Prof. Dr. Evandro Rodrigo Dário
IFC – Campus Luzerna - SC
Hidráulica e Pneumática
Curso: Engenharia de Controle e
Automação
Disciplina : Hidráulica e Pneumática
Aula 2: Introdução à Hidráulica
Prof. Evandro Rodrigo Dário, Dr. Eng.
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Hidráulica e Pneumática
Introdução
Com a constante evolução tecnológica, tem-se no mercado a intensa
necessidade de se desenvolverem técnicas de trabalho que possibilitem ao
homem o aprimoramento nos processos produtivos e a busca da qualidade.
Para se buscar a otimização de sistemas nos processos industriais, faz-se o
uso da junção dos meios de transmissão de energia, sendo estes:
Mecânica, Elétrica, Eletrônica, Pneumática e Hidráulica
Experiências têm mostrado que a hidráulica vem se destacando e ganhando
espaço como um meio de transmissão de energia nos mais variados
segmentos do mercado, sendo a Hidráulica Industrial e Móbil as que
apresentam um maior crescimento.
Porém, pode-se notar que a hidráulica está presente em todos os setores
industriais. Amplas áreas de automatização foram possíveis com a
introdução de sistemas hidráulicos para controle de movimentos.
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Conceitos
A palavra hidráulica provém do grego “HIDRA”, que significa “ÁGUA”, e
“AULOS” que significa “CANO”.
A hidráulica consiste no estudo das características e usos dos fluídos
confinados.
Entende-se também por Hidráulica todas as leis e comportamentos relativos
à água ou outro fluido, ou seja, Hidráulica é o estudo das características e
uso dos fluidos sob pressão.
Fluido: É qualquer substância capaz de escoar e assumir a forma do
recipiente que a contém.
O fluido pode ser líquido ou gasoso, porém para sistemas hidráulicos
estudaremos apenas o óleo hidráulico.
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Conceitos
Sistemas hidráulicos são sistemas de transmissão de potência ou
movimento, que utilizam como elemento transmissor um fluido
incompressível. Se subdividem em:
Estáticos: utiliza a energia potencial do fluido sob pressões elevadas e
baixas velocidades, (velocidade de 30 m/Seg. e pressão de 1000 kg/cm2).
Ex.: prensas, implementos agrícolas e empilhadeiras.
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Conceitos
Cinéticos : utiliza a energia cinética de um fluido para transmitir potência.
Sua velocidade pode chegar à 50 m/seg. São chamados de transmissores de
torque (ex.: sistema hidramático de veículos). Opera com altas velocidades e
baixas pressões.
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Aplicações de Hidráulica
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Aplicações de Hidráulica
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Aplicações de Hidráulica
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Aplicações de Hidráulica
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Aplicações de Hidráulica
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Hidráulica e Pneumática
Aplicações de Hidráulica podem ser divididas em seis grupos
de aplicações
a) Hidráulica Industrial
•
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Máquinas para cerâmica e para madeira
Máquinas operatrizes, máquinas injetoras
Prensas hidráulicas, maquinaria pesada
Robôs industriais, máquinas de precisão
b) Siderurgia, Engenharia Civil, Geração de energia e Extração
mineral
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Laminadoras, transportadores
Controle de fornos e lingotamento
Comportas e represas
Equipamentos para pontes móveis
Equipamentos de mineração e exploração de petróleo
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Aplicações de Hidráulica
c) Hidráulica Móbil
• Máquinas de terraplanagem
• Máquinas agrícolas e off-road em geral
• Veículos de transporte e passeio
d) Hidráulica para aplicações navais
• Guindastes de convés, controladores de leme
• Operação de rede em barcos de pesca
• Controle de tanques de descarga de navios
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Aplicações de Hidráulica
e) Aplicações técnicas especiais
• Controle de aeronaves (lemes/flaps)
• Trens de aterrissagem, simuladores de voo
• Operação de antes e telescópios
• Direcionadores de foguetes
• Disjuntores de centrais elétricas
e) Aplicações gerais
• Equipamentos odontológicos e hospitalares
• Processadores de lixo urbano
• Oficinas e postos de serviço de veículos
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Processos Físicos envolvidos em Sistemas Hidráulicos
Definição de Pressão: Pressão é a força exercida por unidade de superfície.
Em hidráulica, a pressão é expressa em kgf/cm2, atm ou bar.
A pressão também poderá ser expressa em psi (pound per square inch) que
significa libra força por polegada quadrada, abrevia-se lbf/pol2.
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Processos Físicos envolvidos em Sistemas Hidráulicos
Lei de Pascal: 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. Vamos supor um recipiente cheio de um líquido, o qual é
praticamente incompressível.
Este princípio, descoberto e
enunciado por Pascal, levou à
construção da primeira prensa
hidráulica no princípio da Revolução
Industrial. Quem desenvolveu a
descoberta de Pascal foi o mecânico
Joseph Bramah.
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Processos Físicos envolvidos em Sistemas Hidráulicos
Princípio Prensa Hidráulica
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Processos Físicos envolvidos em Sistemas Hidráulicos
Princípio Prensa Hidráulica
Conservação de Energia: Relembrando um princípio enunciado por
Lavoisier, onde ele menciona: "Na natureza nada se cria e nada se perde,
tudo se transforma”.
Realmente não podemos criar uma nova energia e nem tão pouco destruí-la
e sim transformá-la em novas formas de energia.
Quando desejamos realizar uma multiplicação de forças significa que
teremos o pistão maior, movido pelo fluido deslocado pelo pistão menor,
sendo que a distância de cada pistão seja inversamente proporcional às suas
áreas.
O que se ganha em relação à força tem que ser sacrificado em distância ou
velocidade.
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Processos Físicos envolvidos em Sistemas Hidráulicos
Princípio Prensa Hidráulica
Quando o pistão de área = 1 cm2 se move 10 cm desloca um volume de
10cm3 para o pistão de área = 10 cm2. O que se ganha em relação à força tem
que ser sacrificado em distância ou velocidade.
Conseqüentemente, o mesmo movimentará apenas 1 cm de curso.
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Processos Físicos envolvidos em Sistemas Hidráulicos
Princípio Prensa Hidráulica
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Características e limitações dos circuitos hidráulicos
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Vantagens do uso de circuitos hidráulicos
Fácil instalação: podemos usar apenas mangueiras e tubos para a ligação dos
elementos, oferecendo grande flexibilidade principalmente em ambientes
reduzidos (um sistema mecânico não possui esta característica).
Devido a alta velocidade e pressão, o sistema hidráulico transmite máximo de
força num mínimo de peso e espaço. Realmente não podemos criar uma nova
energia e nem tão pouco destruí-la e sim transformá-la em novas formas de
energia.
Parada e inversões rápidas de movimento: são permitidas por causa da baixa
inércia, do uso de válvula direcional e válvula de segurança ( sistemas elétrico
e mecânico não permitem isto sem parar o movimento). O que se ganha em
relação à força tem que ser sacrificado em distância ou velocidade.
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Vantagens do uso de circuitos hidráulicos
Variação contínua de velocidade: pode-se obter infinitas velocidades e variálas de maneira contínua, pode-se usar uma bomba de deslocamento variável
ou válvulas controladora de fluxo ( sistemas elétricos tem velocidade fixa, e
mecânico tem velocidade escalonada).
Auto-lubrificação: o fluido além de transmitir potência faz a lubrificação das
peças móveis do sistema.
Proteção de sobrecarga: utiliza-se uma válvula de segurança para que, quando
a carga exceder o limite regulado, a bomba descarrega a vazão direto no
reservatório.
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Desvantagens do uso de circuitos hidráulicos
Custo de aplicação é mais alto em relação à sistemas elétricos e mecânicos. .
Existem perigos inerentes com o fluido sob pressão, por isso devemos apertar
firmemente as conexões .
O atrito e as fugas de fluido reduzem o rendimento, porém a combinação com
sistemas elétricos, mecânicos, e pneumáticos, nos permitem soluções
reacionais para problemas técnicos.
Perigo de incêndio, pois a maioria dos fluidos é inflamável
Baixo rendimento (em torno de 65%), devido às várias transformações de
energia que ocorrem (perdas de carga e vazamentos internos.