Laboratório de Hidráulica Prof. Dr. Emílio Carlos Nelli Silva Prof. Dr. Rafael Traldi Moura MSc. Ruben Andres Salas
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Elementos Disponíveis na Bancada Qtd Código Descrição 1 13051540 Cilindro de dupla ação com embolo Ø40mm, haste Ø18mm e curso de 200mm 1 13051542 1 13023000 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 1 13092088 Válvula direcional 4/2 vias acionada por alavanca com detente 1 13092090 1 13092086 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) 1 13092089 Válvula direcional 4/2 vias acionada por rolete e com retorno por mola 2 13023006 Válvula de retenção simples com pressão de abertura de 3bar 1 13092093 Válvula de retenção pilotada com pressão de abertura de 3bar 1 13092094 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
Elementos Disponíveis na Bancada Qtd Código Descrição 1 13092095 Válvula redutora de pressão pré-operada com retorno livre, faixa de ajuste de 3-60bar, com dreno externo, piloto interno e com retenção incorporada 3 13028259 Manômetro com escala dupla, preenchido com glicerina e precisão de 1% 2 13023016 Válvula reguladora de fluxo unidirecional 1 13023015 Válvula reguladora de fluxo compensada 2 13034011 Válvula de fechamento 4 13028260 Conexão em T 1 13092105 Acumulador de pressão de 0,75l com válvula de segurança, manômetro e válvula de descarga 1 13092102 Válvula de sequência pré-operada com retorno livre, faixa de ajuste de 3-60bar, com dreno externo, piloto interno e com retenção incorporada 10 152960 Mangueira com engate rápido fêmea antivazamento com comprimento de 0,6m 4 152970 Mangueira com engate rápido fêmea antivazamento com comprimento de 1m 2 159386 Mangueira com engate rápido fêmea antivazamento com comprimento de 1,5m 1 152971 Despressurizador de conexões hidráulicas Observação: Quantidades por bancada, sendo que há um total de 2 bancadas no laboratório Laboratório de Hidráulica 12
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
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
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
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
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