Apostila Mecatronica

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CV em torque ou vice-versa, sem calcular a pressão nem a vazão
em qualquer equipamento rotativo, temos:
 725 x CV Torque x RPM
Torque = ____________ ou CV = ______________________
RPM 725
O torque nessa fórmula será em Kgm.
Obs: 1 CV = 0,986 HP
PRINCÍPIOS DE PRESSÃO
Já sabemos que Hidráulica é derivada de duas palavras gregas, uma das quais significa
\u201cágua\u201d. Logo, podemos deduzir que a ciência da Hidráulica engloba qualquer dispositivo operado
pela água. A roda d\u2019água ou turbina, por exemplo, é um dispositivo hidráulico. Todavia, uma discri-
minação precisa ser feita entre os dispositivos que utilizam o impacto de um líquido em movimento
e aqueles que são operados pela pressão em um líquido confinado.
\u2022 O dispositivo que utiliza o impacto ou energia cinética do líquido para transmitir força
é um dispositivo hidrodinâmico.
\u2022 Quando um dispositivo é operado por uma força aplicada num líquido confinado, é
chamado de dispositivo hidrostático; a pressão, sendo a força aplicada e distribuída
sobre a área exposta, é expressa como força por unidade de área.
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COMO É CRIADA A PRESSÃO
A pressão resulta da resistência ao fluxo do fluido ou da resistência à força que tenta fazer o
líquido fluir. A tendência para causar o fluxo (compressão) pode ser fornecida por uma bomba
mecânica ou então pelo peso do fluido.
Sabemos que, numa quantidade de água, a pressão aumenta de acordo com a profundidade.
A pressão será sempre correspondente a qualquer profundidade em particular, devido ao peso da
água sobre o ponto considerado. Na época de Pascal, um cientista italiano, Torricelli, provou que se
o fundo de um tanque com água fosse furado, a água tendia a fluir mais rápido com o tanque cheio
e esse fluxo iria diminuindo à medida que o nível da água fosse baixando. Em outras palavras,
quando o peso da água sobre a abertura diminuía, a pressão também diminuía. Torricelli só podia
expressar a pressão no fundo do tanque como \u201caltura em metros de coluna de água\u201d.
Hoje, com Kg/cm2 como unidade de pressão, podemos expressar pressão em qualquer lugar
no líquido ou gás em termos mais convenientes. Tudo o que precisamos saber é quanto pesa um
metro cúbico de fluido. Uma coluna de água de 1 metro de altura equivale a 0,1 Kg/cm2; uma
coluna de 5 metros equivale a 0,5 Kg/cm2 e assim por diante. Uma coluna de óleo com 1 metro de
altura equivale a 0,090 Kg/cm2.
Em muitos lugares é usado o termo \u201caltura manométrica\u201d para descrever a pressão, não
importando como essa foi criada. Os termos altura manométrica e pressão são intercambiáveis.
PRESSÃO ATMOSFÉRICA
A pressão atmosférica nada mais é do que a pressão do ar em nossa atmosfera, devido ao
seu próprio peso. Ao nível do mar, uma coluna de ar de um centímetro quadrado de área e altura
total pesa 1 quilo.
Assim sendo, a pressão será 1 Kg/cm2. Em altitudes terrestres maiores, naturalmente há
menos peso nessa coluna e a pressão tende a diminuir. Abaixo do nível do mar, a pressão atmosfé-
rica é maior que 1 Kg/cm2. Qualquer condição onde a pressão é menor que a pressão atmosférica é
chamada vácuo ou vácuo parcial.
O vácuo completo (total) seria a ausência de pressão ou \u201c0\u201d atm absoluta.
BARÔMETRO DE MERCÚRIO
A pressão é também medida em centímetros de mercúrio (cm Hg) num aparelho denominado
barômetro. O barômetro de mercúrio, inventado por Torricelli, é tido como conseqüência dos estu-
dos sobre pressão por Pascal. Torricelli descobriu que, quando um tubo de mercúrio for invertido
num recipiente do líquido, a coluna dentro do tubo cairá certa distância. Ele raciocinou que a pres-
são atmosférica na superfície do líquido estava sustentando o peso da coluna de mercúrio com um
vácuo perfeito sobre ela.
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Em condições atmosféricas normais, e ao nível do mar, a coluna será sempre de 76 cm de
altura. Assim, a medida 76 cm de Hg torna-se outro equivalente de uma atmosfera.
MEDINDO O VÁCUO
Uma vez que vácuo significa pressão abaixo da pressão atmosférica, o vácuo pode ser medi-
do nas mesmas unidades. Assim pode-se expressá-lo em Kg/cm2 (em unidades negativas) como
também em cm de mercúrio.
Um vácuo perfeito, o qual sustentará uma coluna de mercúrio a uma altura de 76 cm é,
portanto 76 cm Hg. Vácuo zero (pressão atmosférica) será zero num vacuômetro.
RESUMO DAS ESCALAS DE PRESSÃO E VÁCUO
Como já discutimos as várias maneiras de se medir o vácuo e pressão, seria conveniente
juntá-las para uma comparação.
1 - Uma atmosfera é a unidade de pressão igual a 1 Kg/cm2 (o peso da coluna de ar da
atmosfera, com 1 cm2 de área, sobre a terra).
2 - Quilos por centímetro quadrado absolutos é a escala que começa no vácuo perfeito
(0 Kg/cm2 absoluto). A pressão atmosférica é de 1 Kg/cm2 nessa escala.
3 - Kg/cm2 manométrico é calibrada na mesma unidade que Kg/cm2 absoluto, porém
ignora-se a pressão atmosférica. A pressão atmosférica desta escala é zero Kg/cm2.
4 - Para converter Kg/cm2 absoluto para Kg/cm2 manométrico:
- Pressão manométrica + 1 Kg/cm2 = Pressão absoluta
- Pressão absoluta - 1 Kg/cm2 = Pressão manométrica
5 - A pressão atmosférica na graduação do barômetro é 76 cm Hg. Comparando isto
com a escala absoluta de Kg/cm2 a, é evidente que:
- 1 Kg/cm2 (abs) = 76 cm Hg
- 1 cm Hg = 0,013 Kg/cm2
6 - Uma atmosfera é equivalente a aproximadamente 10,30 metros de água ou 11,20
metros de óleo.
PRINCÍPIOS DE FLUXO
O fluxo num sistema hidráulico é a ação que movimenta um atuador. Transmite-se a força só
pela pressão, porém, o fluxo é essencial para causar movimento. A bomba cria o fluxo num sistema
hidráulico.
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COMO MEDIR O FLUXO
Há duas maneiras para medir o fluxo de um fluido:
VELOCIDADE: é o tempo em que as partículas do fluido passam em determi-
nado ponto ou a distância em que essas partículas se movem em uma unida-
de de tempo. Mede-se em metros por segundo.
VAZÃO: é a medida do volume de fluido que passa por um determinado ponto
num dado tempo. nesse caso os volumes são dados em litros por minuto.
VAZÃO E VELOCIDADE
A velocidade de um atuador hidráulico sempre depende do seu tamanho e da vazão do fluido
no atuador. Convertemos o volume de um atuador em decímetros cúbicos já que:
1 dm3 = 1 litro
FLUXO E QUEDA DE PRESSÃO
Para que um líquido flua, deve existir uma condição de desequilíbrio de forças causando o
movimento. Assim sendo, quando houver fluxo através de um tubo de diâmetro constante, a pres-
são será sempre menor na saída. A diferença de pressão ou queda de pressão é necessária para
superar o atrito na linha.
O FLUIDO PROCURA UM NÍVEL
Inversamente, quando não houver diferença de pressão num líquido, esse simplesmente
procura um nível. Se houver modificação num ponto, os níveis nos outros sobem até que o seu peso
seja suficiente para equilibrar as pressões.
A diferença de peso no caso do óleo é de 1 metro por 0,09 Kg/cm2. Assim, pode-se ver que
é necessária uma diferença de pressão adicional para causar o fluxo ou levantar o fluido num tubo,
porque a força, devido ao peso do líquido, precisa ser vencida.
No projeto de um circuito, a pressão necessária para movimentar a massa de óleo e vencer
o atrito precisa ser adicionada à pressão requerida para movimentar a carga. Na maioria das
aplicações, um bom projeto diminui essas quedas de pressão ao ponto de se tornarem quase
desprezíveis.
FLUXO LAMINAR E TURBULENTO
Quando as partículas de um fluido se movimentam paralelamente ao longo de um tubo (con-
dição ideal), chamamos essa condição de \u201cfluxo laminar\u201d, que ocorre em baixa velocidade e em
tubos retos. Com fluxo laminar, o atrito é mínimo.
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Turbulência é a condição em que as partículas não se movimentam suavemente e em para-
lelo à direção do fluxo. São mudanças bruscas na direção de fluxo pelo