Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos Conceitos Básicos de Hidráulica

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Sistemas Hidráulicos e 
Pneumáticos
Profº Alexandre Hastenreiter AssumpçãoProfº Alexandre Hastenreiter Assumpção
Departamento de Engenharia de Produção
alex.hasten@gmail.com
Conceitos Básicos de Hidráulica
O que é a Hidráulica?
• A palavra Hidráulica vem da raiz grega “hidros” que significa água,
especificamente água em tubos. A Hidráulica é a parte da Mecânica
dos Fluidos que estuda líquidos em escoamento e sob pressão.dos Fluidos que estuda líquidos em escoamento e sob pressão.
• Apesar de “hidros” significar água, os princípios básicos da
Hidráulica são válidos para todos os fluidos líquidos, inclusive os
óleos utilizados em sistemas hidráulicos para transmitir potência
mecânica.mecânica.
• Os conceitos e princípios da Hidráulica são muito importantes no
funcionamento e operação de sistemas hidráulicos usados para
transmitir forças e momentos (potência).
Pressão
• A pressão (p) é definida como sendo a razão entre a força normal
atuante sobre uma superfície plana de um fluido (F) e a área desta
(A).(A).
F
A =
F
pA =
F
p
A
Pressão
• Unidades de pressão
[ ]
[ ]
[ ]
=
F
p
A
No sistema internacional de unidades: [F] = N e [A] = m². Assim:
Múltiplos do Pa: kPa (=10³ Pa); MPa (=106 Pa); GPa (=109 Pa)
[ ]A
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
= = =
2
F N
p Pa
A m
Outras unidades de pressão: atm (atmosfera), bar, kgf/cm²
1 atm = 101.325 kPa 1 bar = 105 Pa 1 kgf/cm² = 98066,5 Pa
Pressão
• Princípio de Stevin
Num fluido em repouso, a pressão varia apenas em função da
profundidade.profundidade.
h
patm patm
(ρ)óleo
p
W
= ∴ − − = ∴ − − ρ =
− − ρ = ∴
∑ atm atm
atm
F 0 pA p A mg 0 pA p A Vg 0
pA p A Ahg 0 = + ρatmp p gh
Pressão
• Princípio dos vasos comunicantes – Paradoxo hidróstático
O nível de fluido é o mesmo, em qualquer dos vasos
comunicantes, independente da respectiva forma.comunicantes, independente da respectiva forma.
Pressão
• Princípio de Pascal
A pressão num fluido em repouso é transmitida integralmente a
todos os seus pontos. Ftodos os seus pontos.
F1
F2
L1
L2
A2
A1 A2
Pressão
F1
F2
L
L2
L1
A2
A1
= ∴ = ∴1 21 2
1 2
F F
p p
A A
∀ = ∀ ∴ = ∴1 2 1 1 2 2A L A L
= 22 1
1
A
F F
A
= 12 1
2
A
L L
A
Pressão
• Exercício: Com base na figura anterior, calcule o módulo da força F2
sabendo que o módulo de F1 é 10 N e as áreas A1 e A2 são
respectivamente 1 cm² e 5 cm². Calcule o deslocamento L sabendorespectivamente 1 cm² e 5 cm². Calcule o deslocamento L2 sabendo
que L1 = 5 cm.
Pressão
• Pressão absoluta (p) e Pressão manométrica (pman)
= −man atmp p p
patm
p > patm
pman > 0 Pressões acima da pressão atmosférica
= −man atmp p p
patm
p < patm
pman < 0 Pressões subatmosféricas ou vácuo
Vazão mássica e Vazão volumétrica
Massa de fluido escoando através de 
uma determinada seção do tubo
Fluido escoando
v
∆s A
∀ = ∆A s ∆=
∆
s
v
t
Vazão mássica e Vazão volumétrica
• Vazão mássica é a quantidade de massa de fluido que atravessa
uma dada seção do escoamento por unidade de tempo.
ρ∀ ρ ∆m A s
• Vazão volumétrica (Q) é o volume de fluido que atravessa uma
dada seção do escoamento por unidade de tempo.
ρ∀ ρ ∆
= = = = ρ ∴
∆ ∆ ∆
�
m A s
m vA
t t t
= ρ�m vA
[ ] =� kgm s
dada seção do escoamento por unidade de tempo.
∀ ∆
= = = ∴
∆ ∆
A s
Q vA
t t
=Q vA
= ρ�m Q
[ ] =
3mQ s
Viscosidade
• A viscosidade é uma propriedade física do fluido que mede a
resistência deste ao escoamento.
• Existe uma relação entre o esforço cisalhante aplicado e a taxa de• Existe uma relação entre o esforço cisalhante aplicado e a taxa de
deformação do fluido. Nos fluidos newtonianos, o esforço ou a
tensão cisalhante aplicada é diretamente proporcional à taxa de
deformação (ou gradiente de velocidade).