MHP_Aula 1_CONCEITOS BÁSICOS_APLICAÇÕES

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Universidade Paulista
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS E
PNEUMÁTICAS
Aula 01
Curso Engenharia Mecânica
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 INTRODUÇÃO
Experiências têm mostrado que a hidráulica vem se destacando e
ganhando espaço como um meio de transmissão de energia nos mais
variados segmentos do mercado, sendo a Hidráulica Industrial e Móbil as
que apresentam um maior crescimento. Porém, pode-se notar que a
hidráulica está presente em todos os setores industriais. Amplas áreas de
automatização foram possíveis com a introdução de sistemas hidráulicos
para controle de movimentos.
Para um conhecimento detalhado e estudo da energia hidráulica vamos
inicialmente entender o termo Hidráulica.
FUNDAMENTAÇÃO DA HIDRÁULICA
O termo Hidráulica derivou-se 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.
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Conceitos Básicos
FLUIDO - Fluido é qualquer substância capaz de deformar-se continuamente e
assumir a forma do recipiente que a contém. O fluido pode ser líquido ou gasoso. No
caso de sistemas hidráulicos o fluido é líquido, já os sistemas pneumáticos utilizam
fluido gasoso. A principal função do óleo hidráulico é a transmissão de força.
HIDRÁULICA – é uma ciência baseada nas características físicas dos líquidos em
repouso e em movimento. Potência hidráulica é aquela fase da hidráulica que se
refere ao uso dos líquidos para transferir potência de um local para outro. Portanto,
é essencial para o estudo dos princípios de potência hidráulica, compreender o
conceito de potência e fatores relacionados.
HIDROSTÁTICA – parte a hidráulica que estuda os fluidos em estado de repouso.
HIDRODINÂMICA – parte a hidráulica que estuda os fluidos em movimento.
FORÇA - é definida como qualquer causa que tende a produzir ou modificar
movimentos. Segundo Newton: F=m.a (força é igual a massa vezes a aceleração).
As unidades de medida de força e pressão são idênticas, apenas que no caso da
força essa unidade não é relacionada a nenhuma unidade de área. Devido à inércia,
um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento
tende a permanecer em movimento, até ser atuado por uma força externa.
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Conceitos Básicos
A resistência à mudança de velocidade depende do peso do objeto e da fricção
entre as superfícies de contato. Se quisermos movimentar um objeto, como a
cabeça de uma máquina-ferramenta (torno), devemos aplicar-lhe uma força. A
quantidade de força necessária dependerá da inércia do objeto. A força pode ser
expressa em qualquer das unidades de medida de peso, mas comumente é
expressa em quilos ou libras.
PRESSÃO – é uma quantidade de força aplicada numa unidade de área. P=F/A.
Os sistemas hidráulicos e pneumáticos têm como medida de pressão o quilograma-
força por centímetro quadrado (kgf/cm2), a libraforça por polegada quadrada (PSI =
do inglês Pounds per Square Inch) e também bar (N/m2 x 1000) do sistema francês
ou ainda pascal (Pa) que é igual a força de 1 Newton por metro quadrado.
TRABALHO – é a aplicação de uma força através de um deslocamento:
T = F x d,
onde: T = trabalho - F = força - d = distância
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Conceitos Básicos
POTÊNCIA – é a velocidade com que o trabalho flui através de uma carga em um
determinado período de tempo:
 P = T/t
onde P = potência; T = Trabalho; t = tempo
Também pode ser expresso por:
P = F x V,
onde P = potência, F = força; V = velocidade de deslocamento
Do ponto de vista prático poderíamos dizer que potência maior implica na
capacidade de realizar um trabalho mais rapidamente. Ex: um carro que acelera
mais rápido do que outro possui mais potência. Uma lâmpada que ilumina mais do
outra possui mais potência.
ENERGIA - é o tempo em que a potência é aplicada a uma carga. Note que a
potência é uma característica de projeto do aparelho, enquanto que energia tem a
ver com o tempo em que o aparelho é utilizado.
E = P x t
onde E = energia; P = potência; t = tempo.
Ex: uma lâmpada que fica ligada durante 1 hora consome mais energia do que uma
outra que fica ligada durante ½ hora.
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Conceitos Básicos
RENDIMENTO – é uma medida adimensional que expressa a quantidade de energia
recebida por um dispositivo que é transformada em energia útil. Pode ser expresso
como um quociente entre a energia de saída e a energia de entrada.
η = P in/Pout,
onde η = rendimento; P in = Potência de entrada; Pout = Potência de saída
Os sistemas hidráulicos e pneumáticos são amplamente utilizados nas indústrias,
seja para deslocamento de cargos ou para sistema de automação, onde ouso da
eletricidade não é apropriado. A tabela abaixo faz um comparativo entre os dois tipos
de sistemas:
Força Transmitida através de um Líquido
Se empurrarmos o tampão de
um recipiente cheio de líquido, o
líquido do recipiente transmitirá
pressão sempre da mesma
maneira, independentemente de
como ela é gerada e da forma do
mesmo.
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Conceitos Básicos
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GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES
Grandeza física: São as propriedades de corpos ou estados que se possam medir.
Unidades: E o que define o método de medir uma grandeza física.
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Princípio da Prensa Hidráulica (multiplicação de força)
Sabemos que pela LEI DE PASCAL:
Portanto:
 
 
Temos que a pressão, agindo em
todos os sentidos internamente na
câmara da prensa, é de 10 Kgf/cm2.
Esta pressão suportará um peso de
1000 Kgf se tivermos uma área A2
de 100 cm2 , sendo:
 
Temos
:
 
Podemos considerar que as
forças são proporcionais às áreas
dos pistões.
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Aplicações da hidráulica
Máquinas injetoras de plásticos
Estacionária
Esmerilhadeira cilíndrica hidráulica
Prensa Hidráulica
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Aplicações da hidráulica
Máquinas agrícolas e industriaisMóvel
Caminhão basculante
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Aplicações da hidráulica
Aviação (SULLIVAN, 1998)
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Aplicações da hidráulica
Campos da Atuação hidráulica e Pneumática (IVANTYSYNOVA, 1998)
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Aplicações da hidráulica
Vídeo com aplicações do sistema hidráulico
https://www.youtube.com/watch?v=x2aEJ3WX0Lo
Time 13:56
https://www.youtube.com/watch?v=yBUrwYfub84
Sistema de Contra Balanço em Maquina de Usinagem "Hidráulica Industrial"
Time 3:39
Sistemas Oleo-hidraulicos Maquinaria Pesada
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Vantagens da Hidráulica
● Fácil instalação dos elementos.
● Flexibilidade em espaço reduzido.
● Rápida e suave inversão de movimento.
● Ajuste micrométrico de velocidade.
● Sistemas autolubrificantes.
● Excelente relação peso x tamanho x potência.
● Ótima condutividade térmica do óleo.
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Desvantagens da Hidráulica
● Elevado custo inicial.
● Energia Elétrica → Energia Mecânica → Energia
Hidráulica → Energia Mecânica.
● Perdas por vazamento.
● Perdas por atritos, interno e externo.
● Baixo rendimento.
● Perigo de incêndio devido a inflamabilidade do
óleo.
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1) Para F1 = 150kgf, a pressão suportará um peso de 1000 Kgf se tivermos uma área
A2 de 100 cm2 , demonstre os cálculos.
150kgf
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
2) Quais as vantagens e desvantagens da hidráulica e cite 10 aplicações industriais.
3) Cite 10 aplicações hidráulicas na área da aviação.
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BIBLIOGRAFIA
Bibliografia Básica
Fialho, A. B. “Automação Hidráulica: projetos, dimensionamento e análise de circuitos”.
Ed. Érica: São Paulo, 2006.
Stewart, H.L. “Manual de Hidráulica e Pneumática”, 5ª ed., Ed. Hemus, Tradução: Luiz
Roberto de Godoi Vidal, 482p, 1995.
Netto, J. M. A. “Manual de Hidráulica” . 8ª ed., Editora Edgard Blucher, 1998.
BibliografiaComplementar
Santos, S.L., “Bombas e Instalações Hidráulicas”. Editora Ltc, São Paulo – SP, 2007.
Porto, R. M. “Hidráulica Básica”. São Carlos, 4ª ed, 540p.,EESC/USP. 2006.
Lima, E.P.C., “Mecânica das Bombas”, 2ª Ed., Editora Interciência, 2003
ATLAS COPCO, “Manual do Ar Comprimido”, Editora Mc Graw Hill, 1976
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FIM
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