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ANÁLISE DE UM CIRCUITO HIDRÁULICO DE UMA PRENSA VIRADEIRA
Mauro de Oliveira Estrela
Universidade Estácio de Sá (UNESA), Rio de Janeiro, Brasil
 mauroestrela@oi.com.br
Palavras-chave: Princípio de Pascal; fluidos hidráulicos; falhas em equipamentos hidráulicos.
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Abstract: This paper has as an objective encompassing the concepts of Pascal's principle, contamination in hydraulic system and selection of a hydraulic fluid. Performing measurement of pressure in hydralic circuit, implementing Pascal's principle to compare forces, therefore ensuring that from 1045kN on the machine generates non-conformities.
Resumo: Este trabalho tem por finalidade englobar os conceitos de princípio de Pascal, contaminações em sistemas hidráulicos e seleção de um fluído hidráulico. Realizando a medição da pressão no circuito hidráulico, aplicando o princípio de Pascal para comparar forças, verificando assim que a partir de 1045kN a máquina gerava não conformidades.
 
1-Introdução: 
O objetivo deste artigo é a análise de um estudo de caso realizado em uma máquina prensa viradeira de uma empresa metal mecânica do município de Horizontina.
Com um mercado cada vez mais competitivo, se faz necessária a geração de produtos conformes atendendo todas as especificações; com isso será utilizado o conceito e fórmulas do “Princípio de Pascal” para construir uma análise da situação na qual a máquina prensa viradeira não executa a dobra conforme as especificações.
2-Revisão de Literatura: 
Tem por objetivo falar sobre os princípios que serão utilizados na realização da análise de caso.
2.1-Princípio de Pascal:
Hallyday, Resnick e Krane (1996) enunciam: “Uma pressão aplicada a um fluido confinado é transmitida sem redução a todas as paredes do fluido as partes do recipiente que a contém”. 
Estes mesmos autores, baseando-se no princípio de Pascal, demonstram que em um pistão que contém fluído incompressível aplicando uma força externa no pistão, este terá um aumento de pressão em seu interior. No caso de um fluido em um cilindro que contenha um pistão móvel, a pressão em qualquer ponto não será apenas a exercida pelo peso do fluído que está acima dele, também deverá se levar em consideração a força exercida pelo pistão, conforme demonstrado na figura 1.
Fig. 1. Fluído em um cilindro.
Tendo o líquido utilizado densidade ρ, então podemos determinar o valor da pressão em um ponto, pela eq.(1).
P = 𝑝𝑒𝑥𝑡 + ρgh (1)
Em casos de prensa hidrostática destinada à transmissão e multiplicação de forças, segundo Linsingen (2003), a relação de formas é determinada pela razão de áreas dos pistões, demonstrada na eq.(2).
𝐹1/𝐴1=𝐹2/𝐴2 ou 𝐹2= 𝐴2/𝐴1×𝐹1 (2)
2.2-Contaminações em sistemas hidráulicos:
Parker (1999), afirma que a contaminação interfere na transmissão de energia vedando pequenos orifícios nos componentes hidráulicos. Nesta condição, a ação das válvulas é imprevisível, improdutiva, e também insegura. 
Durante sua operação, o fluído hidráulico gera calor, transferindo assim este calor às paredes. Consequentemente as partículas contaminantes acabam interferindo no resfriamento do líquido, o que pode ocasionar uma lubrificação ineficaz, atrapalhando todo o sistema hidráulico a trabalhar em sua total efetividade. 
Com isso deve-se sempre atentar qual lubrificante usar para cada caso. Temos a norma NAS 1638 que determina o parâmetro de partículas admissíveis em sistemas hidráulicos, como demonstrado na Figura 2 (abaixo), sendo estes valores relacionados a um volume de 100 ml de óleo. (HDA, 2008)
Fig. 2. Classes NAS 1638. Fonte: HDA (2008).
 
Cerca de 70 a 80% das falhas em sistemas hidráulicos são causadas por uma contaminação muito alta do fluído de trabalho. Com isso em qualquer caso de falha em um tipo deste sistema, devemos sempre nos atentar se está sendo utilizado o fluído correto e na maneira correta segundo as normas. 
2.3-Seleção de um fluído hidráulico:
Valle, Torricelli e Contadini ([s.d.]), afirmam que a seleção de um fluido hidráulico para determinado sistema deve se basear no conhecimento do tipo de bomba, nas condições de funcionamento, características operacionais, do projeto e da aplicação no sistema. Normalmente o fabricante da unidade hidráulica já determina o tipo de fluido a ser utilizado, mas dependendo de como ele será operado, em certas situações deve-se buscar um fluido que atente melhor as suas necessidades. Lembrando sempre que um bom fluido hidráulico deve ter o mínimo de variação em sua viscosidade com a temperatura, proteger contra corrosão e ferrugem e principalmente lubrificar todos os componentes para evitar poluições do fluido, e aumenta a vida útil do sistema. 
Branco (2010), afirma que há duas considerações preliminares: o grau de viscosidade e o tipo de óleo hidráulico. Estas especificações são normalmente determinadas pelo tipo de bomba hidráulica utilizada no sistema, temperatura e pressão de operação do sistema. 
Em síntese, na hora de considerar o fluído hidráulico que será utilizado é elogiável pesquisar o fluido que irá lhe proporcionar o aumento de performance do sistema, reduzir a manutenção, e que sua qualidade se mantenha por um longo período.
3-Objetivo: 
Após o conhecimento prévio dos termos e fórmulas a serem utilizadas, irá ser aplicado para o estudo de análise da falha que vem a ocorrer no circuito hidráulico de uma prensa viradeira, a qual em certas situações não consegue concluir a dobra de algumas peças de maneira eficaz.
4-Métodos:
Com a utilização de um manômetro de 0 a 400 bar, foi realizada a medição da pressão no circuito hidráulico da prensa. Para fazer o estudo desta falha, montou-se um diagrama de identificação da causa da avaria.
Em companhia deste circuito aplicou-se o princípio de Pascal para calcular a força que a máquina calcula e a força que a máquina disponibilizava no circuito através da expressão matemática de Linsingen (2003).
5- Resultados:
No estudo de caso desta prensa, verificou-se que a falha ocorria porque quando era necessário realizar uma dobra na qual fosse exigida uma força superior a 1045kN, a máquina não conseguia concluir a dobra, gerando não conformidade.
Durante a análise do problema montou-se um diagrama para a identificação da causa do problema, conforme a Figura 3. 
Fig. 3. Diagrama de identificação da causa
Após identificar a causa do problema, em um atuador hidráulico, analisou-se o circuito hidráulico, conforme Figura 4, para localizar o componente defeituoso. Usando o princípio de Pascal e os dados da máquina, juntamente da Tabela 1 para localização do problema.
Fig. 4. Esquema do circuito hidráulico 
Nos pontos M5 encontram-se especificamente a localização de onde mediu-se a pressão da máquina prensa viradeira com um manômetro, segundo foi relatado no método utilizado.
Tabela 1 – Valor calculado pela máquina.
Levando estes valores em consideração, e com o manômetro instalado nos pontos M5 da Figura 4, mediu-se a pressão real que o sistema alcança com as configurações da máquina para pressão máxima, e pelo princípio de Pascal se calculou a força (Tabela 2). 
Tabela 2 – Valor real do circuito hidráulico.
Por meio desses resultados, podemos concluir que a pressão real do circuito hidráulico está abaixo da que vem sendo calculada pela máquina. A força de um cilindro hidráulico é calculada conforme a equação 3; entretanto, pelo fato da máquina em análise possuir dois cilindros, devemos calcular a força através da equação 4.
F= P.A 						(3)
F= 2P.π.R2 						(4)
Dessa forma comparamos os valores programados pela máquina e os reais obtidos, onde na Figura 5 se representa o gráfico dos valores programados pela máquina, e na Figura 6 mostra os valores reais de força em função da pressão. Os dados obtidos na Figura 6 foram calculadosutilizando a leitura do manômetro instalado nos pontos M5, como mostrado na Figura 4 e equação 3. Fica clara a verificação de que a força da prensa não chega ao valor programado pela máquina estabilizado em 1045kN.
Fig. 5. – Sistema ideal da prensa viradeira.
Fig.6. – Força Real X Força Programada da máquina da prensa viradeira. 
Identificou-se que o atuador do sistema hidráulico da prensa está com vazamento, fazendo com que o óleo se desvie do circuito, indo direto para o reservatório. O óleo não percorrendo o circuito de maneira adequada, não torna-se possível que possa executar suas funções; dessarte a máquina altera seus gráficos de pressão. 
6-Conclusão:
Através dos estudos prévios, calcularam-se as forças em razão da pressão se utilizando do princípio de Pascal, assim possibilitando explicar a influência de contaminantes em circuitos hidráulicos. Também a importância da escolha do fluido ideal para cada operação.
Com a coleta de dados da máquina e utilizando as equações apresentadas, confirmou-se que a máquina está com dificuldade de realizar a dobra em situações especificas, devido ao fato da força realizada pela máquina prensa viradeira, estar abaixo da força que foi calculada pela máquina, como mostrado nas tabelas 1 e 2. Pelo fato da força ser em função da pressão, se a pressão não aumentar como o programado, ocorre o vazamento em algum componente do circuito hidráulico. Dessa forma, tendo em mente o que foi estudado sobre o princípio de Pascal, a pressão se distribui em todos os pontos se não houver vazamento.
Neste trabalho foi possível realizar o estudo do problema na prensa viradeira, identificando o problema com o uso de organograma e as equações, e então se escolheu a solução mais adequada, que era realizar a troca da válvula onde ocorria o vazamento e assim resolver o problema.
7-Referências: 
BRANCO, Renata. Como escolher o lubrificante hidráulico correto. Disponível em:<http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/3220-como-escolher-o-lubrificante-hidraulico-correto/>, Acesso em: 06 abr. 2012.
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; KRANE, Kenneths S. 4. Ed. Física 2. Rio de Janeiro: LTC Livros técnicos e científicos Editora S.A, 1996.
HDA. Acessórios e equipamentos LTDA. Classes de contaminação. http://www.hdanet.com.br/HDA%20Classes%20de%20Contamina%C3%A7%C3%A3o.pdf>, Acesso em: 21 maio de 2012. (Boletim Técnico 001-93)
LISINGEN, Irlan Von. Fundamentos de Sistemas Hidráulicos. 2.ed. Florianópolis: Ed. da UFSC, 2003
PARKER. Tecnologia Hidráulica Industrial. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAM6QAG/hidraulica>. Acesso em: 15 Abr. 2012.
VALLE, Lyss; TORRICELLI, Marcelo; CONTADINE, Mauricio A. Óleos Hidráulicos Automotivos Industriais: Tipos, Classificação e Desempenho. Disponível em: <http://wwwp.feb.unesp.br/jcandido/manutencao/Grupo_17.pdf>. Acesso em: 01 Abr. 2012.
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