Aula 3 - Fundamentos de um Sistema Hidráulico e Pneumático (1)

Prévia do material em texto

Fundamentos dos Sistemas 
Hidráulicos e Pneumáticos
1
Professor: Tomás Barros Vasconcelos
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos
2
O que é um sistema hidráulico ou 
pneumático?
Definição
3
Um Sistema Hidráulico é um sistema que utiliza um fluido normalmente no estado líquido.
Definição
4
Um Sistema Pneumático é um sistema que utiliza um fluido normalmente no estado gasoso (ar comprimido).
Aplicações 
5
Aplicação
6
Controle aeronáutico realizado por um sistema hidráulico.
Limitações
7
❖ O movimento não uniforme de cilindros pneumáticos quando sujeitos a cargas externas variáveis, exigindo 
muitas vezes o uso de atuadores hidro-pneumáticos;
❖ O atraso na movimentação de um cilindro pneumático após o acionamento da válvula direcional;
❖ Os picos de pressão que ocorrem em circuitos hidráulicos;
❖ As oscilações no posicionamento de um cilindro hidráulico.
Métodos de Utilização de Energia
8
Métodos de Utilização de Energia
9
Sistema de acionamento pneumático.
Métodos de Utilização de Energia
10
Circuitos Pneumáticos
11
Representações esquemáticos de circuitos hidráulicos.
Circuitos Pneumáticos
12
Exemplo de automação pneumática incluindo o diagrama trajeto-passo e o diagrama de circuito pneumático.
Diferenças entre Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos
13
❖ O Sistema Hidráulico utiliza óleo.
❖ Vantagens: 
• Mantém uma força alta e constante em diferentes velocidades e por muito tempo. 
• Permite precisão de operação, um pouco menor que o acionamento de motores elétricos, mas maior que os pistões 
pneumáticos.
• O óleo ajuda a lubrificar as peças deslizantes.
• O óleo evita a oxidação. 
❖ Desvantagens: 
• Tende a ser um pouco mais lento que o sistema pneumático. 
• Requer uma fonte de energia cara. 
• Requer cara e extensiva manutenção. 
• As válvulas devem ser precisas e são caras. 
• Está sujeito a vazamentos de óleo do sistema.
Diferenças entre Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos
14
❖ O Sistema Pneumático utiliza ar comprimido. 
❖ Vantagens:
• Acionamento rápido. 
• Permite funcionamento em altas velocidades. 
• Pode manter uma força constante (menor do que o acionamento hidráulico). 
• Fácil manutenção. 
• Custo relativamente baixo. 
• Um dispositivo a ar nunca apresenta risco de faíscas em atmosfera explosiva.
❖ Desvantagens:
• Precisão pouco apurada. 
• Força menor se comparada a um sistema hidráulico.
• Está sujeito a vibrações momentâneas. 
• Deve ser utilizado em ambientes úmidos, para evitar o risco de choques elétricos.
Fluido Hidráulico
15
❖Mais de 75% das falhas em sistemas hidráulicos e de lubrificação são devidos ao excesso de contaminação. 
As partículas de sujeira podem fazer com que máquinas caras e grandes falhem.
❖ Excesso de contaminação causa:
• Perda de produção;
• Custo de reposição de componentes ;
• Trocas constantes de fluido;
• Custo no descarte do fluido;
• Aumento geral dos custos de manutenção.
Fluido Hidráulico
16
❖ As quatro funções do fluido hidráulico num sistema:
• Transmissão de energia;
• Lubrificação das partes móveis internas;
• Transferências de calor;
• Vedação de folgas entre partes móveis.
Condicionamento de Ar Comprimido
17
❖ A geração de ar comprimido se inicia com a compressão. O ar comprimido flui através de toda uma série 
de componentes antes de atingir o dispositivo de consumo. O tipo de compressor e sua localização em um 
grau menor ou maior afeta a quantidade de partículas de sujeira, óleo e água, as quais adentram em um 
sistema pneumático. O equipamento a ser considerado na geração e preparação de ar inclui:
❖ Filtro de entrada;
❖ Compressor de ar;
❖ Reservatório de ar;
❖ Secador de ar;
❖ Filtro de ar, com separador de água;
❖ Regulador de pressão;
❖ Lubrificador de ar, conforme solicitado;
❖ Pontos de drenagem.
Condicionamento de Ar Comprimido
18
❖ Ar comprimido mal preparado irá inevitavelmente criar mau-funcionamento e pode se manifestar no 
sistema como se segue:
❖ Rápido desgaste das vedações e partículas em movimento nos cilindros e válvulas;
❖ Válvulas lubrificadas;
❖ Silenciadores contaminados;
❖ Corrosão nos canos, válvulas, cilindros e outros componentes;
❖ Jato de lubrificação dos componentes que se movem;
❖ No caso de vazamento, o ar comprimido que escapa pode.
Fluido Pneumático
19
Circuito de produção, distribuição e condicionamento de ar comprimido
Grandezas na Hidráulica e Pneumática
20
❖ Pressão;
❖ Trabalho;
❖ Potência;
❖ Vazão.
Pressão
21
❖ Pressão é definida como uma força aplicada uniformemente sobre uma superfície (área)
Pressão
22
Unidades de pressão mais utilizadas na engenharia.
❖ Pressão é definida como uma força aplicada uniformemente sobre uma superfície (área)
Pressão
23
Conversão de unidades de pressão.
Medição de Pressão
24
O Manômetro mede a pressão através da utilização do tubo de Bourdon. Que consiste de uma escala calibrada em unidades de 
pressão e de um ponteiro ligado, através de um mecanismo, a um tubo oval, em forma de "C". Esse tubo é ligado à pressão a ser
medida.
Pressão
25
Princípios de Pascal.
Trabalho
26
Compressores
27
Bombas a Fluido
28
Classificação das bombas.
Bombas a Fluido
29
Em bombas do tipo hidrodinâmicas a ação envolve variações de velocidade. Enquanto nas máquinas do tipo hidrostáticas a ação é
desenvolvida pela variação volumétrica, ou ação de deslocamento.
Bomba de Engrenagem
30
Vista interna da bomba de engrenagem.
Bomba de Engrenagem
31
Vista explodida.
Bomba de Engrenagem
32
Funcionamento de uma bomba de engrenagem.
Bomba de Engrenagem 
33
❖ Eficiente, projeto simples;
❖ Excepcionalmente compacta e leve para sua capacidade;
❖ Eficiente à alta pressão de operação;
❖ Resistente aos efeitos de cavitação;
❖ Alta tolerância à contaminação dos sistemas;
❖ Resistente em operações à baixas temperaturas;
❖ Construída com mancal de apoio no eixo;
❖ Compatibilidade com vários fluidos.
Bomba de Palheta
34
As bombas de palheta produzem uma ação de bombeamento fazendo com que as palhetas acompanhem o contorno de 
um anel ou carcaça. 
Bomba de Palheta
35
Mecanismo de bombeamento de uma bomba de palheta consiste de: rotor, palhetas, anel e uma placa de orifício com aberturas 
de entrada e saída.
Motores a Fluido
36
Motor de engrenagem. Ao contrário da bomba, este utiliza a energia hidráulica para transformar 
em energia mecânica.
Atuadores
37
Os atuadores hidráulicos convertem a energia de trabalho em energia mecânica. Eles constituem os pontos onde toda a 
atividade visível ocorre, e são uma das principais coisas a serem consideradas no projeto da máquina.
Atuadores
38
Cilindro de Simples Ação/Retorno Por Mola
39
Um cilindro no qual uma mola recua o conjunto do pistão.
Cilindro de Simples Ação/Retorno pela Força da Carga
40
Cilindro no qual uma força externa recua o conjunto do pistão.
Cilindro de Dupla Ação
41
Um cilindro no qual a pressão do fluido é aplicada ao elemento móvel em qualquer uma das direções.
Cilindro de Dupla Ação com Amortecimento de Fim de Curso
42
Para proteger os cilindros contra choques excessivos, os mesmos podem ser protegidos por amortecimentos. O amortecimento 
diminui o movimento do cilindro antes que chegue ao fim do curso. Os amortecimentos podem ser instalados em ambos os lados 
de um cilindro. Um amortecimento consiste de uma válvula de agulha de controle de fluxo e de um plugue ligado ao pistão.
Atuadores
43
Força de Avanço Teórico e Volume do Fluido Deslocado.
Cavitação
44
❖ Cavitação é a evaporação de óleo a baixa pressão na linha de sucção.
1. Interfere na lubrificação.
2. Destrói a superfície dos metais.
❖ No lado de sucção da bomba, as bolhas se formam por todo o líquido. Isso 
resulta num grau reduzido de lubrificação e num consequente aumento de 
desgaste.
❖Conforme essas cavidades são expostas à alta pressão na saída da bomba, as 
paredes das cavidades se rompem e geram toneladas de força por centímetroquadrado. O desprendimento da energia gerada pelo colapso das cavidades 
desgasta as superfícies do metal.
Indicações de Cavitação
45
❖A melhor indicação de que a cavitação está ocorrendo é o ruído.
❖O colapso simultâneo das cavidades causa vibrações de alta amplitude e são transmitidas por todo o 
sistema provocando ruídos estridentes gerados na bomba.
❖Durante a cavitação ocorre também uma diminuição na taxa de fluxo da bomba, porque as câmaras da 
bomba não ficam completamente cheias de líquido e a pressão do sistema se desequilibra.
Causas de Cavitação
46
❖ Dimensionamento incorreto da tubulação de sucção;
❖ Filtro ou linha de sucção obstruídos;
❖ Reservatórios "despressurizados";
❖ Filtro de ar obstruído ou dimensionamento incorreto;
❖ Óleo hidráulico de baixa qualidade;
❖ Procedimentos incorretos na partida a frio;
❖ Óleo de alta viscosidade;
❖ Excessiva rotação da bomba;
❖ Conexão de entrada da bomba muito alta em relação ao nível de óleo no reservatório.
Válvulas de Controle de Pressão
47
❖Essas válvulas são utilizadas para:
❖ Limitar a pressão máxima de um sistema;
❖ Regular a pressão reduzida em certas partes dos circuitos;
❖ Outras atividades que envolvem mudanças na pressão de operação.
Válvulas de Controle Direcional
48
As válvulas de controle direcional consistem de um corpo com passagens internas que são conectadas e desconectadas por uma 
parte móvel. Nas válvulas direcionais, e na maior parte das válvulas hidráulicas industriais, a parte móvel é o carretel. As válvulas 
de carretel são os tipos mais comuns de válvulas direcionais usados em hidráulica industrial.
Válvulas de Controle Direcional
49
Diferentes tipos de atuadores.
Válvulas de Controle Direcional
50
Diferentes tipos de atuadores.
Válvulas de Retenção
51
O fluido passa pela válvula somente em uma direção. Quando a pressão do sistema na entrada da válvula é muito alta, o 
suficiente para vencer a mola que segura o assento, este é deslocado para trás. O fluxo passa através da vávula. Isso é conhecido 
como fluxo direcional livre da válvula de retenção. Se o fluido for impelido a entrar pela via de saída o assento é empurrado contra 
a sua sede. O fluxo estanca.
Válvulas Controladora do Fluxo/Vazão
52
A função da válvula controladora de vazão é a de reduzir o fluxo da bomba em uma linha do circuito. Ela desempenha a sua 
função por ser uma restrição maior que a normal no sistema.
Válvulas Controladora Vazão Unidirecional
53
Válvulas do Tipo “Ou”
54
A válvula tipo “ou” permite a passagem de fluxo apenas com uma das vias atuantes.
Válvulas do Tipo “E”
55
A válvula tipo “e” exige ambos os fluxo simultaneamente para a sua abertura.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
56
Movimentar.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
57
Prender.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
58
Formar.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
59
Movimentar.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
60
Prender.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
61
Formar.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
62
Movimentar.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
63
Prender.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
64
Formar.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
65
Acionar acoplamentos mecânicos.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
66
Cesto transportador.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
67
abrir e fechar fornos.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
68
Alimentador automático de peças.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
69
Movimentar materiais em uma esteira.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
70
Fixação de peças.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
71
Prensagem.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
72
Furação.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
73
Converter uma prensa manual em pneumática.
Aplicações de Sistemas Pneumáticos
74
FIM
75