HIDRÁULICA aula 2

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Aula 02: Conceito de Hidráulica
Prof. Ms. Tassyana Dini
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos
Hidráulica
1
O que você entende por hidráulica?
Pra que serve?
Onde se aplica?
2
1 - Introdução
Significado etimológico = condução de água 
	Grego, hydor – água 
	 aulos – tubo, condução 
Atualmente:
	Hidráulica – estudo do comportamento da água e outros líquidos quer em repouso ou em movimento.
Divisão:
Hidráulica Geral – próxima da Mecânica dos Fluídos; 
Hidrostática – estuda os fluidos em repouso ou em movimento;
Hidrocinemática – estuda velocidades e trajetórias, sem considerar forças ou energia;
Hidrodinâmica – estuda as velocidades, às acelerações e às 	forças que atuam em fluídos em movimento. 
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1 - Introdução
Hidráulica Aplicada ou Hidrotécnica 
	Aplicação concreta ou prática dos conhecimentos científicos da Mecânica dos Fluídos e das observações criteriosas dos fenômenos relacionados à água parada ou em movimento. 
Áreas de atuação da Hidráulica Aplicada:
Urbana – sistemas de abastecimento de água; esgotamento sanitário.
Rural – drenagem; irrigação.
Instalações Prediais – industriais, comerciais e residenciais (Lazer e paisagismo, geração de energia).
Instrumentos utilizados pelo profissional:
Cálculos teóricos e empíricos;	
Hidrologia/estatística;
Arte. 
4
1 - Introdução
Acessórios, materiais e estruturas utilizados na prática da Engenharia:
	aterros;
	barragens;
	bombas;
	canais;
	comportas;
	diques;	
	dragas;
	drenos;
	eclusas;	
	 poços;	
	reservatórios;
	tubos e canos;
	válvulas;
	turbinas
5
1 - Introdução
Evolução da Hidráulica 
Mesopotâmia – canais de irrigação 
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1 - Introdução
Evolução da Hidráulica 
7
1 - Introdução
Evolução da Hidráulica 
Canais de irrigação Séc. XXV a.C.
Obra importante também realizada pelos egípcios foi a construção de um lago artificial cujo nome era Méris, para regularizar as águas do baixo Nilo 
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1 - Introdução
Evolução da Hidráulica 
Ano 691 a. C. Assíria – primeiro sistema público de abastecimento de água.
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1 - Introdução
Evolução da Hidráulica 
10
1 - Introdução
	Eventos Históricos 
	Invenção 	Ano 	Autor 	País 
	Esgotos 	3750 a. C. 	-	Babilônia 
	Bomba de pistão 	200/120 a. C. 	Ctesibius/Hero 	Grécia 
	Compressor da ar 	1654	Otto von Gueriche 	Alemanha 
	Tubos de F.F. moldado 	1664	Johan Jordan 	França 
	Bomba centrífuga 	1664	Johan Jordan 	França 
	Vaso sanitário 	1775	Joseph Bramah 	Inglaterra 
	Manilhas cerâmicas extrudadas 	1864	Francis 	Inglaterra 
	Tubos de concreto armado 	1867	J. Monier 	França 
	Usina hidrelétrica	1882	H.J. Rogers (Thomas Edison) 	EUA 
	Tubos de cimento amianto 	1913	A. Mazza 	Itália 
	Tubos de F.F centrifugado 	1917 	Arens/ de Lavaud	Brasil 
	Tubos de PVC 	1936	- 	Alemanha 
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Sistemas Hidráulicos
Gerador: Bombas de deslocamento 
(engrenagens, palhetas, pistões etc.);
Distribuidor: válvulas direcionais, válvulas de pressão, válvulas de bloqueio etc.
Consumidor: cilindros lineares, motores, cilindros rotativos etc.
Fluido de Trabalho: óleo mineral, fluidos sintéticos (éster fosfato, base aquosa, emulsões de água em óleo, misturas de água glicol), fluidos resistentes ao fogo.
Pressão normal de operação: 100 até 700 bar.
Características
Baixa relação peso potência;
Pode iniciar movimento em plena carga;
Ajuste contínuo de velocidade e força;
Proteção simples contra sobrecargas;
Movimentos de precisão extremamente lentos;
Custo elevado do fluido de trabalho;
Escape de fluido pode causar poluição ambiental.
Hidráulica estacionária
Fundamentos Físicos
Hidráulica móbil
Fundamentos Físicos
Grupo de acionamento
Símbolo
Energia e Potência
Reservatório
Símbolo
Energia e Potência
Energia e Potência
Bombeamento
Bomba de engrenagens de dentes externos
Símbolo
Energia e Potência
Simulação
Bomba de engrenagens de dentes internos
Símbolo
Energia e Potência
Simulação
Bomba de palhetas
Símbolo
Energia e Potência
Simulação
Bomba de palhetas com regulagem de vazão
Símbolo
Energia e Potência
Bomba de pistões radiais
Símbolo
Energia e Potência
Simulação
Bomba de pistões axiais
Símbolo
Energia e Potência
Simulação
Filtro de óleo
Símbolo
Filtragem do Óleo
Filtragem
Filtragem do Óleo
Simulação
Menu Principal
Válvulas
Atuadores
Instrumentação
Atuador linear de simples ação
Elementos de Trabalho
Símbolo
Principal
Atuador linear de simples ação
Elementos de Trabalho
Símbolo
Principal
Atuador linear de dupla ação
Elementos de Trabalho
Símbolo
Principal
Atuador linear de dupla ação
(amortecimento de final de curso)
Elementos de Trabalho
Símbolo
Principal
Amortecimento hidráulico
Elementos de Trabalho
Principal
Válvulas
Bloqueio
Pressão
Direcionais
Fluxo
Principal
Abertura/Fechamento
Válvulas Direcionais 
Válvulas
Mudança de posição
Válvulas Direcionais
Válvulas
2/2 vias N.F.
Símbolo
Válvulas Direcionais
L
Válvulas
3/2 vias N.F.
Símbolo
Válvulas Direcionais
Válvulas
4/2 vias
Símbolo
Válvulas Direcionais
Válvulas
4/3 vias centro despressurizado
Símbolo
Válvulas Direcionais
Válvulas
4/3 vias centro fechado
Símbolo
Válvulas Direcionais
Válvulas
Tipos de assento
Válvulas de bloqueio
Prato ou disco
Cone
Esfera
Válvulas
Retenção
Símbolo
Válvulas de Bloqueio
Válvulas
Retenção Pilotada
Símbolo
Válvulas de Bloqueio
Válvulas
Retenção Dupla
Válvulas de Bloqueio
Símbolo
Válvulas
Regulagem de vazão
Válvulas de Fluxo
Símbolo
Válvulas
Válvula reguladora de fluxo
unidirecional
Símbolo
Válvulas de Fluxo
Válvulas
Símbolo
Válvulas de Pressão
Limitadora de Pressão
Válvulas
Símbolo
Válvulas de Pressão
Limitadora de pressão
compensada externamente
Válvulas
Símbolo
Válvulas de Pressão
Reguladora de pressão
com 2 vias
Válvulas
Símbolo
Válvulas de Pressão
Reguladora de pressão
com 3 vias
Válvulas
Manômetro Linear
Símbolo
Instrumentação
Principal
Manômetro de Bourdon
Símbolo
Instrumentação
Principal
Medidor de Vazão
Símbolo
Instrumentação
Principal
Baixa Pressão
Alta Pressão
1 Kg
1 Kg
Qual grandeza física está representada na figura?
Pressão
Qual a definição de pressão?
Pressão é a força exercida por unidade de superfície. Em hidráulica, a pressão é expressa em kgf/cm2, atm, bar ou psi.
Qual a fórmula para o cálculo da pressão?
Relação entre as unidades de pressão
Multiplicação de pressão
Fundamentos Físicos63
Multiplicação de pressão
Fundamentos Físicos
Pressão hidrostática
Em qual dos reservatórios, a pressão é maior no fundo?
Manômetro de bourdon
66
Princípio de Pascal: propagação da pressão nos líquidos
Macaco hidráulico(Transmissão de força)
Como:
Logo:
Transmissão de deslocamento
V1
V2
Transmissão de pressão (multiplicação de pressão)
Como:
Logo:
Ou seja:
Tipos de fluxo
Área = A
Comprimento = S
Velocidade x Vazão
Relação entre velocidade de avanço e retorno em um atuador hidráulico
Qbomba
Qsaída
Qbomba = Qsaída
Exercício 1: Calcule a pressão hidrostática, que um fluido confinado em um reservatório aberto exerce contra o fundo dele. Considere os seguintes dados:
Massa específica do fluido(μ = 881 kg/m3)
Nível de fluido no tanque(H = 5 m)
Aceleração da gravidade(g = 9,81m/s2)
Diâmetro do tanque(D = 3m)
	Exercício 2
	Em relação à questão anterior, calcule a velocidade e a vazão do fluido, sabendo que o mesmo leva 1,5h para esvaziar completamente, por um orifício de 0,2m de diâmetro.
Exercício 3 
Para elevar um automóvel de 1000 kg através do bombeamento manual, é necessário um “macaco” hidráulico. Com os dados abaixo, calcular a força F1 necessária para elevar o automóvel e quantas vezes o operador deverá bombear para que este suba 15 cm
Fórmulas
p = F/A
v = A . S
A = .d2/4
 = 3,14
Dados
F2 = 1000 kgf
A1 = 5 cm2
A2 = 50 cm2
S1 = 10 cm
S2 = ? (cm)
F1 = ? (kgf)
NS = ?
S1
S2
A1
A2
F1
F2
Exercício 4
Uma injetora utiliza um sistema hidráulico para elevar a pressão de entrada de 40 bar para uma pressão de trabalho na injeção p2. Conforme os dados relacionados abaixo, calcular a pressão de injeção p2.
Dados
p1 = 40 bar
A1 = 15 cm2
A2 = 5 cm2
P2 = ? (bar)
Fórmulas
p = F/A
v = A . S
A = .d2/4
 = 3,14
Exercício 5
Um cilindro hidráulico de dupla ação contém as seguintes características:
 Área de avanço A1 = 20 cm2
 Área de retorno A2 = 10 cm2
 Curso do atuador Sat = 200 mm
Calcular a máxima força e velocidade que o atuador exerce no avanço e no retorno com uma pressão de trabalho (p) de 60 kgf/cm2 e vazão (Q) de 5000 cm3/min.
Fórmulas
p = F/A
v = A . S
Q = v . A
A =  . d2/4
 = 3,14
A
P
A
P
T
A
B
P
T
A
B
P
T
A
B
P
T
A
F
p
=
psi
bar
cm
kgf
atm
7
,
14
~
1
~
/
1
~
1
2
=
=
=
h
g
p
×
×
=
m
2
1
p
p
=
2
2
1
1
A
F
A
F
=
2
2
1
1
S
A
S
A
×
=
×
2
1
V
V
=
2
1
F
F
=
2
2
1
1
A
p
A
p
×
=
×
2
1
1
2
A
A
p
p
×
=
)
(
)
(
)
(
área
vazão
velocidade
A
Q
V
=
)
(
)
(
)
(
.
área
velocidade
vazão
A
V
Q
=
)
(
)
(
)
(
tempo
volume
vazão
t
v
Q
=
)
(
)
(
)
(
o
compriment
área
volume
S
A
v
×
=