Laboratório de Hidráulica. Prof. Dr. Emílio Carlos Nelli Silva Prof. Dr. Rafael Traldi Moura MSc. Ruben Andres Salas

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1 Laboratório de Hidráulica Prof. Dr. Emílio Carlos Nelli Silva Prof. Dr. Rafael Traldi Moura MSc. Ruben Andres Salas

2 Objetivo e Considerações Objetivos: O laboratório tem por principal objetivo revisar e fixar os conceitos das aulas teóricas através da prática experimental. Durante o laboratório, o aluno montará circuitos hidráulicos utilizando os dispositivos vistos apenas como diagramas, compreendendo seus efeitos no circuito de maneira experimental. Considerações Gerais: Deverá ser entregue um relatório desenvolvido durante a experiência no prazo máximo de uma semana da mesma; Será apenas permitida a entrada de pessoas trajando calças longas, calçados fechados e com o cabelo preso, caso seja longo; Siga rigorosamente as indicações referentes à manipulação dos equipamentos do laboratório; Os últimos alunos que utilizarem as bancadas serão responsáveis pela limpeza tanto dos equipamentos quanto da área de trabalho; No caso de vazamento, os alunos que estejam desenvolvendo a prática deverão imediatamente realizar a limpeza tantos dos equipamentos quanto da área de trabalho, para evitar riscos de acidentes. Laboratório de Hidráulica 2

3 Familiarização com a Bancada Bancada: A bancada para os experimentos sobre hidráulica será encontrada conforme a figura, com um grupo de acionamento hidráulico, dois pistões de dupla ação, um motor hidráulico de engrenagens bidirecional, uma válvula de retenção pilotada, uma válvula de sequência e válvulas direcionais responsáveis pelo movimento dos pistões. Laboratório de Hidráulica 3

4 Familiarização com a Bancada Fixação dos dispositivos: No caso de atuadores (cilindros e motor), a ancoragem à bancada é feita por bases de fixação rápida que dispensa o uso de ferramentas. Atenção!: Verifique sempre que os componentes ficaram corretamente fixados, pelo fato de que existe o risco de lesões graves se um elemento soltar da bancada. Importante!: Não coloque outros componentes no curso dos pistões. A bancada possui trilhos equidistantes a 50mm para a fixação dos componentes. No caso de válvulas, a ancoragem à bancada é feita com dois botões de fixação rápida. Laboratório de Hidráulica 4

5 Familiarização com a Bancada Grupo de acionamento hidráulico: Os elementos principais do grupo de acionamento são: Reservatório de óleo: Possui capacidade de 40l, equipado com indicador de nível e de temperatura, filtro de respiro de ar, filtro na linha de retorno de 10mm e um provido de tela e filtro de respiro de ar. Motor elétrico: Monofásico de 110/220V ca, 60Hz e potência de 3CV com e flanges normalizadas. Bombas: Conjunto de bomba dupla de engrenagem com saídas independentes, pressão de trabalho de 60bar e rotação de 1720RPM. Cada bomba possui uma vazão de 5l/min podendo operar na faixa de pressão de 0-100bar. : Com faixa de ajuste entre 0-60bar, sendo de ação direta e outra pré-operada com possibilidade de ventagem. Laboratório de Hidráulica 5

6 Familiarização com a Bancada Grupo de acionamento hidráulico: Manômetros: Com amortecimento por glicerina e ligados às válvulas limitadoras de pressão para medir os ajustes de pressão de trabalho. Igualmente, possui um vacuômetro ligado na linha de alimentação das bombas. Bloco distribuidor: Permite a entrega do fluído hidráulico pressurizado aos diferentes componentes do circuito. Possui conexões de engate rápido antivazamento: 4 linhas de pressão (2 para cada bomba, P1 e P2), 4 linhas de, 4 linhas de e 1 conexão de ventagem da válvula limitadora de pressão pré-operada. Comando elétrico: Controla o acionamento do motor por meio de dois botões (verde para start e vermelho para stop). Importante!: A pressão máxima permitida na válvula limitadora de pressão pré-operada é de 20bar; sendo proibido alterar esse valor. Laboratório de Hidráulica 6

7 Familiarização com a Bancada Símbolo do grupo de acionamento hidráulico: Conforme a norma DIN/ISO 1219 Conexão/Desconexão com Engate rápido antivazamento: Para fazer uma conexão, sujeite a mangueira pelo conector e enfie-o no engate macho do componente hidráulico. Após a mangueira chegar no fim da conexão ouvirá um clique e poderá soltá-la. Nunca ligue o sistema sem verificar que todas as conexões estejam corretamente feitas, há um alto risco de vazamento. Se a conexão não pode ser feita por presença de óleo no engate do componente, utilize o despressurizador de conexões hidráulicas ou desangrador (ver seção seguinte) Para realizar uma desconexão, movimente o encaixe da mangueira na direção indicada e puxe-a. Nunca conecte ou desconecte mangueiras quando o sistema estiver alimentado, além de tomar um banho de óleo pode sair gravemente lesionado. Laboratório de Hidráulica 7

8 Familiarização com a Bancada Despressurizador de conexões hidráulicas: Chamado também como desangrador, permite liberar a pressão das conexões macho dos componentes hidráulicos com a finalidade de facilitar a conexão das mangueiras. Para seu uso, retorne o parafuso do despressurizador até uma posição que permita o encaixe na conexão macho do componente hidráulico. Quando encaixado, aperte o parafuso até onde for possível. Assim, será liberada a pressão do encaixe e parte do óleo que estiver nele, ficará no engate do despressurizador Desaperte o parafuso, de modo que, o despressurizador possa ser liberado. Se numa nova tentativa a mangueira de conexão não pode ser engatada, repeta o procedimento anterior Laboratório de Hidráulica 8

9 Familiarização com a Bancada Posta em funcionamento do sistema: 1. Verifique o nível de óleo do reservatório e confira que as conexões das mangueiras estejam corretas <P >P 2. Verifique que o mando da válvula limitadora de pressão pré-operada esteja completamente fechado. Caso contrário, feche-o 3. Os manômetros devem indicar que a pressão manométrica é nula START STOP 4. Ligue o sistema do botão START e desligue (do botão STOP) várias vezes o motor para que sejam preenchidas as bombas e tubulações Laboratório de Hidráulica 9

10 Familiarização com a Bancada Posta em funcionamento do sistema: 5. Ligue o sistema, e coloque o seguro do mando da válvula limitadora de pressão pré-operada na e aumente gradativamente a pressão 6. Aumente a pressão até que o manômetro ligado na válvula limitadora de pressão préoperada indique 20bar (Não ultrapasse esse valor!!!). O manômetro que controla a pressão de trabalho das bombas deverá indicar 60bar Para desligar o sistema: 7. Bloqueie a válvula limitadora de pressão pré-operada deslocando o seguro do mando à 1.Desbloqueie a válvula limitadora de pressão pré-operada. 2.Diminua a pressão ao mínimo com o mando dessa válvula. 3.Desligue o sistema do botão STOP de comando elétrico. Nunca desconecte o sistema, sem antes diminuir a pressão na válvula limitadora, isso permite desmontá-lo sem que ocorram vazamentos. Laboratório de Hidráulica 10

11 Elementos Disponíveis na Bancada Qtd Código Descrição Cilindro de dupla ação com embolo Ø40mm, haste Ø18mm e curso de 200mm Cilindro de dupla ação com relação de áreas de avanço e retorno de 2:1 para montagem de circuito regenerativo, com embolo Ø40mm, haste Ø28mm e curso de 300mm Motor hidráulico de engrenagens bidirecional e com dreno externo, com deslocamento volumétrico de 8,1cm 3 /rotação, P max de operação de 270bar e Rotação max de 4000RPM Válvula direcional 4/2 vias acionada por alavanca com detente Válvula direcional 4/3 acionada por alavanca com detente e tipo de êmbolo centro de flutuação (com P bloqueada e A, B e T interligadas na posição central) Válvula direcional 4/3 vias centrada por molas, acionada por alavanca e tipo de êmbolo centro tandem (com P aberta ao tanque T e A e B bloqueadas na posição central) Válvula direcional 4/2 vias acionada por rolete e com retorno por mola Válvula de retenção simples com pressão de abertura de 3bar Válvula de retenção pilotada com pressão de abertura de 3bar Válvula limitadora de pressão diretamente operada com faixa de ajuste de 3-60bar Observação: Quantidades por bancada, sendo que há um total de 2 bancadas no laboratório Laboratório de Hidráulica 11

12 Elementos Disponíveis na Bancada Qtd Código Descrição Válvula redutora de pressão pré-operada com retorno livre, faixa de ajuste de 3-60bar, com dreno externo, piloto interno e com retenção incorporada Manômetro com escala dupla, preenchido com glicerina e precisão de 1% Válvula reguladora de fluxo unidirecional Válvula reguladora de fluxo compensada Válvula de fechamento Conexão em T Acumulador de pressão de 0,75l com válvula de segurança, manômetro e válvula de descarga Válvula de sequência pré-operada com retorno livre, faixa de ajuste de 3-60bar, com dreno externo, piloto interno e com retenção incorporada Mangueira com engate rápido fêmea antivazamento com comprimento de 0,6m Mangueira com engate rápido fêmea antivazamento com comprimento de 1m Mangueira com engate rápido fêmea antivazamento com comprimento de 1,5m Despressurizador de conexões hidráulicas Observação: Quantidades por bancada, sendo que há um total de 2 bancadas no laboratório Laboratório de Hidráulica 12

13 Pistão de Dupla Ação Familiarização: Tire fotos e faça uma descrição de cada componente do circuito, contendo o nome, símbolo e quando aplicável, a identificação das conexões de entrada, saída e pilotagem; Compreensão do circuito: Após a verificação e compreensão de cada componente, monte os circuitos da figura utilizando ambos os cilindros de dupla ação da bancada e identifique o fluxo de líquido hidráulico ao longo do circuito. Faça o teste do mesmo e explique o seu funcionamento. Somente passe para a próxima etapa após mostrar seu circuito funcionando para um dos responsáveis no laboratório; Perguntas: Qual é a diferença no comportamento do sistema quando operado com uma ou outra válvula? Laboratório de Hidráulica 13

14 Válvula de Controle de Fluxo Familiarização: Tire fotos e faça uma descrição da válvula de controle de fluxo, contendo o nome, símbolo, a identificação das conexões de entrada, saída e os seus demais componentes; Compreensão do circuito: Altere o circuito para que tanto o avanço quanto o retorno do pistão tenham a velocidade controlada colocando-se as válvulas de controle de fluxo no retorno do fluído hidráulico (configuração meter-out). Após o teste do mesmo, faça o diagrama do circuito e explique o seu funcionamento. Somente passe para a próxima etapa após mostrar seu circuito funcionando para um dos responsáveis no laboratório; Perguntas: Por que não deve ser utilizada a configuração meter-in para o controle de um cilindro hidráulico? Q=100% Q=0% Laboratório de Hidráulica 14

15 Motor Hidráulico Bidirecional Familiarização: Tire fotos e faça uma descrição de cada componente do circuito, contendo o nome, símbolo e quando aplicável, a identificação das conexões de entrada, saída e pilotagem; Compreensão do circuito: Após a verificação e compreensão de cada componente, monte o circuito da figura e identifique o fluxo de líquido hidráulico ao longo do circuito. Faça o teste do mesmo e explique o seu funcionamento. Somente passe para a próxima etapa após mostrar seu circuito funcionando para um dos responsáveis no laboratório; Perguntas: Explique o princípio de funcionamento de um motor hidráulico bidirecional. Como pode ser controlado o giro do motor de forma precisa? Proponha um circuito e explique seu funcionamento Laboratório de Hidráulica 15

16 Válvula de Sequência Familiarização: Tire fotos e faça uma descrição de cada componente do circuito, contendo o nome, símbolo e quando aplicável, a identificação das conexões de entrada, saída e pilotagem; Compreensão do circuito: Após a verificação e compreensão de cada componente, monte o circuito da figura utilizando a válvula de sequência pré-operada e a válvula de retenção pilotada e identifique o fluxo de líquido hidráulico ao longo do circuito. Faça o teste do mesmo e explique o seu funcionamento. Perguntas: Em quais aplicações pode ser utilizado o circuito implementado? Qual é a pressão indicada pelo manômetro nas três posições da válvula 4/3 vias e enquanto o cilindro avança ou retorna? Laboratório de Hidráulica 16

17 Trabalho Proposto Faça uma tabela que contenha a descrição de todos os componentes da bancada (utilizados e não utilizados nas experiências), com o nome, símbolo e, quando aplicável, a identificação das conexões de entrada, saída e pilotagem; Responda às seguintes perguntas: O que são os fenômenos de cavitação e aeração? Que medidas devem ser tomadas para evitálos em bombas hidráulicas? Como funciona uma válvula reguladora de fluxo compensada? Quais são suas aplicações? O que é um circuito regenerativo? Quais são suas aplicações? O circuito onde é utilizada a válvula de sequência é um circuito regenerativo? Explique. Recalcule o circuito que utiliza a válvula de sequência, de modo que o pistão aplique uma força constante de 1kN. Use todos os dados dos componentes fornecidos nesta apostila. Qual é a pressão indicada pelo manômetro nas três posições da válvula 4/3 vias e enquanto o cilindro avança ou retorna? Compare a sua resposta com a observada na experiência. Não esqueça incluir no relatório as respostas às perguntas propostas em cada seção desta apostila; Lembre-se que o prazo máximo de entrega do relatório é de uma semana. Caso não for entregue neste prazo, o aluno não poderá realizar a segunda experiência do laboratório. Laboratório de Hidráulica 17