Avaliação I - 2018-1

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Horário da avaliação: 19h00 às 22h00min 
 
 
 
ACADÊMICO: _________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
Considerações Boa avaliação! 
• Obrigatório o preenchimento à caneta (cor - azul ou preta) dos resultados de cada questão; 
• O celular não poderá ser utilizado em hipótese alguma durante a avaliação; 
• Tempo mínimo de prova: 30 minutos 
• Os últimos 3 alunos que permanecerem em sala deverão sair juntos 
• Não será permitido uso e o empréstimo de qualquer material de consulta durante a avaliação, apenas o uso individual do 
formulário de equações. 
 
01 – (_____/1,0) Um sistema hidráulico é um conjunto de elementos físicos convenientemente associados 
que, utilizando um fluido considerado incompressível como meio de transferência de energia, permite a 
transmissão e controle de forças e movimentos através de suas propriedades físicas, químicas e térmicas. 
 
a) Descreva detalhadamente o um circuito hidráulico 
genérico representado na figura ao lado, desde sua 
entrada de energia até sua saída, com base nos 
fluxos de energia, matéria e informação. 
b) Com base ainda nesta mesma figura, apresente a 
relação que determina a eficiência global (total) 
deste sistema. 
c) Existe diferença entre Q1 e Q2 e/ou p1 e p2? 
Justifique essas diferenças caso afirmação positiva. 
 
 
03 – (______/1,0) Com base nos três circuitos que representam o princípio hidrostático aplicado ao 
movimento linear, determine as velocidades (v) do cilindro hidráulico e as máximas forças (F) de saída do 
cilindro diferencial, para as três variações de ligação dadas. Considere a vazão volumétrica bomba (qV1) igual 
a 300 cm3/s e a pressão do sistema ajustada em 100 bar. A1 = 100 cm2 e A3 = 50 cm2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
02 – (______/1,0) Sabe-se que o conhecimento das propriedades físicas e químicas dos fluidos hidráulicos, 
são fundamentais para a interpretação do comportamento dinâmico dos circuitos hidráulicos. Para duas 
importantes propriedades, determine os itens abaixo: 
a) Qual a máxima variação da pressão (p) em bar 
exercida sobre um fluido, com base em suas 
características apresentada na tabela abaixo. 
Considere a viscosidade dinâmica µ = 0,05 
N.s/m2 na máxima pressão, uma constante c = 
1,7.10-3 bar-1, sendo este fluido 
 
 
Properties HLP 32 
Viscosidade a 40 ºC, mm2/s 33,07 
Viscosidade a 100 ºC, mm2/s 6,2 
Massa específica a 15º C, kg/m3 870 
Ponto de Fulgor, ºC Mín.195,0 
Indice de Viscosidade Mín. 94,0 
b) A compressibilidade é outra propriedade dos 
fluidos hidráulicos. Considerando o cilindro da figura 
abaixo, contendo 1 litro de óleo, e que está sujeito a 
uma variação de pressão dp/dt desde 10 a 190 bar. 
Qual o volume adicional de óleo que deve ser 
bombeado para o cilindro, para um β = 0,95 x109 N/m2? 
 
 
 
CURSO: Engenharia Mecânica 
DISCIPLINA: Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
CÓDIGO: 70605 
CRÉDITOS: 04 - 70 h/aula 
PROFESSOR: Richard de Medeiros Castro 
DATA: 05/04/2018 
PERÍODO: 2018/1 
 
SATC – ASSOCIAÇÃO BENEFICENTE DA INDÚSTRIA CARBONÍFERA DE SANTA CATARINA 
 
 
NOTA 
04 – (_____/1,5) Um fluido é suprido de uma bomba (P1) para um motor de deslocamento fixo (A1). 
Obtenha a relação operacional entre a velocidade do motor (ωc - variável de saída) e a vazão da bomba 
(qvA - variável de entrada). Considere uma variação de pressão a cada segundo, igual a 300 bar e que os 
seguintes dados abaixo são aplicáveis: 
• Deslocamento volumétrico do motor: Vg = 82 cm3/rot 
• Volume do fluido armazenado entre bomba e motor: VA = 330 cm3 
• Módulo de compressibilidade efetivo: βe = 109 N/m2. 
• Deslocamento volumétrico da bomba: Vg = 8 cm3/rot 
• Rotação do motor elétrico: 1200 rpm 
 
OBS: Vazamento e atrito podem ser desprezados, mas estariam presentes na prática e amorteceriam as 
oscilações. Considere que também não existe mola ou torque externo aplicado ao motor 
 
 
a) Determine: a rotação (ωn) do motor hidráulico, para os dados de entrada declarados anteriormente; 
 
05 – (_____/1,5) As bombas e motores utilizados nos sistemas hidráulicos operam pelo princípio de 
hidrostática, ou seja, são de deslocamento positivo. As bombas centrífugas ou de deslocamento não 
positivo não servem para serem utilizados nos sistemas hidráulicos de potência. Para o sistema de 
potência apresentado na figura abaixo, os seguintes dados são apresentados. 
 
• Ø do êmbolo do cilindro hidráulico = 0,203 m 
• Ø da haste do cilindro hidráulico = 0,102 m 
• v avanço do cilindro = 76,2 mm/s 
• Carga externa = 178.000N 
• Eficiência volumétrica da bomba = 92% 
• Eficiência mecânica da bomba = 90% 
• Rotação da bomba = 1800 rpm 
• Pressão de entrada da bomba = - 0,276 bar 
 
 
 
 
 
 
 
Sabendo que a queda de pressão total na linha a partir do orifício de descarga da bomba para a 
movimentação do cilindro a vazio é de 5,17 bar e que a queda de pressão total na linha de retorno a 
partir da conexão de saída, considerando no avanço, é de 3,45 bar. Determine: 
a) O deslocamento volumétrico da bomba (cm3/rot.). 
b) A potência de entrada (N) requerida para o acionamento da bomba (kW). 
c) Porcentagem de potência de entrada da bomba, entregue à carga (%). 
 
06 – (______/1,5) Dependendo as características geométricas das bombas, a transformação de energia 
cinética e de pressão pode ser mais ou menos intensa. O gráfico das curvas de operação de uma bomba 
hidrostática de com princípio de engrenamento externo é apresentado na figura abaixo. 
 
De acordo com as informações contidas nas curvas, determine: 
a) Os rendimentos, mecânico x hidráulico e o global do conjunto 
(motor x bomba), quando a bomba for submetida a um diferencial 
de pressão ∆p = 250bar, acionada por um motor elétrico a uma 
rotação de 2000 min-1. Obs: Utilizar as equações de N e T para 
desenvolver os resultados, considerando uma eficiência 
volumétrica ηv = 91%. 
b) Determine a vazão teórica (Qtb) e a vazão em condições de 
operação (Qef), considerando os dados do item anterior (lpm); 
 
OBS: Considerar para as informações abaixo para potência e torque, 
de acordo com cada valor de rotação. 
 
 
 
 N = f(n.p) inclin. ηt 
 T = f(n.p) inclin. ηmh 
07 – (_____/1,5) As bombas utilizadas nos sistemas hidráulicos operam pelo princípio de hidrostática, ou seja, 
são de deslocamento positivo. As bombas centrífugas ou de deslocamento não positivo não servem para 
serem utilizados nos sistemas hidráulicos. Considerando essas afirmações e seu conhecimento, responda as 
questões abaixo; 
 
a) Na figura abaixo é representada um dos tipos de bomba de palhetas. Diante dessa figura explique esse 
principio de funcionamento, considerando seus elementos internos, bem como suas características 
principais de geometria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Ainda com relação o item (a) anterior, na fabricação das palhetas existe uma caracteristica importante 
para reduzir o atrito com o anel externo. Descreva de que forma ocorre esse efeito. 
 
c) Considere as afirmações abaixo a respeito de bombas hidráulicas, assinale a CORRETA sequência, de 
cima para baixo, conforme as afirmações sejam verdadeiras ou falsas. 
• ( ) As bombas hidrostáticas possuem uma excelente vedação entre sua a entrada e a saída, 
facilitando os ganhos de pressão de um sistema hidráulico; 
• ( ) As bombas hidrostáticas geram vazão e não têm nenhuma responsabilidade com a capacidade 
de manter a pressão nos sistemas óleo-hidráulicos; 
• ( ) A pressão nos sistemas hidráulicos é gerada apenas pela carga nos atuadores, perdas de carga 
nas canalizações e componentes; 
• ( ) As bombas hidrodinâmicas possuem uma pequena resistência de fuga durante a operação,por 
isso a vazão de fuga é relativamente pequena; 
• ( ) A utilização de bomba com deslocamento variável se deve pelo fato que é baseado por dois 
fatores, economia de energia (controle de potência) e controle de vazão e velocidade para os 
atuadores. 
 
 a) V, F, V, F, V. b) F, F, V, V, F. c) V, V, V, V, F. d) V, F, F, F, V. e) F, V, V, V, F.