Hpn-2013

HIDRULICA E PNEUMTICA

Hidrulica e Pneumtica

FATEC-OSASCO

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Automao Hidrulica e Pneumtica

FATEC-OS, 2013

Trabalho organizado a partir de contedos extrados da Intranet.

Equipe responsvel

Coordenao

Ronaldo Ruas

Ronaldo Willians Reis

Organizao

Joaquim Mikio Shimura

Capa

FATEC-OS

do curso de Formao de Supervisores de Primeira Linha do SENAI-SP.

Todos os direitos reservados. Proibida a reproduo total ou parcial, por qualquer

meio ou processo. A violao dos direitos autorais punvel como crime com pena de

priso e multa, e indenizaes diversas (Cdigo Penal Leis N 5.988 e 6.895).

FATEC Faculdade de Tecnologia de Osasco

Fatec Osasco Prefeito Hirant Sanazar

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Sumrio

Fundamentos da mecnica dos fluidos 5

Fluidos hidrulicos 19

Bombas hidrulicas 35

Cilindros e motores hidrulicos 53

Vlvulas hidrulicas 65

Compressores 103

Redes de distribuio de ar comprimido 115

Preparao do ar 125

Cilindros e motores pneumticos 131

Vlvulas pneumticas 141

Comandos sequenciais pneumticos 171

Simbologia 189

Bibliografia 201


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Fundamentos da mecnica dos fluidos

O ramo da Cincia que estuda o comportamento dos fluidos em repouso chama-se

fluidosttica; e hidrosttica o estudo especfico de fluidos lquidos em repouso.

A presso fora distribuda por rea. Pois bem, os lquidos tambm exercem presso.

Suponha um recipiente contendo um lquido em equilbrio. As foras de presso

exercidas pelo fluido sobre a parede so normais a ela. Se assim no fosse, o lquido

estaria escorrendo ao longo da parede, o que negaria a hiptese de equilbrio.

Princpio de Pascal

"A presso exercida num ponto de um lquido confinado e esttico se transmite com

igual intensidade em todas as direes."

Assim sendo, ao se aplicar uma fora F sobre uma superfcie A de um lquido, cria-se

uma presso P que ser a mesma em todos os pontos do lquido.

Nesta primeira anlise estamos desprezando o peso do lquido.

P = h x x g


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Presso

Um corpo, ao ser apoiado sobre um plano horizontal, ter o seu peso distribudo

uniformemente ao longo da superfcie de contato.

A fora em cada unidade de rea recebe o nome de presso e calculada pela formula:

p =A

F onde:

p = presso

F = fora

A = rea

Unidades de presso nos sistemas

Internacional Pa (Pascal)

Tcnico kgf/cm2 ou kp/cm2 (quilograma-fora por centmetro quadrado)

Ingls lbf/pol2 (libra por polegada quadrada)

psi (pound per square inch)


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Aplicao do princpio de Pascal

Uma aplicao do princpio de Pascal a prensa hidrulica, que permite multiplicar a

fora aplicada.

Funcionamento de uma prensa hidrulica.

Aplicando a fora F1 perpendicularmente ao mbolo de rea A1, surgir a presso p1:

p1 = 1

1

A

F De acordo com o princpio de Pascal, essa presso ser transmitida

integralmente ao mbolo de rea A2, que ficar sujeito fora F2.

2

22

A

Fp Como a presso p a mesma, conclui-se que: p1 = p2

sendo 1

11

A

Fp e

2

22

A

Fp Temos:

Neste exemplo, os mbolos tm

sees de reas A1 e A2, sendo

A2 > A1.


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1

1

A

F

2

2

A

F logo:

2

1

A

A

F

F

2

1

Como A2 maior que A1, isto implica que F2 seja maior do que F1.

A2 > A1 F2 > F1

Outra relao importante mostrada na figura abaixo. Os deslocamentos S1 e S2 dos

mbolos, indica que o volume de lquido deslocado de um lado igual ao volume de

lquido deslocado do outro lado.

Comparando as expresses anteriores obtemos:

2

1

A

A

F

F

2

1 =

1

2

S

S e da:

2

1

F

F

1

2

S

S

F1 x S1 = F2 x S2 de onde conclumos que:

O trabalho realizado por F1 igual ao trabalho realizado por F2.

Isto : V1 = V2 Assim:

A1 . S1 = A2 . S2 logo:

1

2

2

1

S

S

A

A

1 2


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Presso atmosfrica

As camadas de ar exercem um peso sobre a superfcie da terra. A atmosfera exerce

sobre ns uma fora equivalente ao seu peso e ela atua em todos os sentidos e direes

com a mesma intensidade.

A presso atmosfrica varia de acordo com a altitude, pois em grandes alturas, a massa

de ar menor do que ao nvel do mar.

Altitude (m) Presso (mbar) Presso atmosfrica absoluta

0 1013 1013 mbar

500 955 1013 hpascal

1000 899 760 Torr

2000 795 1,033 kgf/cm2

5000 540 14,7 psi

8000 356

Visto que a altitude e as condies do tempo tambm alteram a presso atmosfrica,

adota-se uma presso de referncia que presso atmosfrica absoluta ao nvel do

mar.


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Presso absoluta e presso manomtrica

A presso absoluta soma da presso atmosfrica com a presso manomtrica.

Quando representamos a presso absoluta, acrescentamos o smbolo (a) aps a

unidade, por exemplo 50 psi (a).

Unidades, grandezas e smbolos

O sistema adotado pela maioria dos pases o sistema internacional de unidade

simbolizado pela sigla SI, mas tambm so utilizados outros sistemas. Para a rea de

tecnologia de automatizao so importantes as seguintes unidades:

Unidades bsicas

Grandeza Smbolo Unidade (abreviao)

Comprimento , s metro (m)

Massa m quilograma (kg)

Tempo t segundo (s)

Temperatura

grau Celsius ( C)

Kelvin (K)

Unidades derivadas

Grandeza Smbolo Unidade(abreviao)

Fora F newton (N) 1 N = 1 kg. m.s-2

Presso p pascal (Pa) 1 Pa = 1 N/m2

bar 1bar = 10N/cm2 = 105 Pa

Trabalho joule (J) 1J = 1N.m

Potncia P watt (W) 1W = 1N.m.s-1


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Fora

toda causa capaz de modificar o estado de movimento ou causar deformao. uma

grandeza vetorial e para ser perfeitamente caracterizada devemos conhecer sua

intensidade, direo e sentido.

Unidades de fora nos sistemas

Internacional (SI) .................... N (Newton)

Tcnico ................................... kgf ou kp (quilograma-fora)

Ingls ...................................... lbf (libra-fora)

Peso

Peso de um corpo a fora de atrao gravitacional que a terra exerce nos corpos.

Sendo m a massa do corpo e g a acelerao da gravidade da Terra, a intensidade do

peso dada pela frmula: P= m.g .

Em aplicaes tcnicas e na resoluo de problemas comum arredondar o valor da

acelerao da gravidade (g) para 10 m/s2.

Velocidade

a relao entre o espao percorrido por um corpo e o correspondente tempo gasto.

v =t

s onde: v = velocidade

s = espao

t = tempo

A acelerao da gravidade (g) independe

da natureza dos corpos, varia de lugar

para lugar de acordo com a altitude, mas

seu valor mdio no sistema internacional

9,81 m/s2 (metros por segundo ao

quadrado).


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Unidades de velocidade nos sistemas

Internacional: m/s (metro por segundo)

m/min (metro por minuto)

cm/s (centmetro por segundo)

Ingls: ft/s (p por segundo)

pol/s (polegada por segundo)

A fora e a velocidade so os parmetros mais importantes no dimensionamento de

mquinas. Uma furadeira, por exemplo, dimensionada em funo da fora necessria

para furar o material, e pela velocidade de corte, ou seja a velocidade da broca.


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Velocidade de um atuador


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Vazo

A vazo representa o volume deslocado de um fluido numa unidade de tempo.

Q =t

V onde:

Q = vazo (l/min)

V = volume de fluido deslocado (l)

t = tempo (min)

Em tubulaes, a vazo do fluido depende da velocidade e da seo transversal do tubo.

Assim

Q = v. A onde:

Q = vazo

v = velocidade (dm/min)

A = rea da seo transversal do tubo (dm2)

Unidades de vazo nos sistemas:

internacional (SI) l/min (litro por minuto)

m3/min (metro cbico por minuto)

m3/h (metro cbico por hora )

sistema Ingls pcm (p cbico por minuto ) [1p = 304,8mm]

cfm (cubic feet per minute) [1pcm = 28,32 l/min]

Como estas condies variam em funo da altitude, umidade relativa e temperatura, so

definidas condies padro de medidas, sendo que as mais usadas so:

Nm3/h (normal metro cbico por hora) definido a presso 1,033 kg/cm2, temperatura

de 0 C e umidade relativa 0%;

SCFM (standart cubic feet per minute) definida a presso de 14,7 lb/pol2 (psi) ,

temperatura de 60 F e umidade relativa de 0%.

Velocidade do leo na tubulao:

A velocidade com que o fluido passa pela tubulao um fator importante no sistema

hidrulico, considerando-se o atrito que a velocidade acarreta.

Geralmente, as faixas de velocidade recomendadas para o fluido hidrulico so:

Linhas de suco de bombas: 0,6 a 1,2m/s

Linhas de presso do circuito hidrulico: 2 a 6m/s

Linhas de retorno para o reservatrio: 3 a 5m/s


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importante destacar que:

a) A velocidade do fluido atravs de um tubo varia inversamente ao quadrado do

seu dimetro interno;

b). O atrito do fluido, dentro da tubulao, proporcional a sua velocidade.

Normalmente, se o fluxo for turbulento, o atrito varia em funo do quadrado da

velocidade.


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Tabela Nomogrfica


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Temperatura

As partculas constituintes dos corpos esto constantemente em movimento, sendo

dotadas de uma energia de movimento ou energia de agitao. A esta energia de

agitao das partculas chamamos de energia trmica do corpo.

Quanto maior a temperatura, mais agitadas ficam as partculas do corpo.

Quando dois corpos em temperatura diferentes so postos em contato, espontaneamente

h transferncia de energia trmica (calor) do corpo mais quente para o mais frio at ser

atingido o equilbrio trmico.

Algumas grandezas, como o comprimento, volume, resistncia eltrica, variam de acordo

com a temperatura, so as grandezas termomtricas.

Escalas termomtricas

Existem vrias escalas termomtricas.

Para se estabelecer uma correspondncia entre estas escalas estabelecemos pontos de

referncia denominados pontos fixos, tais que:

1 ponto fixo = temperatura do gelo fundente, sob presso normal (1 atm);

2 ponto fixo = temperatura do vapor de gua em ebulio, sob presso normal.

Para converso de escalas, usamos a seguinte relao:

5

273K

4

R

9

32F

5

C ooo


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Fluidos hidrulicos

O cuidado na escolha do fluido hidrulico para uma mquina ter efeito importante

no desempenho dessa mquina e na vida dos componentes hidrulicos.

A formulao e aplicao dos fluidos hidrulicos constituem uma cincia cujo

estudo ultrapassa a finalidade desta unidade.

Aqui, encontraremos os fatores bsicos envolvidos na escolha de um fluido e sua

prpria utilidade.

Um fluido definido como qualquer lquido ou gs. Entretanto, o termo fluido, no

uso geral em Hidrulica, refere-se ao lquido utilizado como meio de transmitir

energia.

Nesta unidade, fluido significar o fluido hidrulico, seja um leo de petrleo

especialmente composto ou um fluido especial, prova de fogo, que pode ser um

composto sinttico.

As funes do fluido

O fluido hidrulico tem quatro funes primrias:

Transmitir energia;

Lubrificar peas mveis;

Vedar folgas entre essas peas;

Resfriar ou dissipar o calor.


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O fluido lubrifica as partes mveis e a circulao resfria o sistema.


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Fluxo em paralelo

Uma caracterstica peculiar a todos os lquidos o fato de que eles procuram sempre

o caminho que oferece menor resistncia.

Assim sendo, quando houver duas vias de fluxo, ligadas em paralelo, cada qual com

uma resistncia diferente, a presso aumenta o suficiente para exercer o menor

esforo, fazendo com que o fluxo procure sempre o caminho mais fcil.


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Fluxo em srie

Quando as resistncias ao fluxo estiverem montadas na mesma linha de passagem do

fluxo, ou seja, em srie, as presses exigidas para cada uma delas so somadas

sucessivamente. A presso em um determinado ponto da instalao equivale, portanto,

somatria de todas as restries localizadas a sua frente, uma aps a outra.


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Restrio e presso


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Tipos de fluidos hidrulicos industriais

leos minerais.

Derivados do petrleo so os mais utilizados em sistemas hidrulicos. Alm de

apresentarem um custo mais baixo, se comparados a fluidos especiais produzidos em

laboratrios, os leos minerais so compatveis com a maioria dos materiais

empregados nos sistemas. Suas propriedades lubrificantes so excelentes e a faixa de

temperatura para sua aplicao bastante ampla.

Fluidos sintticos.

So compostos qumicos que podem trabalhar acima dos limites dos leos minerais,

satisfazendo plenamente todas as necessidades dos sistemas hidrulicos. Os fluidos

sintticos mais comumente empregados so: teres complexos, silicatos, silicones.

Fluidos resistentes ao fogo

Em mquinas e equipamentos hidrulicos sujeitos a ambientes expostos a altas

temperaturas como, por exemplo, em locais de fundio, tratamento trmico ou que

apresente riscos de combusto, so utilizados fluidos incombustveis, isto ,

resistentes ao fogo.

Viscosidade relativa (SUS - Seconds Universal Saybolt):

A viscosidade relativa determinada cronometrando-se o tempo em segundos, 60ml de

leo que leva para escoar por um orifcio capilar, de 1,75mm de dimetro por

12,25mm de comprimento, a uma temperatura constante de 100F (37,5C).


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Viscosidade Cinemtica(mm/s)

Determina a velocidade com que um corpo afunda em um lquido sob a influncia da

gravidade. O padro ISO-VG e a DIN-51524 estipula uma viscosidade mxima e mnima

do leo hidrulico a 40C.


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IV ndice de Viscosidade

Reservatrio de leo

Os reservatrios so projetados para comportar todo o fluido do sistema hidrulico e

mais uma reserva, mantendo o leo limpo e temperaturas de trabalho apropriadas. Funes do reservatrio

Num sistema hidrulico industrial, o reservatrio de leo tem 4 funes principais:

acondicionar todo o fluido hidrulico utilizado pelo sistema;

separar as bolhas de ar presentes no leo;

reter os contaminantes slidos contidos no leo;

dissipar o calor gerado pelo sistema.


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Caractersticas de construo

Os reservatrios hidrulicos so construdos com placas de ao soldadas e dispostas

de forma a manter o fundo do tanque acima do nvel do solo.

Seu interior pintado com tinta especial, a base de epoxi, para reduzir a ferrugem que

possa resultar da condensao de umidade.

O reservatrio projetado de forma a facilitar a manuteno. O fundo do tanque deve

ser ligeiramente inclinado, com um plugue para drenagem posicionado na regio mais

baixa, de modo a permitir o escoamento do leo nos procedimentos de troca do fluido.

Reservatrios de mdio e grande porte devem possuir tampas laterais vedadas, de

fcil remoo, que permitam o acesso ao interior do tanque, tanto para limpeza como

para eventuais procedimentos de manuteno.

O visor de nvel deve ser posicionado no reservatrio, em local de fcil visualizao, de

forma a permitir a verificao diria do volume de leo contido no interior do tanque


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O bocal de reabastecimento de leo deve possuir uma tela filtrante, de malha 200,

para evitar a contaminao do fluido por substncias slidas durante o processo de

enchimento do tanque.

Outra parte integrante do reservatrio de leo, de suma importncia no cumprimento

de suas funes, a chicana


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30

Dimensionamento do reservatrio

Em regra geral, um reservatrio deve ser suficientemente grande para conter, em

volume, de duas a trs vezes a quantidade de leo que a bomba envia para o sistema

hidrulico.

Vtanq = Q x 2 ou 3

Vtanq = Volume do reservatrio em litros

Q = Vazo da bomba em l/min

Condutores hidrulicos

Os condutores hidrulicos englobam os diversos tipos de tubulaes e conexes,

disponveis no mercado, empregados para transportar a energia hidrulica da bomba

at os atuadores, passando pelos elementos de comando e controle. Em sistemas

hidrulicos recomenda-se a utilizao de tubos de ao sem costura, livres de escamas,

sujeira ou ferrugem em seu interior.

Alm de transportar o leo, os condutores tm por finalidade, absorver vibraes e

facilitar a dissipao do calor, gerados pelos componentes hidrulicos sob presso.


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Existem quatro tipos principais de condutores hidrulicos:

Canos de ao roscados;

Tubos de ao sem costura;

Mangueiras flexveis;

Blocos de montagem (manifold).

Canos de ao roscados

Os canos de ao roscados, com costura, foram os primeiros condutores a serem

utilizados em sistemas hidrulicos industriais. Como no podem ser curvados,

devido costura longitudinal, utilizam vrios tipos de conexes roscadas e tambm,

como forma de unio e fixao aos componentes do sistema hidrulico.

Tubos de ao sem costura

Os tubos de ao sem costura oferecem inmeras vantagens, comparados aos canos

roscados:

Suportam presses mais elevadas que as permitidas nos canos roscados;

Reduzem a turbulncia do fluxo hidrulico, pois permitem a construo de curvas

suaves na tubulao;

Podem ser curvados a frio, em qualquer direo, reduzindo o nmero de

conexes do circuito e, consequentemente, diminuindo o nmero de pontos

sujeitos a vazamento;

Podem ser montados e desmontados frequentemente, sem apresentarem

problemas de vedao, agilizando os procedimentos de manuteno.


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Mangueiras flexveis

A utilizao de mangueiras flexveis recomendada quando as linhas hidrulicas esto

sujeitas a movimentos, causados principalmente por cabeotes mveis de mquinas

operatrizes. Alm disso, as mangueiras tm a capacidade de absorver vibraes

geradas pela operao do sistema hidrulico sob presso.

O bom senso, acima de tudo, uma ferramenta importante na deciso do modo como

a mangueira dever ser instalada, garantindo o perfeito funcionamento do sistema.


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Terminais prensados

Terminais roscados


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Blocos de montagem (manifold)

Permitem a interligao dos componentes do sistema hidrulico sem a utilizao de

canos, tubos ou mangueiras externas, reduzindo ao mnimo os pontos do circuito

sujeitos a vazamentos.

importante destacar que, apesar dos blocos de montagem apresentarem as

vantagens de facilitar a montagem e a manuteno, alm de reduzir os espaos e as

conexes sujeitas a vazamentos, oferecem as seguintes desvantagens se comparados

tubulao convencional:

aumentam a turbulncia do leo e a perda de carga, provocadas pelos cantos

vivos das furaes internas que, geralmente, formam ngulos bruscos de 90

graus;

aumentam a temperatura do sistema hidrulico, podendo causar falhas de

funcionamento em alguns de seus componentes;

so mais pesados do que uma instalao convencional, montada a partir de

canos roscados ou de tubos de ao sem costura.


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Bombas hidrulicas

As bombas so utilizadas, nos circuitos hidrulicos, para converter energia mecnica em

energia hidrulica.

A ao mecnica cria um vcuo parcial na entrada da bomba, o que permite que a

presso atmosfrica force o fluido do tanque, atravs da linha de suco, a penetrar na

bomba. A bomba passar o fluido para a abertura de descarga, forando-o atravs do

sistema hidrulico.

As bombas so classificadas, basicamente, em dois tipos:

hidrodinmicas e

hidrostticas.

As bombas hidrulicas so classificadas como positivas (fluxo pulsante) e no-positivas

(fluxo contnuo).


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Bombas hidrodinmicas

So bombas de deslocamento no-positivo, usadas para transferir fluidos e cuja nica

resistncia a criada pelo peso do fluido e pelo atrito.

Essas bombas no so usadas em sistemas hidrulicos, porque seu poder de

deslocamento de fluido se reduz quando aumenta a resistncia e tambm porque

possvel bloquear-se completamente seu prtico de sada em pleno regime de

funcionamento da bomba.

Bombas hidrostticas

So bombas de deslocamento positivo, que fornecem determinada quantidade de

fluido a cada rotao ou ciclo.

As bombas hidrostticas produzem fluxos de forma pulsativa, porm sem variao de

presso no sistema.

Especificao de bombas

As bombas so, geralmente, especificadas pela capacidade de presso mxima de

operao e pelo seu deslocamento, em litros por minuto, em uma determinada rotao

por minuto.


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37

Deslocamento

Deslocamento o volume de lquido transferido durante uma rotao e equivalente ao

volume de uma cmara multiplicado pelo nmero de cmaras que passam pelo prtico

de sada da bomba, durante uma rotao da mesma.

Eficincia volumtrica

Teoricamente, uma bomba desloca uma quantidade de fluido igual a seu deslocamento

em cada ciclo ou revoluo.

Eficincia volumtrica = 100% x terico todeslocamen

real todeslocamen

Se uma bomba a 70kgf/cm2 de presso deve deslocar, teoricamente, 40 litros de fluido

por minuto e desloca apenas 36 litros por minuto, sua eficincia volumtrica, nessa

presso, de 90%, como se observa aplicando-os valores na frmula:

Eficincia = 100% x l/min 40

l/min 36=90%

De acordo com o tipo de elemento que produz a transferncia do fluido, as bombas

rotativas podem ser de engrenagem, de palhetas ou de pistes.


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38

Bombas de engrenagem

As bombas de engrenagem contm rodas dentadas, sendo uma motriz, acionada pela

rvore, a qual impulsiona a outra, permitindo um jogo axial e radial to reduzido que,

praticamente, alcanada uma vedao prova de leo.

No decorrer do movimento rotativo, os vos entre os dentes so liberados medida que

os dentes se desengrenam. O fluido provindo do reservatrio chega a esses vos e

conduzido do lado da suco para o lado da presso.

No lado da presso, os dentes tornam a se engrenar e o fluido expulso dos vos dos

dentes; a engrenagem impede o refluxo do leo para a cmara de suco.

Caractersticas das bombas de engrenagem

As bombas de engrenagem so de deslocamento fixo. Podem deslocar desde pequenos

at grandes volumes. Por serem do tipo no-balanceado, so geralmente unidades de

baixa presso. Porm, existem bombas de engrenagem que atingem at 200kgf/cm2 de

presso. Com o desgaste, o vazamento interno aumenta. Entretanto, as unidades so

razoavelmente durveis e toleram a sujeira mais do que outros tipos. Uma bomba de

engrenagem, com muitas cmaras de bombeamento, gera frequncias altas e, portanto,

tende a fazer mais barulho.


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39

Na mesma categoria de bombas de engrenagem, inclui-se a bomba do rotor de lbulo,

que opera no mesmo princpio que a bomba de engrenagem do tipo externo, porm

proporciona um deslocamento maior.

Nas bombas de engrenagem com dentes internos, as cmaras de bombeamento so

formadas entre os dentes das rodas. Uma vedao, em forma de meia-lua crescente,

montada entre as rodas dentadas e localizada no espao entre as aberturas de entrada

e de sada, onde a folga entre os dentes das rodas mxima.


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A bomba tipo gerotor opera da mesma maneira que a bomba de engrenagem do tipo

interno. O rotor girado por uma fonte externa (motor eltrico, motor diesel, etc.) e

movimenta um rotor externo; formam-se, ento, cmaras de bombeamento entre os

lbulos do rotor.

Bombas de palhetas

As bombas de palhetas possuem um rotor com ranhuras, acoplado rvore de

acionamento, que gira dentro de um anel circular, excntrico a ele, localizado no

interior da carcaa da bomba. Em alguns casos, o anel de alojamento do rotor possui a

forma elptica.

Quando o rotor gira, a fora centrfuga gerada pelo movimento de rotao faz com que

as palhetas, posicionadas no interior das ranhuras do rotor, se expandam e se apoiem

na superfcie interna do anel.


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41

Bomba de palhetas com compensador de presso


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42

Outro tipo de bomba de palhetas encontrada no mercado possui, como caracterstica

de construo, um anel em forma de elipse substituindo o tradicional anel circular.

So as chamadas bombas de palhetas hidraulicamente balanceadas.

O anel elptico permite que a bomba de palhetas tenha, internamente, duas regies de

bombeamento em um mesmo ciclo de giro, como mostra a figura a seguir.

Bomba de palhetas hidraulicamente balanceada

Dentro da bomba de palhetas hidraulicamente balanceada, o prtico de entrada se

divide em dois para alimentar dois conjuntos de bombeamento, separados num ngulo

de 180 graus, formados pelo anel elptico.

Consequentemente, h duas sadas, uma para cada um dos conjuntos de

bombeamento, tambm separadas a 180 graus, as quais se juntam em um nico

prtico de sada, dentro da prpria bomba.

Quando a presso aumenta no prtico de sada da bomba, devido a uma resistncia

maior ao fluxo do leo, as cargas radiais geradas no eixo e nos rolamentos da bomba,

agindo uma contra a outra, se anulam por estarem dispostas a 180 graus.

Essa caracterstica de construo e de funcionamento permite que as bombas

hidraulicamente balanceadas suportem presses bem mais elevadas que as no

balanceadas.


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43

Corte de uma bomba de palhetas hidraulicamente balanceada


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44

Bombas de pistes

Todas as bombas de pistes operam baseadas no princpio de que, se um pisto produz

um movimento de vaivm dentro de um tubo, puxar o fluido num sentido e o expelir

no sentido contrrio.

A figura mostra o funcionamento de um macaco hidrulico.


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45

Os dois tipos bsicos so o radial e o axial, sendo que ambos apresentam modelos de

deslocamentos fixo ou varivel. Uma bomba de tipo radial tem os pistes dispostos

radialmente num conjunto, ao passo que, nas unidades de tipo axial, os pistes esto

em paralelo entre si bem como ao eixo do conjunto rotativo. Existem duas verses para

este ltimo tipo: em linha com placa inclinada e angular.

Bombas de pistes radiais

Neste tipo de bomba, o conjunto gira em um piv estacionrio por dentro de um anel ou

rotor. Conforme vai girando, a fora centrfuga faz com que os pistes sigam o contorno

do anel, que excntrico em relao ao bloco de cilindros. Quando os pistes comeam

o movimento alternado dentro de seus furos, os prticos localizados no piv permitem

que os pistes puxem o fluido do prtico de entrada quando estes se movem para fora e

descarregam o fluido no prtico de sada quando os pistes so forados pelo contorno

do anel, em direo ao piv.

O deslocamento de fluido depende do tamanho e do nmero de pistes no conjunto,

bem como do curso dos mesmos. Existem modelos em que o deslocamento de fluido

pode variar, modificando-se o anel para aumentar ou diminuir o curso dos pistes.

Existem, ainda, controles externos para esse fim.


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46

Bombas de pistes em linha com placa inclinada

Neste tipo de bomba, axial, o conjunto de cilindros e o eixo esto na mesma linha e os

pistes se movimentam em paralelo ao eixo de acionamento. Um eixo gira o conjunto de

cilindros. Os pistes so ajustados nos furos e conectados, atravs de sapatas, a um

anel inclinado.

Movimentos

Quando o conjunto gira, as sapatas sequem a inclinao do anel, causando um

movimento recproco dos pistes nos seus furos. Os prticos esto localizados de

maneira que a linha de suco se situe onde os pistes comeam a recuar e a abertura

de sada onde os pistes comeam a ser forados para dentro dos furos do conjunto. A

inclinao da placa causa ao pisto um movimento alternativo.


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Deslocamento

Nessas bombas, o deslocamento de fluido tambm determinado pelo tamanho e

quantidade de pistes, bem como de seus cursos; a funo da placa inclinada

controlar o curso dos pistes.

Nos modelos com deslocamento varivel, a placa est instalada num suporte mvel.

Movimentando esse suporte, o ngulo da placa varia para aumentar ou diminuir o curso

dos pistes.

O suporte pode ser posicionado manualmente, por servocontrole, por compensador de

presso ou qualquer outro meio de controle. O ngulo mximo nas unidades mostradas

limitado a 17,5 graus.


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Operao de compensador

O controle consiste em uma vlvula compensadora balanceada entre a presso do

sistema e a fora de uma mola, num pisto controlado pela vlvula que movimenta o

suporte e uma mola para o retorno desse suporte.

Se no houver presso no sistema, a mola segura o suporte na inclinao mxima.

Conforme a presso do sistema vai aumentando, a mola age na extremidade do carretel

da vlvula.

Quando essa presso for suficiente para vencer a fora da mola que segura o carretel,

este se desloca e permite que o leo entre no pisto (o qual movimentado pela

presso do leo), diminuindo o deslocamento do fluido da bomba.


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Se a presso do sistema for menor que a fora da mola, o carretel ser forado a voltar,

o leo do pisto se descarrega na carcaa da bomba e uma mola empurra o suporte

para o ngulo maior.

Assim, o compensador regula o volume do leo necessrio para manter ter uma

predeterminada presso.

Evita-se, assim, uma perda de excesso de energia que, normalmente, ocorre atravs da

vlvula de segurana no volume total da bomba, durante as operaes de travamento

do cilindro.

Documents

Hpn-2013