Prova de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 2020

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PROVA DE SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 
PROF ME: VICENTE DE PAULA GONÇALVES JUNIOR 
 
 
 
QUESTÃO 1 VALOR 1,5 NOTA 
 
1) Dentro do setor industrial se torna imprescindível o uso de sistemas hidráulicos 
para realizar algum tipo de trabalho. Esse modal é de largo empregado por ter 
ótima eficiência quando se quer içar e/ou transportar alguma carga. Isso se dá pelo 
fato que o elemento de trabalho (óleo hidráulico) possui efeito de 
incompressibilidade, proporcionando ao sistema suportar maiores cargas. 
Geralmente esses sistemas são compostos de unidade de potência, que são as 
bombas que geralmente são de engrenagens, que tem como função fornecer 
energia ao fluido, tubulações, válvulas direcionais e atuadores hidráulicos. 
Analisando o sistema em questão sabemos que se torna um dos mais clássicos 
problemas de mecânica dos fluidos, que se tem como maior 
deficiência/dificuldade o cálculo da perda de carga . O cálculo da perda de carga 
se compreende como a energia de pressão perdia e dissipada em forma de calor. 
Vamos imaginar uma situação hipotética em que um sistema hidráulico de uma 
determinada empresa está com uma certa ineficiência, a viscosidade do fluido de 
trabalho está diminuindo consideravelmente, acarretando em vazamentos. Um 
engenheiro mecânico analisou o sistema e observou que a perda de carga era de 
100 bar. Ao trocar algumas configurações do sistema (aumentando diâmetro de 
tubulação, eliminando singularidades, diminuindo metro de tubulação), refazendo 
os cálculos, reduziu seu para 2 bar. Seguindo esse contexto calcule de maneira 
trivial, o ganho de temperatura que o fluido de trabalho sofreu, com a perda de 
carga de 100 bar e 2 bar. Faça um breve comentário de qual sistema acarretou 
maior aumento de temperatura, e o porquê da diminuição da temperatura no outro 
sistema. 
 
Dica muito importante e facilitadora: Calor específico do óleo 2000 J/kg.K, massa 
específica rhô = 850 Kg/m³. 
QUESTÃO 2 VALOR 0,5 NOTA 
 
Em sistemas hidráulicos comerciais as bombas suportam pressão máxima de 210 bar. 
Suponhamos que você fosse convidado a analisar o circuito abaixo. Seguindo suas 
análises verifique (amparado em cálculo) se a bomba do circuito abaixo suportaria a 
pressão imposta pelo sistema? 
Para o mesmo sistema, qual deve ser a vazão da bomba se o curso da haste é de 1m e 
como exigência de projeto a carga deve ser elevada em 0,5 min. 
 
Dados: 1Kgf/m² ------ 0,000098 bar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO 3 VALOR 1 NOTA 
 
A talha hidrostática da figura deve elevar uma barra de aço com massa m= 1910 Kg à 
velocidade de 26,3 cm³/rot. O motor utilizado para acionar a polia possui um 
deslocamento volumétrico (cilindrada) Vg2 = 200 cm³/rot. Sendo a rotação do motor 
elétrico de acionamento da bomba, n1 igual a 1750 rpm, seguindo esse contexto 
determine. 
Dica que auxilia muito: Considere o rendimento volumétrico 0,92. 
a) A pressão do sistema em bar 
b) A rotação do motor n2 em rpm 
c) A vazão em lpm e o deslocamento V1 da bomba em cm³/rot. 
d) Os torques na bomba T1 e no motor hidrostático T2 em N.m 
e) A potência do motor elétrico P1 em KW 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO 4 VALOR 0,5 NOTA 
 
Especifique o tamanho da bomba de um sistema hidráulico que trabalhará a 1750 rpm, a 
fim de suprir dois atuadores que funcionam assincronicamente (não simultâneo). 
Dados: Dp = 63mm 
 Dh = 45mm 
 Va = 5 cm/s 
 Vr = 8 cm/s 
 ηt = 0,80 
 ηmh = 0,87 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO 5 VALOR 1,0 NOTA 
 
Dimensione o reservatório para um sistema hidráulico, cuja a bomba fornece uma vazão 
de 30 l/min e o óleo deverá ser mantido a uma temperatura de 70 ºC, sendo que a 
temperatura média ambiente é de 25ºC. Para manter a temperatura do fluido em 70ºC o 
sistema deve transferir para o ambiente um fluxo de calor de 3500 Kcal/h. Seguindo essa 
configuração, determine qual o volume mínimo que deve ter o reservatório, e suas 
dimensões. 
 
Dica que facilitará muito: Faças os cálculos do dimensionamento do reservatório pela 
área de troca térmica e volume, seguindo essa relação 1L.2L.3L. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO 6 VALOR 1,0 NOTA 
 
 
Calcule o Fator de segurança da haste de um cilindro hidráulico cujo do Dh = 18mm, A carga 
a ser aplicada é de 5500 N e o comprimento da haste é de 800 mm. Considere a montagem 
do cilindro como caso 1. Refaça os cálculos considerando que o cilindro seja montado pelo 
caso 3. Se houve variância considerável no fator de segurança comente. Utilize o módulo 
de elasticidade de 2.1 x 107 N/cm². 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela concernente ao dimensionamento de bombas de engrenagem 
 
 
Q = V * A 
 Vg = 
1000 ∗ 𝑄𝑏 
n ∗ 𝜂𝑣
 N = 
𝑀𝑡∗ n 
9549
 N = 
𝑄𝑏∗ P (𝑏𝑎𝑟) 
600 ∗ 𝜂𝑡
 
Mt = 
 𝑄 𝑏∗ 𝛥𝑃
100 ∗ 𝜂𝑚ℎ
 Re = 
𝑝∗𝐷∗𝑉
µ
 
 
ηt = ηv * ηmh Pot = 
𝑀𝑡∗𝑛
7121
 
 
n = 
𝑉
2𝜋𝑅
 Mt = F * R