festo didactic - hidráulica
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DIDACTIC Automação Hidráulica 2
Hidráulica Estacionária
• Máquinas de produção e montagem de todos os tipos;
•Linhas de transferência;
•Máquinas de elevação e transporte;
•Máquinas de injeção e moldagem;
•Pontes rolantes;
•Elevadores;
•Prensas.
DIDACTIC Automação Hidráulica 3
Hidráulica Móbil
• Sistemas basculantes, plataformas elevatórias;
• Máquinas de transporte e elevação;
• Equipamentos de construção;
• Equipamentos agrícolas;
• Aviões;
•Navios.
DIDACTIC Automação Hidráulica 4
DIESEL ELÉTRICO HIDRÁULICO
Hidráulica Móbil - Comparativo de tamanho
Acionamento de 100 quilowatts
Ótima relação PESO x POTÊNCIA
DIDACTIC Automação Hidráulica 5
⌦Mecânica
• Boa força
• Ótimas velocidades
• Ótima precisão
• Ótima força
• Baixas velocidades
• Boa precisão
⌦ Hidráulica⌦ Pneumática
• Força limitada
• Boas velocidades
• Precisão limitada
Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão
DIDACTIC Automação Hidráulica 6
Energia Hidráulica Elétrica Pneumática
Transmissão Limitada e muito bem rápida e Limitada e lentacara longas distâncias
Dist. econômica Até aprox. 100m Pratic. s/ limites Até aprox. 1000m
Vel. de trans- Aprox. 50 mm/s Aprox. 300.000 Aprox. 2 m/smissão km/s
Rotações Limitado Boas Até 500.000 rpm
Força Bem alto Alto Baixo
Proteção contra Excelente Não tão boa Excelentesobrecarga
Comparação quantitativa
DIDACTIC Automação Hidráulica 7
Propriedades do óleo hidráulico – Viscosidade
Mínima Máxima
ISO VG 10 9,0 11,0
ISO VG 22 19,8 24,2
ISO VG 32 28,8 35,2
ISO VG 46 41,4 50,6
ISO VG 68 61,2 74,8
ISO VG 100 90,0 110,0
Classes de viscosidade ISO
Viscosidade cinemática (mm²/s)
Temperatura: 40°C | Pressão: 1 bar
DIDACTIC Automação Hidráulica 8
Leis físicas fundamentais da hidráulica
Hidromecânica
Hidrodinâmica Hidrostática
Ciência dos líquidos sob pressãoForça = pressão * área
Ciência dos líquidos em movimentoForça = massa * aceleração
DIDACTIC Automação Hidráulica 9
Onde é a maior pressão?
Pressão Hidrostática
alturagravidadedensidadepressão ⋅⋅=
hgρp ⋅⋅=P - Pressão [Pa]ρ - Densidade do líquido [kg/m³]g - Aceleração da gravidade [m/s²]h - Nível da coluna do líquido [m]
AB
C A B
DIDACTIC Automação Hidráulica 10
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.
Transmissão de Pressão - Lei de Pascal
AFp=
ÁreaForçapressão= P - Pressão [Pa]
F - Força [N]A - Área [m²]
DIDACTIC Automação Hidráulica 12
10 cm210 cm2
10 cm210 cm2
1000 Kg1000 Kg 1000 Kg1000 Kg
100 bar100 bar
Exemplo - Transmissão de força
DIDACTIC Automação Hidráulica 13
A
1000 kg1000 kg
100 cm²100 cm²
10 cm²10 cm²
10 bar10 bar
100 kg100 kg
Exemplo - Multiplicação de força por área
DIDACTIC Automação Hidráulica 14
Multiplicação de força - conservação de energia
sFτ ⋅=todeslocamenforçatrabalho ⋅=
τ - Trabalho [Nm]F - Força [N]s - Deslocamento [m]
O trabalho realizado pelo cilindro a esquerda será o mesmo realizado
pelo cilindro a direita.
100 kg
10 cm²
1000 kg
100 cm²
DIDACTIC Automação Hidráulica 15
100 cm²
10 cm²
1 cm
1000 kg
10 cm
100kg
Multiplicação de força - conservação de energia
O volume de óleo deslocado é constante nos dois cilindros.
τ2τ1=
s2F2s1F1 ⋅=⋅Portanto:
V2V1=
s2A2s1A1 ⋅=⋅
DIDACTIC Automação Hidráulica 16
W
10 A
A10
1
A x 10 = VOLUME = 10 A x 1
1000 kg1000 kg100 kg100 kg
Exemplo - Multiplicação de força - conservação de energia
DIDACTIC Automação Hidráulica 17
Multiplicação de pressão
A1p1F1 ⋅=
Portanto:
A1p2
A2p1
=
A2p2F2 ⋅=
sendo:
F2F1=
Símbolo
DIDACTIC Automação Hidráulica 20
1 - Corpo2 - Mola tubular3 - Alavanca4 - Segmento dentado5 - Engrenagem6 - Ponteiro7 - Escala8 - Entrada com estrangulador
Símbolo
1
3
45
6
7
8
2
Medidor de Pressão - Manômetro de Bourdon
DIDACTIC Automação Hidráulica 21
Nível variávelda Pressão Atmosférica101kPa
Faixa de depressão
Faixa de Sobre-pressão
Pressão absolutakPa
+ Pe
0- Pe
Gráfico das pressões
DIDACTIC Automação Hidráulica 22
Velocidade
Vazão
Área
Distância
Hidrodinâmica - Leis da vazão
tVQ= sAV ⋅=
tsAQ ⋅
=
vAQ ⋅=Q - Vazão [m³/min]V - Volume [m³]A - Área [m²]s - Distância [m]v - Velocidade do fluído [m/s²]t - Tempo [min]
DIDACTIC Automação Hidráulica 23
Hidrodinâmica - Equação da continuidade
V2
V1
A1A2
Q2Q1
Q21Q = Portanto: v2A2v1A1 ⋅=⋅
DIDACTIC Automação Hidráulica 24
Área
Velocidade
Vazão
Velocidade x Vazão
AQv=
A velocidade não depende da pressão.
DIDACTIC Automação Hidráulica 26
Potência Hidráulica
QpP ⋅=VazãoPressãoPotência ⋅=
P - Potência [W]p - Pressão [Pa]Q - Vazão [m³/s]
DIDACTIC Automação Hidráulica 28
Perdas de carga
Δp - Perda de carga (p1 – p2)Q – VazãoA – Área
22 AΔpQ ⋅≅
Relação simplificada entre vazão e queda de pressão
• Velocidade do fluxo;
• Tipo e número de restrições.
• Viscosidade do óleo;
• Tipo de fluxo;
• Comprimento dos tubos;
• Diâmetro do tubo;
DIDACTIC Automação Hidráulica 29
Escoamento - Número de ReynoldsEscoamento Laminar
Escoamento Turbulento
De 0 até 1500 - Fluxo laminarde 1500 até 2300 - Transiçãomaior que 2300 - Fluxo turbulento
υDvDv
Re⋅
=⋅⋅
=μ
ρ
viscosa Forçainércia de ForçaRe=
Re – Número de Reynoldsρ - Densidadev – VelocidadeD – Diâmetro interno do tuboμ - Viscosidade absolutaυ - Viscosidade cinética
DIDACTIC Automação Hidráulica 30
Cavitação
EFEITOS DA CAVITAÇÃO
• Erosão do material na área do alargamento da seção transversal
• Efeito DIESEL - Combustão espontânea do óleo hidráulico
DIDACTIC Automação Hidráulica 31
Elementos de Trabalho
Elementos de comando e controle
Elementos de Produção,Tratamento e Distribuição
A
P
B
T
Cadeia de comandos - Elementos do Sistema Hidráulico
DIDACTIC Automação Hidráulica 33
Grupo de acionamento
Filtro de ar
Escotilha para manutenção
Tubo de aspiração
Parafuso de drenagem
Visor de controle para nível
Linha de retorno
Chicana
Bomba
Motor elétrico
Linha de pressãoVálvula Limitadorade pressão(segurança)
Filtro de sucção
Filtro de enchimento
Símbolo
DIDACTIC Automação Hidráulica 34
Localização dos filtros:
A localização depende da função que o mesmo irá exercer, pois o filtro poderá trabalhar da maneira mais adequada à proteção que ele proporciona ao sistema.
Filtragem do Óleo - Filtro
- Linha de pressão;
- Linha de sucção;
- Linha de retorno;
- Filtragem externa;
Símbolo
DIDACTIC Automação Hidráulica 35
Sucção - 100 a 150 microns
Retorno - 40 a 80 microns
Pressão - 0,1 a 20 microns
PressãoTipos de Filtragem
RetornoSucção
DIDACTIC Automação Hidráulica 36
- A montagem é no local mais difícil do equip. hidráulico- Pouca possibilidade de manutenção- Devido a perigo de cavitação, só épossível filtragem de grandes partículas-100 a 150μ
- Montagem simples- Preço- Ele protege todos os componentes hidráulicos contra contaminação por partículas grandes
DesvantagensVantagens
Filtros de sucção
Símbolo
DIDACTIC Automação Hidráulica 37
- É necessário um by-pass- No caso de picos de pressão e partida à frio, passam as partículas de contaminação através da válvula by-pass aberta -40 a 80μ
- Baixo custo- Manutenção simples- Pode realizar filtragem fina- Não provoca nenhuma cavitação na bomba
DesvantagensVantagens
Filtros de retorno
Símbolo
DIDACTIC Automação Hidráulica 38
- Precisa ser robusto (suportar pressão- O elemento precisa estar previsto para um alto diferencial de pressão- Conforme a resistência à vazão, a potência é convertida em calor-0,1 a 20μ
- Poderá ser montado diretamente antes de componentes sensíveis- Filtragem bem fina- Manutenção simples- Longa vida útil- Não provoca nenhuma cavitação na bomba
DesvantagensVantagens
Filtros de linha (pressão)
Símbolo
DIDACTIC Automação Hidráulica 40
Bombas Hidráulicas
Engrenagens PalhetasPistões
Família de bombas hidráulicas
BOMBA NÃO PRODUZ PRESSÃO!BOMBA NÃO PRODUZ PRESSÃO!BOMBA PRODUZ VAZÃO!BOMBA PRODUZ VAZÃO!
DIDACTIC Automação Hidráulica 48
Símbolo
Atuador linear de dupla ação (amortecimento de final de curso)
DIDACTIC Automação Hidráulica 53
Setas indicam a direção (sentido) do fluxo do ÓLEO
Ts representam bloqueios dos fluxos
Número de posições da válvula
O número de traços indicam o número de vias.
Bomba (Energia Hidráulica)
Símbolo de Válvulas Direcionais (conforme norma DIN / ISO 1219)
Tanque
DIDACTIC Automação Hidráulica 54
2/2 vias NA 2 vias por 2 posições normalmente aberta
2/2 via NF 2 vias por 2 posições normalmente fechada
3/2 vias NF 3 vias por 2 posições normalmente fechado
3/2 vias NA 3 vias por 2 posições normalmente aberta
Símbolo Designação Composição
Posições e conexões
4/2 4 vias por 2 posições
A
P
A
P
A
P TA
P TA B
P T
DIDACTIC Automação Hidráulica 55
Posições e conexões
A B
P TA B
P TA B
P TA B
P TA B
P T
4/3 vias CF 4 vias por 3 posições centro fechado
4/3 via tandem 4 vias por 3 posições centro tandem
4/3 vias P; A, B T 4 vias por 3 posições P; A, B T
4/3 vias A, B P; T 4 vias por 3 posições A, B P; T
Símbolo Designação Composição
4/3 vias CH 4 vias por 3 posições centro H
DIDACTIC Automação Hidráulica 61
Tipos de Acionamentos
Musculares Mecânicos Hidráulico
Geral
Botão
Alavanca
Pedal
Came
Rolete
Mola
Piloto
Elétricos
Solenóide
DIDACTIC Automação Hidráulica 65
Atuadores: Número seqüencial + letra A – (1A, 2A, ...)
Válvulas: Número do atuador + letra V + número seqüencial – (1V1 ..., 2V1 ...)
Bombas: Número seqüencial + letra P – (1P ..., 2P ...)
Outros: Número do atuador + letra Z + número seqüencial
Identificação dos componentes
DIDACTIC Automação Hidráulica 70
Símbolo
Válvula de Pressão - Limitadora de pressão compensada externamente
DIDACTIC Automação Hidráulica 71
Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão - aplicações
Válvula de Seqüência Válvula de Contrabalanço
F=0
P T
F=0
A B
P T
F=-300P
T
A B
P T
CARGA
DIDACTIC Automação Hidráulica 74
Símbolo
Válvula de Fluxo - Regulagem de vazão
Restrição por diferencial em
hélice
Restrição por agulha
Símbolo
DIDACTIC Automação Hidráulica 75
Símbolo
Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo unidirecional
DIDACTIC Automação Hidráulica 76
Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo unidirecional - aplicações
METER IN
CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁENTRANDO NO ATUADOR
AVANÇANDO
METER OUT
50%
50%
50%
50%RECUANDO AVANÇANDO RECUANDO
CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁSAINDO DO ATUADOR
DIDACTIC Automação Hidráulica 78
Para cilindro diferencial (2:1): dobro da velocidade, metade da força.
Ganha-se na velocidade e perde -se na força
Circuito regenerativo
F=0
A
P T
A B
P T
F=0
QBOMBA
QBOMBA+QRETORNO
QRETORNO
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