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SEM.
2012 - ETEC FERNANDO PRESTES – prof. J. Antonio
Hidráulica, Pneumática, Noções de Comandos Elétricos,
Eletropneumatica e Eletrohidraulica
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Apostila tsa 2tmp 1sem2012, Notas de estudo de Cultura
Exercicios Para Estudos e Teorias
Tipologia: Notas de estudo
2012
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APOSTILA DE TSA - 2 °°°° TMPT E 2 °°°° TMPN - 1 °°°° SEM.
2012 - ETEC FERNANDO PRESTES – prof. J. Antonio
Hidráulica, Pneumática, Noções de Comandos Elétricos,
Eletropneumatica e Eletrohidraulica
SUMÁRIO:
- Noções básicas de hidráulica Assunto pg
- Lei de Pascal
- Vantagens do acionamento hidráulico
- Fluidos
- Bombas
- Cavitação
- Reservatório
- Pressão
- Instrumentos indicadores
- Escoamento
- Acumulador de Pressão Hidráulico
- Pneumática
- Características do ar comprimido
- Transformação de temperatura
- Produção de ar comprimido
- Reservatório de ar comprimido
- Tubulações e conexões
- Unidade de conservação
- Elementos de trabalho
- Elementos de comando e regulagem
- Representação de seqüência de movimentos
- Esquemas de comando
- Conversão pneumática de sinais
- Noções de Comandos e Equipamentos elétricos
- Equipamentos de saída de sinal
- Componentes elétricos de Proteção
- Componentes eletromecânicos de manobra
- Diagramas de comando e simbologias
- Conversor de frequencia
- Motores elétricos
- Transformador elétrico
- Circuitos pneumáticos típicos
- Circuitos eletropneumáticos
- Circuitos hidráulicos
- Exemplos de circuitos práticos
- Simbologias hidráulica, pneumática e elétrica
- Formulas Técnicas e Tabelas para cálculos e Dimensionamentos
A = Área (cm²)
111 1.2. Vantagens do acionamento hidráulico:.2. Vantagens do acionamento hidráulico:.2. Vantagens do acionamento hidráulico:.2. Vantagens do acionamento hidráulico:
- Velocidade variável – através da válvula reguladora de fluxo;
- Reversibilidade – através da válvula direcional;
- Parada instantânea – através da válvula direcional;
- Proteção contra sobre carga – através da válvula de segurança ou limitadora de pressão;
- Dimensões reduzidas
111 1.3..3..3..3. FluidoFluidoFluidoFluido É definido como sendo qualquer líquido ou gás. Entretanto, em hidráulica, refere-se ao líquido utilizado como meio de transmitir energia (óleo ou água).
111 1.3.1..3.1..3.1..3.1. Funções do fluido hidráulico:Funções do fluido hidráulico:Funções do fluido hidráulico:Funções do fluido hidráulico:
- Transmitir energia;
- Lubrificar peças móveis;
- Vedar folga entre essas peças móveis;
- Resfriar ou dissipar calor;
- Limpar o sistema.
111 1.3.2. Principais fluidos hidráulicos:.3.2. Principais fluidos hidráulicos:.3.2. Principais fluidos hidráulicos:.3.2. Principais fluidos hidráulicos:
- Água (com aditivo);
- Óleos minerais;
- Fluidos sintéticos;
- Fluidos resistentes ao fogo (emulsões de glicol em água, soluções de glicol em água e fluidos sintéticos não aquosos).
111 1.3.3. Viscosidade.3.3. Viscosidade.3.3. Viscosidade.3.3. Viscosidade Cinematica:Cinematica:Cinematica:Cinematica: é a característica mais importante a ser observada na escolha de um fluido hidráulico. Pode ser definida como sendo a medida de resistência do fluido ao se escoar, ou seja, é a medida inversa à da fluidez. Se um fluido escoa facilmente, sua
viscosidade é baixa e pode-se dizer que o fluido é fino ou lhe falta corpo. Um fluido que escoa com dificuldade tem alta viscosidade. Neste caso, diz-se que é grosso ou tem bastante corpo. Quanto maior for a temperatura de trabalho de um óleo, menor será sua viscosidade, ou seja, a viscosidade é inversamente proporcional à temperatura de trabalho. Os seguintes limites são considerados:
- Viscosidade de trabalho otimizada em relação à eficiência, economia e segurança υotim = 20-40 mm^2 /s.
- A temperatura padrão de trabalho para operação de um sistema hidráulico é entre 30°C e 60°C, -30°C é a menor e +90°C é a maior temperatura limite, temperatura a qual nunca deve ser excedida. Óleos minerais são oferecidos em diferentes classes de viscosidade cinemática (VG, grau de viscosidade). O número característico descreve a viscosidade nominal em mm^2 /s (cSt - Centstokes) a 40°C.
111 1.4. Bomba Hidráulica.4. Bomba Hidráulica.4. Bomba Hidráulica.4. Bomba Hidráulica É utilizada nos circuitos hidráulicos para converter energia mecânica em energia hidráulica. Ela é responsável em criar fluxo de fluido para o sistema. A bomba hidráulica não gera pressão. A pressão só criada quando houver restrição à passagem de fluxo.
Motor elétrico: converte energia elétrica em movimento mecânico rotativo. Acoplamento: transfere movimento mecânico rotativo do motor para a bomba. Bomba hidráulica: converte movimento mecânico rotativo em fluxo hidráulico. Reservatório: armazena o fluido hidráulico.
111 1.4.1. Cavitação.4.1. Cavitação.4.1. Cavitação.4.1. Cavitação: é à entrada de ar, pela tubulação de entrada de óleo
para a bomba, para o sistema hidráulico. Pode ser provocada por filtro entupido ou até nível de óleo baixo no reservatório. A cavitação deixa o sistema trabalhando irregularmente e a bomba barulhenta. Quando as bolhas de ar passar por zonas de depressão; implodem e provocam ondas de
Bomba de PalhetasBomba de PalhetasBomba de PalhetasBomba de Palhetas
Bomba de Lóbulo
Bomba de Engrenagens
CAMPO DE EMPREGO DAS BOMBAS
111 1.4.2.3 Deslocamento.4.2.3 Deslocamento.4.2.3 Deslocamento.4.2.3 Deslocamento: é o volume de líquido transferido durante uma
rotação da bomba e é equivalente ao volume de uma câmara, multiplicado pelo número de câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba durante uma rotação. Tipicamente, as bombas de pistão têm uma eficiência volumétrica inicial que alcança 90%. Os equipamentos de palheta e engrenagem têm uma eficiência volumétrica que varia de 85% a 95%.
1.5.11.5.11.5.11.5.1 ––– Recomendações para os filtros de– Recomendações para os filtros deRecomendações para os filtros deRecomendações para os filtros de fluido hidraulico:fluido hidraulico:fluido hidraulico:fluido hidraulico:
- Filtros para linha de sucção (interno ao tanque) – 74 à 150 Microns
- Filtros para linha de sucção (externo ao tanque) – 3 à 238 Microns
- Filtros para linha de retorno – 5 à 40 Microns
- Filtros para linha de pressão – 3 a 40 Microns
111 1.6. Pressão:.6. Pressão:.6. Pressão:.6. Pressão:
Podemos definir como sendo a restrição à passagem do fluxo, ou ainda como a força exercida por unidade de superfície.
111 1.6.1. Pressão absoluta:.6.1. Pressão absoluta:.6.1. Pressão absoluta:.6.1. Pressão absoluta: é a soma da pressão atmosférica mais a
sobrepressão (aquela indicada pelo manômetro).
1.61.61.61.6.2..2..2. Pressão relativa.2.Pressão relativaPressão relativa ou especificaPressão relativaou especificaou especifica:ou especifica::: também chamada de sobrepressão
(aquela indicada pelo manômetro), não está incluída a pressão atmosférica.
1.6.1.6.1.6.1.6.3. Pressão atmosférica:3. Pressão atmosférica:3. Pressão atmosférica:3. Pressão atmosférica: é a pressão exercida por uma coluna de
mercúrio (Hg) de 76 cm de altura, a 0ºC de temperatura, ao nível do mar (barômetro de Torricelli).
111 1.6.4. Unidades de pressão mais utilizadas nas indústrias:.6.4. Unidades de pressão mais utilizadas nas indústrias:.6.4. Unidades de pressão mais utilizadas nas indústrias:.6.4. Unidades de pressão mais utilizadas nas indústrias:
atm, bar, kgf/cm² e PSI (Libras por polegada quadrada)
111 1.6.5. Para cálculo aproximado:.6.5. Para cálculo aproximado:.6.5. Para cálculo aproximado:.6.5. Para cálculo aproximado: 1atm=1bar =1kgf/cm²=1kp/cm²=14,7 PSI
111 1.7..7..7..7. Instrumentos indicadores:Instrumentos indicadores:Instrumentos indicadores:Instrumentos indicadores:
Os instrumentos indicadores mais utilizados em hidráulica e também em pneumática são: manômetro, vacuômetro e o termômetro.
111 1.7.2. Vacuômetro:.7.2. Vacuômetro:.7.2. Vacuômetro:.7.2. Vacuômetro: instrumento utilizado para indicar vácuo (ausência
total ou parcial de ar).
111 1.7.3. Termômetro:.7.3. Termômetro:.7.3. Termômetro:.7.3. Termômetro: instrumento utilizado para indicar temperatura.
111 1.8. Escoamento.8. Escoamento.8. Escoamento.8. Escoamento
As moléculas de um fluido que se movimentam em tubulações atritam-se umas às outras e com as paredes da tubulação, provocando perdas de forças. A velocidade de fluxo recomendada no sistema óleo hidráulica pode ser:
1.9.3 Acumuladores Hidráulicos São dispositivos auxiliares que armazenam energia para desempenhar funções suplementares aos equipamentos e sistemas automatizados quando necessário. A energia acumulada em forma de pressão (energia potencial) e retornada ao sistema para atender as seguintes aplicações:
- Manter estável o nível de pressão do sistema
- Servir de fonte de suprimento emergencial
- Absorver choques provocados por equipamentos do sistema Em processos de prensagem, laminação ou de fixação, evita que a interrupção do suprimento de óleo prejudique a finalização de um processo produtivo. Um acumulador, numa emergência, poderá manter a pressão do sistema. O volume do acumulador é muitas vezes usado para completar o ciclo da maquina.
Mantém a pressão em uma parte do sistema enquanto a bomba estiver suprindo o fluxo pressurizado na outra parte. Mantém a pressão do sistema, compensando a perda de pressão ocorrida por vazamento ou aumento de pressão causada pela expansão térmica. Quando a demanda do sistema é maior do que a bomba pode suprir, a energia potencial acumulada no acumulador pode ser usada para prover o fluxo. Absorver os choques dos sistemas. O choque pode desenvolver-se em um sistema pela inércia de uma carga ligada a um cilindro ou motor hidráulico, ou pode ser causado pela inércia do fluido quando o fluxo do sistema é bloqueado subitamente, ou mudar de direção quando uma válvula de controle direcional é acionada rapidamente.
1.10.1.10.1.10.1.10. Composição de um Circuito Hidráulico:Composição de um Circuito Hidráulico:Composição de um Circuito Hidráulico:Composição de um Circuito Hidráulico:
222 2 –––– PneumáticPneumáticPneumáticaPneumáticaaa
222 2. Pneumática. Pneumática. Pneumática. Pneumática é a ciência que estuda as propriedades físicas do ar e
de outros gases.
222 2.1. Pneumática.1. Pneumática.1. Pneumática.1. Pneumática
Utiliza ar sobre pressão (ar comprimido) para transmitir movimento mecânico (linear ou rotativo) multiplicando forças_._
222 2.1.1. Ar.1.1. Ar.1.1. Ar.1.1. Ar – compressível.
222 2.1.2. Óleo/água.1.2. Óleo/água.1.2. Óleo/água.1.2. Óleo/água – incompressível.
222 2.1.3. Ar comprimido.1.3. Ar comprimido.1.3. Ar comprimido.1.3. Ar comprimido – ar atmosférico com volume reduzido.
222 2.2. Características do ar comprimido:.2. Características do ar comprimido:.2. Características do ar comprimido:.2. Características do ar comprimido:
222 2.2.1. Vantagens.2.1. Vantagens.2.1. Vantagens.2.1. Vantagens:
222 2.3.3.3.3.3.3.3.3 Transformação de temperatura:Transformação de temperatura:Transformação de temperatura:Transformação de temperatura:
Para cálculos realizados nas propriedades dos gases, a escala de temperatura utilizada é a Kelvin por se tratar de uma escala absoluta.
3 - Produção do ar comprimido
3. Compressores: São máquinas ou equipamentos responsáveis por admitir ou sugar o ar da atmosfera, comprimi-lo e enviá-lo para um reservatório que o armazenará.
333 3.1. Tipos de compressores:.1. Tipos de compressores:.1. Tipos de compressores:.1. Tipos de compressores:
333 3.2.5. Regulagem:.2.5. Regulagem:.2.5. Regulagem:.2.5. Regulagem:
333 3.2.5.1. De marcha em vazio:.2.5.1. De marcha em vazio:.2.5.1. De marcha em vazio:.2.5.1. De marcha em vazio:
- regulagem por descarga – atingindo a regulagem máxima, o ar escapa livremente por uma válvula; - regulagem por fechamento – atingindo a regulagem, fecha-se o lado da sucção; - regulagem por garras – usada em compressores de êmbolo – atingindo a Regulagem máxima, algumas garras mantém as válvulas de sucção abertas.
333 3.2.5.2. Regulagem de carga parcial:.2.5.2. Regulagem de carga parcial:.2.5.2. Regulagem de carga parcial:.2.5.2. Regulagem de carga parcial:
- regulagem na rotação; - regulagem por estrangulamento.
333 3.2.5.3..2.5.3..2.5.3..2.5.3. Regulagem intermitente:Regulagem intermitente:Regulagem intermitente:Regulagem intermitente: quando o compressor atinge a pressão
máxima, o motor é desligado e quando atinge a pressão mínima o motor é ligado.
333 3.2.6.2.6.2.6.2.6 Refrigeração:Refrigeração:Refrigeração:Refrigeração: a refrigeração de um compressor poderá ser feita
por: água – utilizando um trocador de calor; e por ar – dissipando o calor através de palhetas.
333 3.3. Reservatório de ar comprimido.3. Reservatório de ar comprimido.3. Reservatório de ar comprimido.3. Reservatório de ar comprimido :
Não faz parte obrigatoriamente do compressor tendo as seguintes funções:
- estabilizar a distribuição do ar comprimido;
- eliminar oscilações de pressão na rede;
- separar parte da umidade existente no ar;
- garantir reserva de ar.
333 3.3.1.3.1.3.1.3.1 TTTamanho do reservatório depende:Tamanho do reservatório depende:amanho do reservatório depende:amanho do reservatório depende:
- do volume de ar fornecido pelo compressor;
- do consumo de ar;
- da rede de distribuição;
- da regulagem do compressor;
- da diferença de pressão na rede. O dimensionamento do seu volume é muitas vezes feito com regras práticas. Uma delas é: Volume do reservatório em m^3 = (1/10) a (1/6)(1/10) a (1/6)(1/10) a (1/6)(1/10) a (1/6) da vazão do compressor em m^3 /min.
444 4 ---- Tubulações e conexõesTubulações e conexões Tubulações e conexõesTubulações e conexões
444 4.1. Escolha do diâmetro de uma tubulação:.1. Escolha do diâmetro de uma tubulação:.1. Escolha do diâmetro de uma tubulação:.1. Escolha do diâmetro de uma tubulação:
O diâmetro de uma tubulação da rede de ar comprimido deve ser escolhido de maneira que a queda de pressão não ultrapasse 0,1 bar0,1 bar0,1 bar0,1 bar, mesmo se houver um crescente consumo de ar. Quanto maior for a queda de pressão, menor será a rentabilidade e a capacidade do sistema.
444 4.2. Considerações para o dimensionamento da tubulação:.2. Considerações para o dimensionamento da tubulação:.2. Considerações para o dimensionamento da tubulação:.2. Considerações para o dimensionamento da tubulação:
- volume corrente (vazão); - comprimento da rede; - queda de pressão admissível; - pressão de trabalho; - número de partes de estrangulamento na rede.
Observação: considerar comprimento de rObservação: considerar comprimento de rObservação: considerar comprimento de rObservação: considerar comprimento de reserva para futuraseserva para futuraseserva para futuraseserva para futuras
instalações.instalações.instalações.instalações.
444 4.3. Tipos de rede de distribuição.3. Tipos de rede de distribuição.3. Tipos de rede de distribuição.3. Tipos de rede de distribuição: primária e secundária.
444 4.3.1. Tipos de redes primárias de distribuição de ar:.3.1. Tipos de redes primárias de distribuição de ar:.3.1. Tipos de redes primárias de distribuição de ar:.3.1. Tipos de redes primárias de distribuição de ar:
- rede de circuito aberta; - rede de circuito fechada; - rede de circuito combinada.