Fundamentos de Automação. Hidráulica

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1 Ministério da educação - MEC Secretaria de Educação Profissional e Técnica SETEC Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul Campus Rio Grande Fundamentos de Automação Hidráulica CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

2 Hidráulica Considerações Iniciais O termo Hidráulica deriva da raiz grega Hidro, que tem o significado de água, por essa razão entendem-se 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. Um Sistema Hidráulico é o conjunto de elementos físicos associados que, utilizando um fluido como meio de transferência de energia, permite a transmissão e o controle de força e movimento Pesquisas têm mostrado que a hidráulica vem se destacando e ganhando cada vez mais espaço como um meio de transmissão de energia em todos os setores industriais, com foco na automatização de processos. O fluido hidráulico é o elemento vital de um sistema hidráulico industrial. Ele é um meio de transmissão de energia, um lubrificante, um vedador e um veículo de transferência de calor. O fluido hidráulico à base de petróleo é o mais utilizado. 2

3 Hidráulica Vantagens e Desvantagens dos Sistemas Hidráulicos Vantagens Fácil instalação dos diversos elementos, oferecendo grande flexibilidade em espaços reduzidos; Permitem uma rápida e suave inversão do movimento; São sistemas auto-lubrificados; Permitem ajustes de variação micrométrica na velocidade; Devido à ótima condutividade térmica do óleo, geralmente o próprio reservatório acaba eliminando a necessidade de um trocador de calor; Desvantagens Elevado custo inicial; Transformação de energia elétrica em mecânica e mecânica em hidráulica para, posteriormente, ser transformada novamente em mecânica; Perdas por vazamentos internos em todos os componentes; Perigo de incêndio, devido ao óleo ser inflamável; 3

4 Hidráulica Princípio de Funcionamento de um Sistema Hidráulico Lei de Pascal (Pressão = Força / Área) 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. Quando aplicamos uma força de 10 kgf em uma área de 1 cm2, obtemos uma pressão interna de 10 kgf/cm2 agindo em toda a parede do recipiente com a mesma intensidade. Este princípio, descoberto e enunciado por Pascal, levou à construção da primeira prensa hidráulica no princípio da Revolução Industrial.

5 Componentes de um Sistema Hidráulico

6 Hidráulica Componentes de um Sistema Hidráulico Reservatório Hidráulico possui a função de conter ou armazenar o fluido hidráulico de um sistema. Quando o fluido retorna ao reservatório, placas defletoras impedem que este fluido vá diretamente à linha de sucção. Isto cria uma zona de repouso onde as impurezas maiores sedimentam, o ar sobe à Superfície do fluido e dá condições para que o calor, no fluido, seja dissipado para as paredes do reservatório.

7 Hidráulica Componentes de um Sistema Hidráulico Bombas Hidráulicas são utilizadas nos circuitos hidráulicos, para converter energia mecânica em energia hidráulica. A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba, o que permite que a pressão atmosférica force o fluido do tanque a penetrar na bomba, através da linha de sucção. A bomba passará o fluido para a abertura de descarga, forçando-o através do sistema hidráulico. As bombas são classificadas, basicamente, em dois tipos: Hidrodinâmicas e Hidrostáticas. As bombas Hidrodinâmicas possuem fluxo contínuo, mas raramente são usadas em sistemas hidráulicos, porque seu poder de deslocamento de fluido se reduz quando aumenta a resistência. As bombas Hidrostáticas produzem fluxos de forma pulsativa, porém sem variação de pressão ao circuito, porque a saída do fluído independe da pressão, por isso, é o tipo mais utilizado em sistemas hidráulicos industriais.

8 Hidráulica Divisão de um Circuito Hidráulico - Bombas Hidráulicas Hidrostáticas: - De engrenagens - - De palhetas Em pequena escala são utilizadas, também, as bombas de pistão;

9 Hidráulica Componentes de um Sistema Hidráulico Filtro normalmente posicionado no circuito próximo do reservatório, retém a contaminação do sistema antes que ela entre no reservatório. O fluido pode ter filtragem fina, visto que a pressão do sistema pode impulsionar o fluido através do elemento, entretanto alguns componentes do sistema podem ser afetados pela contrapressão gerada pelo filtro. Válvula Limitadora de Pressão - são utilizadas para limitar a pressão máxima de um sistema, regular a pressão reduzida em certas partes do circuito e outras atividades que envolvem mudanças na pressão de operação. A base de operação dessas válvulas é um balanço entre pressão e a força da mola, regulada por parafuso que a comprime ou descomprime. Válvula Redutora de Vazão são utilizadas para controlar a velocidade de acionamento ou retorno do atuador através da regulagem do fluxo do fluído. É normalmente instalada em conjunto com uma Válvula de Retenção quando deseja-se passagem livre no fluxo inverso (by pass).

10 Hidráulica Componentes de um Sistema Hidráulico Válvula de controle direcional consistem de um corpo com passagens internas que são conectadas e desconectadas por uma parte móvel. Identificação de seus elementos:

11 Hidráulica Componentes de um Sistema Hidráulico Tipos de acionamento e retorno de uma válvula de controle direcional Fechado Aberto Tandem Aberto Negativo

12 Hidráulica Componentes de um Sistema Hidráulico Cilindros Hidráulicos - convertem a energia de trabalho em energia mecânica linear.

13 Hidráulica Componentes de um Sistema Hidráulico Motores Hidráulicos - convertem a energia de trabalho em energia mecânica rotativa. Tipos: Palheta Engrenagem Pistão Motores Hidráulicos x Motores Elétricos Os motores hidráulicos têm certas vantagens sobre os motores elétricos. Algumas destas vantagens são: 1. Reversão instantânea do eixo do motor. 2. Ficar carregado por períodos muito grandes sem danos. 3. Controle de torque em toda a sua faixa de velocidade. 4. Frenagem dinâmica conseguida facilmente.

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22 Válvula desaceleradora

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24 Válvula desaceleradora

25 Válvula desaceleradora

26 Válvula desaceleradora

27 Seleção digital de velocidade

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