REPBLICA DE ANGOLA

REGIO ACADMICA III

UNIVERSIDADE 11 DE NOVEMBRO

ESCOLA SUPERIOR POLITCNICA DO ZAIRE (SOYO)

Cadeira: MECANICA DOS FLUIDOS 1. Tempo de aula: 20 horas Docente: M.Sc. Noidys Quirs Martn Curso: OMI IAno/2015Conteudos a desenvolver: Enunciar propsito da disciplina Propriedades dos flui dos Componentes de um sistema hidrulico Elementos de regulao e control.

Conceito de bombas, classificao e aplicaes. Calculo de potncia.

Relao bomba- motor. Rendimento total de uma bomba. Acoplamiento de bombas en serie y paralelo

Esquematizao de circuitos e normasEvaluaciones Dois provas parcelares. Um seminario. Examen final. Objectivo

Conhecer os elementos que compem um sistema hidrulico e sua esquematizao de circuitos e normas para obter uma melhor e correta seleo dos elementos que conformam um sistema hidrulico que responda s necessidades tecnolgicas da produo com a maior eficincia, mediante o calculo das propriedades dos fluidos, calculo da potncia da bomba, relao do acoplamento bomba motor.Aula 1. Enunciar propsito da discipline

Propriedades dos lquidosPropsitos da discipline

Mecnica dos Fluidos a cincia na qual os princpios da mecnica geral se empregam no estudo das leis de equilbrio e movimentos dos fluidos, e estabelece os mtodos para a aplicao destas leis na soluo de problemas tcnicos concretos.Dentro do conceito de fluido se incluem todos os elementos para os quais caracterstica a propriedade de fluidez, quer dizer, a capacidade de adquirir a maior deformao sob a ao de foras por pequenas que estas sejam por isso se incluem tanto os lquidos habituais (gua, azeite, gasolina ou glicerina) como gaseoso (ar, oxignio, nitrognio ou hlio).Estuda principalmente os fluxos de lquidos dirigidos e limitados por paredes resistentes, abertos ou fechados como exemplo um canal ou tubos.

A anlise do comportamento dos fluidos se apia nas leis fundamentais da mecnica aplicada, as quais relacionam a conservao da massa, energia e quantidade de movimento.O objetivo da Mecnica dos fluidos obter uma melhor e correta seleo dos elementos que conformam um sistema hidrulico que responda s necessidades tecnolgicas da produo com a maior eficincia, mediante o calculo das propriedades dos fluidos, calculo da potncia da bomba, relao do acoplamento bomba - motor e acoplamentos de bombas en serie e papralelo.Aplicaes.

1. Nos motores de combusto interna e de turbinas de gs, devido aos fornecimentos de combustveis e lubrificantes.

2. Em transmisses hidrulicas e sistemas hidrulicos automticos.

3. Na projeo de obras hidrotcnicas

4. Caldeiras de vapor para usos de calefao e cozido de mantimentos.

5. Desenho de ativadores e imprensas.

6. Tambm se aproveita em ativadores hidrulicos como o utilizado nos freios de um automvel.

7. Os alerones de controle dos avies tambm se ativam com sistemas hidrulicos para levantar veculos nas oficinas e para elevar cargas pesadas na indstria da construo (elevadores hidrulicos)

8. Os tratores grandes ou os especializados podem ter tambm um sistema de potncia hidrulica til para carregar e desdobrar ou mover distintos acessrios, como por exemplo ps escavadoras.

Propriedades fundamentais dos fluidos

1. Densidade (). a massa de um fluido contido na unidade de volume. QUOTE

. Tabela mostra dados de algumas sustancias2. Peso especfico () Kgf/m3. o peso da unidade de volume de um fluido. pero entonces sustituyendo com La ecoassem de densidade se pode calcular de la seguinte forma: . *g= 9.81m/s2 constante de la gravedad

3. Complexibilidade (X) - m2/N. a propriedade dos fluidos de trocar seu volume ao variar a presso, caracteriza-se pelo coeficiente de compresso volumtrica. O (-) significa que ao incremento positivo da presso lhe corresponde o (-) do volume.

4. Dilatao trmica. Caracteriza-se pelo coeficiente de expanso volumtrica que representa a mudana ou variao do volume ao variar a temperatura em um 1C.

5. Capilaridade. o efeito produzido pelas foras de tenso superficial sobre a superfcie do lquido ao lhe comunicar uma forma esfrica. Esta propriedade pode observar-se em tubos de pequenos dimetros onde se produzem um descido ou ascenso do nvel do lquido nas paredes do tubo em relao posio normal.6. Viscosidade. a propriedade do fluido de opor resistncia ao deslocamento relativo de suas partculas.7. Vaporizao. o passado do estado liquido ao gasoso de tudo liquido, prejudicial em ocasies pelo que se introduz o conceito de vapor saturado, quanto major seja a presso do vapor saturado, major ser a evaporao.

Nota:

1N = 1Kgf =1Kg* m/s2Devido a que a F= m*a segundo a lei do NewtonAula 2. Calculo dos parmetros fundamentais dos lquidosExerccios

1.Determinar o volume especifico e o peso especifica de um derivado do petrleo se conhecer que sua densidade igual a 910 kg/m3.2. Um recipiente de 10 m3 de cavidade este cheio de lquido. Calcular a quantidade de lquido que escorrer se variar a presso em 200 Pa. O coeficiente de compresso volumtrica de X = 0.77 x10-4 m2/ N.

3. Ache o volume inicial de um gs dentro de um cilindro que comprimido, com uma variao de presso de 5MPa e pelo percurso do pisto se conhece que tem uma variao de volume de 0,6m3. O coeficiente de comprensibilidad deste gs de 0.02 m2.

Orienta-se Seminrio 1.

TEMA: ELEMENTOS DE REGULAO E CONTROLE EM UM SISTEMA HIDRULICO

Epuipa 1. Vlvulas de regulao de pressoEquipa 2. Vlvulas direccionais

Equipa 3. Vlvulas de regulao de caudal

Equipa 4. Combinao como vlvulas de regulao.

Equipa 5. Outras vlvulas

A equipe deve investigar sobre definio, aplicao, classificao e princpio de funcionamento do tema que lhe corresponda.

Tem-se que entregar documento impresso com apresentao, introduo, desenvolvimento, concluses e bibliografia.

Realizar uma apresentao em power point para fazer expor em sala-de-aula. Entrega-a em tempo do documento em apie a 10 pontos, de entregar-se depois da data estabelecida em apie a 5 pontos. A exposio dar os outros 10 pontos e de no expor ter 0. A nota final ser a soma das 2 avaliaes.Aula 3. Componentes de um sistema hidrulicoOs componentes de um sistema so todos aqueles elementos que incorpora o sistema para seu correcto funcionamento, manuteno e controle, e podem agrupar-se em:

1. Fonte de energia (motores ou sistemas de energia renovveis)2. Componentes de regulao e control (vlvulas)3. Acionamento hidrulico (bombas e rede de distribuio)(Mostrar-se vdeo)

1. Fonte de energia (motores ou sistemas de energia renovveis)

A fonte de energia aquela parte que gera e transmite bomba a potncia necessria para que realize o trabalho de mover o fluido, esta pode ser

Motor eltrico

Motor de gasolina ou petrleo

Moinho de vento (energia elica)

Painis solares (energia solar)Expor trabalho realizado do Seminrio2. Elementos de regulao e control Conseguiu-se introduzir o fluido no tubos do sistema ou circuito hidrulico, precisam-se uma srie de componentes para regular e controlar os parmetros de presso e caudal deste fluxo de fluido dentro do sistema, assim como de dirigir o fluxo em um ou outro sentido segundo as necessidades.

Para isso se dispe de um amplo leque de vlvulas capazes de realizar todas as funes requeridas para o correcto controlo dos parmetros. Estas vlvulas regulam a presso em pontos determinados, a direco do fluido, e o caudal.

Por isso se dividem nos trs grandes grupos que so:

Vlvulas de regulao de presso

Vlvulas direccionais

Vlvulas de regulao de caudal

As primeiras revistam funcionar por meio de um pisto que sensvel presso; as direccionais, em sua maioria, apoiam-se no deslocamento de um trilho dentro de um alojamento, fazendo que, segundo a posio, o fluxo se dirija a um orifcio de sada ou a outro; os reguladores de caudal se apoiam na reduo do passo de fluido a seu travs, e podem faz-lo por meio de pistes, de estrangulador ou de trilhos.

Como seu nome indica, as vlvulas de regulao de presso tm como misso o controle da presso nos distintos pontos do circuito ou sistema hidrulico. Em sua forma mais simples se trata de vlvulas de duas vias (entrada e sada) que podem estar normalmente abertas (passo de fluido a seu travs), ou normalmente fechadas (no h passo de fluido atravs delas). A maioria das vlvulas de controlo de presso podem assumir infinidade de posies, entre seus estados de totalmente aberto e totalmente fechado, dependendo dos caudais e as presses diferenciais.

Vlvulas de segurana

Vlvula de regulao de presso do tipo "normalmente fechada", quer dizer que no permite o passo de fluido em condies normais.

Como seu prprio nome indica se trata de vlvulas que limitam a presso mxima no sistema, oferecendo assim a segurana de que no se excedem os valores limites de presso mxima dos componentes, ou simplesmente se usam para manter a presso mxima dentro dos parmetros para os que se desenhou o circuito.

Vlvula de segurana directas

Neste tipo de vlvulas (fig. 6.1) entre a entrada e a sada da mesma existe uma bola ou um cone que se mantm pressionado contra seu assento por meio de um mole.

Figura 1.Vlvula de segurana directa.

As vlvulas de segurana de aco directa so geralmente usadas para pequenos caudais.

Apresentam a vantagem de no fugir com presses inferiores s de abertura e de ter uma rpida resposta costure que as faz ideais para liberar presses pontuais.

Figura 2 Vlvula de segurana de aco directa e regulvel (fechada).

Figura 3 Vlvula de segurana de aco directa e regulvel (aberta).

Normalmente se usam como vlvulas de segurana para acautelar os danos que ocasionariam nos componentes os golpes de presso, ou como vlvulas de segurana para prevenir a expanso trmica em cilindros fechados. A grande vantagem destas vlvulas a velocidade de resposta imediata, e suas inconvenientes a falta de preciso na regulao e o aquecimento que sofre o fluido na descarga.

Quando uma vlvula de segurana de aco directa deve funcionar com muita frequncia ou deve trabalhar a presses prximas s de abertura, a resposta do mole pode provocar vibraes no funcionamento da vlvula (rateio), o qual produz desgaste no assento do cone que posteriormente produz fugas atravs dos pontos de desgaste.

As vlvulas de segurana de aco directa no so, portanto, recomendveis para trabalhar a presses prximas s de regulao.

Vlvulas de segurana pilotadas.

Para aplicaes que requerem vlvulas de segurana que permitam o passo de grandes caudais com pequenas perdas de carga se usam vlvulas de segurana pilotadas.

Estas vlvulas operam em duas fases: uma primeira fase de pilotagem, na qual uma pequena vlvula de aco directa, normalmente construda dentro da prpria vlvula de segurana, actua como controle na vlvula principal (4).

Figura 4 Vlvula de segurana pilotada.

A vlvula de segurana principal est normalmente fechada. Um orifcio na vlvula principal permite que a presso do sistema actue na rea grande e na cara do mole. Assim a soma da presso na cara do mole e a do prprio mole mantm a vlvula fechada.

Quando a presso do sistema incrementa, a presso na entrada da vlvula de pilotagem aumenta tambm, e quando alcana a de sua regulao, esta vlvula abre. O azeite sai, ento, por detrs da vlvula principal para a drenagem.

A reduo na presso resultante atravs da conduo que as inter conecta produz um desequilbrio nas foras que mantinham fechada a vlvula de segurana principal, e fazem que esta se abra e que o excesso de fluido se dirija para o tanque evitando qualquer possvel incremento na presso de entrada. A vlvula fecha outra vez quando a presso de entrada diminui por debaixo da presso de regulao da vlvula de pilotagem.

As vlvulas pilotadas tm uma presso diferencial entre a abertura e a mxima descarrega muito inferior s vlvulas de segurana directas.

Apesar de que o funcionamento das vlvulas pilotadas mais lento que as vlvulas de aco directa, pilota-las mantm ao sistema com uma presso mais constante enquanto esto descarregando.

Em todos os circuitos hidrulicos, alm da bomba como elemento impulsor do fluido deve existir como mnimo uma vlvula de segurana para limitar a presso mxima do sistema. Na maioria dos circuitos existe mais de uma vlvula de segurana, bem seja pelas diferentes pressione que se precisam nos distintos pontos do sistema, ou para a proteco de elementos concretos dentro do circuito.

Alm das vlvulas de segurana, e j para aplicaes concretas e especficas, existem outros tipos de vlvulas de regulao de presso.

Vlvula redutoras.

As vlvulas redutoras so vlvulas empregadas para manter presses inferiores s do sistema em uma linha determinada. Este tipo de vlvulas so vlvulas de duas vias que recebem a presso da sada, em lugar da entrada como o fazem as vlvulas de segurana. So vlvulas normalmente abertas nas que, quando a presso na sada supera a de regulao, fecha-se e se reduz a presso da entrada na linha secundria.

Existem dois tipos de vlvulas:

1. Directas.

2. Pilotadas.

Vlvulas de sequncia.

Em circuitos com mais de um actuador, normalmente se precisa mover estes actuadores como cilindros ou motores em uma ordem de sequncia definido. Uma maneira de faz-lo so limitadores elctricos, temporizadores ou finais de carreira. Estas operaes, quando se trata de cilindros, tambm se podem fazer dimensionando os cilindros de forma que as cargas que desloquem realizem por se mesmos estas sequncias. Assim, quando o cilindro chega a final de carreira, a presso do sistema incrementa e pe em funcionamento o segundo cilindro.

De todas maneiras, em muitas instalaes as limitaes de espao e os requerimentos das foras determinam o tamanho do cilindro necessrio para fazer este trabalho. Neste caso as vlvulas de sequncia se utilizam para actuar os cilindros na ordem requerida.

As vlvulas de sequncia so de duas vias e normalmente fechadas. Regulam a sequncia em que vrias funes devem acontecer-se em um circuito. Como se aprecia na fig. 6.7, estas vlvulas se parecem com as de aco directa de segurana excepto em que as cmaras dos moles tm a drenagem externa ao depsito, em lugar de internamente sada de descarga da vlvula de segurana Normalmente uma vlvula de sequncia permite que a presso do fluido circule a uma segunda funo somente depois de que a funo primria se completou satisfatoriamente. Quando est normalmente fechada uma vlvula de sequncia permite ao fluido circular livremente para o circuito primrio para realizar esta primeira funo at que a presso de tara da vlvula se alcana.

Figura 5 Vlvula de sequncia.

Em algumas ocasione as vlvulas de sequncia tm vlvulas anti retorno (no retorno) interiores que permitem o passo livre do fluido em sentido contrrio, quer dizer, do circuito secundrio ao circuito primrio.

Vlvulas de contra presso (counterbalance).

A figura 6 - 8 mostra em um esquema o funcionamento de uma vlvula de contra presso. Estas vlvulas, normalmente fechadas, usam-se principalmente em circuitos onde deva manter uma presso para evitar o mau funcionamento. Por exemplo, para controlar o descida em um cilindro vertical, evitando o descida livre devido fora de gravidade; ou para manter a presso no cilindro de uma prensa evitando sua queda livre.

En algunas ocasiones las vlvulas de secuencia tienen vlvulas no retorno interiores que permiten el paso libre del fluido en sentido contrario, es decir, del circuito secundario al circuito primario.

Figura 6 Vlvula de contra presso.

Vlvulas de descarga.

Estas vlvulas se usam normalmente para descarregar bombas; assim se consegue que todo o caudal da bomba v directamente tanque a baixa presso sem passar pela vlvula de segurana. uma vlvula normalmente fechada, como mostra a figura 7, onde quando atravs de uma pilotagem externa ao lado oposto do trilho da vlvula se obtm uma fora suficiente para vencer a exercida pelo mole, ento a vlvula se abre dirigindo o caudal da bomba ao depsito a baixa presso.

Figura 7 Vlvula de descarga.

Estas vlvulas, normalmente fechadas, usam-se principalmente em circuitos onde deva manter uma presso para evitar o mau funcionamento. Por exemplo, para controlar o descida em um cilindro vertical, evitando o descida livre devido fora de gravidade; ou para manter a presso no cilindro de uma prensa evitando sua queda livre.

Vlvulas direccionais

So aquelas que abrem e fecham o passo e dirigem o fluido em um sentido ou outro atravs das distintas linhas de conexo. Podem-se classificar pelo nmero de passos que tm, o nmero de entradas e sadas que tm e pelo nmero de posies em que podem actuar.

Vlvulas unidireccionais.

As vlvulas unidireccionais so, como seu prprio nome indica, vlvulas que permitem o fluxo do fluido seja em um s sentido, e evitam o fluxo em sentido inverso. Estas vlvulas podem ser de dois tipos:

1.No retorno

Como mostra a figura 9, trata-se de uma vlvula normalmente fechada por meio de um cone ou uma bola, pressurizados contra seu assento mediante um mole.

Figura 9 Vlvula no retorno (aberta e fechada)

Passo livre.

A presso do fluido vence a fora do mole

Passo fechado.

A fora do mole se soma presso do fluido e fecham o passo em sentido contrrio.

2. No retorno pilotado.

Ao igual a no caso anterior, esta vlvula s permite em condies normais o fluxo do fluido em um sentido; entretanto, e mediante a aco de uma pilotagem externa, pode permitir tambm o fluxo em sentido inverso.

Figura 10 Vlvula de no retorno pilotada.

A figura 10 mostra uma vlvula anti retorno pilotada em funcionamento com passo livre, j que a presso do fluido vence a fora do mole e faz que a vlvula se abra.

Vlvulas direccionais de duas vias.

As vlvulas direccionais de vrias vias permitem o passado do fluido da entrada (chamada presso ou orifcio de presso) para as diferentes vias em que deve realizar suas funes.

Estas vlvulas podem ser normalmente abertas ou normalmente fechadas. O acionamento das mesmas pode fazer-se por distintos meios: mecnico, elctrico e pilotado (hidrulico).

A mais singela destas vlvulas a vlvula de duas vias que pode ser aberta ou fechada, conforme seja sua posio normal de funcionamento.

A vlvula de duas vias uma simples chave de passagem que permite que o caudal ou a presso passem ou no a seu travs. diferencia-se dos reguladores simples de caudal (chaves de agulha) em que esta tem como misso primitiva o fechamento total do passo de fluido, enquanto que o regulador, que tambm pode chegar a fechar totalmente o passado do fluido, est desenhado para estrangular e restringir o passado do mesmo.

Exemplos de chave de fechamento so a de esvaziado do depsito (normalmente fechada) e a de isolamento dos filtros (normalmente aberta)

O modelo mais empregado de chave de fechamento a chave de bola, denominao que adquire por sua construo. Trata-se de uma vlvula que tem interiormente uma bola com um orifcio central, conectada mediante um eixo parte exterior. Se o orifcio da bola se encara com os orifcios internos da vlvula, o passo est aberto; se, pelo contrrio, faz-se girar a bola at que os orifcios desta no estejam encarados com os do bloco, no haver circulao de fluido atravs da vlvula (fig. 11). Fechado Aberto

Figura 11. Vlvula direccional de duas vias.

Estas vlvulas so muito utilizadas nos sistemas hidrulicos para isolar os componentes. Assim por exemplo, revistam-se colocar na linha de aspirao das bombas para permitir que estas se possam desmontar sem necessidade de esvaziar o depsito. Esta aplicao, que muito frequente, pode ocasionar problemas se arrancar o circuito sem ter aberto previamente a vlvula.

Vlvulas direccionais de vrias vias.

Nestas vlvulas h um orifcio de entrada e, segundo a vlvula, diversos orifcios que podem ir para os accionadores ou distintas partes do sistema, e um orifcio de retorno para o depsito.

Figura 12. Vlvula direccional de 4 vias e 3 posies.

A figura 12 mostra uma chave de bola de vrias vias. Como se pode observar, ao fazer girar um mando externo (no reflectidos na figura), move-se a bola interior e faz que as diferentes viam se inter comuniquem, permitindo ou fechando o passado do fluido nas diversas direces.

Todas as vlvulas direccionais podem ser manipuladas de trs formas distintas: vlvulas de acionamento mecnico, nas quais a aco de abertura e fechamento ou movimento do trilho ou bola se realiza por meio de uma alavanca que accionada do exterior; vlvulas direccionais elctricas, nas quais esta funo se realiza por meio de solenides ou electroman que accionam o trilho; e vlvulas direccionais de acionamento hidrulico nas quais o deslocamento do trilho se realiza mediante presso hidrulica.

Vlvulas de regulao de caudal.

As vlvulas de regulao de caudal so as que delimitam o volume de lquido por unidade de tempo que passa atravs do sistema. A mais singela destas vlvulas o grifo de fechamento ou chave de agulha, no qual, conforme se vai abrindo o mando de regulao, o caudal que acontece seu travs incrementa. Entretanto, este tipo to singelo de vlvulas de regulao de caudal no esto compensadas, por isso a reteno que produz se transforma em calor. So, pois, vlvulas pouco utilizadas devido gerao de temperatura.

As vlvulas de regulao de caudal tm tambm muitas aplicaes dentro dos sistemas hidrulicos j que servem para variar a velocidade dos movimentos.

Assim mesmo as vlvulas de regulao de caudal, tanto compensadas como no, podem ter incorporado um anti retorno, com o qual a regulao de caudal se realiza s em um sentido da circulao sendo este livre (atravs do anti retorno aberto) em sentido contrrio.

Vlvulas de regulao de caudal no compensadas (vlvulas de agulha).

o mtodo mais simples de regular o caudal a vlvula de agulha. Na vlvula de agulha um cone conectado ao mando de regulao abre ou fecha o passo conforme se separe mais ou menos de seu assento. Quer dizer, medida que se vai afrouxando o mando se vai incrementando a rea de passagem de fluido, permitindo um maior caudal a seu travs (fig. 7.9). Neste tipo de vlvulas o caudal regulado esta influenciado pela presso do circuito j que ao incrementar a presso tambm aumentar o caudal que acontece da vlvula (isso sim, com uma maior perda de carga).

Figura 13 Vlvula de agulha.

Servo vlvulas e vlvulas proporcionais.

So aquelas em que o deslocamento do trilho se realiza com suficiente preciso para regular o caudal ou a presso da linha.

Servo vlvulas.

A serva vlvula , em si, uma vlvula direccional de mais de uma via que em funo de seu sinal de realimentao realiza funes de regulao de caudal ou de presso com grande sensibilidade.

Em uma serva vlvula o deslocamento do trilho se realiza por meio de um motor elctrico (motor par) que regula com preciso o posicionamento da mesma, controlando com isso o caudal que acontece da superfcie liberada pelo trilho em seu deslocamento. A figura 14 mostra em um esquema a rea de passagem entre o corpo de uma vlvula e um trilho em movimento; alm disso, compara-a com a liberada se o orifcio interno da vlvula fosse rectangular. As grficas da figura mostram a diferena de superfcie em ambos os casos (sombreada para um deslocamento de 75% do trilho).

A servo vlvula desagrade o trilho liberando uma superfcie de passagem com a mesma preciso que se faria se o orifcio interno da vlvula fosse rectangular.

A servo vlvula corrige a posio do trilho em funo de uma tira de dados que realiza na linha de sada (feed-back).

Devido aos grandes avanos tecnolgicos da maquinaria actualmente usada, as servo vlvulas so componentes cada dia mais frequentes nos sistemas hidrulicos, no s em aplicaes industriais (laminao, siderurgia, maquinaria de plstico) a no ser inclusive em equipes mveis e de obras pblicas.

Existem diversos tipos de servo vlvulas, embora seu funcionamento similar em todas elas: em uma primeira fase o motor par activado electronicamente e em uma segunda fase o trilho hidrulico se desagrade em funo do sinal recebido na primeira fase.

As servo vlvulas revistam ser de duas fases, embora tambm as tem que uma s fase e, em estranhas ocasies, de trs fases.

Nas de uma fase o trilho principal da vlvula movimento directamente pelo motor linear. Os caudais neste tipo de servo vlvulas esto limitados a to-somente 10-12 l/min., e sua resoluo no to boa como a das de duas fases.

Existem diversos tipos de pilotagens e muitos tipos de realimentao (feed-back). Em funo do tipo de realimentao da servo vlvula, esta se usar para:

1. Controle de posio.

Para o controle de posio de um cilindro a realimentao se realizar mediante o sinal que emita um transdutor de posio do cilindro.

2. Controle da velocidade.

Para o controle da velocidade a realimentao se realizar mediante o sinal que emita um tacmetro instalado no actuador rotativo do sistema.

Figura 13 Servomotor em repouso.

Figura 14 Servo motor activado.

Controle da fora.

Para o controle da fora ou presso a realimentao se realizar mediante o sinal que emita um transdutor de fora ou de presso instalado no actuador ou na linha respectivamente.

Quase todas as sirvo vlvulas esto equipadas com um filtro de presso na entrada da linha de pilotagem. Normalmente este filtro de malha metlica de ao inoxidvel ou de metal sinterizado, com graus de filtrao entre 10 e 20 m.

Este filtro protege a linha de pilotagem mas no segunda fase da vlvula (o conjunto camisa trilho).

Vlvulas proporcionais.

Como seu prprio nome indica, as vlvulas proporcionais so aquelas que regulam o caudal ou a presso em forma proporcional ao sinal elctrico que recebem. Este controle se realiza pela aco de um solenide proporcional; isto as distingue das electro vlvulas normais accionadas por um solenide todo ou nada, e das sirvo vlvulas, accionadas por um motor par ou um motor fora.

As vlvulas proporcionais enchem o espao existente entre as electro vlvulas e as sirvo vlvulas, oferecendo uma grande preciso a sob custo (comparado com as sirvo vlvulas). alm de seu preo, outra grande vantagem das vlvulas proporcionais comparadas com as sirvo vlvulas o fato de que suas componentes hidrulicos derivam de vlvulas convencionais, com o que no requerem graus de filtrao to finos como as sirvo vlvulas.

Segundo os caudais e as presses do sistema hidrulico, as vlvulas proporcionais sero de acionamento directo do solenide proporcional sobre a vlvula hidrulica, ou pilotadas, onde o solenide proporcional acciona uma vlvula de pilotagem que a sua vez acciona a vlvula principal.

As vlvulas proporcionais, pois, so as que posicionam o trilho ou varinha que acciona um mecanismo de controle hidrulico em funo de um sinal elctrico que recebem do sistema (e em alguns casos se amplia com a recebida por um sensor interno de posicionamento).

As vlvulas proporcionais podem utilizar-se para: regulao e controle de presso, regulao e controle de caudal, ou acionamento de vlvulas direccionais

Regulao e controle de presso

a) Vlvula de segurana de boquilha

b) Vlvula de segurana de obturadorc) Vlvula de segurana de placaRegulao e controle de caudal.a) Para a regulao do caudal com mando directo

Neste tipo de vlvulas a varinha se conecta directamente sobre o pisto ou o trilho de uma vlvula direccional de duas vias. A rea de passagem de fluido varia em funo do deslocamento do trilho ou do pisto (segundo o tipo de vlvula direccional utilizada), e este proporcional ao sinal elctrico que recebe.

Estas vlvulas podem ir equipadas com um sensor de posio da varinha que transmite um sinal de realimentao que somada ao sinal de posicionamento do sistema regula e controla a posio do elemento hidrulico e, conseguintemente, o caudal que acontece seu travs. Como todas as vlvulas de regulao de caudal, estas podem a sua vez estar compensadas em funo da presso do sistema.

b) De regulao de caudal compensada por presso

No caso anterior o caudal que atravessa a vlvula depende da perda de carga a seu travs em funo do sinal de entrada que recebe. Em determinadas aplicaes se requer um caudal constante com independncia da presso do sistema. Para isso se empregar uma vlvula proporcional que regula o caudal em srie com uma vlvula redutora de presso, em que a pilotagem da presso de entrada se toma depois da vlvula proporcional

c) Accionamento de vlvulas direccionais

Aplicando mandos proporcionais directamente sobre uma vlvula hidrulica direccional se obtm uma vlvula direccional proporcional, que controla simultaneamente a direco do fluido e o caudal.

Ao igual ao resto de vlvulas proporcionais, estas podem ser de acionamento directo ou de pilotagem, e a sua vez podem ou no ter realimentao por meio de um sensor de posio. Nos modelos pilotados o sensor de posio pode instalar-se na vlvula de pilotagem ou na principal.

Combinao como vlvulas de regulao.

Reguladoras de pressoSubstituindo a tampa de pilotagem por outra que disponha de um sistema hidrulico ou mecnico de regulao de presso, converte-se a vlvula de cartucho em uma vlvula reguladora de presso.

A figura 15 mostra uma vlvula de cartucho associada a uma vlvula de segurana que controla a presso de pilotagem interna do cartucho. Assim, quando a presso na vlvula de pilotagem supera a de taraje, esta se abre ao depsito; isto cria uma diminuio na presso de pilotagem do cartucho e sua conseguinte abertura.

Figura 15 Vlvula de cartucho como vlvula de segurana.

Reguladoras de caudal

Substituindo a tampa de pilotagem por outra que disponha de um sistema mecnico de regulao de caudal, converte-se a vlvula de cartucho em uma vlvula reguladora de caudal.

Na figura 16 se pode observar que ao colocar um parafuso na tampa, de forma que este limite o deslocamento de cartucho, obtm-se uma vlvula que limita o caudal em funo do deslocamento do cartucho.

Figura 16 Vlvula de cartucho como vlvula reguladora de caudalOutras vlvulas

Alm das vlvulas estudadas nos captulos anteriores existem outras para aplicaes especficas. Neste captulo se incluem as referncias de distintas vlvulas especiais tambm usadas em sistemas hidrulicos

a)Vlvulas de purgao de ar

Normalmente so utilizadas para eliminar as borbulhas de ar dentro dos circuitos. Estas vlvulas podem montar-se fixas no sistema ou simplesmente ser utilizadas durante a posta em marcha do circuito, j que durante a posta em marcha se tem que deslocar todo o ar contido nas tubagem e nos elementos do prprio circuito. As vlvulas de purgao de ar permitem que saia o ar do circuito e, entretanto, no permite a sada do azeite.

b)Vlvula de pra-quedas.

So uma variao sobre o no retorno que em condies normais permitem o passo de fluido em ambos os sentidos, mas que se fecham ao perder a presso. Este tipo de vlvulas se usam para evitar o deslocamento dos cilindros em caso de ruptura dos tubos.

c) Vlvulas de isolamento de manmetro.

Todos os sistemas hidrulicos dispem de um ou vrios manmetros para controlar a presso do circuito na sada da bomba ou em qualquer linha do mesmo.

Devido ao funcionamento das bombas, a circulao do fluido lhe pulse, em ciclos muito elevados que fazem que aquela aparente ser contnua; mas estas pulsaes, e as prprias variaes de presso do circuito fazem que o mole que acciona o manmetro sofra desgastes prematuros que ocasionam sua ruptura. Para evitar este problema se est acostumado a colocar antes do manmetro uma vlvula de isolamento que lhe mantm conectado a tanque, e o conecta, para obter a medio da presso, quando accionada a vlvula.

A figura 17 esquematiza o funcionamento de uma vlvula isolante de manmetro, que uma vlvula direccional de trs vias de acionamento manual ou elctrico e com retorno como mole. Nesta vlvula a posio de repouso conecta o manmetro com o depsito.

Existem, alm disso, vlvulas de isolamento mltiplos ou selectores, graas s quais com um s manmetro se pode medir a presso em vrias linhas do sistema.

Figura 17 Vlvula de isolamento de manmetro (fechada e aberta).

Aula 4. Acionamento hidrulicoA necessidade de transladar os fluidos com certa energia de presso, onde se impede o aproveitamento da ao da gravidade, por isso se precisa a instalao de bombas.O que uma bomba hidrulica?

As bombas so equipes mecnicas que transformam a energia mecnica em hidrulica com o propsito de comunicar energia ao lquido para vencer a resistncia da tuberas, assim como a carga que representa a diferena de nvel entre o lugar onde se toma o lquido e o lugar onde se pretende levar.

Existem muitos tipos de bombas para diferentes aplicaes. Os fatores mais importantes que permitem escolher um sistema de bombeamento adequado so: presso, quantidade de volume de fluido impulsionado em determinado tempo, potncia, eficincia de la bomba acoplada a um motor e tipo de fluidos a bombear.Classificao de bombas segn o trabalho que realizam

-Bombas de deslocamento positivo: Este tipo de bomba criam a suco e descarga deslocando a gua como elemento mvel. O espao que ocupa a liquido se enche e se vazia alternativamente forando e extraindo o lquido mediante um movimento mecnico.

-Bombas de deslocamento no positivos ou rotodinmicas; este tipo de bomba consiste essencialmente em um lhe impilam, coque ou rotor, colocado dentro de uma caixa e disposto de maneira que quando rota, transmite-lhe energia ao lquido bombeado, aumentando a presso e a velocidade do mesmo.

Classificao de bombas segundo forma construtiva Bombas de mbolo alternativo, nas que existe um ou vrios compartimentos fixos, mas de volume varivel, pela ao de um mbolo ou de uma membrana. Nestas mquinas, o movimento do fluido descontnuo e os processos de carga e descarga se realizam por vlvulas que abrem e fecham alternativamente. Alguns exemplos deste tipo de bombas so a bomba alternativa de pisto, a bomba rotativa de pistes ou a bomba pistes de acionamento axial. Bombas volumtricas rotativas ou rotoestticas, nas que uma massa fluda confinada em um ou vrios compartimentos que se desagradem da zona de entrada (de baixa presso) at a zona de sada (de alta presso) da mquina. Alguns exemplos deste tipo de mquinas so a bomba de paletas, a bomba de lbulos, a bomba de engrenagens, a bomba de parafuso ou a bomba peristltica. Bombas rotodinmicas, nas que o princpio de funcionamento est apoiado no intercmbio de quantidade de movimento entre a mquina e o fluido, aplicando a hidrodinmica. Neste tipo de bombas h um ou vrios coques com labes que giram gerando um campo de presses no fluido. Neste tipo de mquinas o fluxo do fluido contnuo. Estas turbomquinas hidrulicas generadoras podem subdividir-se em:

Radiais ou centrfugas, quando o movimento do fluido segue uma trajetria perpendicular ao eixo do coque impulsor.

Axiais, quando o fluido passa pelos canais dos labes seguindo uma trajetria contida em um cilindro.

Diagonais ou helicocentrfugas quando a trajetria do fluido se realiza em outra direo entre as anteriores, quer dizer, em um cone coaxial com o eixo do coque.

Exerccio 1. Classifique cada uma das bombas que aparecem nas figuras da 18-22.Realize uma anlise de sua aplicao segundo seu funcionamento e estrutura.

Figura 18. Bomba de engrenagem externas

Figura 19. Bomba centrfuga

Figura 20. Bomba lobular Figura 21. Bomba de parafusos.

Figura 22. Bombas de diafragma

Aula 5. 1ra Prova parcelarAula 6. Calculo de potncia. Relao bomba- motor. Rendimento total de uma bomba.

A potncia uns dos fatores que se deve conhecer para a seleo dos elementos do desenho de uma instalao hidrulica.Calculo de potncia.

O clculo do produto do gasto da bomba (Q) pela carga da bomba (H) pelo peso especfico () do fluido em movimento se tem como resultado a potncia til da bomba (N). A qual se expressa no Watt.N = Q *Hbomba *

Para express-lo no HP ou CV. (Hourse power ou cavalo de vapor)

Unidades de medidas

N - (Watt)

Q - (m3/s)

Hbomba - (N/m2)Relao bomba- motor.O motor e a bomba tm um estreita relao a qual muito importante conhecer para poder realizar uma correta seleo do acoplamento deles.

O motor realiza um trabalho mecnico para gerar potncia, desta, deve tomar uma quantidade mnima para si prprio e a demais transmitida bomba para realizar seu trabalho hidrulico. Portanto a 1ra condio que devem cumprir para uma correta seleo que:

Nmotor>NbombaLogo a relao entre a quantidade de potncia produzida pelo motor e a potncia transmita bomba se chama rendimento mecnico ou eficincia mecnica e se calcula

Ento a potncia do motor se pode calcular como:

O rendimento se valora em por cento e segundo este se classifica est relao:Maiores de 75%, trabalha eficientemente.

Entre 74 e 50%, trabalha aceptablemete

Menores de 50%, no aceitvelRendimento total de uma bomba.O rendimento total da bomba se deve s perdas internas na bomba as quais se produzem por:

Perdas hidrulicas ou perdas de altura por rozamento do fluido com as paredes da bomba ou formao de torvelinho dentro desta.

Perdas volumtricas ou perdas por circulao do lquido no interior da bomba atravs de suas folgas.

Perdas mecnicas ou perdas por frico mecnica entre elementos mecnicos

Ento o rendimento total ser igual ao produto dos rendimentos hidrulico, volumtrico e mecnico.

- Redimento hidrulico e se calcula:

- Altura terica segundo caractersticas da bomba

- Redimento hidrulico e se calcula: Q- Caudal que entrega a bomba

Q- Caudal que entra na bombaAula 7. Aula prctica 2Exerccios1. Tem-se uma bomba de caudal de 800l/s com uma altura de carga de 24m e se precisa selecionar um motor para lhe acoplar a esta se conhecer que o liquido a bombear tem um peso especifico de 1000Kgf/m3. Selecione uma das propostas seguintes e explique por que. MotorPotencia

Tipo 118 Kwatt

Tipo 222 Kwatt

Tipo 324 Kwatt

Tipo 428 Kwatt

2. Calcule a potncia que consome um motor que esta acoplado a uma bomba de 500l/s e altura de carga de 16m, se conhecer que ou rendimento mecnico de 0,85 e ou peso especifico dou lquido de 1200N/m3a) Explique por que trabalha eficientemente.

3. Dispe-se de um motor de 105CV a 1500 rpm e nos oferece uma bomba capaz de impulsionar 400l/s a 1200 rpm com uma H=10m e eficincia de mec=0,75. Determine se a bom ba adequada ou no, se a gua=1000 kg/m3.4. Calcule rendimento total de uma bomba se o rendimiento volumetrico 0.95, rendimento hidrulico 0.65 e eficiencia mecnica 0.80. Classifique-o.Aula 8. Acoplamiento de bombas en serie y paralelo

Em determinados desenhos por condies geogrficas ou necessidades a resolver necessrio utilizar mais de uma bomba na instalao, agora estas podem se acopladas em srie e em paralelo conforme seja a situao.Em srie.

Utiliza-se para quando se precisa manter ou aumentar uma presso mantendo um caudal lhe contem, um e xemplo para a distribuio de fluidos a largas distncia ou elevadas alturas.Ento se pode calcular os parmetros de caudal e altura de bomba total do sistema de seguinte maneira:Qt=Q1=Q2=QnHb=H1+H2+Hn-hfhf - Soma de perdas totais no sistemaEm paralelo:Utiliza-se para aumentar caudal sem variar a altura da bomba, um exemplo mover ao mesmo tempo de vrios depsitos de petrleo cru a um navio.Qt=Q1+Q2+Qn

Ht=H1=H2=Hn Agora, necessrio conhecer que a altura total real da bomba no Sistema seria lhe diminuindo as perdidas produzidas na circulao do fluido.HRb=Ht-hfExerccio: 1.Calcule o caudal e a altura total no sistema conforme seja o caso.

a) b) Aula 9. 2da prova parcelarAula 10. Esquematizao de circuitos e NormasExistem uns organismos internacionais que se encarregam de normalizar o uso dos distintos smbolos que se utilizam, tanto no mbito da pneumtica como da hidrulica, de todos eles os mais usualmente aceitos so:

1. ISO. (International Standarsdising Organization).

2. CETOP. (Comit Europeu de Transmisses Oleodinmicas e Pneumticas)

H uma similitude entre os smbolos empregados por eles, embora mantenham algumas diferencia.

Alm da representao dos circuitos utilizando a simbologia adequada, devem-se acrescentar notas que proporcionaro informao adequada para facilitar o trabalho de instaladores e tcnicos de manuteno de equipes e instalaes, como seria: tipo de tubos, caudal, potncia, presso.Alguns dos smbolos distintos aos pneumticos mais comuns se recolhem na tabela.

Exercicio. Na figura se pode ver a representao de um circuito hidrulico, no que se utilizaram os smbolos da tabela anterior. Analisa seu funcionamento.

NormasSmbolos utilizados em as instalaes hidrulicas e pneumticas em geral segundo as Normas ISO 1219.Compressor para Ar Comprimido ou bomba de cauda constante

Cilindro de simples efeito com retorno por mola.

Cilindro de simples efeito com retorno por esforos exteriores.

Cilindro de dobro efeito.

Cilindro de dobro efeito com dobro vergntea.

Cilindro telescpico de dobro efeito

Cilindro diferencial de dobro efeito

Cilindro de posicione mltiplo

Cilindro sem vergntea de dobro efeito.

Amortecimento final fixo, de um lado

Amortecimento final regulvel, de ambos os lados.

Motor pneumtico, 1 sentido de giro

Motor pneumtico, 2 sentidos de giro

Actuador de giro, 2 sentidos

Actuador de giro, 1 sentido de giro com retorno por mola.

Multiplicador de presso

Multiplicador de presso para distintos mdios.

Transdutor para distintos mdios

Vlvula 2/2, normalmente fechada.

Vlvula 2/2, normalmente aberta

Vlvula 3/2, normalmente fechada.

Vlvula 3/2, normalmente aberta

Vlvula 4/2.

Vlvula 5/2.

Vlvula 5/3, centro aberto.

Vlvula 4/3, centro neutro com circulao.

Vlvula 4/2, normalmente fechada

Vlvula 2/2, de assento normalmente fechad

Vlvula 4/3, centro neutral con circulacin.

Vlvula 4/2, normalmente cerrada

Vlvula 2/2, de asiento normalmente cerrada

Posies de comutao

Posicione com posio de reposo Ou

Representao simplificada de duas vlvulas distintas.

Vlvula de regulao continua.

Escape sem rosca

Escape com rosca

Retorno a tanque

Manual em geral pulsador.

Boto pulsador, cogumelo.

Alavanca.

Pedal.

Lave.

Mecnico em geral, partida, parafuso

Pau de macarro, pau de macarro palpador

Cilindro com retorno em vazio, cilindro escamoteable ou lhe oscilem.

Mola.

Elstico.

Pressurizado pneumtico.

Pressurizado hidrulico.

Pilotagem pneumtico

Pilotagem hidrulica.

Pilotagem hidrulica

Embolo diferencial.

Accionamento electromagntico

Pilotagem electromagntico.

Trava

Trava

Vlvula de bloqueio, (anti retorno).

Vlvula de reteno pilotada p>p - Fechamento

Vlvula de reteno pilotada p>p Fechamento

Vlvula Ou.

Vlvula de escapamentos rpido.

Vlvula Y.

Orifcio calibrado fixo regulvel

Estrangulamento fixo regulvel.

Vlvula estranguladora de caudal unidireccional.

Vlvula limitadora de presso

Vlvula estranguladora de caudal unidireccional a diafragma.

Vlvula estranguladora de caudal de 2 vias

Vlvula estranguladora de caudal de 3 vias.

Distribuio de caudal

Vlvula limitadora de presso.

Vlvula limitadora de presso pilotada.

Vlvula de sequncia por presso

Vlvula reguladora de presso de 2 vias (redutora de presso).

Vlvula reguladora de presso de 3 vias (redutora de presso).

Regulador de diferena de presso.

Vlvula de feche

Instrumentos de Medio e Manuteno.

Unidade de manuteno geral.

Filtro.

Purga de condensado manual.

Pura de condensado automtica.

Filtro com purgao automtica

Filtro com indicador de acumulao de purezas

Lubrificador

Secador.

Sensor de

Limitador de temperatura.

Unidade de manuteno, filtro, regulador, lubrificador.

Manmetro.

Manmetro diferencial.

Termmetro.

Caudalmetros.

Medidor volumtrico

Indicador ptico.

Sensor.

Sensor de temperatura.

Sensor de nivel de fluidos.

Sensor de caudal

Planos de Conexo.

Unio de tuberas.

Cruzamento de tuberas.

Mangueira.

Acople lhe rode.

Linha elctrica

Silenciador.

Acumulador de energia. (pulmo)

Acumulador pneumtico.

Fonte de presso

Conexo de presso fechada.

Linha de presso com conexo

Acople rpido sem reteno, acoplado.

Acople rpido com reteno

Separado, linha aberta.

Separado, linha fechada.

Unidade operacional interna.

Unio mecnica.

Motor elctrico.

Motor de combusto

Exemplos prticos de utilizao dos componentes hidrulicos e pneumticos em diferentes tipos de instalaes.

1.Prensa Pneumtica.

Este um dos elementos mais difundidos na indstria. Este elemento como se observa na Figura, operado por dois botes simultaneamente (PB1 e PB2), por medidas de segurana. A prensa voltar para sua posio de repouso com solo desactivar um dos botes.

A soluo deste caso pode ser desenvolvida por meio de um cilindro de simples efeito, cujos circuitos se mostram a seguir.

Neste aparecem, os elementos analisados anteriormente nos circuitos bsicos, como so.

y

2. Porta de nibus accionada por um cilindro.

Uma porta de nibus pode ser aberta ou fechada por um cilindro de simples efeito (Ver figura a, b) e a sua vez accionado por dois botes ou quatro botes segundo a aplicao desejada, veremos o circuito pneumtico reflectido na Figura para dois botes. Vlvula 3/2, normalmente fechada.

Vejamos o circuito hidrulico para dois botes de mando.

Conforme os dentes das engrenagens se separam no lado de suco da bomba, o liquido enche o espao entre eles. Este se conduz em trajetria circular para fora e espremido ao engrenar novamente os dentes.

Tm um motor de paletas giratrio submerso no liquido. O liquido entra na bomba perto do eixo do motor, e as paletas o arrastam para seus extremos a alta presso. O motor tambm proporciona ao liquido uma velocidade relativamente alta, que pode transformar-se em presso em uma parte estacionria da bomba

Estas se assemelham s bombas do tipo de engrenagens em sua forma de ao, tm dois ou mas motores cortados com trs, quatro, ou mas lbulos em cada motor. Os motores se sincronizam para obter uma rotao positiva por meio de engrenagens externas.

Estas bombas tm de um a trs parafusos enroscados convenientemente que giram em uma caixa fixa. As bombas de um s parafuso tm um motor em forma de espiral que gira excntricamente em um estator de hlice interna ou coberta. As bombas de dois e trs parafusos tm uma ou duas engrenagens loucas, respectivamente, o fluxo se estabelece entre as roscas dos parafusos, e com o passar do eixo dos mesmos.

A bomba combinada de diafragma e pisto geralmente se usa sozinho para capacidades pequenas. Um diafragma de material flexvel no metlico pode suportar melhor a ao corrosiva ou erosiva que as partes metlicas de algumas bombas alternativas. As bombas de diafragma usam-se para gastos elevados de lquidos, j seja claros ou contendo slidos. Tambm so apropriados para polpas grosas, drenagens, lodos, solues cidas e alcalinas, assim como mesclas de gua com slidos que podem ocasionar eroso.

Dados

B1=B2=B3

Caractersticas das bombas

QB= 600l/s

HB= 12m

hf= 2m

Dados

B1- bomba sumergida

Caracterstica da bomba

QB= 600l/s

HB= 25m

B2- motobomba

Caracterstica da bomba

QB= 800l/s

HB= 10 m

hf= 5m

Cilindro de simples efeito com retorno por mola.

Vlvula 3/2 normalmente fechada

Boto pulsador, cogumelo

Mola

Pressurizado pneumtico.

Fonte de presso (tira de Ar)

Botes para fazer trabalharem automaticamente a imprensa

Vlvula de 5/2

Vlvula 3/2, normalmente fechada.

Cilindro de simples efeito com retorno por esforos exteriores

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