Apostila Mecatronica

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fluido viscoso ou pela
velocidade excessiva. O resultado disso é um aumento de atrito, o qual gera calor, aumenta a
pressão de operação e desperdiça energia.
O PRINCÍPIO DE BERNOULLI
O fluido hidráulico num sistema contém energia em duas formas: energia cinética em virtude
do peso e da velocidade e energia potencial em forma de pressão. Daniel Bernoulli, um cientista
suíço, demonstrou que num sistema, com fluxo constante, a energia é transformada cada vez que
se modifica a área transversal do tubo. O princípio de Bernoulli diz que a soma de energias, poten-
cial e cinética, nos vários pontos do sistema, é constante, se o fluxo for constante.
Quando o diâmetro de um tubo se modifica, a velocidade também se modifica. A energia
cinética aumenta ou diminui. Entretanto, a energia não pode ser criada e nem destruída. Logo, a
mudança em energia cinética precisa ser compensada pela redução ou aumento da pressão. O uso
de um venturi no carburador de um automóvel é um exemplo do princípio de Bernoulli. Na passa-
gem de ar através da restrição, a pressão é diminuída. Essa redução de pressão permite que a
gasolina flua, se vaporize e se misture com o ar.
SIMBOLOGIA HIDRÁULICA
Para a criação e compreensão de projetos hidráulicos é necessário entender a simbologia
convencionada para esses casos.
Veja a seguir uma tabela com os símbolos gráficos normalizados e que são utilizados na
indústria:
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SELEÇÃO DE FLUIDOS
Em hidráulica, os fluidos são divididos normalmente em três categorias: óleos minerais, flui-
dos de base sintética e água. Os dois primeiros tipos de fluidos são usados em \u201cdispositivos de
potência acondicionados\u201d. A água é usada como fluido hidráulico em sistemas hidráulicos centrais.
A função de um bom fluido hidráulico é tripla:
1 - é um meio transmissor de potência hidráulica;
2 - é um meio lubrificador dos componentes do sistema de potência fluida;
3 - atua como um vedador.
A seleção do fluido hidráulico adequado é importante, e tem influência direta na eficiência do
sistema hidráulico, no custo de manutenção, e na vida útil dos componentes do sistema. Vamos
conhecer os dois primeiros tipos de fluidos, os óleos minerais e os fluidos sintéticos.
ÓLEOS MINERAIS
São três os tipos básicos de óleos minerais usados, derivados do petróleo:
1 - óleos de base parafínica;
2 - óleos de base naftênica ou asfáltica;
3 - óleos de base mista; estes últimos contêm compostos parafínicos e naftênicos.
Para obter certas características, adicionam-se ao óleo algumas substâncias químicas. Tais
substâncias químicas são chamadas \u201caditivos\u201d. Os aditivos não são capazes de fazer um óleo inferi-
or funcionar tão bem como um bom óleo, mas são capazes de fazer um bom óleo funcionar ainda
melhor. Um aditivo pode possuir a forma de um agente anti-espumante, de um inibidor de oxidação,
de um agente fortalecedor de película, ou de um estabilizador de oxidação.
O usuário não deve tentar colocar aditivos em um óleo hidráulico. Essa tarefa é primordial-
mente do fabricante ou refinador do óleo.
FLUIDOS DE BASE SINTÉTICA
Uma vez que os riscos de fogo são predominantes em tomo de certos tipos de máquinas
operadas hidraulicamente, especialmente onde estiverem presentes chamas descobertas, foram
feitas muitas pesquisas para desenvolver fluidos hidráulicos à prova de fogo. Esses fluidos são
divididos em dois grupos: misturas de base sintética e fluidos a base de água. Nem todos os fluidos
de base sintética são à prova de fogo.
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Os fluidos de base sintética incluem compostos químicos, como bifenis clorados, fosfatos de
ésteres, ou misturas que contêm cada um deles. Esses fluidos hidráulicos são à prova de fogo, pois
é incluída uma grande percentagem de materiais fosforosos e clorosos.
Os fluidos a base de água dependem de uma grande percentagem de água para efetivarem
a natureza à prova de fogo do fluido. Além da água, esses compostos contêm materiais anticonge-
lantes, como glicóis de água, inibidores e aditivos.
Os fluidos de base sintética apresentam vantagens e desvantagens. Algumas das vantagens são:
1 - são à prova de fogo;
2 - a formação de sedimentos ou goma de petróleo é reduzida;
3 - a temperatura tem pouco efeito no engrossamento ou no armamento do fluido.
Uma desvantagem de muitos fluidos sintéticos é o efeito de deterioração sobre alguns mate-
riais, como revestimentos, tintas, e alguns metais utilizados em filtros de entrada.
REQUISITOS DE QUALIDADE
Certas qualidades são exigidas em um bom fluido hidráulico - um óleo não deve sofrer um
colapso e deve proporcionar serviço satisfatório. Eis algumas das qualificações exigidas:
1 - Evitar ferrugem nas peças internas de válvulas, bombas e cilindros.
2 - Evitar a formação de sedimentos ou goma de petróleo que possam bloquear pe-
quenas passagens nas válvulas e nas telas de filtros.
3 - Reduzir a espuma que pode causar cavitação na bomba.
4 - Propriedades que proporcionem uma longa vida útil.
5 - Reter suas propriedades originais durante uso pesado - não deve deteriorar-se
quimicamente.
6 - Qualidades que resistam à variação da capacidade de fluxo ou viscosidade com a
mudança da temperatura.
7 - Formar uma película protetora que ofereça resistência ao desgaste de peças de
operação.
8 - Evitar a ação de corrosão nas peças de bombas, válvulas e cilindros.
9 - Não emulsificar com água, que freqüentemente apresenta-se no sistema através
de fontes externas ou de condensação.
10 - Não ter efeito deteriorante sobre gaxetas e vedações.
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SELEÇÃO DE UM FLUIDO HIDRÁULICO
As funções principais de um fluido hidráulico são as de transmitir uma força aplicada em um
ponto do sistema de fluido para outro ponto do sistema e reproduzir rapidamente qualquer variação
na força aplicada. Assim, o fluido deve fluir prontamente e deve ser relativamente incompressível.
A escolha do fluido hidráulico mais satisfatório a uma aplicação industrial envolve duas considera-
ções distintas:
1 - o fluido para cada sistema deve possuir certas características e propriedades
físicas essenciais de fluxo e funcionamento;
2 - o fluido deve apresentar convenientes características de operação durante um
período de tempo.
Um óleo pode ser o adequado quando inicialmente empregado; entretanto, suas caracterís-
ticas ou propriedades podem variar, resultando em um efeito adverso sobre o funcionamento do
sistema hidráulico.
O fluido hidráulico deve proporcionar uma vedação ou película adequada entre as peças
móveis, para reduzir o atrito. É aconselhável que o fluido não produza variações físicas ou químicas
adversas enquanto estiver no sistema hidráulico. O fluido não deve provocar oxidação ou corrosão
no sistema, e deve atuar como um lubrificante adequado para criar uma película resistente o
bastante para separar as peças móveis e minimizar o desgaste entre elas.
Certos aspectos são necessários para avaliar o funcionamento e a adequabilidade de um
fluido hidráulico, sendo os mais importantes: peso específico e viscosidade.
PESO ESPECÍFICO
O termo \u201cpeso específico\u201d de um líquido indica o peso por unidade de volume. A água a 15°C,
por exemplo, possui peso específico de 9,798 KN/m3.
A \u201cdensidade relativa\u201d ou \u201cpeso específico relativo\u201d de um dado líquido é definido como a
razão entre o peso específico do líquido e o peso específico da água. Se a densidade relativa de um
óleo for de 0,93, por exemplo, o peso específico do óleo será (0,93 X 9,798), ou aproximadamente
9,112 KN/m3.
Para os fluidos hidráulicos usados comercialmente, a densidade relativa pode variar de 0,80 a 1,45.
VISCOSIDADE
A viscosidade é um termo freqüentemente usado. Em muitos casos, o termo é usado em um
sentido geral, vago e impreciso. Para ser explícito e específico, o termo