Acessórios em Sistemas Hidráulicos

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Hidráulica Básica
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Módulo 10 Acessórios
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1.Sumário
Introdução 
Atenuação de ruído 
Controle de temperatura do fluido
Manômetro
Piezômetro
Pressostatos
Transdutor de pressão
Componentes para medição de temperatura
Componentes para medição da vazão
Componentes para indicação de nível
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2. Objetivos
Ao final do módulo o treinando deverá estar apto a:
Identificar os componentes considerados como acessórios de um sistema hidráulico,
Enumerar as funções de cada componente acessório no sistema hidráulico,
Descrever sucintamente o funcionamento de cada componente acessório,
Identificar a localização de instalação de cada componente no sistema. 
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3. Conteúdo
3.1. Introdução
O conceito acessório, pode conduzir a uma falsa idéia se tratarmos da totalidade dos componentes. Porém se levarmos em consideração a função correta dos equipamentos hidráulicos identificados como acessórios, estes têm importância tão grande quanto os elementos de acionamento de entrada, saída e de comando.
Podem ser :
Componentes para atenuação de ruído,
Componentes para controle de temperatura,
Componentes para bloqueio de vazão,
Componentes para funções de controle e indicação.
3.2. Atenuação de ruído
Os equipamentos hidráulicos podem apresentar ruídos de estrutura, do fluído e aéreo que se influenciam mutuamente, e existem várias providências que podem ser tomadas para eliminar estes ruídos. 
3.2.1. Atenuação do ruído de estrutura
Por causa das grandes áreas e das paredes de chapa fixa utilizadas, os reservatórios de fluído tornam-se grandes ressoadores. Utilizando atenuadores de ruído é possível fazer um desacoplamento do ruído da estrutura, do reservatório, tomando medidas como :
Colocar a bomba sobre coxins,
Instalar suportes de bomba isentos de oscilação,
Utilizar mangueiras onde for possível,
Fixar a tubulação com dispositivos atenuadores de ruído.
A queda possível no nível de ruído, depende de muitos fatores como o tipo de bombas, pressão de trabalho, tipo de tubulação, montagem, etc. Por este motivo os valores exatos dos níveis de redução de ruídos são difíceis de ser determinados. Os materiais atenuadores utilizados devem ser ajustados às diferentes combinações de situações, como suportes elásticos para bombas e/ou amortecedores de vibração.
3.2.1.1. Suporte de bombas
O suporte da bomba une a bomba hidráulica ao motor de acionamento, onde a transmissão do ruído da estrutura e das oscilações são minimizados. As oscilações da bomba são isoladas e atenuadas por um anel de borracha compatível á temperatura e ao fluido, que transmite todas as forças uniformemente.
Através da instalação de um acoplamento elástico, não ocorre mais uma ligação rígida entre bomba hidráulica e motor de acionamento, e com isto o nível de ruído de um equipamento hidráulico pode ser consideravelmente reduzido.
 
Figura 1. Suporte elástico de bomba, e sua montagem
Figura 2. Suporte elástico de bomba com trocador de calor, e sua montagem.
A estrutura básica (1) forma com o flange de ligação uma unidade rígida para o motor elétrico, que é ligada por meio de um anel de borracha perfilado (3) e um anel de fixação (2) com o flange da bomba. A dureza e a qualidade do anel perfilado de borracha, são ajustados aos respectivos tipos de bombas, à potência de acionamento e ao fluido de pressão. Os elementos refrigerantes (5) e a carcaça condutora do ar, são montados e dispostos na estrutura básica, e a hélice do ventilador (6) é montada no eixo do motor. 
3.2.1.2. Amortecedores de vibração 
Para uma montagem de tubulações rápida, limpa e de disposição clara e segura, são utilizados suportes e presilhas de fixação que absorvem coques e que atenuam vibrações.
Estes dispositivos têm as funções de :
Fixação segura dos equipamentos, em caso de carga estática ou dinâmica
Atenuação de vibração
Atenuação de ruído
Absorção de choque
Possibilitar em caso de mudança de temperatura a compensação do comprimento dos tubos.
A fixação por meio de presilhas deve ser executada de tal maneira , que um possível esfregar, atrito, ou dobrar sejam evitados. As características amortecedoras de vibração e ruídos das presilhas são de fundamental importância, uma vez que por meio destas é evitada uma transmissão do ruído da estrutura da tubulação sobre o equipamento total.
Figura 3. Suporte de elastômero, e anel amortecedor de vibração para tubos.
Figura 4. Presilha de fixação
3.2.2. Atenuação do ruído do fluído
O ruído produzido pelo fluído ocorre sobretudo pela pulsação de pressão,e para atenuação podem ser adotadas soluções tais como :
Instalação de acumuladores hidráulicos que atenuam a pulsação de pressão,
Geração de contra pulsação a qual neutraliza a pulsação total do sistema.
3.2.3. Atenuação do ruído aéreo
A atenuação deste tipo de ruído é possível com a utilização de coberturas de absorção 
sobre o agregado hidráulico, tampas removíveis atenuadoras de ruído.
O material utilizado para a atenuação do ruído não pode ser inflamável, e a ventilação ou resfriamento do equipamento hidráulico não pode ser prejudicado com a instalação destes dispositivos.
3.3. Controle de temperatura do fluido
A energia é necessária para a geração de pressão e vazão. Esta energia é novamente liberada em partes através da perda de pressão nas tubulações e equipamentos quando então é transformada em calor.
Esta parte de energia transformada situa-se entre 15 a 30 % da potência d a bomba instalada.
A dissipação do calor gerado pode ser feita de duas maneiras :
Pela superfície do reservatório de fluido,
Por trocadores de calor.
A superfície do reservatório deve ser projetada de tal forma que a perda total de calor possa ser dissipada ao ambiente, o que não acontece porque na maior parte dos casos, devido ao pequeno espaço disponível para a montagem.
A temperatura é mantida constante através da potência de radiação dos reservatórios, da superfície da tubulação e das máquinas, isto é, a superfície da máquina também opera como radiador.
Através da instalação de refrigeradores adicionais, o volume do reservatório pode ser diminuído. Problemas de calor que ocorrem por trabalho em vários turnos e uma maior temperatura do ar, podem ser evitados. Podem ser instalados radiador óleo-ar ou 
resfriador de calor à base de água, também chamado de trocador de calor. 
O radiador é instalado no circuito do fluido de um equipamento ou máquina.
Figura 5. Radiadores óleo-ar 
Para que boa dissipação de calor seja possível, é necessária uma velocidade de vazão alta nos tubos de refrigeração dos trocadores de calor.
Figura 6. Trocador de calor óleo-água
3.4. Componentes para bloqueio da vazão
Registros de diferentes tipos são instalados em tubulações hidráulicas para o bloqueio, isolação,ou desvio das vazões. Não são apropriados para serem utilizados como estranguladores pois estão constantemente totalmente abertos ou totalmente fechados.
Os registros de esfera, por exemplo, possuem uma vasta área de aplicação e são instalados em quase todos os ramos da industria. Eles se distinguem por uma forma de construção compacta, com fácil acionamento também sob altas pressões, pequenas forças de comutação. São Apropriados para altas pressões de pulsação com vedação isenta de vazamento.
Figura 7. Registro de esfera
A esfera (1) desliza livremente entre vedações do material sintético (2) pré-tensionados. A esfera é acionada por um fuso de ligação (3) vedado herméticamente,em cuja extremidade externa há uma disposição para fixação de uma alavanca de atuação (4). Um pino de batente (5) e um disco de batente (6) limitam a posição de ligação. 
3.5. Componentes para Funções de controle e Indicação
Para o controle de equipamentos hidráulicos são instalados elementos de controle e indicação. Estes elementos de indicação podem ser instalados de modo permanente no equipamento ou serem montados para fins de controle, em caso de necessidade, nos pontos de medição pre-instalados . 
 
A instalação destes elementos deve ser prevista quando da elaboração dos circuitos, para a instalação de tomadores de pressão, engates rápidos, registros para isolação de esfera, conexões, através dos quais os elementos são conectados no circuito.
Com os indicadores que são instalados permanentemente podem ser medidos :
Pressão
Temperatura
Vazão
Nível no reservatório-
O tipo de ligação e o ponto de medição devem ser estabelecidos na elaboração dos circuitos . Uma montagem posterior da conexões gera custos desnecessários. 
3.5.1. Manômetro
O manômetro é um tubo, geralmente em forma de “ U “, contendo um líquido de peso específico conhecido, cuja superfície livre se desloca verticalmente acompanhando as variações da pressão.
Podem ser :
Tipo aberto. 
Tem a superfície líquida de um lado em contato com o ar.
 
Tipo diferencial.
Não tem contato com a atmosfera, é empregado para medir diferenças de pressão.
3.5.1.2. Piezômetro
O piezômetro é a forma mais simples de manômetro, pois é somente um tubo engastado na parede de um recipiente ou canalização para medir a pressão nele reinante. 
Sendo a pressão interna, a mesma, em qualquer ponto do líquido contido no tanque ou na tubulação, os níveis a que as colunas líquidas nos tubos atingirão, são os mesmos e representaram a pressão reinante através das alturas das colunas.
Os piezômetros medem pressões manométricas, porque sobre a superfície livre do líquido, no tubo, atua a pressão atmosférica. 
Os piezômetros servem dentro de certos limites de pressão, porque exigem tubos muitos longos quando os líquidos são leves, e é impossível medir com eles as pressões dos gases. Tais inconvenientes podem ser contornados com a utilização de tubos cheios de um ou mais líquidos de pesos específicos conhecidos, diferentes daquele cuja pressão se quer medir.
Os piezômetros também podem ser empregados para medir pressões dos líquidos em movimento nas canalizações. Os tubos devem ser instalados na tubulação em direção normal à corrente líquida, respaldando-se com a superfície interna deles, para que a altura da coluna não seja influenciada pela velocidade do líquido. 
É comum, em hidráulica, medir a diferença de pressão entre dois pontos de um encanamento ao invés de tomar as pressões absolutas ou manométricas.
3.5.1.3. Manômetro tipo Bourdon
O tubo de Bourdon consiste basicamente de um tubo metálico de seção elíptica, tendo uma de suas extremidades em contato com a fonte de pressão e a outra extremidade fechada e ligada a uma haste que comunica seu movimento a um mecanismo que traduzira´ o valor a ser medido.
Figura 8. Manômetro tipo Bourdon
Com este instrumento é indicado no equipamento a sobre pressão de operação em relação à pressão atmosférica. A indicação ocorre por meio de uma mola tubular ou diafragma .
Pela aplicação de pressão na parte interna , o tubo tende a distender-se. Este movimento é transmitido a uma escala através de um mecanismo, indicando assim o valor da pressão.
A diferença de pressão entre a pressão no tubo/mola (1) e a pressão atmosférica gera uma deformação da extremidade livre da mola tubular. O curso de medição linear é transmitido por meio de uma haste de tração (2), para o ponteiro, e por meio dos ponteiros na escala (4) para a indicação.
Figura 9. Constituição do manômetro com mola tubular
Para o amortecimento nas leituras da pressão em pontos de medição onde ocorrem grandes cargas dinâmicas, como trocas rápidas e freqüentes de carga, picos de pressão, vibrações e pulsações, os manômetros são preenchidos com fluido na maior parte das vezes com glicerina.
Figura 10. Manômetro com mola tubular
Um fator importante nestes aparelhos é a elasticidade do material com que é feito o tubo flexível. Geralmente empregam-se ligas de cobre e níquel por terem baixos coeficientes de dilatação pelo calor.
Devido à elasticidade do material não ser limitada, estes aparelhos devem ser utilizados sempre dentro dos limites de pressão para os quais foram construídos. Também não se deve utilizá-los dentro de faixas muito menores do que os de suas limitações, pois isto acarretaria perda de sensibilidade do instrumento.
Aferição e calibração dos manômetros devem ser feitas sempre, pois são necessários para o ajustes de válvulas controladoras de pressão, para determinar forças que um 
cilindro desenvolve ou o torque de um motor . Na calibração e aferição são importantes fatores como ajuste de zero, multiplicação ou faixa, angularidade.
 
Este tipo de construção é apropriado para a indicação de pressão de fluidos líquidos e gases. Não podem ser instalados em caso de fluidos com alta viscosidade ou aqueles que se cristalizem e ainda fluidos que atacam as ligas de cobre. 
3.5.1.4. Manômetro tipo com Diafragma
Estes tipos de indicação de pressão são ao contrário dos dispositivos de mola tubular, menos sensíveis às vibrações. São apropriados para a medição de gases, corrosivos, impuros ou líquidos com alta viscosidade.
Figura 11. Constituição do manômetro com diafragma
Um diafragma acentuadamente ondulado (1) fixado entre dois divide a câmara de pressão em câmaras de pressão individuais. A diferença de pressão entre as duas câmaras gera no diafragma uma flexão correspondente, que é transmitida ao ponteiro por meio de uma haste impulsora, o qual indica o valor medido em uma escala. 
3.5.1.5. Manômetro de pressão diferencial
Com este dispositivo é indicada a diferença de pressão entre duas pressões de trabalho. A indicação ocorre através da construção de mola tubular ou diafragma . Para a indicação de pressão em pontos de medição que apresentam alta dinâmica, como ocorre no caso de constantes e rápidas trocas de carga, pressões extremas, vibrações e pulsações, os dispositivos de indicação são preenchidos com glicerina para amortecimento.
Nos manômetros de pressão diferencial com mola tubular, trabalham dois sistemas de medição de mola independentes um do outro. 
Figura 12. Manômetro de pressão diferencial com molas tubulares
Estes dispositivos servem para indicar a pressão diferencial de fluidos líquidos e gases, contanto que estes não apresentem a inconveniências citadas para este tipo.
Os dispositivos diferenciais com diafragma, são equipados com duas câmaras de pressão que são separadas por meio de um diafragma que se deforma e indica a diferença das duas pressões.
Figura 13. Manômetro de pressão diferencial com molas tubulares 
3.5.1.6. Válvula seletora de manômetro
as válvulas seletoras de manômetro servem para o controle de até nove diferentes pontos de medição de pressão em um equipamento hidráulico. Através de válvulas giratórias, as quais estão montadas na válvula seletora, as respectivas pressões do sistema são indicadas no manômetro de acordo com a seleção feita.
Figuras 14. Válvula seletora de manômetro com e sem manômetro instalado
3.5.2. Pressostatos
Os pressostatos são instalados em equipamentos hidráulicos para funções de comando e controle.
Os pressostatos são usados para ligar ou desligar circuitos elétricos nas pressões desejadas, através de elementos de comutação, para ativar as válvulas operadas por solenóides ou outros dispositivos usadosno sistema.
Podem ser executados eletronicamente ou hidro-elétricamente. Podem ser do tipo com êmbolo ou com mola tubular.
3.5.2.1. Pressostatos de êmbolo
Os pressostatos de êmbolo, compõem-se essencialmente de carcaça, êmbolo, mola de pressão, elemento de ajuste e microinterruptor. 
A pressão a ser controlada atua sobre o êmbolo (2). O êmbolo se apóia sobre o prato da mola (6) e trabalha contra a força livremente ajustável da mola de pressão (3). O prato da mola transfere o movimento do êmbolo para o microinterruptor (5). Assim, o circuito elétrico é ligado ou desligado conforme o tipo de ligação. O ajuste da pressão ocorre por meio de um parafuso (7), e pode ser fixado através de outro parafuso (8). Os bornes condutores de corrente são cobertos por película isoladora.
Figura 15. Pressostato de êmbolo
Os pressostatos podem ser montados opcionalmente com conexão de dreno, lâmpada de controle , em placas, tubulações, etc. Devem ser montados de maneira que fiquem livres de vibrações e condições para amortecimento dos choques de pressão. 
Em todos os pressostatos de êmbolo, o diferencial de pressão de comutação depende da pressão. Para atingir um diferencial de pressão de comutação menor, é aplicada a execução com conexão para dreno de óleo.
Pode-se usar pressostatos com dois interruptores elétricos separados cada um dos quais é operado por pressões diferentes. Utilizando os dois microinterruptores, pode-se manter as pressões do sistema numa relação amplamente variável entre alta e baixa pressão. 
Figura 16. Controle de alta e baixa pressão 
3.5.2.2. Pressostatos com mola tubular
Os pressostatos com mola tubular, ao contrário dos pressostatos de êmbolo, também são apropriados para operação com fluidos especiais e gases como fluidos de pressão. 
Figura 17. Pressostato com mola tubular 
A pressão a ser controlada atua sobre a mola tubular (2), que flexiona com a atuação da pressão. Com a atuação da pressão, a mola tubular flexiona a alavanca de acionamento (3) fixada nela, que transmite o movimento ao microinterruptor (4). Assim, o circuito elétrico é ligado ou desligado conforme a necessidade.
A pressão de comutação é determinada pela distância do microinterruptor até a alavanca de comando (3). Se a elevação da pressão continuar, a mola tubular continuará flexionando, com isto, é atuado um segundo microinterruptor, e por meio da alavanca de acionamento o circuito elétrico é ligado ou desligado.
 3.5.2.3. Pressostatos eletrônicos
O pressostato eletrônico é concebido como combinação de transdutor, indicador e circuito de avaliação. Ao contrário dos pressostatos mecânicos, o pressostato eletrônico não apresenta peças de montagens móveis. As principais áreas de aplicação , são sinalização de pressão e de valores limites na área da hidráulica, na área de comando de processos e em geral na área de indicação e regulagem. 
Para estações de acumuladores com circuito sequencial de bombas, assim como em caso de grandes equipamentos hidráulicos, é sugerida a instalação de pressostatos comandados por microprcessadores. 
Figura 18. Pressostato eletrônico 
Os pressostatos eletrônicos são uma alternativa em lugar de manômetros mecânicos com contatos de valores limites. Apresentam características como :
Indicadores digitais
Pontos de comutação independentes
Ajustes dos pontos de comutação sem atuação da pressão
Indicação do estado de comutação por meio de componentes eletrônicos
Etc
3.5.3. Transdutor de pressão
transdutores de pressão tem a tarefa de ligar ou desligar um circuito elétrico dependendo da pressão. Eles transformam a pressão linearmente em um sinal elétrico.
São instalados onde são duras as condições de trabalho, assim como na área laboratorial. São :
Resistentes a picos de pressão,
Apropriados para altas cargas dinâmicas estáveis quanto á temperatura.
Figura 19. Transdutor de pressão
A pressão a ser indicada, expande uma membrana de medição cuja força é determinada conforme o estágio de pressão a ser indicado. A deformação elástica da membrana de medição é transformada em alteração de resistência através de uma fita de medição por dilatação, Stran Gauge. Amplificadores geram os sinais de referência elétricos desejados.
3.6. Componentes para medição de temperatura
Para a avaliação da respectiva temperatura média operacional ( eventualmente ligada a um resfriador ou aquecedor ) são utilizados termômetros de haste com sensores. 
Eles são instalados no reservatórios de um fluido. Para poder manter constante a temperatura desejada do fluido, são utilizados em grande parte termômetros de contato ou termostatos que são interligados aos sistema de refrigeração ou aquecimento.
Figura 20. Transdutores de medição de temperatura 
3.7. Componentes para medição da vazão
Há diferentes métodos para a medição da vazão em equipamentos hidráulicos. Os dispositivos de medição são localizados em pontos estratégicos no sistema, que 
transformam as informações da vazão em sinais, normalmente elétricos, que são traduzidos em leitura analógica ou digital.
Esses métodos podem ser :
Medição direta
 	Métodos de medição que atuam conforme o princípio de deslocamento.
Contador tipo turbina
Contador tipo palheta
 
Medição indireta
 
	Sistemas de medição que atuam conforme o princípio de pressão de 
	represamento.
Diafragma ( placa de orifício )
Estrangulador
Corpo flutuante
Estes elementos indicadores se destacam pelo pequeno volume de construção.
 
Figuras 21. Medidor de fluxo tipo turbina
Figura 22. Instrumento de medição de vazão
3.8. Componentes para indicação de nível
Para este tipo de medição, podem ser instalados comutadores de bóia e/ou indicador do nível de fluido. 
Figura 23. Comutador de bóia
Com o comutador de bóia pode ser controlado o nível máximo e mínimo do fluido em reservatórios. 
Se um dos pontos de medição é ultrapassado ou insuficiente, então a bóia aciona um contato quando passa por um ponto de comutação ajustado a um dispositivo de controle. Este sinal é conduzido para um instrumento de controle ou ativa uma função, por exemplo , desligamento do equipamento em caso de nível de fluido muito baixo ou acionamento da bomba.
Os indicadores de nível do fluido podem ser montados em reservatórios hidráulicos equipados com termômetros ou com sensores. Eles indicam o nível da superfície do fluido em reservatórios hidráulicos.
Figura 24. Indicador de nível 
O controle do fluido serve para a inspeção automática de nível do fluido. Se o nível estiver insuficiente, um contato é acionado. Este sinal é conduzido a um instrumento de controle ou ativa uma função. 
Estudo dirigido
 
 Relacione quatro funções consideradas acessórias.
 Quais os tipos de ruídos podem ser encontrados em uma instalação 
	 hidráulica ? 
 Quais medidas podem ser tomadas para atenuação de ruídos ? 
 
 Quais componentes atenuadores podem ser usados para atenuação 
	 de ruídos ? 
 
 Como pode ser feita a dissipação de calor em um sistema hidráulico ?
 
 O que são componentes para bloqueio de vazão ?
 
 O que é um manômetro ?
 Como podem ser os manômetros ?
 O que é um piezômetro ? Para que servem ?
Como é um manômetro tipo Bourdon ?
O que é um manômetro tipo com diafragma ?
O que é um manômetro de pressão diferencial ?
O que são pressostatos ?
Como podem ser os pressostatos ?
como pode ser um medidor de vazão ?
 
 
 
Centro de Treinamento de Furnas - CTFU
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