Apostila Mecatronica final

Apostila Mecatronica final


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os manômetros, localizados nas linhas, indicam a pressão normalmente suficiente
para superar cada resistência da válvula, mais a contra-pressão que cada válvula sucessiva ofere-
ça. A pressão no manômetro da bomba indica a soma das pressões necessárias para abrir cada
válvula individualmente.
QUEDA DE PRESSÃO ATRAVÉS DE UMA RESTRIÇÃO (ORIFÍCIO)
Um orifício é uma passagem restringida de uma linha hidráulica ou em um componente,
utilizado para controlar o fluxo ou criar uma diferença de pressão (queda de pressão). Para que haja
fluxo de óleo através de um orifício, precisa haver uma diferença ou queda de pressão. Inversamen-
te, se não houver fluxo, não haverá queda de pressão.
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Um aumento de queda de pressão através de um orifício sempre acompanha o aumento de
fluxo. Se o fluxo for bloqueado depois do orifício, a pressão se iguala imediatamente nos dois lados
da restrição, de acordo com a Lei de Pascal. Esse princípio é essencial ao funcionamento de muitas
válvulas controladoras de pressão compostas (balanceadas).
A PRESSÃO INDICA A CARGA DE TRABALHO
A pressão é gerada pela resistência de uma carga. Sabemos que a pressão é igual à força
dividida pela área do pistão. Expressamos essa relação pela fórmula geral:
 F
P = ____
 A
Onde:
P = pressão em Kg/cm2
F = força em quilos
A = área em cm2
Com isso, observamos que um aumento ou diminuição na carga resultará num aumento ou
diminuição na pressão de operação. Em outras palavras, a pressão é proporcional à carga, e a
leitura do manômetro indica a carga de trabalho (em Kg/cm2) a qualquer momento.
As leituras do manômetro normalmente ignoram a pressão atmosférica. Isto é, um manômetro
comum indica \u201czero\u201d à pressão atmosférica. Um manômetro absoluto indica 1 atmosfera no nível do
mar. A pressão absoluta é designada por Atm abs.
A FORÇA É PROPORCIONAL À PRESSÃO E À ÁREA
Quando se utiliza um cilindro hidráulico para fechar ou prensar, a força gerada pode ser
calculada por:
F = P x A
Como exemplo, suponhamos uma prensa hidráulica com uma regulagem de 100 Kg/cm2 de
pressão e essa pressão aplicada numa área de 20 cm2. A força gerada será de 2.000 Kg.
CALCULANDO A ÁREA DO PISTÃO
Calcula-se a área de um pistão pela fórmula:
A = 0,7854 X d2
Onde:
A = área em cm2
d = diâmetro do pistão em cm
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As seguintes relações são válidas:
F = P x A
P = F / A
A = F / P
VELOCIDADE DE UM ATUADOR
A velocidade com que um cilindro se desloca ou um motor gira depende do seu tamanho e da
vazão de óleo que estão recebendo. Para relacionar a vazão à velocidade, considera-se o volume
que deve preencher o atuador para percorrer uma dada distância.
Imagine dois cilindros. Se um deles tiver um diâmetro menor, a velocidade será maior; ou
então, se o diâmetro for maior, a velocidade será menor, desde que a vazão da bomba permaneça
constante em ambos os casos. A relação é a seguinte:
 Vazão (Q)
Velocidade = _________________
 Área (a)
Vazão (Q) = velocidade x área
 vol/tempo
Área (a) = _________________
 (a) velocidade
Q = L/min
a = dm2
v = dm/min
Concluimos com isso que:
1 \u2013 A força ou torque de um atuador é diretamente proporcional à pressão
e i ndependente da vazão;
2 - Sua velocidade dependerá da vazão indiferentemente à pressão.
VELOCIDADE NA TUBULAÇÃO
A velocidade com que o fluido hidráulico passa pela tubulação é um fator importante de
projeto, pelo efeito que a velocidade causa sobre o atrito. Geralmente, a faixa de velocidades
recomendada é:
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linha de sucção................................6 a 12 dm por segundo
linha de pressão.............................. 20 a 60 dm por segundo
Deve-se notar que:
1 - A velocidade do fluido, através de um tubo, varia inversamente com o
quadrado do diâmetro interno;
2 - Normalmente, o atrito do líquido num tubo é proporcional à velocidade, toda-
via, se o fluxo for turbulento, o atrito varia em função do quadrado da velocidade.
Dobrando-se o diâmetro interno de um tubo, quadruplicamos a sua área interna; assim, a
velocidade é apenas 1/4 no tubo maior. Diminuindo o diâmetro à metade, a área será 1/4, o que
quadruplica a velocidade do fluxo.
O atrito cria turbulência no fluido oferecendo resistência ao fluxo, o que resulta numa queda
de pressão ao longo da linha. Baixa velocidade é recomendada para linha de sucção visto que muito
pouca queda de pressão pode ser tolerada nesse local.
PROCEDIMENTO PARA SE DETERMINAR AS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO
Se o deslocamento da bomba e a velocidade do fluxo são dados, use essa fórmula para
calcular a área interna do tubo:
 L/min x 0,170
A = _______________________________
 velocidade (m/seg)
sendo A em cm2
Quando os dados de deslocamento e a área forem dados, a velocidade será:
 L/min x 0,170
velocidade (m/seg) = ____________________
 Área (cm2)
TUBULAÇÃO E SUAS ESPECIFICAÇÕES
A especificação nominal em polegadas para canos, tubos, etc. não é um indicador preciso do
diâmetro interno. Nos tubos padrão, o diâmetro interno real é maior que o tamanho indicado. Para
selecionar a tubulação, será necessária uma tabela que dê os verdadeiros diâmetros internos. Para
tubos de aço e cobre, as dimensões dadas são as dos diâmetros externos. Para determinar o
diâmetro interno, deve-se diminuir duas vezes a espessura da parede do diâmetro externo.
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TRABALHO E ENERGIA
Quando se movimenta uma força a certa distância, efetua-se um trabalho.
Trabalho = Força x Distância
Expressamos o trabalho em quilos x metro. Por exemplo, se um peso de 10 quilos é levanta-
do 10 metros, o trabalho é:
10 quilos x 10 metros = 100 quilogrâmetros (Kgm)
A fórmula acima não considera a velocidade em que o trabalho é feito. A velocidade com que
o trabalho é realizado é chamada potência. Para exemplificar a potência, pense em subir uma
escada. O trabalho realizado é o peso do corpo multiplicado pela altura da escada. Porém, será mais
difícil subir correndo do que andando. Quando se corre, o mesmo trabalho é realizado, porém de
maneira mais rápida.
 Força x Distância Trabalho
Potência = ____________________________ ou ______________
 Tempo Tempo
A unidade padrão de potência é o CV (cavalo vapor). Ele equivale a levantar 75 Kg a um
metro de altura em um segundo.
Também existem os equivalentes em energia elétrica e calor.
1 CV = 4.500 Kgm/min ou 75 Kgm/seg
1 CV = 736 Watts (energia elétrica)
1 CV = 41,8 Btu/min = 10,52 Kcal/seg
Obviamente, é desejável converter a potência hidráulica em CV, e assim conhecer as potên-
cias mecânicas, elétricas e caloríficas equivalentes.
POTÊNCIA NUM SISTEMA HIDRÁULICO
Num sistema hidráulico, a velocidade e a distância são indicadas pelo fluxo em l/min e a força
pela pressão. Assim sendo, poderemos expressar a potência hidráulica em:
Potência = litros / min x quilos / cm2
Passando a relação às unidades mecânicas, usamos esses equivalentes:
1 litro = 1.000 cm3
1 m = 100 cm
Portanto:
 L 1.000cm3 kg 1m 10 kgm
Potência = ___ ___________ x ____ x _____ = _____________
 min 1 cm2 10cm min
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logo:
 kgm
Potência = 10_______
 min
Isso nos dá a potência mecânica equivalente de um fluxo de 1 litro por minuto à pressão de
1 Kg/cm2.
TORQUE
 Torque é uma medida de quanto uma força que age em um objeto faz com que o mesmo
gire. O objeto gira sobre um ponto central, conhecido como \u201cponto pivô\u201d. A distância do ponto do
pivô ao ponto onde atua uma força \u201cF\u2019 é chamada braço do momento e é denotada por \u201cr\u201d.
O torque é definido pela relação:
T = r x F
Se for necessário converter