Avaliação I - 2017-2

Prévia do material em texto

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. Responda os itens 
abaixo: 
 
a) Uma força F move um êmbolo dentro de um cilindro em uma velocidade de 3 m/s como mostrado na Fig. O 
êmbolo possui 10,16 cm de diâmetro, e está montado centralizado no cilindro com um diâmetro interno de 10,17 
cm. Uma película de óleo separa o pistão do cilindro. Determine a viscosidade cinemática do óleo (mm/s2), 
considerando ρ = 850 kg/m3, e indique qual das curvas (A, B, C, ......N), atenderia a essa velocidade, com base 
em fluidos hidráulicos do grupo viscoso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
02 – (_____/1,5) Considerando o circuito hidráulico abaixo, determine a vazão teórica da bomba (lpm) e o seu 
deslocamento máximo (Vg) em cm3/rot, para a velocidade máxima em condições de operação do cilindro hidráulico. 
Desconsidere as perdas de carga em válvulas e tubulações do circuito hidráulico. 
 
 
Dados do sistema hidráulico 
• Força necessária no cilindro hidráulico: 250 kN 
• Velocidade (avanço) máxima do atuador: 20 mm/s 
• Bomba de engrenamento externo AZPL 
• ηv bomba = 90% 
• óleo = 870 kg/m
3 
• Viscosidade cinemática: 68 mm2/s 
• Ajustada na válvula limitadora de pressão: 85 bar 
• Diâmetro do êmbolo do cilindro hidráulico: 89,2 mm 
• Motor de indução trifásico – 50Hz / 4 pólos 
 
CURSO: Engenharia Mecânica 
DISCIPLINA: Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
CÓDIGO: 70605 
CRÉDITOS: 04 - 70 h/aula 
PROFESSOR: Richard de Medeiros Castro 
DATA: 14/09/2017 
PERÍODO: 2017/2 
SATC – ASSOCIAÇÃO BENEFICENTE DA INDÚSTRIA CARBONÍFERA DE SANTA CATARINA 
 
 
NOTA 
03 – (______/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 = 178.000 N 
• 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 o avanço do mesmo, 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) O torque de entrada (T) requerida para o acionamento da bomba (N.m). 
d) Porcentagem de potência de entrada da bomba, entregue à carga (%). 
 
04 – (______/1,5) Um motor hidráulico com um deslocamento de 475 cm3/rot é usado para conduzir diretamente 
um tambor de transporte com um diâmetro de 0,7 m. A pressão indicada no manômetro 1, é de 145 bar. Para que 
fosse realizado o controle de velocidade do tambor, foi instalado uma válvula de controle de fluxo, na conexão de 
saída do motor hidráulico. Diante disso, essa válvula ofereceu uma queda de pressão de 5 bar, e proporcionou um 
fluxo real para o motor de 48 l/min. Considere uma eficiência global e mecânica do motor é de 0,9 e 0,94, 
respectivamente. Determine: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) O torque no tambor do transportador 
(N.m); 
b) A potência em kW fornecida ao tambor do 
transportador; 
c) A velocidade linear da correia 
transportadora que está montada ao 
tambor transportador (m/s); 
 
 
 
05 – (______/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, calcule: 
a) Os rendimentos, mecânico x hidráulico a partir das curvas de 
torque, para o conjunto (motor x bomba), quando a bomba for 
submetida a um diferencial de pressão ∆p = 150 bar, acionada por 
um motor elétrico a uma rotação de 2000 min-1. Considerando as 
eficiências volumétrica e global, sendo ηv = 92 %., ηt = 83,4 %. 
b) Determine a vazão teórica (Qtb) e a vazão em condições de 
operação (Qef), considerando os dados do item anterior (lpm); 
c) Observando as curvas de operação da bomba, observa-se que não 
é permitido velocidades de rotação, acima de 3000 rpm. Justifique 
essa característica para este componente. 
OBS: As informações para a potência e torque, 
são dadas de acordo com as curvas. 
 
 
 
 
 
 N = f(n.p) inclin. ηt 
 T = f(n.p) inclin. ηmh 
06 – (_____/1,5) Dimensionou um reservatório para um sistema hidráulico, cuja bomba possui um volume de 
absorção 1.136.10-6 m3/rad., e o fluido deverá mantido a uma temperatura de 40 °C, sendo a temperatura média do 
ambiente igual a 25 °C. Considerando que a perda de carga global no circuito foi calculada 20.105 N/m2, qual o 
comprimento L (m) das chapas do reservatório e o seu volume mínimo (litros), aplicando os critérios da carga 
térmica. 
 
Considerações: 
• Relação para o reservatório (1L: 2L: 3L); 
• Motor elétrico de indução trifásico – 4 polos/60 Hz; 
• K = 30 kcal/h.m2.ºC 
• Calor dissipador deve ser 20% > calor gerado 
 
 
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 está sendo representada um dos tipos de bomba de palhetas. Diante dessa figura explique o 
seu principio de funcionamento, considerando suas características principais, principalmente quanto a 
pressão máxima. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Ainda com relação o item (a) anterior, na fabricação das palhetas existe uma caracteristica importante para 
reduzir o atrito com o anel externo. Explique como isso é realizado. 
 
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 pelacarga 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. 
 
 a) F, V, V, V, F. b) F, F, V, V, F. c) V, V, V, V, F. d) V, F, F, F, V. e) V, F, V, F, V.