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DIDACTIC Automação Hidráulica 1

Automação Hidráulica


Hidráulica Estacionária

• Máquinas de produção e montagem de todos os tipos;

•Linhas de transferência;

•Máquinas de elevação e transporte;

•Máquinas de injeção e moldagem;

•Pontes rolantes;

•Elevadores;

•Prensas.


Hidráulica Móbil

• Sistemas basculantes, plataformas elevatórias;

• Máquinas de transporte e elevação;

• Equipamentos de construção;

• Equipamentos agrícolas;

• Aviões;

•Navios.


DIESEL ELÉTRICO HIDRÁULICO

Hidráulica Móbil - Comparativo de tamanho

Acionamento de 100 quilowatts

Ótima relação PESO x POTÊNCIA


⌦Mecânica

• Boa força

• Ótimas velocidades

• Ótima precisão

• Ótima força

• Baixas velocidades

• Boa precisão

⌦ Hidráulica⌦ Pneumática

• Força limitada

• Boas velocidades

• Precisão limitada

Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão


Energia Hidráulica Elétrica Pneumática

Transmissão Limitada e muito bem rápida e Limitada e lentacara longas distâncias

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

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

Rotações Limitado Boas Até 500.000 rpm

Força Bem alto Alto Baixo

Proteção contra Excelente Não tão boa Excelentesobrecarga

Comparação quantitativa


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


Leis físicas fundamentais da hidráulica

Hidromecânica

Hidrodinâmica Hidrostática

Ciência dos líquidos sob pressãoForça = pressão * área

Ciência dos líquidos em movimentoForça = massa * aceleração


Onde é a maior pressão?

Pressão Hidrostática

alturagravidadedensidadepressão ⋅⋅=

hgρp ⋅⋅=P - Pressão [Pa]ρ - Densidade do líquido [kg/m³]g - Aceleração da gravidade [m/s²]h - Nível da coluna do líquido [m]

AB

C A B


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

Transmissão de Pressão - Lei de Pascal

AFp=

ÁreaForçapressão= P - Pressão [Pa]

F - Força [N]A - Área [m²]


Transmissão de força

11

AFpe=

22

AFpe=

Portanto:

21

21

AA

FF

=


10 cm210 cm2

10 cm210 cm2

1000 Kg1000 Kg 1000 Kg1000 Kg

100 bar100 bar

Exemplo - Transmissão de força


A

1000 kg1000 kg

100 cm²100 cm²

10 cm²10 cm²

10 bar10 bar

100 kg100 kg

Exemplo - Multiplicação de força por área


Multiplicação de força - conservação de energia

sFτ ⋅=todeslocamenforçatrabalho ⋅=

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

O trabalho realizado pelo cilindro a esquerda será o mesmo realizado

pelo cilindro a direita.

100 kg

10 cm²

1000 kg

100 cm²


100 cm²

10 cm²

1 cm

1000 kg

10 cm

100kg

Multiplicação de força - conservação de energia

O volume de óleo deslocado é constante nos dois cilindros.

τ2τ1=

s2F2s1F1 ⋅=⋅Portanto:

V2V1=

s2A2s1A1 ⋅=⋅


W

10 A

A10

1

A x 10 = VOLUME = 10 A x 1

1000 kg1000 kg100 kg100 kg

Exemplo - Multiplicação de força - conservação de energia


Multiplicação de pressão

A1p1F1 ⋅=

Portanto:

A1p2

A2p1

=

A2p2F2 ⋅=

sendo:

F2F1=

Símbolo


Multiplicação de pressão


Símbolo

Medidor de Pressão - Manômetro Linear


1 - Corpo2 - Mola tubular3 - Alavanca4 - Segmento dentado5 - Engrenagem6 - Ponteiro7 - Escala8 - Entrada com estrangulador

Símbolo

1

3

45

6

7

8

2

Medidor de Pressão - Manômetro de Bourdon


Nível variávelda Pressão Atmosférica101kPa

Faixa de depressão

Faixa de Sobre-pressão

Pressão absolutakPa

+ Pe

0- Pe

Gráfico das pressões


Velocidade

Vazão

Área

Distância

Hidrodinâmica - Leis da vazão

tVQ= sAV ⋅=

tsAQ ⋅

=

vAQ ⋅=Q - Vazão [m³/min]V - Volume [m³]A - Área [m²]s - Distância [m]v - Velocidade do fluído [m/s²]t - Tempo [min]


Hidrodinâmica - Equação da continuidade

V2

V1

A1A2

Q2Q1

Q21Q = Portanto: v2A2v1A1 ⋅=⋅


Área

Velocidade

Vazão

Velocidade x Vazão

AQv=

A velocidade não depende da pressão.


Símbolo

Medidor de Vazão - Rotâmetro


Potência Hidráulica

QpP ⋅=VazãoPressãoPotência ⋅=

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


Eficiência dos sistemas hidráulicos


Perdas de carga

Δp - Perda de carga (p1 – p2)Q – VazãoA – 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 ReynoldsEscoamento Laminar

Escoamento Turbulento

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

υDvDv

Re⋅

=⋅⋅

=μ

ρ

viscosa Forçainércia de ForçaRe=

Re – Número de Reynoldsρ - Densidadev – VelocidadeD – Diâmetro interno do tuboμ - Viscosidade absolutaυ - Viscosidade cinética


Cavitação

EFEITOS DA CAVITAÇÃO

• Erosão do material na área do alargamento da seção transversal

• Efeito DIESEL - Combustão espontânea do óleo hidráulico


Elementos de Trabalho

Elementos de comando e controle

Elementos de Produção,Tratamento e Distribuição

A

P

B

T

Cadeia de comandos - Elementos do Sistema Hidráulico


Grupo de Acionamento

Bombas

Filtros

Resfriadores


Grupo de acionamento

Filtro de ar

Escotilha para manutenção

Tubo de aspiração

Parafuso de drenagem

Visor de controle para nível

Linha de retorno

Chicana

Bomba

Motor elétrico

Linha de pressãoVálvula Limitadorade pressão(segurança)

Filtro de sucção

Filtro de enchimento

Símbolo


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


Sucção - 100 a 150 microns

Retorno - 40 a 80 microns

Pressão - 0,1 a 20 microns

PressãoTipos de Filtragem

RetornoSucção


- A montagem é no local mais difícil do equip. hidráulico- Pouca possibilidade de manutenção- Devido a perigo de cavitação, só épossível filtragem de grandes partículas-100 a 150μ

- Montagem simples- Preço- Ele protege todos os componentes hidráulicos contra contaminação por partículas grandes

DesvantagensVantagens

Filtros de sucção

Símbolo


- É necessário um by-pass- No caso de picos de pressão e partida à frio, passam as partículas de contaminação através da válvula by-pass aberta -40 a 80μ

- Baixo custo- Manutenção simples- Pode realizar filtragem fina- Não provoca nenhuma cavitação na bomba


Filtros de retorno

Símbolo


- Precisa ser robusto (suportar pressão- O elemento precisa estar previsto para um alto diferencial de pressão- Conforme a resistência à vazão, a potência é convertida em calor-0,1 a 20μ

- Poderá ser montado diretamente antes de componentes sensíveis- Filtragem bem fina- Manutenção simples- Longa vida útil- Não provoca nenhuma cavitação na bomba


Filtros de linha (pressão)

Símbolo


Resfriadores

Resfriador a ar

Resfriador a água


Bombas Hidráulicas

Engrenagens PalhetasPistões

Família de bombas hidráulicas

BOMBA NÃO PRODUZ PRESSÃO!BOMBA NÃO PRODUZ PRESSÃO!BOMBA PRODUZ VAZÃO!BOMBA PRODUZ VAZÃO!


Símbolo

Bomba de engrenagens com dentes externos


Bomba de palhetas com deslocamento fixo

Símbolo


Símbolo

Bomba axial de pistões com deslocamento variável


Válvulas

Atuadores


Símbolo

Atuador linear de simples ação


Símbolo

Atuador linear de simples ação


Símbolo

Atuador linear de dupla ação


Símbolo

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


Símbolo

Atuador telescópico de dupla ação


Símbolo

Atuador rotativo de êmbolo com cremalheira


Símbolo

Atuador rotativo – Motores Hidráulicos


Bloqueio

Pressão

Direcionais

Fluxo


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)

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

Tanque


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

Posições e conexões

4/2 4 vias por 2 posições

A

P

A

P

A

P TA

P TA B

P T


Posições e conexões

A B

P TA B

P TA B

P TA B

P TA 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


Símbolo

A

P L

Válvula Direcional – 2 / 2 vias N.F.


Símbolo

A

P T

Válvula Direcional – 3 / 2 vias N.F.


Símbolo

A B

P T

Válvula Direcional – 4 / 2 vias


Símbolo

A B

P T

Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro tandem


Símbolo

A B

P T

Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro fechado


Tipos de Acionamentos

Musculares Mecânicos Hidráulico

Geral

Botão

Alavanca

Pedal

Came

Rolete

Mola

Piloto

Elétricos

Solenóide


Prato ou disco Cone Esfera

Tipo de Vedação - Assento


Tipo de Vedação - Carretel


Sobreposição do êmbolo

POSITIVA NEGATIVA NULA


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

Identificação dos componentes


Símbolo

Válvula de Bloqueio - Retenção


Símbolo

Válvula de Bloqueio - Retenção Pilotada


Símbolo

Válvula de Bloqueio - Retenção Dupla


Símbolo

Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão


Símbolo

Válvula de Pressão - Limitadora de pressão compensada externamente


Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão - aplicações

Válvula de Seqüência Válvula de Contrabalanço

F=0

P T

F=0

A B

P T

F=-300P

T

A B

P T

CARGA


Símbolo

Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 2 vias


Símbolo

Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 3 vias


Símbolo

Válvula de Fluxo - Regulagem de vazão

Restrição por diferencial em

hélice

Restrição por agulha

Símbolo


Símbolo

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo unidirecional


Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo unidirecional - aplicações

METER IN

CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁENTRANDO NO ATUADOR

AVANÇANDO

METER OUT

50%

50%

50%

50%RECUANDO AVANÇANDO RECUANDO

CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁSAINDO DO ATUADOR


Símbolo

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo compensada


Para cilindro diferencial (2:1): dobro da velocidade, metade da força.

Ganha-se na velocidade e perde -se na força

Circuito regenerativo

F=0

A

P T

A B

P T

F=0

QBOMBA

QBOMBA+QRETORNO

QRETORNO


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