Aula 1 fundamentos da hidráulica
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FUNDAMENTOS
DA
HIDRÁULICA
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SUMÁRIO
Definição, conceitos e aplicações da hidráulica
Processos físicos envolvidos em sistemas hidráulicos
Características e limitações dos circuitos hidráulicos
Vantagens e Desvantagens do uso de circuitos hidráulicos
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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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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
CONVERSÃO DE UNIDADES
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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
Quando o pistão de área = 1 cm2 se move 10 cm desloca um volume de 10cm3 para o
pistão de área = 10 cm2.
Conseqüentemente, o mesmo movimentará apenas 1 cm de curso.
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PROCESSOS FÍSICOS ENVOLVIDOS EM SISTEMAS HIDRÁULICOS
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PROCESSOS FÍSICOS ENVOLVIDOS EM SISTEMAS HIDRÁULICOS
Velocidade e Vazão
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PROCESSOS FÍSICOS ENVOLVIDOS EM SISTEMAS HIDRÁULICOS
Velocidade e Vazão
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CARACTERÍSTICAS E LIMITAÇÕES DOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS
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VANTAGENS DO USO DOS 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.
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).
Variação contínua de velocidade: pode-se obter infinitas velocidades e variá-las 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 DOS 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.
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DESVANTAGENS DO USO DOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS
Perdas de Cargas
O atrito entre as partículas do fluido em movimento dissipa energia na forma de calor. O
sistema perde energia (redução da pressão). Dependente do:
Comprimento da tubulação;
Rugosidade interna da tubulação;
Número de derivações e curvas;
Diâmetro da tubulação;
Velocidade do fluxo.
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DESVANTAGENS DO USO DOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS
Perdas de Carga Localizadas
Ocorre em curvas, válvulas, derivações, conexões etc.
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DESVANTAGENS DO USO DOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS
Perdas de Carga Localizadas
Ocorre ao longo da tubulação.