Avaliação I - 2017-2 - REC I (1)

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Horário da avaliação: 14h00 às 16h30min 
 
 
 
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 meio através do qual uma forma de energia de 
entrada é convertida e condicionada de modo a se ter como saída energia mecânica útil. A 
combinação apropriada dos componentes, cada qual com características operacionais distintas, 
permitem tratar o sistema como uma associação de grupos e componentes. Com base nessas 
afirmações responda as questões abaixo: 
 
a) A eficiência de um sistema óleo – hidráulico é medida em termos da razão entre a energia de 
saída e de entrada, que está ligada as características hidrodinâmicas dos componentes e suas 
necessidades de limitação e controle. Além desses fatores quais outros são determinantes para 
considerarmos um baixo rendimento em sistemas hidráulicos? 
b) Com a evolução da engenharia dos materiais e projetos houve a possibilidade do aumento da 
pressão nos sistemas óleo-hidráulicos. Qual a importância do ganho de pressão nesses 
sistemas, considerando a característica peso/potência? 
c) O acionamento hidrostático é muito utilizado nos sistemas hidráulicos a fim de substituir em 
alguns casos os motores elétricos. Descreve qual a relação de influencia das grandezas, 
pressão, volume geométrico e torque para esses sistemas? 
d) Sabe-se que a incompressibilidade é uma característica intrínseca dos fluidos utilizados nos 
sistemas hidráulicos. Quais os efeitos desejáveis para esses sistemas quanto ao uso correto 
dessa característica? 
 
02 – (_____/1,0) A compressibilidade é uma propriedade importante para o estudo do 
comportamento dinâmico de um sistema hidráulico. Considere uma prensa utilizada para o forjamento 
de peças conforme figura abaixo, que utiliza quatro cilindros com diâmetro interno de 2 m. As 
unidades de potência suprem para cada cilindro uma vazão de 4200 LPM. Se a razão máxima de 
variação de pressão é de 50 bar/s, e um curso S dos atuadores de 382 mm, determine: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) A velocidade efetiva da prensa em mm/s. 
b) O deslocamento geométrico da bomba 
em cm3/rot. Considere uma bomba para 
cada atuador. 
 
Dados: 
 
Qb = 4200 lpm 
ηvb = 0,93 
Dc = 2 m 
β = 1,4 x 109 N/m2. 
sbar
dt
dp
/50 
CURSO: Engenharia Mecânica 
DISCIPLINA: Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
CÓDIGO: 70605 
CARGA HORÁRIA: 70 h/aula 
PROFESSOR: Richard de Medeiros Castro 
DATA: 21/10/2017 
PERÍODO: 2017/2 
SATC – ASSOCIAÇÃO BENEFICENTE DA INDÚSTRIA CARBONÍFERA DE SANTA CATARINA 
 
 
NOTA 
Cilindros 
hidráulicos 
Peça forjada 
03 – (_____/1,5) Na grande maioria dos casos, as Unidades de Potência e Condicionamento 
Hidráulico (UPCH) dependem de um sistema auxiliar para efetuar a troca térmica. Sabendo que a 
quantidade de calor gerado (q - gerado) depende do rendimento global do sistema e também da 
potência média de acionamento (Na), estimar: 
 
a) O volume V do reservatório (litros), para que o sistema hidráulico anterior opere com 30% acima 
do calor dissipado sobre o calor gerado. Considere um torque Tb = 184,32 Nm e n = 1800 rpm p/ 
eixo da bomba, o uso de um trocador de calor com K = 105 kcal/h.m2.°C, e uma configuração do 
reservatório de 1L, 2L e 3L para um ΔT = 20ºC. 
 
b) A perda de carga global Δpt (bar) do sistema hidráulico, que opera com uma bomba de 
engrenagem com eficiência global de 85%, considerando uma pressão do sistema p = 180 bar. 
OBS: Relacionar a perda de carga global com a perda de potência. 
 
Considere: 1 Watt = 0,859845 kcal/h 
 
04 – (_____/1,0) – Um sistema de elevação opera através de um motor hidráulico, com sistema de 
freio para garantir a sua segurança. Considerando a transmissão hidrostática operando a uma 
pressão de 170 bar e possuindo as características definidas na tabela abaixo, determine os itens 
abaixo: 
 
Bomba hidráulica Motor hidráulico 
Vg = 15,24 cm3/rot. 
ηv = 85 % 
ηm = 90 % 
n = 1000 rpm 
Va = ? 
ηv = 94 % 
ηm = 92 % 
n = 600 rpm 
 
a) Qual a vazão fornecida pela bomba e absorvida pelo motor hidráulico (lpm); 
b) O volume absorvido pelo motor hidráulico (cm3/rot.); 
c) O torque de saída do motor hidráulico (N.m); 
d) Qual a potencia necessária para o motor elétrico realizar o trabalho (kW). 
 
05 – (_____/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, 
desenvolva as questões abaixo; 
 
a) As perdas nos sistemas hidráulicos são adquiridas em função de vazamentos, atritos e pela 
compressibilidade do óleo em alguns pontos de pequenas áreas. Justifique porque na definição da 
vazão efetiva, os rendimentos mecanico (ηm) e hidráulico (ηh) não são considerados? 
b) Considerando uma bomba de engrenamento externo, sendo esta de 11 dentes, estimar a 
frequencia (Hz) de pulsação desta bomba; 
 
c) As curvas de desempenho são dados na figura 
ao lado. Para a pressão de 170 bar e a potencia 
de acionamento de 13,8 kW, obter a Qb e 
calcular: a potencia últil; os rendimentos 
volumétricos, mec|ânico e global. Após a 
obtenção dos valores, comparar com os valores 
expressos nas curvas. 
d) Obter tambem o deslocamento geométrico (Vg), 
o torque Tb em Nm necessário ao acionamento. 
 
 
Considere: a rotação do motor elétrico, n = 1760 rpm 
06 – (_____/1,0) Os fluidos hidráulicos constituem o meio para a transferência de energia em 
qualquer sistema hidráulico, devendo possuir características que a coadunem com as dos 
componentes de sistemas, e que favoreçam a operação adequada destes sob diversas 
circunstâncias, tais como em ambientes agressivos ou sujeitos a elevadas variações de temperatura, 
ou ainda em aplicações de sistemas que requeiram elevadas e rápidas variações de pressões. Com 
base nessas informações, assinale a única sequência CORRETA de cima para baixo, que representa 
a verdadeira questão. 
 
I. O índice de viscosidade para os fluidos é determinado pela taxa de variação de pressão que 
ocorre por sucessivas modificações de temperatura; 
II. Os fluidos a base mineral recebem aditivos como antidesgastantes, antiespulmantes, 
antioxidantes, demulsificantes, entre outros, para que possam ser utilizados em sistemas 
hidráulicos de potência; 
III. As especificações químicas e físicas dos óleos minerais são baseadas na norma ISO e 
podem ser representadas através das dos códigos, VG, HL, HLP e HV; 
IV. A viscosidade do fluido aumenta de forma exponencial quando o mesmo é submetido a 
grandes variações de pressão, sendo mais perceptível a uma temperatura de 40ºC; 
V. Após a quantificação de particulados feito através da norma NAS 1638, constatou-se que o 
óleo estava com uma classe NAS 12. Através desse conceito, é importante que todos os 
fluidos a base mineral, mesmo novo, deva ser filtrado antes de sua utilização, independente o 
tipo de sistema hidráulico. 
 
A) Somente as afirmações II, IV e V são verdadeiras. 
B) Somente as afirmações I, II, V são verdadeiras. 
C) Somente as afirmações II e IV são verdadeiras. 
D) Somente as afirmações I, III e V são verdadeiras. 
E) Somente as afirmações I, III e IV são verdadeiras 
 
07 – (_____/1,5) – No sistema adjacente, a velocidadedo cilindro hidráulico é controlada alterando o 
deslocamento da bomba. 
 
Dados: 
Vrad max = 0.6 cm3/rad, n = 1460 rpm, ηv,b= 0,87, ηmh,b = 0,94 
A1 = 20 cm2, A3 = 10 cm2, ηv,c = 1.0, ηmh,c = 0.93, F = 18.600 N 
 
a) Qual é a configuração da bomba necessária (em 
porcentagem do seu máximo deslocamento) para atingir a 
velocidade de 2,5 cm/s? 
b) Determine a potência de entrada Nin = kW, exigida pela 
bomba; 
c) Determine a potência mecânica do cilindro, ou seja, a da 
saída do sistema (Nout = kW); 
d) Determine a eficiência total do sistema dado (da entrada 
mecânica da bomba à saída mecânica do cilindro, no ponto 
operacional mencionado anteriormente). 
 
 
OBS: As perdas de pressão na válvula de controle de fluxo são negligenciadas.