolerada.
Deve-se notar que:
(1) A velocidade do fluido, através de um tubo, varia inversamente proporcional ao
quadrado do diâmetro interno.
A figura 21 nos mostra que dobrando o diâmetro interno de um tubo, quadruplicamos a
sua área interna; assim, a velocidade é apenas 1/4 no tubo maior.
Diminuindo o diâmetro da metade, a área será 1/4, quadruplicando a velocidade do fluxo.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
O PROCEDIMENTO PARA SE DETERMINAR AS DIMENSÕES DO
ENCANAMENTO
Se o deslocamento da bomba e a velocidade do fluxo são dados, use esta fórmula
para calcular a área interna do tubo:
Quando os dados de destocamento e a área são conhecidos, a velocidade dada
será:
A figura 03 é uma tabela monográfica que pode ser útil para:
a. Selecionar o diâmetro interno se o fluxo for conhecido.
b. Determinar precisamente qual seria a velocidade se o tamanho do tubo e fluxo
são conhecidos. Para usar esta tabela, coloque una régua ligando dois valores
conhecidos e leia o valor a conhecer na terceira coluna.
32
HIDRÁULICA GENERALIDADES
33
HIDRÁULICA GENERALIDADES
Quando se movimenta uma força a uma certa distância, efetua-se um trabalho.
Expressamos o trabalho em quilogrâmetros. Por exemplo, se um peso de 10 quilos é
levantado 10 metros, o trabalho é:
10 quilogramas x 10 metros = 100 quilogrâmetros (kg . m)
A fórmula acima não considera a velocidade em que o trabalho é feito.
A quantidade de trabalho realizado na unidade de tempo chama-se potência.
A unidade padrão de Potência é a c.v. (cavalo vapor). Isto equivale a levantar 75 kg a um
metro de altura em um segundo.
Também existe o equivalente em potência elétrica e calor.
1 c.v. = 4.500 kg.m/min ou 75 kgm/s
1 c.v. = 736 watts (potência elétrica)
1 c.v. = 41,8 btu/min = 70,52 kcal
1 H.P. = 33.000 Lb/pé por minuto
1 H.P. = 746 watts
1 H.P. = 42,4 B.T.U por minuto.
34
HIDRÁULICA GENERALIDADES
A potência necessária para movimentar 1 l/min a
uma pressão de 1 kg/cm2 é equivalente a
0,0022 c.v.
PORTANTO
Todavia a potência requerida para girar a bomba deverá ser um pouco maior, desde
que o sistema não tenha 100% de eficiência. Na prática usa-se a seguinte fórmula:
Para o sistema inglês a equivalência é expressa pela seguinte fórmula:
onde: GPM = Galões por minuto
HP = Cavalo força
PSI = Libras por polegada quadrada.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
POTÊNCIA E TORQUE
Se for necessário converter CV em torque ou vice-versa, sem computar pressão e fluxo,
em qualquer equipamento rotativo, teremos:
O torque nesta fórmula será em kg.m
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OBSERVAÇÃO
HIDRÁULICA GENERALIDADES
LINHAS
Canos hidráulicos, tubos e passagens de fluido são demonstrados como linha
individual (Fig. 24).
São 3 classificações básicas:
- Uma linha de trabalho (sólida) transporta o fluxo principal no sistema. Para os
efeitos gráficos, isto inclui a linha de entrada da bomba (sucção) linhas de pressão e
de retorno ao tanque.
- Linha piloto (tracejada comprida) transporta o fluido, que é usado para controlar a
operação de uma válvula ou um outro componente.
- Linha de dreno (tracejada curta) transporta o vazamento de óleo para o reservatório.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
COMPONENTES ROTATIVOS
Um circulo é o símbolo básico para os componentes rotativos. Triângulos (cheios) de
energia (fig. 25) são colocados dentro dos símbolos para demonstrá-los como fontes de
energia (bombadas) ou então receptores de energia (motores).
Se o componente for unidirecional, o símbolo contém um único triângulo.
Uma bomba ou motor reversível é desenhada com 2 triângulos.
CILINDROS
Um retângulo representa um cilindro (fig. 26) com indicações de um pistão, haste e
pórticos. Um cilindro de simples efeito é demonstrado aberto no lado da haste com
apenas um pórtico no lado da cabeça. Um cilindro de duplo efeito aparece fechado com
dois pórticos.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
VÁLVULAS
O símbolo básico de uma válvula é um quadrado (fig. 26 A) ou invólucro.
Setas são adicionadas a este para mostrar passagens e direções de fluxo.
As válvulas de posicionamento infinito, tais como as válvulas de segurança, têm um
único quadrado. Presume-se que estas têm várias posições entre a de totalmente
aberta e a de totalmente fechada, dependendo do volume de líquido que as
atravessa.
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HIDRÁULICA GENERALIDADES
As válvulas de posicionamento finito são as válvulas direcionais. Seus símbolos
contêm um quadrado individual para cada posição em que a válvula pode ser
movida.
SÍMBOLO PARA 0 RESERVATÓRIO
O reservatório é representado por um retângulo (Fig.28). Um reservatório exposto à
pressão atmosférica é representado por um retângulo aberto na parte superior,
enquanto que para um reservatório pressurizado a representação é de um retângulo
fechado. Por conveniência, vários destes símbolos podem ser desenhados num circuito
apesar de ter apenas um reservatório.
As linhas de ligação são desenhadas até o fundo do símbolo quando estas terminam
abaixo do nível do fluido no tanque.
Se uma linha termina acima do nível do fluido, desenha-se esta acima do símbolo.
40
HIDRÁULICA GENERALIDADES
CONCLUSÃO
A figura 28 mostra um desenho gráfico completo de um circuito hidráulico. Nota-se que
não há tentativa de demonstrar o tamanho. a forma, a localização ou construção de
qualquer componente.
O diagrama mostra a função e conexões, os quais são suficientes para o trabalho.
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HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
FLUIDOS HIDRÁULICOS (Generalidades)
A seLeção e o cuidado na escolha do fluido hidráulico, para uma máquina, terão um
efeito importante no seu desempenho e na vida dos componentes hidráulicos.
A formulação e aplicação dos fluidos hidráulicos é, por si mesma, uma ciência bem além
da finalidade desta unidade.
Nesta unidade, encontraremos os fatores básicos envolvidos na escolha de um fluido e
sua própria utilidade. Um fluido é definido como qualquer líquido ou gás.
Entretanto; o termo fluido no uso geral em hidráulica se refere ao liquido utilizado como
meio de transmitir energia.
Nesta unidade, o fluido significará o fluido hidráulico, seja um óleo de petróleo
especialmente composto ou um fluido especial à prova de fogo, que pode ser um
composto sintético.
AS FUNÇÕES DO FLUIDO
0 fluido hidráulico tem 4 funções primárias:
42
HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
43
HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
44
HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
FLUIDOS HIDRÁULICOS
Os principais fluidos hidráulicos utilize os são:
1. Água
2. Óleos minerais
3. Fluidos sintéticos
4. Fluidos resistentes ao fogo
4.1 - Emulsões de óleo em água (óleos solúveis)
4.2 - Soluções de glicol em água
4.3 - Fluidos sintéticos não aquosos
1. ÁGUA
É empregada principalmente em velhos e pesados sistemas tais como pontes
levadiças, comportas, etc. Ela é encontrada em abundância na natureza, sendo o
mais barato dos fluidos conhecidos. Praticamente não apresenta variação de
viscosidade com a temperatura e é quimicamente compatível com quase todos os
materiais dos retentores. Apresenta ainda a vantagem de quase não sofrer aumento
de temperatura em operação, devido ao seu poder refrigerante.
Entretanto, seu emprego como meio hidráulico é restrito, devido às desvantagens
que apresenta, tais como: provoca a corrosão, suas propriedades lubrificantes são
insignificantes e só pode ser empregada em uma faixa de temperatura relativamente
pequena.
2. ÓLEO MINERAL
É o fLuido hidráulico mais usado. Afora a água é q fluido mais barato, sendo
compatível com a maioria dos materiais comumente encontrados nos sistemas.
Suas propriedades lubrificantes são bastante conhecidas, e a faixa de temperatura
para sua utilização é bem ampla. Apresenta também compressibilidade superior á
da água.
45
HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
3. FLUIDOS SINTÉTICOS
São compostos químicos que podem trabalhar acima dos limites dos óleos minerais. São
eles: éteres complexos, silicatos, silicones, aromáticos de alto peso molecular (polifenilas
e éteres de fenila).
Estes fluidos são de custo mais elevado devido aos problemas de fabricação e, dentro de
certos limites, satisfazem plenamente todas as necessidades dos sistemas hidráulicos.
Ao contrário dos óleos minerais, podem não ser compatíveis com alguns componentes
do sistema. Por esta razão, é preciso cuidado na escolha do fluido sintético a ser usado.
4. FLUIDOS RESISTENTES AO FOGO
Muitos compostos químicos se enquadram nesta categoria, porém os comumente
utilizados são: emulsões de óleo em água, soluções de glicol em água e fluidos não
aquosos. As emulsões de óleo em água são algumas vezes usadas em sistemas
hidráulicos normais, enquanto os outros somente são empregados em casos específicos.
ESCOLHA DO FLUIDO HIDRÁULICO
Na seleção do fluido hidráulico, devemos inicialmente verificar não só o tipo de sistema,
mas também as condições a que o fluido será submetido. Os requisitos básicos para que
um fluido seja utilizado como meio hidráulico são que sejam virtualmente incompressíveis
e suficientemente fluidos para permitir eficiente transmissão de energia. São também
essenciais boas propriedades lubrificantes.
Complementando as funções primárias, o fluido hidráulico poderá ter um número de
outras exigências de qualidade, como:
Prevenir ferrugem.
Prevenir a formação de Iodo, goma e verniz.
Diminuir a formação de espuma.
Manter sua estabilidade e reduzir o custo de substituição.
Manter um índice de viscosidade relativamente estável, numa faixa larga de
variações de temperatura.
Prevenir contra a corrosão e erosão.
Separação da água.
Compatibilidade com os vedadores e gaxetas.
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HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
Freqüentemente são incorporados aditivos para melhorar
as características citadas. Também costuma-se adicionar
aditivos para prevenir o desgaste dos componentes
mecânicos do sistema.
O Uso de Aditivos
Como a maioria de propriedades desejáveis de um fluido é localizada nos aditivos, pode-
se pensar que os aditivos comerciais deveriam ser incorporados em qualquer óleo para
torná-lo adequado para um sistema hidráulico.
Os fabricantes, entretanto, advertem dizendo que os aditivos têm que ser compatíveis
com o fluido, bem como com eles mesmos, e que esta compatibilidade não pode ser
determinada no campo. Salvo se houver facilidades de laboratório para acertar a
compatibilidade, seria melhor deixar o uso de aditivos a critério do fabricante do fluido.
A característica mais importante a ser observada na escolha de um fluido hidráulico é a
viscosidade. A bomba é o coração do sistema hidráulico e sua eficiência depende
essencialmente da viscosidade do fluido a ser bombeado. Ela deve estar dentro dos
limites especificados pelo fabricante da bomba.
De uma maneira geral, são aceitáveis as seguintes faixas de viscosidade:
Bomba de Palhetas .............. 100 a 300 SUS a 100º F
Bomba de Engrenagens ...... 300 a 500 SUS a 100º F
Bomba de Pistão .................. 250 a 900 SUS a 100º F
Obs.: - 100º F = 37,5º C
47
HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
VISCOSIDADE
Viscosidade é a medida de resistência do fluido a escoar; ou seja, uma medida inversa
da de fluidez.
Se um fluido escoa facilmente, sua viscosidade é baixa. Pode-se dizer que o fluido é
fino ou falta corpo. Um fluido que escoa com dificuldade tem alta viscosidade. É grosso
ou tem bastante corpo.
DEFININDO A VISCOSIDADE
Alguns métodos de definir a viscosidade, em ordem de exatidão decrescente, são:
a. Viscosidade Absoluta - Poise
b. Viscosidade Cinemática - Centistokes
c. Viscosidade Relativa - S.U.S. e S.A.E.
A viscosidade de fluido hidráulico é normalmente dada em SUS ou SAE.
Viscosidade S.U.S.
Para efeito prático, na maioria dos casos a viscosidade relativa já é suficiente.
Determina-se a viscosidade relativa cronometrando-se o escoamento de uma dada
quantidade de fluido, através de um orifício, a uma dada temperatura.
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HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
Há vários métodos em uso. O método mais aceito ainda é o do "Viscosimetro de
Saybott". (fig. 04).
A viscosidade em Saybolt Universal Seconds (SUS) é igual ao tempo gasto (em
segundos).
Número SAE
Os números SAE foram estabelecidos pela Sociedade dos Engenheiros das Indústrias
Automobilísticas Americanas para especificar as faixas de viscosidade SUS de óleo nas
temperaturas de testes SAE. Os números de inverno (5 W, 10 W, 20 W) são
determinados pelos testes a 0º F (-17º C). Os números para o óleo de verão (20, 30, 40,
50. etc,) designam a faixa SUS a 210º F (100º C).
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HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
TABELA DE CONVERSÃO DE UNIDADES DE VISCOSIDADE
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HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
O índice de viscosidade é uma medida relativa da mudança de viscosidade de um fluido
com relação às variações de temperatura.
Um fluido que tem uma viscosidade relativamente estável a temperaturas extremas tem
um alto índice de viscosidade (IV).
Um fluido que é espesso, quando frio, e fino, quando quente, tem um baixo IV.
A figura 05 mostra uma comparação entre um fluido de 50 IV e um de 90 IV.
Compare essas viscosidades efetivas em 3 temperaturas:
51
HIDRÁULICA FLUIDOS HIDRÁULICOS
CONTROLE DE USO DE ÓLEOS HIDRÁULICOS
A vida de um óleo em serviço é normalmente determinada pela:
1. Quantidade de contaminantes.
2. OxIdação.
As substâncias contaminantes que podem estar presentes no sistema são: poeira,
fragmentos de desgaste, limalhas que eventualmente tenham penetrado no sistema,
ferrugem, etc. Não há limites definidos para controle, porém somente 0,02% em peso
pode contribuir para acelerar o desgaste. Por esta razão, o sistema deve possuir uma
filtragem perfeita.
A oxidação causa aumento da viscosidade e do número de neutralização. Se ele
trabalha em condições normais, o processo será lento, garantindo uma longa vida do
óleo. Todavia, se houver pontos excessivamente quentes no sistema, juntamente com a
presença de ar, umidade e substâncias catalisadoras ela pode ser acelerada
violentamente, culminando com a formação de borra e vernizes. Portanto, caso a
viscosidade e o número de neutralização aumentem rapidamente, é necessário se
verificar a razão do mau funcionamento dos sis tema.
De maneira geral, o óleo deve ser trocado em períodos de seis meses a dois anos.
Quando a quantidade de óleo do sistema justificar, deve-se analisar a acidez,
viscosidade, água e contaminantes. Contudo, o óleo deve ser trocado no máximo a
cada dois anos, mesmo que suas características estejam dentro dos limites
permissíveis, pois com o tempo pode ocorrer a depleção dos aditivos.
Quando da troca do óleo, é aconselhável a lavagem do sistema com um "flushing oil",
pois constatou-se na prática que 10% do óleo usado pode reduzir em até 75%,a vida do
óleo novo.
Recomenda-se fazer a lavagem à 100º F, passando o óleo por um filtro externo até a
limpeza total. Após a lavagem com o "flushing oil", circular, inicialmente, a mínima
quantidade de óleo hidráulico, para depois se completar o nível.
52
HIDRÁULICA RESERVATÓRIOS
RESERVATÓRIOS
O projeto dos sistemas hidráulicos industriais tem uma vantagem sobre os de sistemas
aeronáuticos ou de equipamento móvel. Esta vantagem está na flexibilidade do
desenho de um reservatório.
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HIDRÁULICA RESERVATÓRIOS
CONSTRUÇÃO DE RESERVATÓRIO
Um reservatório industrial típico, conforme as normas da indústria, é demonstrado na Fig.
01. O tanque é construído soldando-se placas de aço com suportes adequados,
separando a unidade do chão.
O interior do tanque é pintado com tinta especial para reduzir a
ferrugem que possa resultar da condenação da umidade. Esta
tinta tem que ser compatível com o fluxo usado.
O fundo do tanque é feito de tal maneira que o fluido possa
ser drenado através de um plug.
Tampas de fácil remoção (veja fig.01), são desejáveis para
se poder limpar o tanque.
E recomendável o uso de visores para facilitar as
verificações do nível do fluido.
Na abertura para abastecimento do fluido,uma tela filtrante
é usada para evitar a contaminação do fluido.
RESPIRADOR
Um tampão para respiro é utilizado na maioria dos tanques e estes deve ter um filtro de
ar, de tamanho adequado, para manter a pressão atmosférica no interior do tanque,
esteja ele cheio ou vazio,
Em geral, quanto maior for a vazão, tanto maior deve ser o respirador.
54
O reservatório
é projetado
para facilitar a
manutenção
do fluido
Num reservatório pressurizado, naturalmente,
não se usa um respirador, e sim uma válvula
para regular a pressão atmosférica
HIDRÁULICA RESERVATÓRIOS
CHICANA
Uma chicana (fig. 2) que se estende longitudinalmente através do centro do tanque deve
ter uma altura de 2/3 do nível do fluido, e é usada para separar a linha de entrada da de
retorno, evitando, assim, a recirculação contínua do mesmo óleo.
CONEXÕES E MONTAGENS DE LINHAS
A maioria das linhas para o reservatório termina abaixo do nível do óleo.
As conexões dessas linhas ao tanque são feitas por flanges com vedação, o que evita a
penetração de sujeira e facilita a remoção dos filtros para a limpeza.
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HIDRÁULICA RESERVATÓRIOS
DIMENSIONANDO UM RESERVATÓRIO
É sempre desejável um tanque para promover o resfriamento e a separação dos
contaminadores. No mínimo, um tanque tem que conter todo o fluido do sistema assim
como manter um nível suficientemente alto para que não haja o efeito de rodamoinho
na linha de sucção.
Se isto ocorrer, haverá mistura de ar com o fluido.
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HIDRÁULICA RESERVATÓRIOS
Fatores que devem ser considerados no dimensionamento de um reservatório
- A dilatação do fluido devido ao calor.
- Alterações do nível devido ã operação do sistema.
- A área interna do tanque exposta á condensação de vapor de água.
- Calor gerado.no sistema.
Em equipamento industrial, é costume dimensionar um reservatório, pelo menos, de duas
ou três vezes a capacidade da bomba em litros por minuto.
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
FILTROS E PENEIRAS
O fluido hidráulico é mantido limpo no sistema, prinCipalmente, por dispositivos tais como
filtros e peneiras.
Utilizam-se também plugs magnéticos para captar partículas de aço no fluido.
Estudos recentes indicaram que partículas micrônicas, de 1 até 5 mícrons, têm efeitos
degradantes, causando falha no sistema e acelerando a deteriorização do óleo em
muitos casos.
Provavelmente, sempre haverá controvérsia na indústria sobre a definição exata de filtros
e de peneiras.
A Associação Nacional de Energia de Fluido, para diminuir esta controvérsia, publicou
estas definições:
Filtro: Um dispositivo cuja função é a retenção, por meio de material poroso, dos
contaminadores insolúveis de um fluido.
Peneira: Um filtro grosso, feito com tela de arame.
Para simplificar, seja o dispositivo um filtro ou peneira, sua função é a de reter os
contaminadores quando atravessado pelo fluido.
TIPOS DE FILTROS - QUÍMICO E MECÂNICO
Químico
Mecânico: - Filtro de sucção
- Filtro de linha de pressão
- Filtro de retorno
Composição: Série de malhas ou poros (MESH)
MESH: Quantidade de malhas existentes por polegada linear de filtro.
Escolha do filtro: - Vazão
- Fluido Hidráulico (Tipo)
- Grau de filtragem
- Condições de trabalho - (Contaminação)
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
FILTRO QUÍMICO:
É utilizado em raras ocasiões, quando se requer uma limpeza absoluta do fluido. Como
sabemos, o óleo mineral pode tornar-se ácido, alcalino, etc. 0 filtro químico nada mais é
do que um reator ácido ou básico do óleo, transformando a substância nociva em água e
cloreto de sódio, efetuando, a seguir, a separação destes últimos, deixando passar,
apenas, óleo mineral puro.
FILTRO DE SUCÇÃO:
Se encontra instalado no reservatório, abaixo do nível de fluido. Sua função é impedir
que corpos sólidos de maior tamanho sejam succionados pela bomba, danificando-a
totalmente.
As malhas desse filtro devem ser maiores do que as malhas dos filtros de pressão e
retorno, pois, nunca podemos causar problemas na sucção
FILTROS PARA LINHAS DE RETORNO:
Estes filtros retém as partículas finas antes que o fluido retorne para o reservatório.
São úteis principalmente em sistemas que não têm grandes reservatórios, para
permitirem o assentamento dos contaminadores.
Um filtro de retorno é quase obrigatoriamente usado num sistema que utilize uma bomba
de alto rendimento, pois a mesma possui pequenas tolerâncias em suas peças e não
pode ser protegida suficientemente, apenas, por um filtro de sucção.
FILTROS PARA LINHAS DE PRESSÃO:
Existem filtros desenhados para uso nas linhas de pressão que podem deter as
partículas bem menores que os filtros de sucção. Um filtro assim pode ser aplicado onde
os componentes, tais como válvulas, toleram menos sujeira do que uma bomba.
Naturalmente, estes filtros precisam resistir à pressão do sistema e são instalados nas
saídas das bombas.
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
RELAÇÕES NOMINAIS E ABSOLUTAS:
Quando se especifica um filtro em tantos mícrons, refere-se a relação nominal do filtro.
Um filtro de 10 mícrons por exemplo, deterá a maioria das partículas de 10 mícrons ou de
tamanho maior. A capacidade absoluta, entretanto, será um pouco maior, provavelmente
ao redor de 25 mícrons.
A capacidade absoluta é, efetivamente, o tamanho da abertura ou da maior porosidade
do filtro, e é um fator importante, somente, quando for condição determinante que
nenhuma partícula de um tamanho especificado possa circular no sistema.
RELAÇÃO ENTRE MALHA E MÍCRON:
Uma tela simples ou peneira de arame é classificada pela capacidade de filtrar, por um
número de malha ou seu equivalente. Quanto mais alto o número de malha ou peneira,
mais fina é a tela. Os filtros feitos de outro material, sem ter tela de arame são
classificados pelo tamanho mícron. Um mícron é equivalente a um milionésimo
(1/1.000.000) de um metro. A menor partícula que o olho humano pode ver tem,
aproximadamente, 40 mícrons. (Fig. 01)
As peneiras são geralmente usadas para as linhas de entrada ou sucção.
Os filtros micrônicos são geralmente usados nas linhas de retorno.
Existem vários tamanhos de filtros, cada qual para uma determinada vazão máxima.
Caso a vazão requerida pelo sistema não comporte a utilização de 1 filtro apenas,
podemos associar outros filtros em paralelo para resolver este problema. Veja, por
exemplo, a figura a seguir; o sistema precisa de 75 1/min de vazão. Suponhamos que o
filtro que admite maior vazão seja um filtro de 30 1/min. Dessa forma associamos dois
filtros de 30 1/min e um de 20 1/min em paralelo, capacitando a passagem de uma vazão
de 80 1/min máxima. Observe que dimensionamos 5 1/min a mais do que o necessário,
pois, como vimos, as impurezas vão entupindo, gradualmente, o filtro e se
dimensionamos o valor exato da vazão, após pouco tempo de uso, temos que limpar ou
trocar o filtro.
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
O que se costuma fazer na prática, é se escolher um filtro que permita uma vazão
máxima igual a três vezes a vazão da bomba. Esse tamanho de filtro assegura um
bom tempo de uso sem ser necessária troca ou limpeza.
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
TAMANHO COMPARATIVO DAS PARTÍCULAS MICRÔNICAS
(Aumento de 500 vezes)
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
PENEIRAS E FILTROS PARA LINHA DE SUCÇÃO
Em um sistema hidráulico, o filtro pode estar localizado em três áreas distintas: na linha de
entrada (fig.3) na linha de pressão (fig. 4) ou na linha de retorno (fig. 5).
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
MATERIAIS FILTRANTES
Os materiais filtrantes são classificados como mecânico, absorvente ou adsorvente.
Os filtros mecânicos operam com telas ou discos de metal para deter as partículas. A
maior parte dos filtros mecânicos é de malha grossa.
Absorvente - Esses filtros são usados para deter as partículas minúsculas nos sistemas
hidráulicos.
São feitos de material poroso como: papel, polpa de madeira, algodão, fios de algodão ou
lã e celulose. Os filtros de papel são banhados de resina para fortificá-los.
Observação:
A fig. 7 demonstra uma peneira típica instalada dentro do reservatório, na entrada da
bomba.
Esta é relativamente grossa em relação ao filtro, e construída de tela de arame fino. Uma
peneira de malha 100, que serve para óleo fino, protege a bomba de partículas de 150
mícrons.
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
Há também filtros para linha de sucção que são montados fora do reservatório bem
próximo ã bomba. Estes também são de malha grossa. Este filtro, normalmente com
elemento de celulose, cria queda de pressão por vezes não tolerável numa linha de
entrada.
OS TIPOS DE ELEMENTOS FILTRANTES
São construídas de vÁrias maneiras:
O tipo de superfície (fig. 8) é o mais comum. Este tipo
de filtro é feito de tecido trançado ou então de papel
trançado que permite a passagem do fluido. Um
controle preciso de porosidade é típico nos elementos
tipo superfície.
FILTROS DE FLUXO TOTAL
O termo "fluxo total",aplicado ao filtro,significa que
todo o fluxo no pórtico de entrada passa através do
elemento filtrante.
66
Fig. 7 – Filtro de sucção é feito de malha de arame fino
HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
Na maioria desses filtros, entretanto, há uma válvula que se abre numa pressão
preestabelecida para dirigir o fluxo direto ao tanque. Isto evita que o elemento entupido
restrinja o fluxo excessivamente. O filtro da fig. 9 é deste tipo. É desenhado,
primariamente, para linhas de retorno com filtração de 10 ou 25 mícrons, através de um
elemento tipo superfície (fig. 8).
O fluxo, como é demonstrado, é de fora para dentro, isto é, ao redor do elemento e
através do centro. Uma válvula de retenção se abre quando o fluxo total é restringido pelo
elemento contaminado, elevando a pressão. Para se trocar o elemento basta remover um
só parafuso.
Os elementos de um filtro do tipo alongado (fig. 10) são compostos de camadas de tecido
ou material fibroso, que fornecem passagens difíceis para o fluido.
As passagens variam em tamanho, e o grau de filtragem depende da quantidade de fluxo.
Um aumento de fluxo tende a soltar as partículas detidas. Este tipo de elemento é,
geralmente limitado a baixo fluxo e a condições de baixa queda de pressão.
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
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HIDRÁULICA FILTROS E PENEIRAS
FILTROS DE FLUXO PROPORCIONAL
Um filtro de fluxo proporcional (fig. 12) utiliza o efeito de Venturi para filtrar uma parte do
fluxo. O óleo pode fluir em qualquer direção, e ao passar pelo corpo do filtro a garganta
Venturi cria um aumento de velocidade e uma queda de pressão. Esta diferença de
pressão força uma parte do óleo, através do elemento, para a saída.
A quantidade do fluido filtrado é proporcional à velocidade do fluxo. Portanto, é
denominado de “filtro de fluxo proporcional”.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Num circuito hidráulico, as bombas são utilizadas para converter energia mecânica em
energia hidráulica.
A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba, permitindo que a pressão
atmosférica force o fluido do tanque, através da linha de sucção a penetrar na bomba.
Esta, por sua vez, passará o fluido para a abertura de descarga, forçando o mesmo
através do sistema hidráulico.
As bombas são classificadas basicamente em dois tipos; de deslocamento positivo e
deslocamento não positivo (figura 1).
Bombas hidráulicas são classificadas como positivos (fluxo pulsante) e não positiva (fluxo
continuo).
HIDRODINÂMICA
As bombas de deslocamento não positivo tais como centrifuga, ou de turbina, são usadas
para transferir os fluidos onde a única resistência é aquela criada pelo peso do fluido e
atrito.
Embora estas bombas forneçam um fluxo suave e continuo, seu deslocamento de fluido
reduz quando aumenta a resistência.
E possível bloquear completamente o pórtico da saída em pleno funcionamento da
bomba. Por estas razões, as bombas de deslocamento não positivo são raramente
usadas em sistemas hidráulicos.
A maioria das bombas de deslocamento não positivo (figura 2) opera pela força
centrifuga onde o fluído, ao entrar na bomba, é expelido para a saída por meio de um
impulsor que gira rapidamente.
Não existe uma vedação positiva entre os pórticos de entrada e de saída, e as
capacidades de pressão dependem da velocidade de giro.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
HIDROSTÁTICA
As bombas de deslocamento positivo fornecem uma dada quantidade de fluido para cada rotação ou ciclo. A saída do fluido, com exceção de perdas por vazamento, é independente da pressão.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
ESPECIFICAÇÕES DE BOMBAS
As bombas são, geralmente, classificadas pela capacidade de pressão máxima de
operação e seu deslocamento, em litros por minuto numa dada velocidade em rotações
por minuto.
RELAÇÕES DE PRESSÃO
A faixa de pressão de uma bomba é determinada pelo fabricante baseada numa razoável
vida de serviço da bomba sob condições de operação especifica. E importante notar que
não há um fator de segurança padronizado nesta relação. Operando com pressões
elevadas pode-se reduzir a vida de serviço da bomba ou causar danos sérios.
DESLOCAMENTO
A capacidade de fluxo de uma bomba pode ser expressa como o deslocamento por
rotação ou pela sua saída em litros por minuto.
O deslocamento é o volume de liquido transferido durante uma rotação.
É equivalente ao volume de uma câmara de bombeamento multiplicado pelo número de
câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba durante um giro da mesa.
Expressa-se o deslocamento em centímetros cúbicos por rotação (figura 3).
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
A maioria das bombas tem um deslocamento fixo que não pode ser modificado a não ser
pela substituição de certos componentes. E possível, entretanto, variar as dimensões da
câmara de bombeamento por meio de controles externos, variando assim o
deslocamento.
Em certas bombas de palhetas, não balanceadas, e também em muitas unidades de
pistão, o deslocamento pode ser variado de zero ao máximo, tendo algumas, ainda, a
possibilidade de inverter a direção de seu fluxo quando o controle atravessa o centro ou
ponto neutro.
O DESLOCAMENTO EM LITROS POR MINUTO
Uma bomba é caracterizada peta sua capacidade nominal em litros por minuto.
Realmente ela pode bombear mais em condições sem carga, e menos à pressão de
operação. Seu deslocamento também será proporcional à velocidade de rotação.
Muitos fabricantes fornecem uma tabela ou gráfico, mostrando o deslocamento de uma
bomba e as necessidades de energia sob condições de testes específicos em relação ás
velocidades de rotação e pressão.
A EFICIÊNCIA VOLUMÉTRICA
Teoricamente, uma bomba desloca uma quantidade de fluido igual a seu deslocamento
em cada ciclo ou revolução. Na realidade, o deslocamento verdadeiro é inferior devido a
vazamentos internos. Quanto maior a pressão, maior será o vazamento da saída para a
entrada da bomba ou para o dreno, reduzindo, assim, a eficiência volumétrica .
A eficiência volumétrica é igual ao deslocamento real dividido pelo deslocamento teórico
(em porcentagem).
73
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
EXEMPLO:
Se uma bomba deve deslocar teoricamente 40 litros de fluido por minuto, e a 70 Kg/cm2
de pressão esta bomba desloca 36 litros por minuto, a eficiência volumétrica naquela
pressão é 90%.
TIPOS DE BOMBAS
A maioria das bombas hidráulicas em uso atualmente são do tipo rotativo, ou seja, um
conjunto rotativo transporta O fLuido da abertura de entrada para a de saída.
As bombas rotativas são ainda separadas em categorias,.que são estabelecidas pelo tipo
do elemento que produz a transferência do fluido. Os tipos mais comuns são: de
engrenagens, de palhetas e de pistões.
BOMBAS DE VAZÃO FIXA
a) Manuais
b) Engrenagens
c) Parafusos
d) Palhetas
e) Pistões
- Radiais
- Axiais
BOMBAS DE VAZÃO VARIÁVEL
a) Manuais
b) Palhetas
c) Pistões
- Radiais
- Axiais
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBAS MANUAIS
A bomba manual é aquela que é acionada pela força muscular do operador. A mais
conhecida dela é a bomba de poço, de aplicação bem conhecida em locais em que a
água é obtida de poços.
Seu funcionamento é simples, e, para melhor ilustrá-lo, explicaremos o acionamento da
bomba manual na figura 04 que segue.
Quando movimentamos a alavanca no sentido indicado pela flecha, o pistão interno ao
cilindro mover-se-á da esquerda para a direita, succionando fluido do reservatório pela
entrada "1" e impulsionando óleo de dentro do cilindro pela saída "4", ao mesmo tempo
em que a entrada "2" permanece fechada pela ação da mola e da pressão do óleo que
está sendo impulsionado. assim como a saída “3” também permanece fechada pela ação
da mola e da pressão negativa ocasionada na sucção. O mesmo acontece no movimento
inverso em que a entrada do óleo se dá elo orifício "2" e saída pelo "3" enquanto "1" e "4"
permanecem fechados.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Como podemos observa na figura anterior, o freio de um automóvel nada mais é do que
uma bomba manual. Quando pressionamos o pedal, o cilindro mestre empurra o fluido
através da canalização, acionando os cilindros das rodas e freando o carro. Quando
soltamos o pedal, a mola de retorno traciona as sapatas e o fluido volta para o
reservatório.
A bomba manual é de grande importância pois quando falta a energia que acionava outro
tipo de bomba, e temos que executar um trabalho inadiável (exemplo: fundição),
utilizamos a bamba manual como recurso.
Chamemos de deslocamento dessa bomba. o curso ida e volta do pistão. para se
calcular o deslocamento unitário da bomba, supondo que a mesma seja de duplo efeito.
Fazemos:
BOMBAS DE ENGRENAGEM
As bombas de engrenagem consistem de uma carcaça na qual giram duas rodas
endentadas, sendo uma motriz acionada pelo eixo, a qual impulsiona outra, com um jogo
axial e radial tão reduzido que, praticamente alcançada uma vedação a prova de óleo.
No decorrer do movimento rotativo, os vãos entre os dentes vão sendo libertados a
medida que os dentes se desengrenam. O fluido provindo do reservatório chega a estes
vãos dos dentes e passa a ser conduzido (no sentido indicado pela seta da figura 6) do
lado da sucção para o lado da pressão. Lá, do lado da pressão, os dentes tornam a
engrenar e o fluido é expulso dos vãos dos dentes; essa engrenagem impede o refluxo do
óleo para a câmara de sucção.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
A figura 7 ilustra uma bomba típica de engrenagem com dentes internos; nesta figura, as
câmaras de bombeamento são formadas entre os dentes das rodas. Uma vedação. em
forma de meia-lua crescente, é montada entre as rodas dentadas e localizada no espaço
entre a abertura de entrada e de saída, onde a folga entre os dentes das rodas se
encontra na máxima.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
A bomba tipo "gerotor" (figura 9) opera da mesma maneira que a bomba de engrenagem
do tipo interno. O rotor interno é girado por uma fonte externa (motor elétrico, motor
diesel, etc.) e transporta um rotor externo; formam-se, então, câmaras de bombeamento
entre os lóbulos do rotor.
A vedação em forma de meia-lua crescente, não é usada neste caso, pois as pontas do
rotor interno fazem contato com o rotor externo para vedar as câmaras.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
CARACTERÍSTICAS DAS BOMBAS DE ENGRENAGEM
As bombas de engrenagens são de deslocamento fixo. Podem deslocar desde pequenos
até altos volumes.
Devido a serem do tipo não balanceado, são geralmente unidades de baixa pressão,
porém existem bombas de engrenagem que atingem até 200 kg/cm2 de pressão. Com o
desgaste, o vazamento interno aumenta. Entretanto, as unidades são razoavelmente
duráveis e toleram a sujeira mais do que outros tipos. Uma bomba de engrenagem, com
muitas câmaras de bombeamento, gera freqüências altas e, portando, tende a fazer mais
barulho, porém, houve melhoramentos nestes últimos anos.
A grande vantagem apresentada por esse tipo de bomba é a sua robustez, já que possui
apenas peças móveis. Em contrapartida existem desvantagens, tais como: ruído
excessivo no funcionamento, vazão fixa e necessidade de válvula de alívio. O ruído pode
ser atenuado com a confecção de engrenagens do tipo heliocoidal ou ainda espinha de
peixe, acarretando porém, uma grande elevação no custo da bomba, que é baixo em
bombas de dentes retos.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Podemos ainda salientar como desvantagem, a vida limitada a que a bomba de
engrenagens está sujeita, que é devido ao fato de que a operação dessa bomba provoca
um constante esforço radial contra os mancais ocasionando o seu rápido desgaste. Com
isso, as engrenagens passam a ter contato com a carcaça da bomba danificando-a em
definitivo.
As bombas de engrenagens podem ser de deslocamento unidirecional e bidirecional, i.é,
bidirecionais cada tomada pode fazer o papel de sucção ou pressão.
Para se calcular a vazão por rotação, podemos empregar a seguinte fórmula prática:
Litros/rot = (L.C) . ( Ǿ e – c) 282,63
Onde:
L = Largura da engrenagem (cm)
C = Distância centro a centro (cm)
Ǿ e = Diâmetro externo (cm)
282,63 = Fator de conversão
Exemplo:
L = 2,54 cm
Ǿ e = 2,54 cm
C = 1,91 cm , temos que, galões/rot = (2,52 . 1,91) . (2,54 – 1,91) – 0,0108141 282,63Supondo que essa bomba irá trabalhar a 1750 rpm, temos que, a sua vazão nominal será:
Qb = 1750. 0,0108141 = 19 l/min
80
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Na figura 11 vemos o funcionamento da bomba de três engrenagens que é
semelhantemente ao da bomba de duas engrenagens diferindo apenas pelo número
duplo de entradas e saídas. A engrenagem central é a motriz e a pequena área de
vedação (na figura só dois dentes), não nos permite usar pressões muito elevadas.
BOMBA DE PARAFUSOS
Nesse tipo de bomba, as engrenagens são substituídas por parafusos que agem como
dois pares engrenados.
Fig. 12 - Bombas de parafusos
Na figura 12 mostramos um dos muitos tipos de bomba de parafusos existentes. Nessa
bomba, o parafuso central é o motriz e os laterais são os movidos.
A bomba de parafusos é utilizada em circuitos que exigem uma razão uniforme sem
qualquer tipo de pulsação. Essa bomba permite um número de rotações elevado,
podendo-se chegar até a 500 rpm, fornecendo tanto pequenas como grandes vazões.
A pressão que pode ser suportada pela bomba aumenta em uma relação direta com o
rompimento do parafuso em relação ao passo, isto é, em duas bombas com parafusos
iguais, porém, com passos diferentes, obteremos maior resistência à pressão na bomba
em que o passo é menor.
Devido a construção desse tipo de bomba ser muito trabalhosa, seu custo também é
elevado.
81
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBAS DE PALHETAS
A figura 13 ilustra uma bomba de palhetas do tipo simples. Um rotor cilíndrico, com
palhetas que se deslocam em rasgos radiais, gira dentro de um corpo circular, Pela
ação da força centrifuga, as palhetas tendem a sair do rotor, fazendo então contato
permanente com a face interna do corpo; a pressão sob as palhetas os mantém contra
o corpo.
Este sistema tem a vantagem de proporcionar longa vida á bomba, pois as palhetas
mantêm sempre contato com o corpo, mesmo ocasionando-se desgastes da
extremidade da palheta.
As palhetas dividem o espaço existente entre o corpo e o rotor em uma série de
câmaras, que variam em tamanho de acordo com sua posição ao redor do corpo. A
entrada da bomba fica localizada em um ponto onde estas câmaras se estão
expandindo em tamanho, em função do sentido de rotação do rotor.
O fluido penetra na bomba pelo vácuo gerado por essa expansão. É então
transportando para a saída da bomba, onde essas câmaras se reduzem em tamanho,
forçando o fluido para fora da bomba.
82
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBA DE PALHETA TIPO NÃO BALANCEADO
O principio de operação de uma bomba de palhetas não balanceada está ilustrado na
figura 14
A bomba é do tipo desbalanceado, ou seja, o fluido é transportado apenas de um lado da
bomba.
Quando se forma pressão no sistema, o eixo e o rotor sofrem uma carga no sentido
lateral, exigindo, portanto, eixo e rolamentos de grande resistência, as câmaras de
bombeamento são formadas entre as palhetas, rotor, corpo ou anel e duas placas
laterais.
Fig. 14 – Operação de uma bomba de palhetas não balanceada
83
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
A construção da bomba mostrada na figura 15 é do tipo não balanceada com volume variável.
O deslocamento de fluido destas bombas pode ser modificado através de um controle externo,
tal como volante manual ou um compensador de pressão:
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
A mola desloca o anel e o retém na posição da maior vazão. Quando a pressão do sistema
atinge a pressão máxima ajustada na mola compensadora, força da mola é vencida e o anel é
"empurrado" para trás, diminuindo a câmara de bombeamento e conseqüentemente a vazão.
Quando da vazão zero, a pressão do sistema será mantida através da contrapressão criada pela
mola, e será fornecido somente o volume requerido para drenagem e perdas por vazamento.
84
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBA TIPO BALANCEADO
Hoje, a maioria das bombas de palhetas de deslocamento fixa utiliza o conjunto de tipo
balanceado usado pelo Sr. Harry Vickers, que desenvolveu a primeira bomba de palhetas
hidraulicamente balanceada, de alta velocidade e de alta pressão, na década de 1920.
Neste tipo, o anel é elíptico ao invés de redondo, o qual permite dois conjuntos de pórticos
internos (ver figura 16).
85
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBAS DUPLAS
As bombas duplas consistem de dois dispositivos separados de bombeamento, cada um
dos quais é contido dentro de sua respectiva caixa, montados em tandem e acionadas por
um eixo comum (figura 17).
Cada bomba possui suas próprias aberturas de entrada e de saída, que podem ser
combinadas por meio do uso de canos-mestres ou encanamentos.
Encontram-se, também, variações nas quais ambos os conjuntos rotativos são contidos
dentro de um único corpo.
Estas bombas têm uma abertura de entrada comum entre as duas unidades (figura 18).
86
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
87
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBAS COMBINADAS
Estas unidades possuem conjuntos rotativos de palhetas, uma válvula de segurança tipo
composta, com pistão balanceado, uma válvula de descarga tipo carretel deslizante e uma
válvula de retenção contidas integralmente em uma única carcaça, com uma abertura de
entrada e aberturas separadas de saída (fig. 20).
88
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
89
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
AS COMBINAÇÕES MAIS USADAS SÃO:
- Sistema de descarga com uma saída.
- Sistema de descarga com ajuste único.
- Sistema com duas aberturas de saída.
SISTEMA DE DESCARGA COM SAÍDA ÚNICA
Para conservar a energia elétrica, a bomba pode ser usada ao invés de uma bomba
simples, nas aplicações que exigem um grande volume de óleo para se obter uma
aproximação rápida de um cilindro sob baixa pressão, e baixo volume de óleo sob alta
pressão para fechamento, prensagem ou então aproximação lenta do cilindro.
A abertura de saída da unidade de alta vazão é bloqueada e os deslocamentos de fluido
de ambos os conjuntos se unem através de uma válvula de retenção (figura 23). A
válvula de segurança está liga da na linha de pressão da bomba de baixo volume e a
válvula de descarga, na linha de saída da bomba de grande volume.
APROXIMAÇÃO SOB BAIXA PRESSÃO
No início de aproximação de uma carga, a pressão é inferior aos ajustes das duas
válvulas, e estas permanecem fechadas. O fluxo da bomba de alto volume passa através
da válvula de retenção e junta-se com o fluxo da bomba de baixo volume ao atuador.
ALTA PRESSÃO E BAIXO VOLUME
Quando a pressão na abertura de saída excede o ajuste da válvula de descarga, o fluxo
da bomba de grande volume é descarregado ao tanque á baixa pressão, e a válvula de
retenção se fecha. A bomba de menor volume continua deslocando óleo ao sistema até a
regulagem da válvula de segurança que, quando alcançada, se abre para desviar este
volume ao tanque.
90
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Determina-se a potência do motor elétrico (H.P.) prevalecendo a maior das condições: o
volume total de dois conjuntos rotativos á pressão regulada na válvula de descarga, ou
então o volume da unidade pequena á pressão regulada na válvula de segurança, mais o
Que for necessário para descarregar o conjunto de grande volume. Para assegurar uma
operação apropriada, a válvula de descarga deve ser regulada no mínimo de 10 atm a
menos que o ajuste da válvula de segurança.
Fig. 23 – Sistema de descarga com saída única
91
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
SISTEMA DE DESCARGA COM AJUSTE ÚNICO
Esta combinação é uma variação da combinação anterior simplificando o ajuste, com um
único controle de pressão.
A pressão da válvula de descarga é automaticamente regulada para 9 kg/cm2 abaixo do
ajuste da válvula de segurança.
A operação é como se segue (veja a figura 24).
Nesta combinação, as duas válvulas permanecem fechadas enquanto a pressão de
trabalho não alcançar o ajuste destas, e o fluxo das duas unidades de bombeamento se
dirige ao sistema.
92
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Quando a pressão do sistema alcança a regulagem determinada pelo ajuste da válvula de
descarga, o carretel desta se abre para descarregar ao tanque o volume de fluido da
unidade grande à baixa pressão.
A válvula de retenção se fecha impedindo que o fluxo do conjunto rotativo pequeno
também descarregue ao tanque.
Durante esta fase de descarregamento, a pressão na câmara piloto da válvula de
segurança é mantida ao ajuste da válvula de descarga. A pressão máxima do sistema,
portanto, é determinada pela pressão de uma mola fixa no piloto da válvula de segurança,
que é 9 kg/cm2,mais pressão regulada na válvula de descarga.
93
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
SISTEMA COM DUAS ABERTURAS DE SAlDAS
Na combinação (figura 25) coloca-se um tampão (plug) no lugar da válvula de retenção,
bloqueando a passagem que interliga as duas unidades de modo que cada unidade opera
separadamente e cada bomba tem a sua abertura de saída. Modifica-se a válvula de
descarga para funcionar como uma válvula de segurança, composta, para bomba de
grande volume, enquanto o menor volume é protegida em outras unidades.
OUTRAS COMBINAÇÕES
Essas unidades permitem outras combinações; entretanto,estas aplicações são raras e
não convém detalhá-las.
94
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
IRREGULARIDADES – CAUSAS PROVÁVEIS E CORREÇÕES
DEFEITO CAUSAS PROVÁVEIS CORREÇÃO
Bomba não
fornecendo
óleo
A linha de entrada não está
suficientemente submersa no
óleo hidráulico do tanque.
Bomba acionada na direção de
rotação errada.
Acrescente óleo para elevar o nível de
óleo, ou aumente o comprimento da
linha de entrada.
Inverta a cápsula da bomba de modo
que a flecha combine com a direção
de rotação.
Eixo da bomba acionado muito
lentamente para assegurar o
contato palheta-anel.
Aumente momentaneamente a rpm,
para verificar; depois, corrija a
velocidade de acionamento.
O filtro de tela submerso na linha
de entrada entupido.
Retire o filtro de tela, limpe-o ou
substitua-o por um elemento novo.
Viscosidade de óleo muito alta. Mude para um óleo com a viscosidade
recomendada.
Parafusos do cabeçote soltos. Aperte os parafusos, para fixar o
cabeçote. Certifique-se de que o eixo
da bomba está livre para girar, depois
que os parafusos foram apertados.
Válvula de segurança ou de
descarga ajustadas numa altura
insuficiente.
Determine o ajuste de pressão correto
do material tabelado ilustrado e,
usando um equipamento medidor de
pressão adequada, corrija o ajuste da
válvula.
Substâncias estranhas alojadas
nas válvulas de segurança ou de
descarga.
Desmonte e limpe a condição da
cápsula da bomba. Limpe
perfeitamente e substitua todas as
peças gastas. Verifique a operação
dos outros componentes do sistema.
Uma contracarga ou resistência à
vazão deve ser imposta a uma
bomba, antes que a pressão possa
desenvolver-se.
MMMMMM
95
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBAS DE PISTÃO
Todas as bombas de pistão operam baseadas no princípio que estabelece que se um
pistão produz um movimento de vaivém dentro de um tubo, puxará o fluido a um sentido e
o expelirá no sentido contrário (fig. 26).
96
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Os dois tipos básicos são: radial e axial sendo que ambos apresentam modelos com
destocamentos fixo ou variável. Uma bomba de tipo radial ten os pistões dispostos
radialmente num conjunto (figura 28), ao passo que nas unidades de tipo axial, os pistões
estão em paralelo entre si, bem como ao eixo do conjunto rotativo. Existem duas versões
para este último tipo: em linha (com uma placa inclinada e do tipo angular),
BOMBAS DE PISTÃO, TIPO RADIAL
Neste tipo, o conjunto gira em um pivô estacionário por dentro de um anel ou rotor.
Conforme vai girando, a força centrifuga faz com que os pistões sigam o contorno do anel
que é excêntrico em relação ao bloco de cilindros. Quando os pistões começam o
movimento alternado dentro de seus furos, os pórticos localizados no pivô permitem que os
pistões puxem o fluido do pórtico de entrada quando estes se movem para fora e
descarregam o fluido no pórtico de saída quando os pistões são forçados pelo contorno do
anel, em direção ao pivô. O deslocamento de fluido depende do tamanho do número de
pistões no conjunto, bem como do curso dos mesmos.
Existem modelos em que o deslocamento de fluido pode variar modificando-se o anel para
aumentar ou diminuir o curso dos pistões. Existem ainda. controles externos para este fim.
97
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBAS DE PISTÃO, EM LINHA COM PLACA INCLINADA
Em bombas de Pistão, tipo axial, o conjunto de cilindros e o eixo estão na mesma linha, e
os pistões se movimentam em paralelo ao eixo de acionamento. O tipo mais simples é
mostrado na figura 29 ·
Um eixo gira o conjunto de cilindros. Os pistões são ajustados nos furos e conectados
através de sapatas e um anel inclinado.
98
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
MOVIMENTOS
Quando se gira o conjunto (figura 30), as sapatas seguem a
inclinação do anel, causando um movimento recíproco dos
pistões nos seus furos.
Os pórticos são localizados de tal maneira que a linha de sucção
se situe onde os pistões começam a recuar, e a abertura de
saída onde os pistões começam a ser forçador para dentro dos
furos no conjunto.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
DESLOCAMENTO
Nessas bombas, o deslocamento de fluido também é determinado pelo tamanho e a
quantidade de pistões, bem como de seus cursos; a função da placa inclinada é a de
controlar o curso dos pistões.
Nos modelos de deslocamento variável, a placa está instalada num suporte móvel (figura
30). Movimentando-se este suporte,o angulo da placa varia para aumentar ou diminuir o
curso dos pistões (figura 31).
Este pode ser posicionado manualmente, por servo controle, por compensador de
pressão ou então por qualquer outro meio de controle. A figura 6 demonstra um controle
por compensador. O ângulo máximo nas unidades mostradas é limitado a 17,5 graus.
100
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
OPERAÇÃO DE COMPENSADOR
A operação do compensador numa bomba de pistão, em linha, é demonstrada
esquematicamente na figura 32. O controle consiste de uma válvula compensadora
balanceada entre a pressão do sistema e a força de uma mola de um pistão que é
controlado pela válvula que movimenta o suporte e de uma mola para retornar este
suporte.
101
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Uma variação de bomba de pistão,e linha, é a bomba com placa que oscila. Nesta bomba,
o cilindro é estacionário e a placa é acionada pelo eixo. Ao girar, a placa oscila
empurrando os pistões armados com molas, forçando-os a um movimento alternado.
Neste caso, há necessidade de válvulas de retenção separadas para as aberturas de
entrada e de saída porque os cilindros, estando estacionários, não passam pelos pórticos.
102
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Numa bomba de pistão de eixo inclinado (figura 33) o conjunto de cilindros gira com o
eixo, porém num deslocamento angular.
As hastes dos cilindros são seguras ao flange do eixo giratório por juntas em forma de
bolas, e são forçadas para dentro e para fora de seus alojamentos de conformidade com
a variação da distância entre o flange do eixo de acionamento e o bloco de cilindros.
Um eixo universal liga o bloco de cilindros ao eixo motriz, para manter um alinhamento e
assegurar que as duas unidades girem simultaneamente.
Este eixo universal não transmite força, porém aumenta ou diminui a rotação do conjunto
de cilindros e supera a resistência do conjunto quando este gira numa carcaça cheia de
óleo.
103
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
104
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBA DE PISTÃO COM DESLOCAMENTO VARIÁVEL
Em modelos com deslocamento variável (fig. 36) um controle externo é utilizado para
modificar a ângulo. Com certos controles, o bloco ou conjunto de pistões pode
ultrapassar o ângulo zero, inclinando-se no lado oposto e invertendo a direção de fluxo
da bomba.
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
DESLOCAMENTO VARIÁVEL
Controles para os modelos de deslocamento variável
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
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HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
CONTROLE MANUAL
Um controle manual para a bomba PIVA – 120 é
mostrado na figura 38.
Um parafuso de ajuste manual varia o fluxo da
bomba.
109
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBAS DE PALHETAS TIPO “REDONDO”
Um modelo antigo de Bomba de Palhetas hidraulicamente balanceadas está ilustrado na
figura 39. Devido ao aspecto do corpo e da tampa, o estas são conhecidas como bombas
redondas. O conjunto rotativo consiste de um anel, rotor, palhetas, pino de guia e duas
placas laterais, normalmente chamadas de buchas. Os rolamentos suportando o eixo são
localizados na tampa e no corpo.
Estas bombas são auto-alimentadas; entretanto, sua posição de montagem em relação
ao reservatório é um tanto restrita, pois quanto mais alto a bomba for montada acima do
nível do óleo, maior será a sucção requerida pela bomba para puxar óleo para seu
interior. Normalmente, estas bombas não devem ser montadas a mais de 914 mm acima
do nível do óleo, para atingir a máxima eficiência.
110
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
No seu acoplamento a uma máquina motriz, deve-se ter o cuidado de assegurar um
alinhamento correto do eixo. Embora seja um acoplamento flexível, os eixos de
acionamento e os acionados devem ser alinhados tão precisamente quanto possível para
reduzir ao mínimo o desgaste do mancal e da guarnição. O desgaste do mancal causará
eventualmente a falha da bomba; o desgaste da guarnição permitirá que o ar seja aspirado
para dentro da bomba. Esse ar entrará no sistema hidráulico e resultará em operação
barulhenta e irregular.
O óleo do sistema fornece também lubrificação interna à bomba, podendo esta ser
movimentada mesmo sob carga. Ao movimentar uma bomba, uma boa prática é ligar e
desligar o motor algumas vezes, em rápidas sucessões, para que a velocidade final de
acionamento não seja alcançada imediatamente. Esta precaução permite que a bomba se
encha de óleo e proporcione lubrificação adequada às partes internas, antes de ser
totalmente exigida. Essa prática é particularmente importante quando se faz funcionar uma
unidade nova ou recondicionada, onde as tolerâncias de trabalho são críticas e uma
lubrificação adequada é vital.
Essas bombas podem ser montadas para qualquer direção de rotação, mas a direção da
vazão não ë afetada pela direção de rotação. Naturalmente, a direção de rotação deve ser
igual ã montagem.
1. Use sempre guarnições ou vedações novas na montagem.
2. Ao apertar os parafusos do cabeçote, deve-se ter o cuidado de verificar se estão
uniformemente apertados e se, depois de apertados, o eixo da bomba pode ser virado
ã mão, com pequeno esforço.
3. O rolamento do eixo do lado do cabeçote é pressionado no cabeçote. e o outro
rolamento é pressionado sobre o eixo, do lado oposto da bomba.
4. Verifique se as vedações ou as guarnições estão colocadas, exatamente, no lugar.
111
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBAS DE PALHETAS TIPO “QUADRADO” (Vickers)
Essas bombas (fig. 40) foram feitas originalmente para aplicações móveis. São também
hidraulicamente balanceadas, porém sua construção é mais simples que as bombas
redondas.
O conjunto rotativo consiste de um anel, montado entre o corpo da bomba e a tampa, um
rotor, um rotor, doze palhetas e uma placa de pressão, fixada por uma mola. O pórtico da
entrada se encontra no corpo da bomba e o de saída, na tampa a qual pode ser montada
em quatro posições diferentes, para facilitar o encanamento.
112
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
A mola (fig. 41) segura a placa de pressão contra o anel. Quando a pressão na abertura
de saída aumenta, esta se associa com a pressão da mola para fixar a placa contra o
anel e o rotor, superando as forças internas que tendem a separá-los.
Efetua-se a partida inicial girando o rotor e o eixo rapidamente, o suficiente
(aproximadamente 600 rotações por minuto) para que as forças centrifugas desloquem
as palhetas contra a parede do anel, iniciando a ação de bombeamento. As ranhuras na
placa de pressão permitem que o fluido sob pressão atue na parte inferior das palhetas,
forçando-as firmemente contra o anel e não permitindo o retorno do fluido.
Se for necessário inverter a direção de rotação do eixo, será preciso remover o anel e
recolocá-lo invertido.
As setas, impressas no próprio anel, indicam em que sentido o eixo deve ser girado.
Estas bombas são fabricadas em diversos tamanhos, com diversos conjuntos disponíveis
para cada modelo.
113
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Deslocamento de fluido deste tipo não pode ser variado, porém, anéis intercambiáveis
(fig. 43) são disponíveis com elipses diferentes, tornando possível modificar uma bomba
para aumentar ou diminuir sua vazão.
114
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Uma bomba de dois estágios funciona como uma bomba simples, porém, com o dobro
de sua capacidade de pressão. Uma bomba tipo redonda suporta uma pressão máxima
de 70 kg/cm2.
Na bomba de dois estágios, dois conjuntos de bombeamentos são ligados em série,e as
pressões de operação de até 140 kg/cm2 são divididas, igualmente, entre esses
conjuntos por internédio de uma válvula divisora.
A válvula divisora também tem a função de corrigir as pequenas diferenças de vazão de
cada estágio.
A figura 44 mostra uma unidade típica desta série.
115
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
A figura 45 mostra o funcionamento dessas bombas. O óleo é aspirado pela abertura de
entrada, penetrando no primeiro estágio. É em seguida bombeado para o segundo
estágio, e este, por sua vez, bombeia o óleo para o sistema através da abertura de saída.
116
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
A válvula divisora é composta de dois pistões cuja diferença de áreas é de 2:1.
0 pistão de área maior está exposto à pressão intermediária entre as duas unidades de
bombeamento.
0 pistão de área menor está exposto á pressão da abertura de saída.
Qualquer diferença de deslocamento de fluido desses dois conjuntos tende a aumentar
ou diminuir a pressão intermediária.
Isto desloca os pistões para permitir a entrada ou saída de fluxo da câmara conforme
necessário, assegurando uma queda de pressão, por igual, em cada estágio.
OBSERVAÇÃO
1. Na remontagem substitua as vedações velhas ou usada por novas.
2. Na revisão consegue-se melhor resultado, ajustando-se primeiro o conjunto do
cabeçote.
3. Os parafusos do cabeçote devem ser apertados uniformemente, com torque apenas
o suficiente para permitir que o eixo seja virado á mão, sem esforço excessivo.
4. A localização relativa das peças da válvula divisora é a mesma para qualquer
direção de rotação da bomba.
5. Os pistões devem estar livres para moverem-se dentro de seus respectivos
alojamentos.
BOMBAS DUPLAS – TIPO PALHETA
As bombas expostas neste capítulo consistem em dois dispositivos separados de
bombeamento, cada um dos quais é contido dentro de sua respectiva caixa, montado em
"tandem" e acionado por um eixo comum (fig.46). Entretanto, encontram-se variações
nas quais ambos os conjuntos rotativos são contidos dentro de um único corpo.
117
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Cada bomba possui suas próprias aberturas de entrada e de saída, que podem ser
combinadas por meio do uso de canos-mestres ou encanamento.
OBSERVAÇÃO: Existem bombas duplas cuja abertura de entrada é comum entre as
duas unidades de bombeamento.
Para facilitar a compreensão, temos na figura abaixo o desenho de uma bomba dupla em
corte com a nomenclatura correspondente.
118
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
As bombas duplas podem ser usadas para fornecer vazão de fluido para dois circuitos
separados, ou suas respectivas descargas podem ser combinadas para satisfazer as
necessidades de vazão de um único circuito.
Circuitos separados requerem controles de pressão separados.
Em virtude da semelhança de desenhos entre as bombas descritas nesta exposição e as
bombas simples de palhetas, a informação relativa á revisão pertinente a esta exposição
é apresentada nas seguintes etapas:
1. Os conjuntos rotativos das bombas devem ser montados para a mesma
direção de rotação.
2. Deve-se ter o cuidado de verificar se os parafusos do cabeçote não estão
excessivamente apertados. O aperto excessivo pode resultar no engripamento da
bomba. Os parafusos do cabeçote devem ser apertados de modo que o eixo de
acionamento da bomba possa ver virado á mão, sem esforço excessivo.
3. Deve-se ter cuidado ao instalar a vedação do eixo. Uma vedação gasta ou
danificada permitirá não somente que o óleo escape. mas também que entre ar no
sistema, através da bomba. Ar no sistema causará operação barulhenta, e irregular,
e reduzirá seriamente a vida da bomba.
A figura 48 mostra instalações típicas, nas quais as bombas duplas são usadas para
proporcionar vazão do fluido, para a operação de um cilindro em avanço rápido e avanço
fino. No circuito à direita, duas válvulas de segurança são usadas para controlar a
operação da bomba. No circuito á esquerda, uma válvula de segurança e uma válvula de
descarga são usadas para realizar o mesmo propósito.
119
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
O circuito da figura 48 demonstra que a vazão de ambas as bombas é combinada para
fornecer um grande volume para o avanço rápido: a vazão de uma bomba é devolvida ao
tanque assim que um ponto predeterminado do ciclo é alcançado, quando então a outra
completa a parte de avanço do ciclo, possivelmente sob carga maior; e então as saídas de
ambas as bombas são combinadas novamente, para um retorno rápido.
120
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Um dos mais recentes modelos de bombas de palhetas, balanceadas, é a série de alta
eficiência, para pressões mais altas e maiores velocidades de acionamento.
Uma bomba simples típica deste modelo é demonstrado na figura 49, e a bomba dupla, na
figura 50.
121
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
PROJETO DE INTRAPALHETAS
Os Conjuntos de bombas de alta eficiência incorporam intrapalhetas (pequenos
suplementos nas palhetas), para variar a força de contato dessas contra o anel, nos
quadrantes de alta e de baixa pressão (figura 51),
OBSERVE:
As bombas redondas e quadradas, já mencionadas, utilizam a
pressão de saída na parte inferior das palhetas, constantemente,
para efetuar o contato efetivo desta contra o anel.
PORTANTO:
Nas unidades de alta eficiência, devido ás relações de tamanho e de pressão esta
característica pode resultar em alta carga e desgaste prematuro entre as pontas das
palhetas e o contorno do anel.
122
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
LEIA E ASSOCIE COM A FIGURA 51
Nestas bombas a pressão é mantida nas duas extremidades das palhetas, por meio de
furos especiais no rotor, bem como no vão proporcionado pela intrapalheta. Como a
pressão atua nas duas extremidades da palheta, esta fica balanceada, restando então
somente a força da pressão no vão da palheta, mais a força centrifuga, para efetuar o
contato desta contra o anel.
123
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
CUIDADOS NA INSTALAÇÃO DE BOMBAS
Assim como qualquer equipamento elétrico ou mecânico, o equipamento hidráulico requer
uma série de cuidados para ser instalado ou mantido, a fim de que sua vida útil não seja
abreviada. Isso acontece principalmente com as bombas que por serem um dos
equipamentos mais solicitados em um sistema hidráulico, estão mais sujeitas a falência
prematura.
1. Alinhamento das bombas
Uma das primeiras precauções que deve ser tomada na instalação de uma bomba é a do
alinhamento na união da bomba com o motor de acionamento.
Duas são as possibilidades de desalinhamento: desalinhamento axial (fìg. 53) e o angular
(fig. 54).
Quando a bomba está inclinada ou em desnível com o motor, haverá um esforço sobre o
eixo, que será transmitido às partes girantes internas da bomba. ocasionando o desgaste
prematuro quando não, a quebra instantânea da bomba, logo no princípio de
funcionamento.
Devemos admitir porém que, por mais perfeitos que sejam os processos de medição,
sempre poderemos incorrer em um dos dois tipos de erros expostos acima. Podemos,
então, corrigir isso utilizando acoplamentos flexíveis que permitam uma pequena faixa de
erro que possa ocorrer (fig. 55).
124
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
Geralmente, os próprios fabricantes de bombas recomendam qual acoplamento deve ser
usado para um serviço determinado.
Obs.:O mesmo cuidado deve ser observado quando a transmissão for feita por correias,
engrenagens ou outro tipo qualquer. A RAClNE admite um desalinhamento máximo de
0,127mm para as suas bombas.
2- Sentido de rotação
Eventualmente ocorre que uma bomba que gire em sentido horário (rotação à direita), seja
instalada para girar no outro sentido (rotação à esquerda). Como resultado, teremos que a
bomba não irá succionar fluido e girará a seco. Isso fará com que o atrito entre as partes
móveis com as fixas da bomba que iriam sofrer uma lubrificação automática através do
fluido succionado, originam uma geração de calor excessiva que poderá ocasionar,
inclusive, uma soldagem entre as partes, rompendo o eixo da bomba.
É fácil se perceber quando a bomba gira sem óleo (mesmo que esteja girando no sentido
correto). O nível de ruído durante o seu funcionamento será bem mais elevado do que
quando em trabalho normal.
Os fabricantes sempre indicam o sentido de rotação de trabalho da bomba. Ele pode vir
indicado tanto no perfil, como na tampa da carcaça da bomba.
125
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
3. Cavitação
Quando a bomba foi instalada corretamente porém, observa-se que a mesma emite ruídos
como "pipocas estalando na panela”, dizemos que a bomba está cavitando, em outras
palavras, está ocorrendo a formação de bolhas de ar que implodem e ”cavam” material
internamente à bomba.
Alguns autores divergem quanto à causa do aparecimento da cavitação. Publicações mais
atuais justificam que as bolhas de gás aparecem quando se atinge a pressão de
vaporização do fluido, liberando, assim, o gás que se encontra dissolvido no fluido.
Se a bomba está cavitando, cinco medidas devem ser adotadas:
a) Verifique sr o filtro de sucção está totalmente imerso no fluido e se o respiro do
reservatório não se encontra obstruído;
b) Verifique se a viscosidade do fluido é aquela recomendada pelo fabricante;
c) Escove a bomba quando no princípio de funcionamento;
d) Verifique se as uniões do duto de sucção (cotovelos, junções, etc.) estão bem
vedadas;
e) Verifique se o fluido utilizado foi recomendado pelo fabricante;
f) Verifique se as dimensões da linha de sucção estão corretas.
126
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
4- Qualidade do fluido
Devemos assegurar sempre que o fluido esteja livre de impurezas. principalmente de
partículas sólidas, pois do contrário provocaremos um desgaste prematuro da bomba.
Devemos ter, portanto, uma boa filtragem do fluido para o observatório (filtro de 10 de
malha) e razoável na sucção (filtro de 150 de malha) para evitar que objetos que
porventura caiam no reservatório sejam succionados pela bomba.
5- Temperatura do fluido
Observe sempre a máxima temperatura de fluido recomendada pelo fabricante. Se o fluido
atingir temperaturas elevadas para depois esfriar quando o equipamento não está sendo
acionado, os elementos de borracha que fazem parte da vedação da bomba, tornam-se
quebradiços como demostrado na figura que se segue, e ao primeiro pico de pressão se
partem.
127
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
6. Sobrepressão
A elevação repentina de pressão pode provir de várias causas. O choque hidráulico por
compressão também pode ser considerado um tipo de sobrepressão. Quando o sistema
hidráulico propicia a geração de sobrepressão, introduzimos válvulas de segurança tais
como válvula de alívio de ação direta, supressora de choque, etc. A figura 60 mostra uma
trinca na carcaça de uma bomba de engrenagens causada por sobrepressão.
PROCEDIMENTOS NO MOMENTO DA TROCA
Quando, por qualquer motivo, ocorre a quebra da bomba, tome como norma de ação os
seguintes itens:
a) determine a causa da quebra;
b) elimine a causa da quebra;
c) retraia todos os cilindros e drene o reservatório; .
d) limpe o reservatório com jato de óleo diesel e panos limpos. Não use estopas, pois
fiapos podem se alojar no reservatório para, posteriormente, entupirem o filtro de
sucção ou serem succionados pela bomba;
e) instale novos elementos filtrantes;
f) instale a bomba nova ou a antiga, se houve possibilidade de recondicionamento;
g) preencha o reservatório com fluido novo;
h) desconecte todas as linhas que vão para cilindros e/ou motores hidráulicos;
i) ponha o sistema em funcionamento, ativando cada parte do circuito através das
válvulas de controle direcional, a fim de que ocorra o preenchimento das linhas com o
novo fluido;
128
HIDRÁULICA BOMBAS HIDRÁULICAS
j) conecte os cilindros no lado oposto ao da haste e todos os motores hidráulicos. No
caso de cilindro, deixe o lado da haste desconectado, assim, o fluido antigo será
drenado e o lado oposto da haste será preenchido com fluido novo;
k) conecte, agora, o lado da haste; .
l) opere cada cilindro e/ou motores hidráulicos do circuito durante 30 minutos
alternadamente;
m) troque o elemento filtrante do filtro de retorno e adicione mais fluido ao reservatório, se
necessário.
Para se assegurar um bom funcionamento do equipamento, obtendo uma vida útil longa
do mesmo, faça sempre uma manutenção preventiva simples de ser seguida; .
a) verifique o nível do fluido no reservatório freqüentemente;
b) certifique-se diariamente de que não existem vazamentos;
c) troque o elemento filtrante e o fluido dentro dos intervalos recomendados;
d) use o filtro adequado para cada situação;
e) verifique que o fluido permaneça na faixa de viscosidade recomendada pelo
fabricante da bomba;
f) opere o equipamento de maneira correta.
129
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DIRECIONAIS
As válvulas direcionais são usadas para controlar a direção do fluxo.
Estas válvulas variam, consideravelmente, tanto em construção como em operação. São
classificadas de acordo com suas características principais tais como:
- Tipo de elemento interno: pistão ou esfera, carretel rotativo ou carretel deslizante.
a) do tipo de pistão, onde o mesmo ou uma esfera se move dentro ou fora de seu assento;
130
HIDRÁULICA VÁLVULAS
- Tipo de acionamento: cames, êmbolos, alavancas manuais, mecânicos, solenóides,
pressão hidráulica (piloto) e outros, incluindo as combinações desses.
As válvulas direcionais são classificadas ainda quanto ao:
- Número de passagens de fluxo... duas vias, três vias, quatro vias e etc.
- Tamanho: bitola nominal de conexão da válvula ou de sua placa de montagem, ou
então sua capacidade de vazão em litros por minuto.
- Conexões: roscas de cano, roscas paralelas, flange, gazeta ou montagem com
subplaca.
131
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DE RETENÇÃO
Embora nem sempre classificadas como tais, estas válvulas podem ser
consideradas como válvulas direcionais de uma via, que permitem o fluxo
numa direção e o impedem na direção oposta.
O símbolo gráfico de uma válvula de retenção indica duas posições: uma
aberta e oura fechada. É um desenho complicado e não muito usado
para uma válvula tão simples.
Universalmente usa-se um símbolo simplificado composto de uma esfera
e um assento (Fig. 1).
132
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DE RETENÇÃO EM LINHA
Essas válvulas são assim chamadas porque o óleo flui, através das mesmas, em
linha reta.
O interior desta válvula forma um assento para um pistão móvel ou
para uma esfera (fig. 3).
Uma mola leve mantém o pistão no assento, permitindo a montagem da
válvula em qualquer posição.
Fig. 3 – Operação de uma válvula de retenção em linha
O fluxo reverso é retido quando a pressão na abertura de saída e a força da mola
(geralmente 0,35kg/cm2) mantêm o pistão em seu assento, formando uma vedação quase
sem vazamento.
Quando a pressão vence a fraca resistência da mola 2, o pistão 1 é retirado de seu
assento, permitindo fluxo através da abertura de saída.
133
As molas não possuem pressões reguláveis,
porém são disponíveis numa variedade de
tensões, para casos específicos como: criar
pressão piloto, ou então contornar um trocador
de calor ou filtro.
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Nos casos de entupimento destes, ou como proteção à sobrecarga de pressão. Nesses
casos, essas válvulas não são usadas como válvulas de seqüência ou de segurança.
OBSERVE:
Apesar de agüentar pressões de até 200 kg/cm2, as válvulas de retenção em
linha não são recomendadas para casos sujeitos e alta velocidade de fluxo
nas linhas de retomo ou em circuitos sujeitos a choques hidráulicos.
VÁLVULAS DE RETENÇÃO EM ÂNGULO RETO
A válvula de retenção em angulo reto é uma unidade mais robusta e é composta de um
pistão de aço e um assento endurecido pressionado num corpo de ferro fundido (fig. 4 e 5).
A passagem de fluxo da entrada para a saída está num angulo reto. Essas válvulas são
construídas com roscas, flanges ou gaxetas; sua capacidade varia de 12 litros/minuto até
1.200 litros/minuto, com uma grande variedade de pressões de abertura.
VÁLVULAS DE RETENÇÃO EM ÂNGULO RETO
Uma válvula de retenção com restrição (Fig. 6) é uma modificação de uma válvula de
retenção simples. Um plug perfurado é aparafusado no pistão para permitir um fluxo
reverso controlado na posição fechada.
As aplicações deste tipo, apesar de limitadas, incluem as que requerem um fluxo livre numa
direção e um fluxo controlado no retorno, como, por exemplo, o controle de descompressão
numa grande prensa hidráulica.
134
HIDRÁULICA VÁLVULAS
135
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Três usos comuns da válvula de retenção:
a) Retenção E: oprimida pela pressão da mola, assegura a pressão piloto para a operação
da válvula de 4 vias (D).
b) D) Retenção F: limita a velocidade de avanço do cilindro e permite livre retorno.
c) Retenção C: oprimida por mola, atua como válvula de retenção para proteger o trocador
de calor (TC).
136
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DE RETENÇÃO PILOTADAS
Estas válvulas são construídas para permitir fluxo livre numa direção e para bloquear o fluxo
de retorno, até o momento em que uma pressão piloto desloque o pistão e abra a válvula.
São usadas como válvulas de preenchimento em
prensas hidráulicas, para permitir o enchimento do
cilindro por gravidade durante um avanço rápido.
São também usados para suportar pistões verticais
que poderiam descer devido vazamento através do
carretel da válvula direcional. (fig. 7).
Existem dois modelos de válvulas de retenção pilotada.
Embora a função de ambos os modelos seja igual, cada tipo se destina a diferentes
aplicações.
A figura 8 mostra a construção de um dos tipos mencionados.
1º) Esse tipo de válvula é aplicado quando seu
pórtico de entrada está ligado ao tanque durante o
fluxo reverso. Um exemplo típico deste caso é
quando é feita adaptação a um cilindro vertical
com o intuito de evitar que o mesmo venha descer
lentamente devido a um vazamento na válvula
direcional .
O pistão é levemente mantido no assento por uma
mola, sendo que o assento é parte integral da
camisa-guia do pistão piloto.
A conexão de pressão piloto, na tampa inferior,
está ligada por passagem à cabeça do pistão
piloto.
137
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Três condições de operação de válvula são demonstradas nas figuras 9 e 10.
138
HIDRÁULICA VÁLVULAS
A pressão necessária para levantar o pistão do assento deve ser, no
mínimo, de 40 por centro da pressão na câmara de saída.
2º) Este segundo caso é aplicado para bloquear intermitentemente o fluxo de saída de um
acumulador.
A válvula permite fluxo livre ao acumulador e pode ser facilmente pilotada para permitir que
o acumulador se descarregue, apesar da pressão estar presente nos dois pórticos.
A figura 11 mostra a válvula em corte; o pistão principal se assemelha a zona válvula
de um motor explosão, e o pistão piloto faz parte do pistão principal, seguro por uma
porca. Uma mola leve mantém o pistão principal, assentado na condição de bloqueio,
e atua no pistão piloto. Um pórtico de drenagem está previsto para evitar uma possível
formação de pressão sob o pistão piloto.
139
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Na fig 12 , as vistas A e B mostram a operação de uma válvula de retenção convencional,
sem a pressão piloto aplicada.
O fluxo reverso (vista C) pode acontecer somente quando uma pressão, no mínimo de 80%
da pressão de saída, é efetiva contra o pistão do piloto
A válvula também pode funcionar sem a mola (fig. 13), em aplicações onde se deseja manter
o pistão aberto ou fechado.
No tipo sem mola, os pórticos de dreno e de piloto funcionam como pórticos de atuação de
pressão piloto e são reversíveis através de uma válvula direcional separada. A pressão piloto
é usada para manter a válvula na posição adequada.
140
HIDRÁULICA VÁLVULAS
No avanço rápido, a válvula (A) é posicionada para dirigir o óleo (P A) para a cabeça do
cilindro (D), e a válvula direcional (B) dirige o fluxo da bomba piloto (P B) para abrir a
válvula de retenção pilotada (E).
A descarga (D) passa pela válvula (E) e se dirige livremente ao tanque através de A.
141
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Ao terminar o avanço rápido. o came do cilindro (D) atua a chave fim-de-curso LS
desativando a bobina da válvula (B) que bloqueia o fluxo da bomba piloto.
A válvula de retenção (E) se fecha.
O óleo proveniente de (D) é obrigado a passar pela válvula controladora (C) que ajusta a
velocidade lenta de (D).
No retorno de (D), a válvula direcional (A) é invertida: o óleo segue P S, passa pela válvula
(E) e alcança o lado da haste de (D), provocando o seu retorno rápido.
VÁLVULAS DE DUAS E DE QUATRO VIAS
A função básica dessas válvulas é direcionar um fluxo de entrada para qualquer um dos dois
pórticos de saÍda. Conforme demonstra a figura 15, o fluxo do pórtico P pode ser dirigido a
qualquer dos pórticos A ou B. Na válvula de 4 vias, o pórtico alternado está aberto ao tanque,
permitindo o fluxo retornar ao reservatório.
142
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Nas válvulas de duas vias, o Pórtico alternado está bloqueado e o pórtico do tanque serve
somente para drenar o vazamento interno da válvula. A maioria dessas válvulas é do tipo
de carretel deslizante, apesar de existirem válvulas rotativas, usadas principalmente para
controle piloto. São construídas para duas ou três posições, sendo que as de três posições
têm posição central (neutra).
VÁLVULA ROTATIVA DE QUATRO VIAS
Esta válvula (fig. 16) consiste simplesmente de um rotor que trabalha com uma mínima
folga num corpo. As passagens no rotor ligam ou bloqueiam os pórticos do corpo da válvula
fornecendo as quatro vias de fluxo. Se necessário, uma terceira posição pode ser
incorporada. As válvulas rotativas são atuadas manual ou mecanicamente. São capazes
de inverter as direções de movimento de cilindros e de motores; são usadas mais como
válvulas piloto para controlar outras válvulas.
Fornecer movimentos recíprocos dos cabeçotes de retífica.
143
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DE DUAS VIAS TIPO CARRETEL
Na válvula direcional tipo carretel (fig.17), um carretel cilíndrico desliza num furo no corpo
da válvula. Os pórticos, através de passagens fundidas ou usinadas no corpo da válvula,
são interligadas através de canais (rebaixos) no carretel ou bloqueados pela parte “cheia"
cilíndrica do mesmo.
A válvula de duas vias permite a seleção de duas vias de fluxo. Numa posição, o fluxo é
livre do pórtico "P" para "A"; na outra posição, de "P" para “B".
Os outros pórticos e passagens estão bloqueados.
144
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DE QUATRO VIAS TIPO CARRETEL
Esta válvula ilustrada na figura 18 é idêntica àquela de duas vias ilustrada na figura 17,
exceto pelo desenho do carretel que é dimensionado com áreas de bloqueio menores para
permitir o retorno de fluxo ao taque (T).
145
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Exemplo de uma aplicação de válvulas direcionais em um circuito de avanço rápido, lento r
retorno rápido (fig. 19).
146
HIDRÁULICA VÁLVULAS
A válvula direcional (A) é posicionada de modo a dirigir o fluxo da bomba ao lado da
cabeça do cilindro (D).
A bobina da válvula (B) é ativada para permitir que o óleo, proveniente do lado da haste de
(D), se dirija ao tanque através da válvula (A).
No final do avanço rápido, um came de (D) desativa o solenóide de (B) bloqueando a
passagem do óleo peta válvula (B); o óleo é então controlado pela válvula (C) que fornece
o ajuste preciso de avanço lento.
Para retornar o cilindro (D), a válvula (A) é invertida de modo a permitir que o óleo passe
pela válvula de retenção (E) até o lado da haste do cilindro, propiciando um retorno rápido.
147
HIDRÁULICA VÁLVULAS
148
HIDRÁULICA VÁLVULAS
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HIDRÁULICA VÁLVULAS
A maioria das válvulas grandes são movidas por pressão piloto aplicada nas
extremidades do carretel (fig.25).
O óleo é fornecido por uma válvula menor de 4 vias, denominada válvula piloto, que pode
ser ativada por solenóides ou qualquer outro método mostrado nas figuras 1 até 3.
151
HIDRÁULICA VÁLVULAS
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HIDRÁULICA VÁLVULAS
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HIDRÁULICA VÁLVULAS
A condição de fluxo na posição central é determinada por diferentes tipos de centro nos
carretéis.
155
HIDRÁULICA VÁLVULAS
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HIDRÁULICA VÁLVULAS
FONTES DE PRESSÃO PILOTO
Normalmente, a pressão piloto é fornecida a válvula através de uma passagem interna
do pórtico P da válvula principal (fig. 29).
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HIDRÁULICA VÁLVULAS
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HIDRÁULICA VÁLVULAS
PILOT CHOXE (Restrição no piloto)
Um "Pilot choke" (fig·33) pode ser incorporado para proporcionar um meio de regular
independentemente a velocidade do movimento do carretel em qualquer direção, obtendo-se
assim suaves reversões.
A válvula funciona como uma válvula de restrição, controlando o óleo piloto na saída.
Permite a entrada livre de óleo piloto numa extremidade do carretel e restringe o fluxo que
sai da outra extremidade. Com isso, é possível obter-se reversões da válvula principal, de
uma fonte mais gradativa, e amortecer o choque do carretel principal no fim de seu curso.
160
HIDRÁULICA VÁLVULAS
O fluxo livre na entrada se consegue através de válvulas de retenção.
A válvula de reversão pode ser montada diretamente em uma válvula direcional, ou entre
a válvula piloto e a principal.
161
HIDRÁULICA VÁLVULAS
PISTÕES PILOTOS
Os pistões pilotos são usados quando for necessário movimentar hidraulicamente
carretéis de grande tamanho. Como a área do pistão piloto é menor, será necessária uma
quantidade menor de fluxo, obtendo-se velocidades mais rápidas de deslocamento. Um
pistão piloto é chamado também de pistão diferencial sendo simplesmente incorporado
numa extremidade do carretel principal,fornecendo, assim, áreas diferentes. A pressão
constante, aplicada na área menor, pode ser usada na substituição a uma mola, para
manter o carretel num lado desejado.
162
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DE DESACELERAÇÃO
Freqüentemente, os cilindros hidráulicos têm amortecedores incorporados para que haja
uma desaceleração nos fins de curso; portanto, quando se torna necessário desacelerar um
pistão numa posição intermediária, ou então desacelerar ou parar um atuador rotativo
(motor), necessita-se de uma válvula externa.
A maioria das válvulas desaceleradoras são operadas mecanicamente por came e têm
carretéis chanfrados. São usados para diminuir ou fechar gradativamente o fluxo de saída de
um cilindro ou motor hidráulico, quando em movimento.
Uma válvula normalmente aberta corta o fluxo quando o carretel for colocado por um came.
Ela pode ser usada para controlar a velocidade de uma furadeira, fornecendo avanço rápido
e avanço.lento, ou então para parar suavemente mesas pesadas em grandes prensas.
Algumas aplicações requer a válvula desaceleradora, para permitir fluxo quando calcada e
cortar ou bloquear o fluxo quando não calcada. Neste caso, uma válvula normalmente
fechada é usada. Este tipo é freqüentemente usado onde o fluxo deve ser dirigido a um outro
ramo do circuito, quando o atuador alcançar uma certa posição. Ambos os tipos
(“normalmente aberta”e “normalmente fechada”) são disponíveis com válvulas de retenção
integradas, para permitir um fluxo livre de retorno.
163
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DE DESACELERAÇÃO COM PASSAGEM REGULÁVEL
Na válvula da figura 36, um carretel bem justo e uma luva com pórticos ou janelas
retangulares são usadas para controlar o fluxo.
O carretel desliza dentro da luva, e os pórticos do carretel e da luva coincidem de tal
forma que o óleo que entra nos pórticos superiores menores atravessa o carretel e sai
pelos pórticos maiores inferiores (vista A).
164
HIDRÁULICA VÁLVULAS
AJUSTE DE QUEDA DE PRESSÃO INICIAL
Para um controle preciso, durante o curso total do carretel, as aberturas das janelas
podem ser controladas pelos parafusos de ajuste que giram a luva ao redor do carretel.
Assim, quando o fluxo for pequeno a abertura será pequena, e para fluxos maiores, serão
maiores também as aberturas. Consegue-se o ajuste desejado, colocando-se um
manômetro de pressão na entrada da válvula e girando os parafusos até obter-se a queda
de pressão desejada, desde o inicio da operação. Existe também um orifício ajustável que
permite a saída de uma parte de fluxo mesmo com o carretel calcado. Isto faz com que a
carga, depois de desacelerada, ande até o fim do curso numa velocidade lenta e
controlada. Para este ajuste, existe uma haste pequena, com a extremidade chanfrada e
com ranhuras em forma de "V", que permite a passagem de um pequeno fluxo para a
saída mesmo com as janelas do carretel principal e da luva bloqueadas.
Esta válvula necessita de dreno externo, a fim de permitir que o óleo acumulado, devido
ao vazamento interno, retorne no tanque.
165
HIDRÁULICA VÁLVULAS
APLICAÇÕES TÍPICAS
A figura 38 mostra uma aplicação típica de uma válvula desacelerada e ilustra a
diminuição de velocidade do cabeçote de uma furadeira, passando de avanço rápido
para avanço lento.
166
HIDRÁULICA VÁLVULAS
A válvula direcional (A) é posicionada (P A) para dirigir o fluxo diretamente ao lado da
cabeça do cilindro (D).
A descarga do lado da haste de (D) passa através da válvula desaceleradora (B) e da
direcional (A) para o tanque.
No final de seu percurso, um came de (D) aciona o carretel da válvula (B) fechando-a.
A descarga do lado da haste é, então, controlada pela válvula (C) que dá o ajuste fino do
avanço do cilindro (D).
A válvula (A) é invertida de tal modo que o óleo passe através da válvula de retenção de
(B) até o lado da haste de (P) para efetuar um retorno rápido.
167
HIDRÁULICA VÁLVULAS
As válvulas são usadas nos circuitos hidráulicos para controlar a pressão, a direção ou o
volume de um fluido.
As válvulas discutidas nesta unidade são as controladoras de pressão, usadas na maioria
dos sistemas hidráulicos industriais.
A base de operação dessas válvulas é um balanço entre pressão e força de mola. A
maioria é de posicionamento infinito, isto é, a válvula pode assumir várias posições entre a
de totalmente fechada e a de totalmente aberta, dependendo da vazão e do diferencial de
pressão.
A figura 40 demonstra o posicionamento de uma válvula totalmente aberta e totalmente
fechada.
As válvulas controladoras de pressão têm funções tais como:
- Limitar a pressão máxima de um sistema
- Regular a pressão reduzida em certas partes do circuito
- Outras atividades que envolvam mudanças na pressão de operação.
As válvulas controladoras de pressão são usualmente assim chamadas por suas funções
primárias, ou seja:
- Válvula de segurança;
- Válvula de seqüência;
- Válvula de descarga;
- Válvula redutora de pressão, etc.
- Válvula de frenagem.
São classificadas pelo tipo de conexão, pelo tamanho e pela faixa de pressão de operação
168
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULA DE SEGURANÇA
A válvula de segurança está presente em
praticamente todos os sistemas hidráulicos.
É uma válvula normalmente fechada, situada
entre a linha de pressão (saída da bomba) e o
reservatório.
Sua função e 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 tanque quando o ajuste da
válvula é alcançado.
VÁLVULA DE SEGURANÇA SIMPLES
Uma válvula de segurança simples ou de ação direta
(figura 42) pode ser nada mais que uma esfera ou
pistão segura no assento do corpo por uma mola forte.
Enquanto a pressão na entrada não for suficiente para
vencer a força da mola, a válvula permanece fechada.
Quando se alcança a pressão do ajuste, a esfera ou pistão
é deslocada de seu assento permitindo que o fluxo passe
para o tanque, enquanto a pressão for mantida.
Na maioria dessas válvulas, existe um parafuso de ajuste para variar a tensão da mola.
Assim, a válvula pode ser regulada para abrir a qualquer pressão dentro da faixa
especificada.
SOBREPRESSÃO
A pressão em que a válvula começa a abrir para desviar o fluxo é chamada pressão de
ruptura. Conforme o fluxo vai aumentando através da válvula, o pistão é forçado mais para
fora do assento aumentando, assim, a compressão da mola.
Portanto, quando a válvula está admitindo a passagem de volume máximo, a pressão será
consideravelmente maior que a de ruptura. A diferença entre a pressão de passagem total
e a pressão de ruptura é a sobrepressão.
169
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Uma das desvantagens da válvula de segurança do tipo simples é a sobreposição
relativamente alta, produzida em relação ao seu ajuste.
São estas válvulas também de pouca precisão no ajuste da pressão desejada, bem como
produzem trepidação no fluxo ao procederem à descarga.
Onde é desejável diminuir esta sobreposição, deve-se usar uma válvula de
segurança composta.
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HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULA DE SEGURANÇA COMPOSTA
Esta válvula (fig. 43) opera em dois estágios. O estágio piloto no corpo superior contém a
válvula limitadora de pressão, e um pequeno pistão é mantido no assento por uma mola
ajustável.
Os pórticos se encontram no corpo inferior, e o desvio do fluxo total é conseguido devido
ao deslocamento de um pistão balanceado localizado neste corpo.
Figura 43- Operação de uma válvula de segurança de pistão balanceado
Detalhes da figura 44 - Vista A - B - C.
Observe que as áreas do pistão principal quer na parte superior ou na inferior são
idênticas, existindo ainda:
a) Dois orifícios, um central e outro lateral.
b) Uma mola que mantém o pistão no assento.
A pressão atuando na linha de trabalho faz com que o óleo passe através do orifício
lateral, para a câmara superior. A pressão nas câmaras superior e inferior são idênticas
(áreas iguais e forças) O pistão deveria passar em qualquer ponto.
Mas, é mantido fechado por ação da mola
171
HIDRÁULICA VÁLVULAS
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Fig. 44 – Vista A - Fechada
HIDRÁULICA VÁLVULAS
173
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VENTAGEM
As válvulas de segurança compostas podem ser controladas remotamente por meio de um
pórtico ligado à câmara superior.
OBSERVAÇÃO:
Algumas vezes esta mola padrão é substituída por outro de até 5 kg/cm2 quando se
necessita de uma pressão piloto. Outra vantagem da mola mais forte é que o
assentamento do pistão é mais rápido e positivo.
174
HIDRÁULICA VÁLVULAS
É possível também conectar uma válvula de segurança simples ao pórtico de ventagem
para controlar a pressão remotamente (fig. 47).
Para se obter controle será necessário regular a válvula remota à pressão menor que a da
válvula piloto principal.
175
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULA DE SEGURANÇA DE AÇÃO DIRETA
A figura 48 demonstra a válvula montada para operar como válvula de segurança. A linha
de pressão está ligada ao pórtico primário enquanto que o pórtico secundário é ligado ao
tanque. Esta aplicação permite dreno interno e a tampa superior está montada com a
passagem de dreno alinhada com o pórtico secundário. A tampa inferior está montada de
tal forma que a pressão de operação é tirada internamente do pórtico primário fazendo
com que seja necessário manter a pressão máxima de operação para que a válvula
permaneça aberta.
Observação:
Com o pistão pequeno, está válvula pode operar a pressões mais elevadas.
Entretanto, devido às características de sobrepressões relativamente altas, não se
recomenda a utilização desta válvula na função de válvula de segurança para pressões
superiores a 35 kg/cm2.
176
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULA DE DESCARGA DE AÇÃO DIRETA
Para utiLizar a mesma válvula como válvula de descarga (fig. 49), a tampa inferior é
montada de forma a bloquear as passagens internas de pressão de operação. Uma fonte
de pressão externa é usada para movimentar o carretel, desviando a vazão da bomba ao
pórtico secundário. O dreno permanece interno porque o pórtico secundário está ligado ao
tanque .
177
HIDRÁULICA VÁLVULAS
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HIDRÁULICA VÁLVULAS
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HIDRÁULICA VÁLVULAS
A válvula de seqüência é usada num sistema para acionar os atuadores, em uma
determinada ordem, e para manter uma pressão mínima predeterminada na linha de entrada
durante a operação secundária.
Uma aplicação típica é de utilizar a primeira fase para um cilindro de
fechamento, e a segunda para controlar o movimento de uma furadeira
depois que a pega esteja firmemente segura pelo cilindro da 1ª operação.
A figura 52 mostra a válvula montada para operação em seqüência. O fluxo passa livremente
através da passagem primária para operar a primeira fase até que o ajuste da mola seja
atingido.
Quando o carretel levanta (Vista B), o fluxo passa para o pórtico secundário para operar a
segunda fase.
Para manter a pressão na primeira fase, a válvula é operada internamente. Entretanto, a
conexão do dreno tem que ser externa porque o pórtico secundário está sob pressão quando
o carretel levanta para efetuar a seqüência de operações.
Se esta pressão fosse permitida de entrar na passagem do dreno, seria acrescentada a força
da mola e aumentaria a pressão necessária para abrir a válvula.
180
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULA SEQÜÊNCIA COM RETENÇÃO INTEGRADA
Sempre que tivemos seqüência em um sentido e retorno livre, usamos para tal uma
válvula de retenção.
Nestes casos normalmente usa-se uma válvula de seqüência que tenha uma válvula de
retenção incorporada (fig. 53).
181
HIDRÁULICA VÁLVULAS
182
HIDRÁULICA VÁLVULAS
183
HIDRÁULICA VÁLVULAS
184
HIDRÁULICA VÁLVULAS
185
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DE SEQÜÊNCIA COMPOSTA
As válvulas de seqüência composta são construídas para atender a sistemas onde se faz
necessário uma pressão de seqüência superior a 70 kg/cm2. Seu formato é idêntico a uma
válvula de segurança com pistão balanceado, diferenciando apenas na drenagem que é
externa.
Duas modificações da válvula de seqüência composta
fornecem características diferentes ao sistema secundário.
Na válvula (vista A, fig.55) a haste do pistão balanceado é furada. A pressão do sistema
secundário abaixo do pistão permanece em posicionamento infinito, mantendo a pressão
pré-ajustada no sistema primário, e não interfere no movimento do pistão.
Na pressão predeterminada, o pistão levanta permitindo fluxo ao sistema secundário. 0
fluxo inverso não é permissível, tornando-se necessária a utilização de uma válvula de
retenção para fluxo de retorno do secundário ao primário.
186
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Na válvula (vista B, figura 56), o centro do pistão é sólido e a câmara da mola na parte
superior do pistão está aberta para o dreno. Quando a válvula se abre ao atingir o ajuste
da mola, a pressão atuando na parte inferior levanta o pistão totalmente.
A pressão é equilibrada nos sistemas primário e secundário à pressão de operação do
sistema secundário. A válvula estará aberta sempre que a pressão secundária exceder a
força equivalente da mola do pistão. Isto permitirá o fluxo livre de retorno, pois a tensão da
mola é equivalente a 1,5 kg/cm2.
187
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS DE CONTRABALANÇO
Uma válvula de contrabalanço é utilizada para controlar um cilindro vertical, de tal modo
que seja evitada a sua descida livre pela força de gravidade.
O pórtico primário da válvula está ligado ao pórtico inferior da válvula direcional (fig.57,
vista A).
Quando a vazão da bomba for dirigida, no lado superior do cilindro, o pistão é forçado a
descer, causando um aumento de pressão no pórtico de entrada da válvula, levantando o
carretel e abrindo uma passagem para a descarga através do pórtico secundário válvula
direcional e dai para o tanque.
A regulagem desta válvula tem que ser um pouco superior à pressão necessária para
manter a carga.
A válvula pode ser drenada internamente. Quando se abaixa o pistão para prensar (vista
A) a válvula está aberta e o pórtico secundário está ligado ao tanque. Quando o pistão
está sendo levantado (vista B), a válvula de retenção integrada se abre permitindo o fluxo
livre para o retorno do pistão.
Nos casos onde é desejável remover a contrapressão do cilindro e aumentar a força no
final do curso, está válvula pode ser operada remotamente.
O PÓRTICO SECUNDÁRIO É LIGADO À VÁLVULA DIRECIONAL
188
HIDRÁULICA VÁLVULAS
189
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULA DE FRENAGEM
Uma válvula de frenagem é usada na linha de retorno de um motor hidráulico para:
Quando se usa uma válvula para
frenagem o carretel é sólido (sem furo de
dreno através do centro), e existe uma
conexão para operação de pressão
remota na tampa inferior ligada
diretamente abaixo do carretel (fig.59).
Esta conexão está ligada à linha de
pressão que vai ao motor.
0 piloto interno também é ligado sob o
pistão pequeno e recebe pressão do
pórtico primário da válvula, a qual é
ligada na linha de retorno do motor.
190
HIDRÁULICA VÁLVULAS
ACELERANDO A CARGA
Quando se acelera a carga, a pressão é máxima na entrada do motor como também sob a
área total do carretel da válvula de frenagem, abrindo totalmente a passagem para o
retorno de fluxo do motor ao tanque. Figura 60 (vista A).
EM OPERAÇÃO
Quando o motor atinge sua velocidade, a pressão na linha mantém a válvula aberta a não
ser que a carga tenda a acelerar mais que a velocidade do motor. Se isto acontecer, a
pressão diminuirá na entrada do motor como também na linha do piloto externo (vista A).
A tensão da mola tende a fechar a válvula aumentando, assim, a contrapressão, isto
aumenta a pressão na linha do motor e através do piloto interno sob o pistão pequeno,
fazendo com que a válvula assuma uma posição determinada que permite uma velocidade
constante do motor.
OBS.: As válvulas de frenagem devem atuar com válvulas direcionais de centro aberto.
191
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Para permitir a parada da carga no motor, a válvula direcional é centrada.
O fluxo proveniente da bomba vai para o tanque através da válvula direcional.
A inércia da carga faz com que o motor continue a girar e funcionará como uma bomba,
sendo o seu fluxo de entrada fornecido pela válvula direcional.
Neste momento, a pressão atuante no carretel cai a zero. A pressão da argola tende a
fechar a válvula, e é gerada uma contrapressão no lado de saída do motor hidráulico que
atua no pequeno pistão e contra a mola.
Estas forças opostas fazem a válvula assumir uma posição de restrição.
O ajuste da válvula determina a pressão de frenagem e o tempo necessário para frear o
motor.
192
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO
As válvulas redutoras de pressão são controladoras de pressão, normalmente abertas,
utilizadas para manter pressões reduzidas em certos ramos de um sistema.
As válvulas são atuadas pela pressão de saída, que tendem a fechá-las quando atingido o
ajuste efetuado, evitando assim um aumento indesejável de pressão. As válvulas
redutoras podem ser de ação direta ou operadas por piloto.
VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO DE AÇÃO DIRETA
Esta válvula é mostrada na figura 61. Ela
usa um carretel acionado por uma mola,
que controla a pres são de saída.
Se a pressão na entrada for menor que o
ajuste da mola, o líquido fluirá livremente da
entrada para a saída. Uma passagem
interna, ligada à saída da válvula, transmite
a pressão de saída do carretel contra a
mola.
Quando a pressão na saída se eleva ao ajuste
da válvula (fig. 61,vista B), o carretel se move
bloqueando parcialmente o pórtico da saída.
Apenas um fluxo, suficiente para manter o
ajuste prefixado, passa para a saída. Se a
válvula fecha completamente, o vazamento
através do carretel poderia aumentar a pressão
no circuito principal. Entretanto, uma sangria
contínua ao tanque faz com que a válvula se
mantenha ligeiramente aberta evitando um
aumento de pressão além do ajuste da válvula.
A válvula contém igualmente uma passagem
separada para drenar esta sangria ao tanque.
193
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO PILOTADAS
A válvula redutora de pressão pilotada tem uma larga faixa de ajuste e, geralmente,
fornece um controle mais preciso.
A figura 62 mostra a condição onde a pressão é menor que o ajuste da mola.
O carretel está hidraulicamente balanceado, através de um orifício no seu centro; uma
leve mola mantém-se numa posição aberta.
194
HIDRÁULICA VÁLVULAS
A figura 63 mostra a condição onde a pressão atingiu o ajuste da mola.
Quando a elevação de pressão
conseguir abrir o pistão piloto, o
fluxo é drenado; será formado
um desequilíbrio de pressão
entre a parte superior e inferior
do carretel.
Quando esse desequilíbrio de
pressão for suficiente para
comprimir a leve mola, o
carretel se elevará e irá fechar
gradativamente a válvula, até
encontrar um ponto em que a
pressão de saída (reduzida)
seja aquela determinada pelo
ajuste .
Observação: Mesmo que não haja fluxo no sistema secundário haverá sempre um dreno
contínuo de um ou dois litros por minuto através do orifício do carretel e do
piloto ao tanque.
A vazão inversa livre da abertura de saída para a abertura de entrada é possível, somente,
se a pressão na abertura de saída for menor que o ajuste da válvula. Com esta condição o
carretel é colocado em posição como mostra a figura 62-A. A vazão inversa livre não é
possível, entretanto, se a pressão na abertura de saída exceder o ajuste da válvula.
Uma válvula de retenção integral incorporada na válvula redutora de pressão permite a
vazão inversa livre, da abertura de saída para a de entrada, mesmo com pressões
maiores que o ajuste da válvula.
Entretanto, a mesma opção de redução de pressão não é prevista
para esta direção de vazão.
195
HIDRÁULICA VÁLVULAS
A figura 64 ilustra esquematicamente a construção interna desta válvula.
MANUTENÇÃO
Embora a operação destas válvulas geralmente seja de muita confiança, devem, assim
como outras válvulas, ser revisadas em intervalos regulares para um bom processo de
manutenção. Sujeira ou substâncias estranhas no óleo poderão provocar a operação
irregular destas válvulas, fazendo com que o carretel grande fique preso no corpo da
válvula ou bloqueando a passagem restrita (E) (figura 64). A sujeira também pode impedir
o assentamento adequado do pistão piloto (1) sobre seu assento.
Limpe todas as peças, com exceção dos vedadores e gaxetas, com um solvente
compatível.
Os vedadores e gaxetas devem ser substituídos por peças novas em cada revisão. Todos
os vedadores e gaxetas novas devem ser embebidos em fluido hidráulico limpo antes da
montagem.
Inspecione todas as peças para evidência de danos ou de desgaste excessivo e substitua
por novas quaisquer peças defeituosas. Geralmente a desmontagem e limpeza perfeita de
uma destas válvulas fará com que esta volte à sua condição de operação normal.
Entretanto, se o pistão piloto ou o assento na tampa superior mostrarem um desgaste
apreciável, devem ser postos fora de uso e deve ser instalada uma peça nova. Cubra
todas as peças com uma camada de fluido hidráulico limpo antes de remontar a válvula.
196
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Ativando os solenóides "b" das válvulas (G) e (H); o óleo proveniente da bomba (C) é
dirigido ao cilindro (J) através das válvulas(D), (E) e (F).
Quando a peça estiver fixa, a pressão se eleva até vencer o ajuste da válvula (E), e o fluxo
do óleo atingirá o cilindro (K) após passar por (E) e (H).
A válvula (E) assegurará uma pressão mínima de fixação de (J) durante a operação de (K).
A válvula (E) assegurará uma pressão (F) e limitará a pressão máxima desejável em (J).
Desativando o solenóide "b" de (H) e ativando "a", o óleo da bomba fará com que (K) se
retraia após vencer as válvulas (E) e (H).
Quando (K) completar seu curso de retração, o solenóide "b" de (G) será desativado e "a"
ativado para que haja a retração do cilindro(J).
Fig.65 - Circuito de fixação com pressão controlada
197
HIDRÁULICA VÁLVULAS
As válvulas controladoras de volume ou de fluxo são usadas para regular velocidade.
Anteriormente foi mencionado que a velocidade de um atuador depende da quantidade de
óleo nele bombeada por unidade tempo.
É possível regular o fluxo com uma bomba de deslocamento variável, porém em muitos
circuitos é mais prático usar uma bomba de deslocamento fixo e regular o fluxo com uma
válvula reguladora de fluxo.
OS MÉTODOS DE CONTROLAR O FLUXO
Existem 3 maneiras de se aplicar válvulas controladoras de fluxo para controlar as
velocidades de atuadores: "Meter-in", controle de fluxo à entrada do atuador. "Meter-out",
controle de fluxo à saída do atuador e "Bieed-off”, uma sangria da linha de pressão ao
tanque (desvio).
CIRCUITO “METER-IN”
Nesta operação, a válvula controladora de fluxo é colocada entre a bomba e o atuador
(figura 66). Desta maneira, esta válvula controla a quantidade de fluxo que entra no
atuador. O fluxo da bom ba que sobra, isto é, a, quantidade de óleo, além da que é
controlada, é desviada para o tanque através da válvula de segurança. Com a válvula
instalada na linha do cilindro, conforme mostrado, o fluxo é controlado em apenas uma
direção, pois esta possui uma válvula de retenção para permitir o retorno livre de fluxo.
198
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Se for desejado controlar a velocidade em ambas as direções, a válvula controladora de
fluxo deverá ser instalada na linha de saída da bomba, antes da válvula direcional.
Este método é bem preciso e usado em aplicações onde a carga sempre resiste ao
movimento do atuador, tal cano levantando uma carga por um cilindro vertical ou então
empurrando uma carga numa velocidade controlada.
CIRCUITO “METER-OUT”
Este controle (figura 67) é usado onde a carga tende a fugir do atuador ou deslocar-se na
mesma direção deste.
199
HIDRÁULICA VÁLVULAS
CIRCUITO “BLEED-OFF”
Nessa aplicação (figura 68) a válvula é colocada na linha de pressão por uma conexão “T”,
e a velocidade do atuador é controlada pelo desvio de parte do deslocamento da bomba
para o tanque.
200
HIDRÁULICA VÁLVULAS
TIPOS DE CONTROLADORES DE FLUXO
São duas categorias básicas controladoras de fluxo: Compressão compensada e pressão
não compensada.
201
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Tipo "By-Pass" - Combina uma proteção de sobrecarga com um controle de fluxo de
pressão compensada (figura 70).
Possui um hidróstato normalmente fechado, o qual se abre para desviar ao tanque o fluido
em excesso ao ajuste da válvula.
A pressão necessária para movimentar uma carga é derivada para a câmara da cabeça do
hidrostato, a qual, em conjunto com uma mola sensível, mantém o hidrostato fechado.
202
HIDRÁULICA VÁLVULAS
A pressão gerada pelo fluxo da bomba, que não tem passagem total pelo ajuste da
válvula, atua no hidrostato nos lados opostos da mola. Es ta pressão sendo maior do que
1,5 atm, irá deslocar o hidróstato comprimindo a mola e permitindo a descarga ao tanque
do fluxo em excesso da bomba.
O diferencial de 1,5 atm, correspondente à tensão da mola, ê mantido através da restrição
da válvula que fornece, então, um fluxo constante independente das flutuações da carga.
A proteção à sobrecarga é obtida por um pistão piloto atuado por uma mola, o qual limita a
pressão gerada na câmara da mola do hidrostato, fazendo com que este opere como uma
válvula de segurança do tipo composto.
A válvula do tipo "bay-pass" somente pode ser usada em circuitos do tipo 'meter-in". Caso
fosse usada em circuito "meter-out", o excesso de fluxo vindo do atuador seria desviado
ao tanque permitindo a fuga da carga,
OBS.: O uso destas válvulas pode eliminar a necessidade de uma válvula de segurança
no circuito, além de poder ser ventada nos períodos de inatividade.
A válvula do tipo de "restrição" também mantém um diferencial de 1,5 atm, através do seu
ajuste, por meio de um hidrostato (figura 71), Nesta válvula, o hidrostato é normalmente
aberto e tende a se fechar, bloqueando a passagem do fluxo em excesso proveniente da
bomba e que não pode passar através do ajuste. Nesta válvula, a pressão gerada pela
carga e mais uma mola sensível atuam no sentido de abrir o hidrostato,
A pressão na entrada da restrição atuando no hidrostato nas faces opostas à da mola,
tende a fechá-lo permitindo uma passagem de fluxo através da restrição somente ao
equivalente ao diferencial de 1,5 atm.
Devido à sua tendência de criar um bloqueio de fluxo, quando este tenta e exceder o
ajuste, as válvulas do tipo de "restrição" podem ser usadas para todas as três
aplicações: "Meter-in , "Meter-out" e "Bleed-off" (controle na estrada, controle na
saída e controle em desvio.
203
HIDRÁULICA VÁLVULAS
Ao contrário do tipo “by-pass” duas ou mais válvulas de “restrição” podem ser usadas em
paralelo com a mesma bomba, devido ao deslocamento em excesso desta retornar ao
tanque através da válvula de segurança.
204
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULA CONTROLADORA DE FLUXO COM COMPENSAÇÃO DE TEMPERATURA
O fluxo através de uma válvula controladora de fluxo com pressão compensada é sujeito a
variar conforme a teMperatura de óleo. Existem modelos de válvulas que incorporam uma
compensação de temperatura. Apesar de que o óleo fluir mais facilmente quando quente,
mantém-se um fluxo constante, diminuindo o orifício quando se eleva a temperatura.
Consegue-se isto com uma haste compensadora, a qual se expande com o calor e se
contrai quando esfria (figura 73).
205
HIDRÁULICA VÁLVULAS
VÁLVULA CONTROLADORA DE FLUXO REMOTA
As válvulas que controlam a fluxo remotamente permitem o ajuste de restrição por um
sinal elétrico. O carretel de ajuste está conectado À armação de um motor de torque e se
movimenta conforme os sinais deste. A operação, fora disso, é igual à válvula controladora
de fluxo com compensador de pressão.
206
HIDRÁULICA ATUADORES
A finalidade de um cilindro atuador é a de transformar a energia hidráulica em energia
mecânica. Um fluído separado sob pressão é transformado pelo atuador em força mecânica
que, ao deslocar-se, produz trabalho.
Os cilindros são atuadores lineares. Por linear queremos dizer que o trabalho de um cilindro
é realizado em linha reta.
E usado para operações de prender e prensar, ou para movimentos de avanço rápido e
lento.
TIPOS DE CILINDROS
Os cilindros são classificados:
a) como simples ou de duplo efeito
b) como diferencial ou não diferencial
207
HIDRÁULICA ATUADORES
Talvez o atuador mais simples seja o do tipo pistão liso.
Existe apenas uma câmara para o fluido, e a força é exercida numa única direção.
A maioria desses cilindros é montado verticalmente e retorna pela força da gravidade.
Esses cilindros são adequados para aplicações que
envolvem cursos longos tais como:
- Elevadores e macacos para levantar automóveis.
CILINDRO TIPO TELESCÓPIO (fig. 2)
Usa-se um cilindro telescópio quando o comprimento da camisa tem que ser maior do que
se pode conseguir com um cilindro-padrão.
Pode-se usar de 4 a 5 estágios, sendo que a maioria é de simples efeito, porém são
também disponíveis unidades de duplo efeito.
CILINDRO PADRÃO DE DUPLO EFEITO (Fig. 3)
É assim chamado porque é operado pelo fluido hidráulico em ambos os sentidos. os
sentidos. Isso significa que se pode realizar força em qualquer dos lados do movimento.
208
HIDRÁULICA ATUADORES
CILINDRO DE HASTE DUPLA (Fig. 4)
Cilindros de haste dupla são usados onde é vantajoso se acoplar uma carga em cada
extremidade, ou então onde são necessárias velocidades iguais em ambos os sentidos.
209
HIDRÁULICA ATUADORES
210
HIDRÁULICA ATUADORES
CONSTRUÇÃO DO CILINDRO
As peças essenciais de um cilindro (fig. 5) são: um tubo, um pistão, uma haste, tampas e
retentores adequados. Os tubos, geralmente, são de aço sem costura com acabamento
bem retificado na parede interna. O pistão, de ferro fundido ou de aço, incorpora
retentores para reduzir vazamento entre este e a parede do tubo.
Os anéis de segmento do tipo usado em automóveis, são usados quando se pode admitir
um pouco de vazamento. Para agüentar cargas ou então para controle de velocidades
lentas, algumas firmas usam anel "T" com 2 anéis de encosto "Backup".
Os pórticos do cilindro são localizados nas tampas, que são fixadas rigidamente nas
extremidades do tubo, por meio de tirantes e porcas.
O retentor da haste é do tipo de cartucho, no qual estão montados o retentor,
propriamente dito, e um anel limpador para eliminar impurezas da haste .
O tipo cartucho facilita a reposição dos retentores.
211
HIDRÁULICA ATUADORES
MONTAGENS DO CILINDRO
Vários tipos de montagem para cilindros (fig. 6) fornecem flexibilidade na instalação dos
mesmos. Geralmente, as extremidades das hastes roscadas para serem ligadas
diretamente à carga ou então ligadas a um acoplamento.
212
HIDRÁULICA ATUADORES
CAPACIDADE DOS CILINDROS
A capacidade de um cilindro é determinada pelo seu tamanho e sua resistência à pressão.
A maioria tem uma haste padrão, porém hastes pesadas e extrapesadas são disponíveis.
O tamanho do cilindro é definido pelo diâmetro do pistão e pelo curso da haste. A
velocidade do cilindro, a força e pressão necessária para uma dada carga dependem da
área do pistão utilizado:
No movimento de retorno, a área da haste tem que ser levada em conta. Para se
determinar o volume em litros, multiplica-se a área em dm2 pelo curso da haste.
A tabela 1 demonstra a variação dos efeitos de um cilindro quando se muda o
deslocamento, o diâmetro ou a pressão.
Os efeitos são válidos para uma carga constante.
FORMULAS PARA AS APLICAÇÕES DE CILINDROS
a) Determinar a velocidade de um cilindro, sabendo seu tamanho e deslocamento da
bomba, em litros por minuto:
Vel. (dm/min) = 1. min A = Q A em dm2 A
b) Determinar o fluxo necessário a uma dada velocidade:
Fluxo = A em dm2 x velocidade em dm/min
c) Determinar a força a uma dada pressão:
F em kg = A (cm2) x P (kg/cm), donde
213
HIDRÁULICA ATUADORES
Geralmente, o que mais nos interessa em um cilindro, é a força que ele pode fornecer,
assim como, a velocidade de trabalho ou tempo de avanço e retorno.
Basicamente as fórmulas mais empregadas para o cálculo do cilindro são:
Adotando o número 1 para simbolizar o avanço do pistão e o número 2 para simbolizar o
retorno, das fórmulas acima podemos tirar:
214
HIDRÁULICA ATUADORES
FORÇA, PRESSÃO E ÁREA
Exemplo de cálculo de força
Problema:
Calcular a força exercida no avanço e no retorno de um cilindro de 7,62cm(3’’) de diâmetro
de pistão e 3,81 cm (1, ½“) de diâmetro de haste, sabendo que a pressão fornecida é de
210 bárias.
Solução:
Como podemos observar, a força de retorno F2 é menor do que a força F1. Isso explica-se
devido ao fato de que, para uma mesma pressão temos uma área de pistão (onde atuará
a pressão no avanço) maior do que a área de coroa (onde a mesma pressão atua no
retorno).
215
HIDRÁULICA ATUADORES
A figura 7 nos fornece uma boa idéia sobre a relação de áreas.
Observaremos também que, se a relação de área for 2:1, por exemplo, Ap – 50 cm2 e Ac =
25cm2 a relação entre as forças para uma mesma pressão será de 2:1, i.é, se F1 –
3000kgf, F2 será igual a 1500kgf.
Exemplo de cálculo de pressão
Problema:
Calcular a pressão necessária para se obter uma força de 15 toneladas força no avanço
de um cilindro de diâmetro de pistão igual a 10,16 cm (4”)
Exemplo de cálculo de área de pistão, haste e coroa e diâmetro do pistão e da haste
Problema:
Para uma pressão de 210 bar quero obter uma força de avanço de 30 ton. Força e outra
de retorno de 23 toneladas força. Calcule as áreas de pistão, haste e coroa e diâmetro de
pistão e haste para que isso possa ocorrer.
216
HIDRÁULICA ATUADORES
O que ocorre na prática
O que geralmente acontece é que, a partir de uma força que precisamos, adotamos uma
pressão igual a 70, 140 ou 210 barias (geralmente adotamos 70 ou 120 barias conforme a
força que necessitamos) e, calculamos a área determinando o diâmetro. Uma vez
calculado o diâmetro, procuramos o diâmetro comercial superior mais próximos e
calculamos a nova pressão necessária (NP) a fim de verificarmos se a bomba irá trabalhar
folgada, i.é, não trabalhar sempre na pressão máxima.
OPÇÕES
O equipamento opcional inclui anéis de segmento, para o pistão nas operações mais
rápidas, amortecedores, para desacelerar a carga no fim do curso e limitador de curso,
para evitar cargas laterais excessivas na bucha quando a haste for estendida.
217
HIDRÁULICA ATUADORES
AMORTECEDORES
Os amortecedores (fig. 8) são freqüentemente instalados numa ou em ambas
extremidades do cilindro para diminuir sua velocidade no fim do curso.
Isto evita que o pistão bata contra as tampas nas extremidades. A desaceleração
começa quando uma extensão da haste, de ponta cônica, alcança um orifício na tampa
restringindo,assim,o fluxo de retorno ao tanque.
Essa restrição é regulável. Uma válvula de retenção esta incluída para se obter um fluxo
reversivo livre.
LIMITADOR DE CURSO
Um limitador de curso (fig. 9) é um espaçador colocado em cilindros compridos (curso
longo) no lado da haste, com a finalidade de aumentar a distância mínima do pistão à
bucha, a fim de proporcionar um suporte maior para a carga lateral na haste,
diminuindo,assim o desgaste na bucha.
218
HIDRÁULICA ATUADORES
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 continuo. Como ambos os pórticos dos
motores podem, às vezes, ser pressurizados (bidirecionais), a maioria dos motores
hidráulicos é drenada externamente.
CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES
DESLOCAMENTO
É a quantidade de fLuido que o motor aceItará para uma revolução (fig.10); ou então a
capacidade de uma câmara multiplicada pelo número de câmaras que o mecanismo
contém. Este destocamento é representado em litros por revolução.
219
HIDRÁULICA ATUADORES
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. A fig.11
ilustra o torque necessário para levantar uma carga com uma polia.
Note que o torque está sempre presente no eixo de acionamento e será igual à carga
multiplicada pelo raio da polia. Uma dada carga dará ensejo a um menor torque, no eixo, se
diminuirmos o raio. Entretanto, quanto maior o raio, mais rápido a carga se movimentará
para uma determinada velocidade do eixo. Expressa-se o torque em kg. m ou libras-
polegadas.
A pressão necessária num motor hidráulico depende do torque e do deslocamento
necessário.
Um motor com grande deslocamento desenvolverá um certo torque com menos pressão do
que um com pequeno deslocamento. A capacidade básica de torque de um motor è
geralmente expressa em kg.m à pressão de 7 kg/cm2. (SAE).
220
HIDRÁULICA ATUADORES
FÓRMULAS PARA A APLICAÇÃO DE MOTORES
Para a seleção de um motor hidráulico, as fórmulas a seguir são usadas na determinação
do fluxo e pressão necessários.
221
HIDRÁULICA ATUADORES
222
HIDRÁULICA ATUADORES
223
HIDRÁULICA ATUADORES
MOTOR DE ENGRENAGEM
Um motor de engrenagem (fig.12) desenvolve torque devido á pressão aplicada nas
superfícies dos dentes das rodas dentadas. Elas giram juntas, sendo que apenas uma
delas está ligada ao eixo motor.
Inverte-se a rotação do motor invertendo-se a direção do fluxo. 0 deslocamento de um
motor de engrenagem é fixo e é igual ao volume, entre dois dentes, multiplicado pelo
número de dentes. É evidente, conforme figura 12, que as rodas não são balanceadas
hidraulicamente em relação ã pressão.
A alta pressão na entrada e a baixa pressão na saída provocam altas cargas laterais no
eixo, bem como nas rodas dentadas e nos rolamentos que as suportam.
224
HIDRÁULICA ATUADORES
E possível balancear esta carga lateral abrindo-se passagens internas, as quais distribuem
pressões correspondentes a 180º da carga lateral.
Este tipo de balanceamento é encontrado mais freqüentemente em motores de palhetas.
Os motores de engrenagem são freqüentemente limitados a pressões de operação até
140 kg/cm2 e a rotações máximas de 2.400 rpm.
O motor de engrenagem tem como vantagens principais sua simplicidade e sua maior
tolerância à sujeira; entretanto, tem menor eficiência.
MOTORES DE PALHETAS
Num motor de palhetas, o torque se desenvolve pela pressão nas superfícies expostas
das palhetas retangulares, que deslizam nas ranhuras de um motor acoplado ao eixo (fig.
13).
225
HIDRÁULICA ATUADORES
No desenho balanceado conforme demonstra a figura 14, a pressão em qualquer dos
pórticos é dirigida às duas câmaras interligadas a 180º. As cargas laterais assim se
cancelam.
Quando este rotor gira, as palhetas seguem a superfície de um anel excêntrico, formando
câmaras que transportam o fluido da entrada para a saída.
226
HIDRÁULICA ATUADORES
Quando este rotor gira, as palhetas seguem a superfície de um anel excêntrico, formando
câmaras que transportam o fluido da entrada para a saída.
227
HIDRÁULICA ATUADORES
Molas ligadas ao rotor forçam as palhetas contra o anel elíptico.
Em operação, a pressão atuante sob as palhetas também as forçam contra o anel.
VÁLVULAS ESPECIAIS NA PLACA DE PRESSÃO
A placa de pressão foi feita para manter a unidade rotativa bem vedada, através de
pressão na sua superfície externa.
228
HIDRÁULICA ATUADORES
Duas válvulas de vaivém na placa de pressão interligam passagens para manter esta
pressão, seja qual for o pórtico sob pressão.
Inverte-se a rotação do motor invertendo a direção do fluxo aos pórticos (fig. 16).
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HIDRÁULICA ATUADORES
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HIDRÁULICA ATUADORES
MOTORES DE PISTÕES EM LINHA
Os motores de pistões geram o torque através da pressão nas extremidades dos pistões,
que possuem movimento alternado num bloco de cilindros.
Neste modelo (fig.19), o eixo do motor e o bloco de cilindros estão no mesmo eixo de
rotação. A pressão nas extremidades dos pistões causa uma reação contra uma placa
inclinada, girando o bloco do cilindro e o eixo.
O torque é proporcional á área dos pistões e, ao mesmo tempo, é função do angulo da placa
inclinada. Veja na fig. 19 o princípio de funcionamento de um motor hidráulico tipo pistão em
linha.
231
HIDRÁULICA ATUADORES
Em um motor de deslocamento variável, a placa está montada num balancim, e o angulo
pode ser variado por uma alavanca simples, por um volante giratório e até por um
sofisticado servo-controle. Aumentando-se o angulo da placa, aumenta-se a capacidade do
torque, porém isto reduz a velocidade de giro. Inversamente, reduzindo-se o angulo, reduz-
se a capacidade do torque, porém, aumenta-se a velocidade de giro. Há batentes para um
angulo mínimo da placa para que o torque e a velocidade fiquem dentro dos limites de
operação.
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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Outros exemplos:
HIDRÁULICA SIMBOLOGIA
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Outros Exemplos:
HIDRÁULICA O CIRCUITO HIDRÁULICO
O CIRCUITO HIDRÁULICO
262
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM CILINDRO LIGADO EM CIRCUITO
REGENERATIVO
263
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO
264
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA ACIONAMENTO DE MESA ELEVADORA
265
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM DUPLO BLOQUEIO DE UM CILINDRO
266
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM DUPLO BLOQUEIO DE UM CILINDRO
267
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM CILINDRO LIGADO EM CIRCUITO
REGENERATIVO
268
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA VELOCIDADES IGUAIS NO
AVANÇO E RETORNO DO CILINDRO
269
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM VÁLVULA DE CONTRA PRESSÃO E VÁLVULA DE
RETENÇÃO COM DESBLOQUEIO HIDRÁULICO
270
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM VÁLVULA REDUTORA DE PRESSÃO
271
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM AVANÇO RÁPIDO E LENTO DO CILINDRO
272
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA APROXIMAÇÃO RÁPIDA E TRABALHO LENTO
DE UMA MÁQUINA OPERATRIZ
273
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA FUNCIONADORA
274
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM DUAS BOMBAS PARA APROXIMAÇÃO
DE UMA PRENSA HIDRÁULICA
275
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM DUPLO BLOQUEIO DO CILINDRO
276
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM DUPLO BLOQUEIO DO CILINDRO E CONTROLE
DE PRESSÃO COM DESCARGA POR SOLENÓIDE
277
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO DE TRÊS ESTÁGIOS DE PRESSÃO COM
LIMITAÇÃO DE PRESSÃO, COMANDO À DISTÂNCIA
278
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM REGULAGEM DE PRESSÃO NO CILINDRO, COM
LIGAÇÃO EM SEQÜÊNCIA E DEPENDENTE DA PRESSÃO, PARA O AVANÇO E
RETORNO DE UM SEGUNDO CILINDRO
279
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM CONTROLE DE VELOCIDADE DO CILINDRO
ATRAVÉS DE “BY PASS”
280
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM BLOQUEIO DO CILINDRO E CONTROLE
AUTOMÁTICO DE PRESSÃO DE OPERAÇÃO
281
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM BOMBAS PARA APROXIMAÇÃO RÁPIDA E
REFRIGERAÇÃO FORÇADA POR MEIO DE RADIADOR DE ÓLEO
282
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM VÁLVULAS DIRECIONAIS EM SÉRIE
283
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM VÁLVULAS DIRECIONAIS EM PARALELO
284
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA UMA PRENSA COM VÁLVULA DE PRÉ-
ENCHIMENTO (OU DE SUCÇÃO) E COM MOVIMENTO
DE APROXIMAÇÃO RÁPIDA
285
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMAS HIDRÁULICOS COM DIVERSAS POSSIBILIDADES
DE FRENAGEM DO MOTOR HIDRÁULICO
286
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM BOMBAS EM PARALELO
287
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA ACIONAMENTO DE
UM MOTOR HIDRÁULICO
288
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA ACIONAMENTO DE
UM MOTOR HIDRÁULICO COM REGULAGEM DE VELOCIDADE NA SAÍDA,
COM UM SENTIDO DE ROTAÇÃO
289
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA ACIONAMENTO DE
UM MOTOR HIDRÁULICO COM REGULAGEM DE VELOCIDADE NA SAÍDA,
COM DOIS SENTIDOS DE ROTAÇÃO
290
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA ACIONAMENTO DO
MOTOR HIDRÁULICO COM VÁLVULA DE
RETENÇÃO PARA PREENCHIMENTO
291
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO PARA ACIONAMENTO DE UM
MOTOR HIDRÁULICO COM SISTEMA DE FRENAGEM
E BLOCO DE SEGURANÇA
292
HIDRÁULICA SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA HIDRÁULICO COM MOVIMENTO
SINCRONIZADO DE DOIS CILINDROS
293
HIDRÁULICA CIRCUITO COM ACUMULADOR HIDRÁULICO
CIRCUITO COM ACUMULADOR HIDRÁULICO PARA
AMORTECIMENTO DE CHOQUE DE PRESSÃO
294
HIDRÁULICA CIRCUITO COM ACUMULADOR HIDRÁULICO
CIRCUITO COM ACUMULADOR HIDRÁULICO
(PARA EMERGÊNCIA)
295
HIDRÁULICA CIRCUITO COM ACUMULADOR HIDRÁULICO
CIRCUITO COM ACUMULADOR HIDRÁULICO
PARA MOVIMENTO RÁPIDO DO CILINDRO
296
HIDRÁULICA CIRCUITO COM ACUMULADOR HIDRÁULICO
CIRCUITO COM ACUMULADOR HIDRÁULICO
PARA MANUTENÇÃO DE PRESSÃO
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