EME610 - Sistemas Hidropneumáticos Introdução

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1 UNIFEI EME610 - Sistemas Hidropneumáticos Introdução Aula 01 Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior Ementa Fundamentos de sistemas hidráulicos e pneumáticos; Componentes principais; Circuitos fundamentais; Eletropneumática, circuitos lógicos. Controladores lógicos programáveis (área de aplicação, principais tipos e características, noções de programação). Transdutores (tipos básicos, características e campo de aplicação). Objetivos Entender o princípio de funcionamento dos sistemas pneumáticos e hidráulicos. Conhecer os componentes principais, seu funcionamento e emprego. Elaborar circuitos pneumáticos e hidráulicos fundamentais. Desenvolver circuitos pneumáticos sequenciais. Compreender a técnica de comando elétrico aplicado à circuitos hidropneumáticos. Objetivos Enumerar os transdutores empregados em sistemas hidropneumáticos. Explicar os tipos básicos, seu funcionamento e suas características, bem como identificar seu campo de aplicação. Entender o princípio de funcionamento de controladores lógicos programáveis. Identificar as áreas de aplicação, principais tipos e características. Desenvolver noções de aplicação e programação.

2 Bibliografia Engenharia de Produção 1. FESTO DIDATIC. Projetos de Sistemas Pneumáticos. Título P122, 3ª edição, São Paulo MEIXNER, H., SAUER, E. Introdução a Sistemas Eletropneumáticos. Título EP211, São Paulo, Prepress Editorial, RACINE HIDRÁULICA. Manual de Hidráulica Básica. Porto Alegre, SCHMITT, A. Treinamento Hidráulico. RP 00301/2.81, G.L. Rexroth GmbH; SPERRY-VICKERS. Manual de Hidráulica Industrial, 1ª edição, STEWART, H. L. Pneumática e Hidráulica. São Paulo, Finanças Gestão Ambiental Gestão da Qualidade Engenharia de Produção Processos Planejamento e Controle da Produção Segurança do Trabalho Engenharia de Produção Compete à Engenharia de Produção o projeto, a implantação, a operação, a melhoria e a manutenção de sistemas produtivos integrados de bens e serviços, envolvendo homens, materiais, tecnologia, informação e energia. Compete ainda especificar, prever e avaliar resultados obtidos destes sistemas para a sociedade e o meio ambiente, recorrendo a conhecimentos especializados da matemática, física, ciências humanas e sociais, conjuntamente com os princípios e métodos de análise e projeto da Engenharia. Algumas siglas SH - Sistema Hidráulico SP - Sistema Pneumático SEH - Sistema Eletrohidráulico SEP - Sistema Eletropneumático SM - Sistema Misto Princípio básico Um sistema hidropneumático possui os seguintes elementos básicos: Gerador Distribuidor Consumidor

3 Sistemas hidráulicos Gerador: Bombas de deslocamento (engrenagens, palhetas, pistões etc.); Distribuidor: válvulas direcionais, válvulas de pressão, válvulas de bloqueio etc. Consumidor: cilindros lineares, motores, cilindros rotativos etc. Fluido de Trabalho: óleo mineral, fluidos sintéticos (éster fosfato, base aquosa, emulsões de água em óleo, misturas de água glicol), fluidos resistentes ao fogo. Pressão normal de operação: 100 até 700 bar. Sistemas Hidráulicos Gerador: bombas de deslocamento (engrenagens, palhetas, pistões etc.); Grupo de acionamento Distribuidor: válvulas direcionais, válvulas de pressão, válvulas de bloqueio etc. Grupo de comando e controle Consumidor: cilindros lineares, motores, cilindros rotativos etc. Grupo de atuação Características (vantagens) Fácil instalação; Baixa relação peso/potência e tamanho/potência; Pode iniciar movimento em plena carga; Ajuste contínuo de velocidade e força; Proteção simples contra sobrecargas; Sistema auto lubrificado; Rápida e suave inversão de movimentos; Exatidão nos movimentos (velocidade e posição). Características (desvantagens) Alto custo de implementação; Alto custo do fluido de trabalho; Escape de fluido pode causar poluição ambiental; Baixo rendimento (em torno de 65%), devido às várias transformações de energia que ocorrem (perdas de carga e vazamentos internos).

4 Indústria siderúrgica Máquinas ferramenta Copiador hidromecânico (torno revólver automático). Prensas Prensas para sucata

5 Injetoras Máquinas do setor móbil Manter fechada a ferramenta (dependendo do tamanho, são exigidas forças de fechamento de 20 a 280 toneladas). Equipamento portuário Navios Leme, guinchos, recolhimento de redes de pesca...

6 Eclusas Equipamentos de resgate Aplicações especiais UNIFEI EME610 - Sistemas Hidropneumáticos Hidráulica 01 Aula 01 Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior

7 Introdução Meios de transmissão de energia: Mecânica; Elétrica; Fluídica: Pneumática; Hidráulica. Hidráulica (do grego Hidro água) estuda as características e usos dos fluidos sob pressão. Hidromecânica Hidrostática Mecânica dos fluidos estática, teoria das condições de equilíbrio dos fluidos. Hidrodinâmica Mecânica dos fluidos em movimento, teoria da vazão. Perda de carga 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. Ocorre em curvas, válvulas, derivações, conexões etc. Ocorre ao longo da tubulação. Perdas localizadas Perdas distribuídas

8 Unidades kgf/cm 2 atm Definição de pressão Força exercida por unidade de superfície. bar psi N/m 2 (Pa) pound per square inch libra força por polegada quadrada lbf/pol 2 1 atm ~ = 1kgf/cm 2 = ~ 1 bar ~ = 14.7 psi ~ = 0.1 MPa Conversão de unidades 1 atm = 1,0333 kgf/cm 2 = 1,0134 bar = 14,697 psi = 760 mmhg = MPa 1 kgf/cm 2 = 0,9677 atm = 0,9807 bar = 14,223 psi = 736 mmhg = MPa 1 bar = 0,9867 atm = 1,0196 kgf/cm 2 = 14,503 psi = 759 mmhg = MPa 1 psi = 0,0680 atm = 0,0703 kgf/cm 2 = 0,0689 bar = 51,719 mmhg = MPa 1 MPa = atm = 10.2 kgf/cm2 = 9.9 bar = mmhg = psi 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. P = F / A Lei de Pascal Se F= 20 kgf e A= 10 cm 2 então P= 2 kgf/cm 2 Em cada cm 2 do recipiente atua uma força de 2 kgf. Se o fundo do recipiente possui 40 cm 2 então está submetido a 80 kgf

9 Princípio da prensa hidráulica A pressão em dois recipientes comunicados por um duto é a mesma. Princípio da prensa hidráulica F= 10 kgf P= 10 kgf/cm 2 F= 100 kgf F A 1 P = = 1 F A cm 2 10 cm 2 F A 1 P = = 1 F A 2 2 Este princípio, enunciado por Pascal, levou ao desenvolvimento da primeira prensa hidráulica, por Joseph Bramah, no início da Revolução Industrial. As forças são proporcionais às áreas dos pistões. Conservação de energia Elevador (macaco) hidráulico O que se ganha em relação à força tem que ser sacrificado em distância e velocidade. F 1 F 2 =? P = F 1 /A 1 P = F 1 /(π.d 2 /4) F= 10 kgf P= 10 kgf/cm 2 F= 100 kgf F 2 = A 2.P F 2 = [π.(4.d) 2 /4].P 1 cm 2 10 cm 2 10 cm Volume= 10 cm 3 1 cm F 2 = π.16.d 2.P/4 F 2 = π.4.d 2.P F 2 = π.4.d 2.F 1 /(π.d 2 )/4 F 2 = 16.F 1

10 Elevador/Macaco hidráulico (Hydraulic Jack) Elevador/Macaco hidráulico (Hydraulic Jack) Elevador/Macaco hidráulico (Hydraulic Jack) F2 Símbolo da válvula de retenção com mola Símbolo da válvula de retenção sem mola

11 Símbolo da válvula de retenção pilotada Válvula de retenção O piloto é usado para abrir a válvula Símbolo da válvula de retenção pilotada O piloto é usado para fechar a válvula Válvula de retenção Válvula de retenção

12 Palavras cruzadas UNIFEI 1 Unidade de pressão. 2 Problema causado pela perda de fluido hidráulico. 3 Bomba de. Tipo de bomba hidráulica. 4 Motivo do baixo rendimento. 5 É elevado nos sistemas hidráulicos. 6 hidráulico. Gera movimentos rotativos. 7 Grandeza controlada facilmente na hidráulica. 8 Grandeza controlada facilmente na hidráulica. 9 Bomba de. Tipo de bomba hidráulica. 10 Controla o fluido hidráulico. 11 Bomba de. Tipo de bomba hidráulica. 12 Componentes hidráulicos que movimentam o fluido. 13 Parte do sistema hidráulico que comanda e controla. 14 Parte do sistema hidráulico que atua. 15 Parte do sistema hidráulico que aciona. 16 É o responsável pela movimentação hidráulica. 17 hidráulico. Gera movimentos lineares. 18 Condição de movimento que é facilmente suportada nos sistemas hidráulicos. 19 Contribuem para o baixo rendimento. 20 Condição da garça plenamente suportada na partida do sistema Palavras cruzadas 20