Apostila de Mecatrônica   Qualificação Profissional

Apostila de Mecatrônica Qualificação Profissional


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orgânicas, de espessura e composição
adequadas. Esse recobrimento é feito por meio da metalização e da pintura.
METALIZAÇÃO
É um processo na qual se aplica um metal para a proteção, dando efeito decorativo à peça.
Nas peças de aço cromadas, a peça é coberta por camadas de cobre, níquel e cromo.
Outra forma de tratamento de superfície é a zincagem pelo processo de imersão a quente -
ou zincagem a fogo como é conhecido. O material, previamente preparado, é mergulhado num
tanque de zinco em estado de fusão. O zinco adere ao aço, formando uma camada espessa que
protege a peça da corrosão.
PINTURA
A pintura de metais não é tão simples com o a pintura de uma parede. É necessário cobrir
integralmente a superfície do metal. Existem vários processos de pintura que permitem uma cober-
tura segura. É o caso da a pintura de autos ou de eletrodomésticos, que exige a fosfatização da
superfície antes de aplicar as tintas.
O conteúdo desta apostila foi baseado no Curso Básico de Mecânica Industrial da Força
Sindical.
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3 \u2013 HIDRÁULICA
INTRODUÇÃO À HIDRÁULICA
A Hidráulica consiste no estudo das características e usos dos fluidos. Desde o início,
o homem serviu-se dos fluidos para facilitar o seu trabalho. A história antiga registra que
dispositivos engenhosos, como bombas e rodas d\u2019água já eram conhecidos desde épocas
bem remotas. Entretanto, só no século XVII, o ramo da Hidráulica que nos interessa, foi
utilizado. Baseava-se no princípio descoberto pelo cientista francês Pascal, que consistia no
uso de fluido confinado para transmitir e multiplicar forças e modificar movimentos.
A lei de Pascal, resumia-se em:
\u201cA PRESSÃO EXERCIDA EM UM PONTO QUALQUER DE UM LÍQÜIDO
ESTÁTICO É A MESMA EM TODAS AS DIREÇÕES E EXERCE FORÇAS
IGUAIS EM ÁREAS IGUAIS.\u201d
Esee preceito explica por que uma garrafa de vidro se quebra se a rolha for forçada a
entrar na câmara cheia: o fluido, praticamente incompressível, transmite a força aplicada
na rolha à garrafa (fig. 1), resultando disso uma força excessivamente alta numa área
maior que a da rolha. Assim, é possível quebrar o fundo de uma garrafa, aplicando-se uma
força moderada na rolha.
Talvez seja pela simplicidade
da Lei de Pascal que o homem não
percebeu o seu enorme potencial por
dois séculos.
Somente no princípio da
Revolução Industrial é que um
mecânico britânico, Joseph
Bramah, veio a ut i l izar a
descoberta de Pascal para
desenvolver uma prensa hi-
dráulica. Bramah, concluiu
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que, se uma força moderada aplicada a uma pequena área, criava proporcionalmente uma
força maior numa área maior, o único limite à força de uma máquina seria a área em que
se aplicasse a pressão.
A fig.2 demonstra como Bramah aplicou o princípio de Pascal à prensa hidráulica. A
força aplicada é a mesma utilizada na rolha (fig. 1) e o pistão menor tem a mesma área,
ou seja, 1 cm2. O pistão maior tem 10 cm2. O pistão maior é empurrado com 10 Kgf numa
área de 1 cm2, para que possa suportar uma massa de 100 Kg. Observa-se que as forças
que equilibram esse sistema são proporcionais às áreas dos cilindros. Assim sendo, se a
área de saída for de 200 cm2, a força de saída será de 2.000 Kgf (no caso, a cada cm2
correspondem 10 Kgf). Esse é o princípio de operação de um macaco hidráulico ou de uma
prensa hidráulica. É interessante notar a semelhança entre essa prensa simples e uma
alavanca mecânica (vista B).
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DEFINIÇÃO DE PRESSÃO
Para se determinar a força total aplicada a uma superfície, é necessário conhecer-se a pres-
são ou a força aplicada a uma unidade da área. Normalmente, essa pressão é expressa em Kgf por
centímetro quadrado (Atmosferas, abreviado como Atm). Sabendo a pressão e a área em que se
aplica, podemos determinar a força total:
Força em Kgf = Pressão (Kgf / cm2) x Área (cm2)
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Uma lei fundamental da Física afirma que a energia não pode ser criada nem destruída. A
multiplicação de forças (fig. 2) não é o caso de se obter alguma coisa por nada. O pistão maior,
movido pelo fluido deslocado do pistão menor, faz com que a distância de cada pistão se movimente
inversamente proporcional às suas áreas (fig. 3). O que se ganha com relação à força tem que ser
sacrificado em distância ou velocidade.
TRANSMISSÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA
A Hidráulica pode ser definida como um meio de transmitir energia, pressionando um líquido
confinado. O componente de entrada de um sistema hidráulico chama-se bomba, e o de saída,
atuador. Para fins de simplificação, demonstramos um pistão simples e queremos ressaltar que a
maior parte das bombas incorpora vários pistões, palhetas ou engrenagens, como elementos de
bombeamento. Os atuadores podem ser do tipo linear, como o cilindro demonstrado ou rotativo, no
caso de motores hidráulicos.
O sistema hidráulico não é uma fonte de energia. A fonte de energia é o acionador, tal como
o motor que gira a bomba. Então por que não esquecer a hidráulica e ligar a parte mecânica
diretamente ao acionador principal? A resposta está na versatilidade de um sistema hidráulico, o
qual oferece algumas vantagens sobre outros meios de transmissão de energia.
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VANTAGENS DO ACIONAMENTO HIDRÁULICO
VELOCIDADE VARIÁVEL - A maior parte dos motores elétricos tem uma velocidade
constante e isso é aceitável quando temos que operar uma máquina a uma velocidade
constante. O atuador (linear ou rotativo) de um sistema hidráulico, entretanto, pode
ser acionado a velocidades variáveis e infinitas, desde que variando o deslocamento
da bomba ou utilizando-se de uma válvula controladora de vazão.
REVERSIBILIDADE - Poucos são os acionadores reversíveis. Os que o são, normal-
mente, precisam ser quase parados antes de se poder inverter o sentido de rotação.
O atuador hidráulico pode ser invertido instantaneamente, sem quaisquer danos, mesmo
em pleno movimento. Uma válvula direcional de 4 vias ou uma bomba reversível atua
nesse controle, enquanto que a válvula de segurança protege os componentes do
sistema contra pressões excessivas.
PROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGAS - A válvula de segurança protege o sistema hi-
dráulico de danos causados por sobrecargas. Quando a carga excede o limite da válvu-
la, desvia-se o fluxo da bomba ao tanque, com limites definidos ao torque ou à força.
A válvula de segurança também permite ajustar uma máquina à força ou ao torque
especificado, tal como numa operação de travamento.
DIMENSÕES REDUZIDAS - Devido às condições de alta velocidade e pressão, os com-
ponentes hidráulicos possibilitam transmitir um máximo de força num mínimo peso e
espaço.
PARADA INSTANTÂNEA - Se pararmos instantaneamente um motor elétrico, pode-
mos danificá-lo ou queimar o fusível. Da mesma forma, as máquinas não podem ser
bruscamente paradas e ter seu sentido de rotação invertido, sem a necessidade de se
dar novamente a partida. Entretanto, um atuador hidráulico pode ser parado sem
danos quando sobrecarregado e recomeçar imediatamente assim que a carga for re-
duzida. Durante a parada, a válvula de segurança simplesmente desvia a vazão da
bomba ao tanque.
ÓLEO HIDRÁULICO
Qualquer líquido é essencialmente incompressível, e, assim sendo, transmite força num sis-
tema hidráulico, instantaneamente. A palavra \u201chidráulica\u201d provém do grego hydra que significa
água e aulos que significa cano ou tubo.
A primeira prensa hidráulica, de Bramah, e algumas prensas ainda em uso utilizavam água
como meio de transmissão. Todavia, o líquido mais comum utilizado nos sistemas hidráulicos é
derivado de petróleo. O óleo transmite força quase instantaneamente, por ser praticamente
incompressível. A compressibilidade de um óleo é 1/2 por cento à pressão de 70 Kg/cm2, porcenta-
gem essa que pode ser desprezada nos sistemas hidráulicos. O óleo é mais usado