Sistemas Hidráulicos IPP

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Instalações de Produção: Sistemas 
Hidráulicos
Prof. MSc. Leonardo Mendonça Tenório de Magalhães Oliveira
E-mail: leonardo.oliveira@ctec.ufal.br
Maceió, 2017
Universidade Federal de Alagoas – UFAL
Centro de Tecnologia – CTEC
Engenharia de Petróleo
Instalações de Produção Petrolífera
Definições – Transmissão de energia hidráulica
Transmissão de energia estática de um líquido –
Uma vez que são praticamente ditos
incompressíveis devido à proximidade
molecular, e podem tomar formas de recipientes,
os líquidos se apresentam como excelentes
opções na transmissão de força.
Definições – Transmissão de energia hidráulica
Fonte: Hidrodex.
Fundamento teórico – Princípio de Pascal
A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma em
todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais.
𝑑𝑃1 = 𝑑𝑃2
𝑑𝐹1
𝑑𝐴1
=
𝑑𝐹2
𝑑𝐴2
𝐹1𝑑𝑥1 = 𝐹2𝑑𝑥2
Sistemas de circulação hidráulica
Reservatórios Filtros Resfriadores
Bombas 
hidráulicas
Sistemas de 
atuação
Fluido hidráulico
Sistemas de circulação hidráulica
Possuem como funções:
➢ Transmitir pressão;
➢ Lubrificar partes móveis;
➢ Refrigerar sistemas com aquecimento;
➢ Criar camada protetora contra corrosão;
➢ Vedação de folgas existentes;
➢ Limpeza das peças;
São comumente óleos minerais, normalmente derivados de destilados petrolíferos;
A viscosidade é a principal propriedade:
Cria uma camada lubrificante evitando
desgastes e responsável por maior contato na
peça quando em função de refrigeração;
Viscosidade excessiva tende a gerar:
Dificuldade de circulação pelas bombas,
maior perda de carga, retardo por transporte,
pequenos vazamentos;
Viscosidade baixa tende a gerar: Maior
desgaste por contato, melhor facilidade de
escoamento, menor tempo de resposta,
maiores vazamentos;
Reservatórios hidráulicos
Sistemas de circulação hidráulica
Tanques de armazenamento que objetivam
também:
➢Separação do sistema bifásico ar-fluido;
➢Permitir a decantação e flotação de partículas
contaminantes;
➢Ajuda a dissipar calor gerado pelo sistema;
➢Facilitar a manutenção durante paradas no
sistema;
Filtros
Sistemas de circulação hidráulica
Todos os fluidos apresentam contaminantes. Os
filtros, então, aparecem como meios de purificação
para o sistema hidráulico, de modo que aumentem o
tempo de vida útil dos demais componentes, tais
como bombas e atuadores;
Contaminantes
Aumenta o atrito no sistema e interfere
na lubrificação.
Interfere na transmissão pela
vedação de orifícios de passagem.
Aumenta geração de calor no sistema e
atrapalha o resfriamento no
reservatório.
Resfriadores
Sistemas de circulação hidráulica
Quando o reservatório não é suficiente para dissipar a geração de calor do sistema, ocorre
superaquecimento. Para evitar esse fenômeno, utilizam-se trocadores de calor do tipo água-
óleo ou ar-óleo;
Resfriador de fluido à água; Resfriador de fluido à ar;
Resfriadores
Sistemas de circulação hidráulica
a) Trocador de calor casco e tubos; b) Trocador de calor aletado tipo colméia;
Bombas hidráulicas
Sistemas de circulação hidráulica
Responsáveis pelo escoamento do fluido de força no sistema, são classificadas em:
Bombas hidrostáticas ou de deslocamento positivo
➢ De engrenagens ou lóbulos
➢ De palhetas
➢ De pistões
Turbobombas ou hidrodinâmicas
➢ Fluxo radial
➢ Fluxo axial
Bombas hidrostáticas/ de deslocamento positivo
Sistemas de circulação hidráulica
Bombeiam volumes definidos de fluido a cada
ciclo/golpe desenvolvido;
Bombas de engrenagens ou lóbulos
➢ Constituídas por pares de engrenagens acopladas
que desenvolvem o transporte com pressurização
de fluidos pelos seus dentes;
➢ Uma das engrenagens recebe força motriz do
motor, enquanto a outra (ou demais) gira no
sentido oposto montada numa carcaça com placas
laterais;
Bombas hidrostáticas/ de deslocamento positivo
Sistemas de circulação hidráulica
Bombas de parafusos
➢ Parafusos paralelos atuam na função das
engrenagens, com funcionamento similar ao
sistema anterior;
➢ Promove maior continuidade de operação, com
menor oscilação volumétrica e minimização de
pulsações nos ciclos de bombeio do fluido
hidráulico;
Carcaça
Parafuso condutor
Parafuso conduzido
Bombas hidrostáticas/ de deslocamento positivo
Sistemas de circulação hidráulica
Bombas de palhetas
➢ Compostas de um rotor munido de palhetas que
deslizam durante a rotação, entrando em contato com
um anel excêntrico por efeito de força centrífuga;
➢ O espaço criado pelo sistema rotor-palheta na região de
alimentação cria uma zona de baixa pressão que aspira
o fluido hidráulico;
➢ O espaço entre o rotor, anel e palhetas é preenchido de
fluido, o qual é pulsado para a tubulação de descarga;
➢ Na zona de descarga, o volume entre palheta-rotor
diminui, expulsando o fluido para a descarga;
Bombas hidrostáticas/ de deslocamento positivo
Sistemas de circulação hidráulica
Bombas de pistão
➢ Pistões se alternam dentro de um tambor cilíndrico;
➢ Pode ser axial ou radial;
Fonte: Parker, 1999;
Fonte: Parker, 1999; Hidraflex, 2016;
Curso axial
Curso radial
Fonte: A&S Maquinaria, 2017;
Bombas hidrodinâmicas
Sistemas de circulação hidráulica
➢ Podem ser de fluxo axial ou radial;
➢ Pouco utilizadas nos sistemas hidráulicos
devido à redução de eficiência com o
aumento da resistência imposta pelo fluido;
Fonte: Parker, 1999;
Sistemas de 
atuação
Fonte: Parker, 1999;
Haste do pistão
Mancal
Guarnição de 
limpeza
Vedação de borda 
serrilhada
Vedações do corpo do 
cilindro
Tubo do cilindro
Pistão de ferro fundido
Encaixe do tubo
Anel e luvas de 
amortecimento
Sistemas de atuação
➢Sistemas responsáveis pela conversão de energia de trabalho em energia mecânica;
Atuadores
Lineares
Rotativos
1. Cálculo de Vazão da Bomba
Dimensionamento de um cilindro de atuação hidráulica
𝑄𝑏 𝑙/𝑚𝑖𝑛 = 𝑉 𝑑𝑚/𝑚𝑖𝑛 . 𝐴 𝑑𝑚²
Obs: O volume dos reservatórios de fluidos
hidráulicos devem ser de 2 a 4 vezes o
equivalente volumétrico de bombeio por
unidade de tempo;
Velocidades Recomendadas para o fluxo de óleo 
na tubulação (Parker Hannifin Ind. Com. Ltda.)
Linha de Pressão 2400 dm/min (4 m/s)
Linha de Retorno 1800 dm/min (3 m/s)
Linha de Sucção 600 dm/min (1 m/s)
𝐴𝑡 𝑑𝑚
2 =
𝑄 𝑙/𝑚𝑖𝑛
𝑉 𝑑𝑚/𝑚𝑖𝑛
𝐷 𝑚𝑚 =
𝐴 𝑚𝑚2 . 4
𝜋
𝑉
𝑑𝑚
𝑚𝑖𝑛
=
𝐿(𝑑𝑚)
𝑇(𝑚𝑖𝑛)
(Velocidade da haste)
2. Cálculo da Pressão de Trabalho
Dimensionamento de um cilindro de atuação hidráulica
𝑃𝑡 = 𝑃𝑁 − 0,15. 𝑃𝑁
3. Força de Avanço e Diâmetro de Pistão
𝐷𝑝 =
4. 𝐹𝑎
𝜋𝑃𝑡
𝑃𝑡 =
𝐹𝑎
ൗ
𝜋𝐷𝑝
4
𝑃𝑜𝑡 =
𝑃𝑁. 𝑄
600. η
Pn [bar]
Q [l/min]
Pot [kW]
Comercial
Dimensionamento de um cilindro de atuação hidráulica
Dimensionamento de um cilindro de atuação hidráulica
Dimensionamento de um cilindro de atuação hidráulica