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omandos Hidráulicos
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Conteúdo•Fundamentos de hidrostática e hidrodinâmica.
•Grupo de acionamento hidráulico.
•Válvulas controladoras de pressão.
•Válvulas reguladoras de pressão.
•Válvulas direcionais.
•Cilindros hidráulicos.
•Tipos de bombas hidráulicas.
•Leitura e interpretação de Esquemas Hidráulicos.
•Montagem prática de circuitos hidráulicos em painéissimuladores.
•Simbologia (normas DIN 24300 e ISO 1219)
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Hidráulica Estacionária
• Máquinas de produção e montagem de todos ostipos;
•Linhas de transferência;
•Máquinas de elevação e transporte;
•Máquinas de injeção e moldagem;
•Pontes rolantes;
•Elevadores;
•Prensas.
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Hidráulica Móbil
• Sistemas basculantes, plataformas elevatórias;
• Máquinas de transporte e elevação;
• Equipamentos de construção;
• Equipamentos agrícolas;
• Aviões;
•Navios.
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DIESEL ELÉTRICO HIDRÁULICO
Hidráulica Móbil - Comparativo de tamanho
Acionamento de 100 quilowatts
Ótima relação PESO x POTÊNCIA
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Mecânica
• Boa força
• Ótimas velocidades
• Ótima precisão
• Ótima força
• Baixas velocidades
• Boa precisão
Hidráulica Pneumática
• Força limitada
• Boas velocidades
• Precisão limitada
Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão
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Energia Hidráulica Elétrica Pneumática
Transmissão Limitada e muito cara bem rápida Limitada e lenta
Dist. econômica Até aprox. 100m Pratic. s/ limites Até aprox. 1000m
Vel. de trans- Aprox. 50 mm/s Aprox. 300.000 km/s Aprox. 2 m/s
missão
Rotações Limitado Boas Até 500.000 rpm
Força Bem alto Alto Baixo
Proteção contra Excelente Não tão boa Excelentesobrecarga
Comparação quantitativa
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Leis físicas fundamentais da hidráulica
Hidromecânica
HidrodinâmicaHidrostática
Ciência dos líquidos sobpressão
Força = pressão * área
Ciência dos líquidos em movimento
Força = massa * aceleração
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Onde é a maior pressão?
Pressão Hidrostática
alturagravidadedensidade pressão
hgρ p
P - Pressão [Pa] - Densidade do líquido [kg/m³]
g - Aceleração da gravidade [m/s²]h - Nível da coluna do líquido [m]
AB
C A B
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A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma emtodas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais.
Transmissão de Pressão - Lei de Pascal
A
F p
Área
Força pressão P - Pressão [Pa]
F - Força [N] A - Área [m²]
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Transmissão de força
1
1
A
F pe
2
2
A
F pe
Portanto:
2
1
2
1
A
A
F
F
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10 cm2
10 cm2
1000 Kg 1000 Kg
100 bar
Exemplo - Transmissão de força
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A
1000 kg
100 cm²
10 cm²
10 bar
100 kg
Exemplo - Multiplicação de força por área
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Multiplicação de força - conservação de energia
sFτ
todeslocamenforçatrabalho
- Trabalho [Nm]F - Força [N]s - Deslocamento [m]
O trabalho realizado pelo cilindroa esquerda será o mesmo
realizado pelo cilindro a direita.
100 kg
10 cm²
1000kg
100cm²
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100 cm²
10 cm²
1 cm
1000 kg
10 cm
100kg
Multiplicação de força - conservação de energia
O volume de óleo deslocado é constante nos dois cilindros.
τ2τ1
s2F2s1F1
Portanto:
V2V1
s2A2s1A1
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W
10 A
A
10
1
A x 10 = VOLUME = 10 A x 1
1000 kg100 kg
Exemplo - Multiplicação de força - conservação deenergia
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Multiplicação de pressão
A1 p1F1
Portanto:
A1
p2
A2
p1
A2 p2F2
sendo:
F2F1
Símbolo
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1 - Corpo2 - Mola tubular3 - Alavanca4 - Segmento dentado5 - Engrenagem6 - Ponteiro
7 - Escala8 - Entrada com estrangulador
Símbolo
1
3
4
5
6
7
8
2
Medidor de Pressão - Manômetro deBourdon
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Unidades e Equivalências
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Nível variávelda Pressão Atmosférica101kPa
Faixa de depressão
Faixa deSobre-pressão
Pressão absolutakPa
+ Pe
0- Pe
Gráfico das pressões
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Velocidade
Vazão
Área
Distância
Hidrodinâmica - Leis da vazão
tVQ sAV
tsAQ
vAQ Q - Vazão [m³/min]V - Volume [m³] A - Área [m²]s - Distância [m]
v - Velocidade do fluído [m/s²]t - Tempo [min]
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Hidrodinâmica - Equação da continuidade
V2
V1
A1
A2
Q2Q1
Q21Q Portanto: v2A2v1A1
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Área
Velocidade
Vazão
Velocidade x Vazão
AQv
A velocidade nãodepende da pressão.
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Símbolo
Medidor de Vazão - Rotâmetro
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Potência Hidráulica
Q pP
VazãoPressãoPotência
P - Potência [W]p - Pressão [Pa]Q - Vazão [m³/s]
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Eficiência dos sistemas hidráulicos
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Perdas de carga
p - Perda de carga (p1 – p2)Q – Vazão A – Área
22 AΔpQ
Relação simplificada entre vazão e queda de pressão
• Velocidade do fluxo;
• Tipo e número de restrições.
• Viscosidade do óleo;
• Tipo de fluxo;
• Comprimento dos tubos;
• Diâmetro do tubo;
Escoamento Número de Reynolds
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Escoamento - Número de ReynoldsEscoamento Laminar
EscoamentoTurbulento
De 0 até 1500 - Fluxo laminarde 1500 até 2300 - Transiçãomaior que 2300 - Fluxo turbulento
DvDvRe
μ
ρ
Re – Número de Reynolds - Densidadev – VelocidadeD – Diâmetro interno do tuboµ - Viscosidade absoluta - Viscosidade cinemática
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Cavitação
EFEITOS DACAVITAÇÃO
• Erosão do material naárea do alargamento daseção transversal
• Efeito DIESEL -Combustão espontânea doóleo hidráulico
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Propriedades do óleo hidráulico
O fluido hidráulico deve satisfazer, duas finalidades
básicas;
• Transmitir com eficiência a potência que lhe é fornecida.• Lubrificar satisfatoriamente os componentes interno do
sistema.
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Propriedades do óleo hidráulico – Viscosidade
Mínima Máxima
ISO VG 10 9,0 11,0
ISO VG 22 19,8 24,2
ISO VG 32 28,8 35,2
ISO VG 46 41,4 50,6
ISO VG 68 61,2 74,8
ISO VG 100 90,0 110,0
Classes de
viscosidade ISO
Viscosidade cinemática (mm²/ s)
Temperatura: 40°C | Pressão: 1 bar
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Grupo de Acionamento
Bombas
Filtros
Resfriadores
Funções do reservatório
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Funções do reservatório
Armazenamento de óleo
Resfriamento (dissipação de calor)
Separação do ar do fluido
Decantação das impurezas
G d i t
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Grupo de acionamento
Filtro de ar
Escotilha paramanutenção
Tubo de aspiração
Parafuso de drenagem
Visor de controlepara nível
Linha de retorno
Chicana
Bomba
Motorelétrico
Linha de pressãoVálvula Limitadorade pressão(segurança)
Filtro de sucção
Filtro de enchimento
Símbolo
Filtragem do Óleo Filtro
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Localização dos filtros:
A localização depende da função que o mesmo irá exercer, pois o filtro poderá trabalhar da maneira
mais adequada à proteção que ele proporciona ao sistema.
Filtragem do Óleo - Filtro
- Linha de pressão;- Linha de sucção;
- Linha de retorno;
- Filtragem externa;
Símbolo
Tipos de Filtragem
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Sucção - 100 a 150 microns
Retorno - 40 a 80 microns
Pressão - 0,1 a 20 microns
Pressão
Tipos de FiltragemRetornoSucção
Filtros de sucção
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- A montagem é no local maisdifícil do equip. hidráulico
- Pouca possibilidade demanutenção
- Devido a perigo de cavitação, sóé possível filtragem de grandespartículas
-100 a 150u
- Montagem simples- Preço
- Ele protege todos oscomponentes hidráulicos contracontaminação por partículasgrandes
DesvantagensVantagens
Filtros de sucção
Símbolo
Filtros de retorno
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- É necessário um by-pass
- No caso de picos de pressão epartida à frio, passam aspartículas de contaminaçãoatravés da válvula by-pass aberta
-40 a 80u
- Baixo custo
- Manutenção simples
- Pode realizar filtragem fina
- Não provoca nenhumacavitação na bomba
DesvantagensVantagens
Filtros de retorno
Símbolo
Filtros de linha (pressão)
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- Precisa ser robusto (suportarpressão
- O elemento precisa estarprevisto para um alto diferencialde pressão
- Conforme a resistência à vazão,a potência é convertida em calor
-0,1 a 20u
- Poderá ser montadodiretamente antes decomponentes sensíveis
- Filtragem bem fina
- Manutenção simples
- Longa vida útil
- Não provoca nenhuma
cavitação na bomba
DesvantagensVantagens
Filtros de linha (pressão)
Símbolo
Resfriadores
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Resfriadores
Resfriador a ar
Resfriador a água
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Bomba de engrenagens com dentes externos
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Símbolo
Bomba de engrenagens com dentes externos
Bomba de engrenagens com dentes internos
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o ba de e g e age s co de tes te os
Símbolo
Bomba de palhetas com deslocamento fixo
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Bomba de palhetas com deslocamento fixo
Símbolo
Bomba de palhetas com regulagem de vazão
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Bomba de palhetas com regulagem de vazão
Símbolo
Bomba de pistões radiais
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Símbolo
p
Bomba de pistões axial com deslocamento variável
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Símbolo
7/25/2019 ComandosHidráulicos.pdf
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Válvulas
Atuadores
Atuador linear de simples ação
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Símbolo
p ç
Atuador linear de simples ação
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Símbolo
Atuador linear de dupla ação
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Símbolo
Atuador linear de dupla ação (amortecimento de final de curso)
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Símbolo
Atuador telescópico de dupla ação
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Símbolo
Atuador rotativo de êmbolo com cremalheira
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Símbolo
Atuador rotativo – Motores Hidráulicos
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Símbolo
Atuadores – Cálculos
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Cálculos
Simples ação
Dupla ação
Cálculo da forca nos cilindros – simples ação
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Fa
Fa
Fa
Fa
Fm
p
D
p = pressão de trabalho (bar)Fm = força da mola (kgf)
Fa = força de atrito (kgf)D = diâmetro do êmbolo (cm)d = diâmetro da haste (cm) A = área do êmbolo (cm2)a = área da haste (cm2)Fav = força de avanço teórica(kgf)Frt = força de retorno teórica (kgf) )%203:(
.4.
2
ava
maavav
av
F F
F F F F
A p F
D A
real
Cálculo da forca nos cilindros – dupla ação
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Fa
Fa
Fa
Fa
p p
D d
a = área da haste
)%203:(
.
4.
2
ava
aavav
av
F F
F F F
A p F
D A
real
art rt
rt
F F F
a A p F
d a
real
).(
4
. 2
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Bloqueio
Pressão
Direcionais
Fluxo
Símbolo de Válvulas Direcionais (conforme norma DIN / ISO 1219)
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Setas indicam a direção (sentido) do fluxo do ÓLEO
Ts representam bloqueios dos fluxos
Número de posições da válvula
O número de traços indicam o número de vias.
Bomba (Energia Hidráulica)
Tanque
Posições e conexões
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2/2 vias NA 2 vias por 2 posições normalmente aberta
2/2 via NF 2 vias por 2 posições normalmente fechada
3/2 vias NF 3 vias por 2 posições normalmente fechado
3/2 vias NA 3 vias por 2 posições normalmente aberta
Símbolo Designação Composição
4/2 vias 4 vias por 2 posições
A
P
A
P
A
P T
A
P T
A B
P T
“nº de VIAS” / “nº de POSIÇÕES” vias
Posições e conexões
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A B
P T
A B
P T
A B
P T
A B
P T
A B
P T
4/3 vias CF 4 vias por 3 posições centro fechado
4/3 via tandem 4 vias por 3 posições centro tandem
4/3 vias P; A, B T 4 vias por 3 posições P; A, B T
4/3 vias A, B P; T 4 vias por 3 posições A, B P; T
Símbolo Designação Composição
4/3 vias CH 4 vias por 3 posições centro H
Tipos de Acionamentos
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Musculares Mecânicos Hidráulico
Geral
Botão
Alavanca
Pedal
Came
Rolete
Mola
Piloto
Elétricos
Solenóide
Identificação dos Orifícios das Válvulas
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Mecatrônica
Norma DIN 24300
Pressão P
Utilização A B CEscape R S T
Piloto X Y Z
Válvula Direcional – 2 / 2 vias N.F.
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Símbolo
A
PL
Válvula Direcional – 3 / 2 vias N.F.
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Símbolo
A
P T
Válvula Direcional – 4 / 2 vias
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Símbolo
A B
P T
Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro tandem
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Símbolo
A B
P T
Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro fechado
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Símbolo
A B
P T
Tipo de Vedação - Assento
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Prato ou disco Cone Esfera
Tipo de Vedação - Carretel
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Identificação dos componentes
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Atuadores: Número seqüencial + letra A – (1A, 2A, ...)
Válvulas: Número do atuador + letra V + número seqüencial – (1V1 ..., 2V1 ...)
Bombas: Número seqüencial + letra P – (1P ..., 2P ...)
Outros: Número do atuador + letra Z + número seqüencial
Válvula de Bloqueio - Retenção
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Símbolo
Válvula de Bloqueio - Retenção Pilotada
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Símbolo
Válvula de Bloqueio - Retenção Dupla
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Símbolo
Válvula de Pressão
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• As válvulas controladoras de pressão são usualmente assim chamadas
por suas funções primárias abaixo relacionadas.• Válvula de Segurança
• Válvula de Sequência
• Válvula de Descarga
• Válvula Redutora de Pressão
• Válvula de Frenagem
• Válvula de Contrabalanço
Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão
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Símbolo
Válvula de Pressão - Limitadora de pressãocompensada externamente
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Símbolo
Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão -aplicações
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Válvula de Seqüência Válvula de Contrabalanço
F=0
P T
F=
A B
P T
F = - 3 0 0
P
T
A B
P T
CARGA
Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 2 vias
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Símbolo
Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 3 vias
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Símbolo
Válvula de Fluxo - Regulagem de vazão
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Símbolo
Restrição pordiferencial em
hélice
Restrição poragulha
Símbolo
Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxounidirecional
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Símbolo
Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxounidirecional - aplicações
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METER IN
CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁENTRANDO NO ATUADOR
AVANÇANDOMETER OUT
5 0
% 5
0 % 5 0
% 5
0 %
RECUANDO AVANÇANDO RECUANDO
CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUEESTÁ SAINDO DO ATUADOR
Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxocompensada
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Símbolo
Circuito regenerativo
F= F=
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Para cilindro diferencial (2:1): dobro da
velocidade, metade da força.
Ganha-se na velocidade e perde -se na força
F=
A
P T
A B
P T
F=
QBOMBA
QBOMBA+QRETORNO
QRETORNO
Cadeia de comandos - Elementos do Sistema Hidráulico
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Elementos de Trabalho
Elementos de comando e controle
Elementos de Produção,Tratamento e Distribuição
A
P
B
T
Acumuladores Hidráulicos
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Um acumulador armazena pressão hidráulica.Basicamente sua função principal seria a de acumularenergia potencial (sob a forma de líquido sob
pressão), para restituí-la no momento requerido e coma rapidez desejada.
Acumuladores Hidráulicos - Funções
• Como fonte de energia adicional em instalações que
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Como fonte de energia adicional, em instalações querequeiram maior quantidade de liquido sob pressão;
• Compensador de vazamentos internos e/ou externos;
• Como fonte de energia de reserva para casos deemergência (falha da bomba);
• Para amortecer picos de pressão ou golpes de aríete;
• Para a estabilização de vazões pulsantes;
Acumuladores Hidráulicos - Tipos
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Os acumuladores são basicamente de 3 tipos:
•Carregados por peso;
•Carregados por mola;
•Hidropneumáticos.
Acumuladores Hidráulicos Carregados por Peso
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Símbolo
Acumuladores Hidráulicos Carregados por Mola
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Símbolo
Acumuladores Hidráulicos Hidropneumáticos
•O acumulador hidropneumático é o tipo mais comum
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p pde acumulador usado na hidráulica industrial.
•Esse tipo de acumulador aplica a força do líquidousando um gás comprimido, que age como mola.
•O gás usado é o nitrogênio seco.
•Os acumuladores hidropneumáticos estão divididos nostipos: pistão, diafragma e bexiga.
Acumuladores Hidráulicos Hidropneumáticos (Pistão)
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Símbolo
Acumuladores Hidráulicos Hidropneumáticos (Diafragma)
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Acumuladores Hidráulicos Hidropneumáticos (Bexiga)
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Símbolo