Hidraulica E Pneumatica

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Hidráulica e Pneumática Nomes: Igor Paschoal João Paulo Vardiero Matheus Antunes Ranieri Vieira ÓLEOS HIDRÁULICOS DEFINIÇÃO: A principal tarefa de um óleo hidráulico na indústria é de movimentar equipamentos ou ferramentas em linhas de processos. Em geral são sistemas centralizados ou individuais que movem ou transportam produtos na fábrica. Nas indústrias alimentícias, sistemas hidráulicos levantam, empurram, espremem ou dão forma aos ingredientes ou produtos. Os sistemas com óleo hidráulico muitas vezes estão sendo usados em casos de alta carga. A função do fluido hidráulico é a transmissão de força e a lubrificação das peças internas do sistema como, por exemplo, bombas de engrenagens ou cilindros. A maior parte dos óleos hidráulicos é produzida com óleos minerais devido ao custo. Para atender as exigências, estes produtos têm de ser melhorados com uma variedade de aditivos, tais como: inibidores de corrosão, antioxidantes, detergentes, aditivos EP (extreme pressão), antiespumantes, emulgadores, abaixador do ponto de congelamento (pour-point), etc. Também é importante que o óleo hidráulico não ataque as vedações do sistema hidráulico. TIPOS DE ÓLEOS HIDRÁULICOS: Óleos minerais: A grande maioria dos óleos hidráulicos são fabricados a base de óleos minerais (refinado de solventes parafínicos). Para melhorar o desempenho adiciona-se melhoradores de índice de viscosidade, aditivos anticorrosivos, anti-oxidantes, aditivos EP (extrema pressão), inibidores de espuma e demulgadores. Óleos minerais tratados São óleos minerais fabricados ravés de um processo especial de hidro-craqueamento. A diferencia destes óleos perante óleos minerais convencionais é a alta resistência à oxidação e a envelhecimento. Eles são livres de hidrocarbonetos não saturados. Sendo assim, eles não absorvem o oxigênio do ar. Óleos sintéticos Em geral são óleos a base de Polialfaoleofina (PAO). Estes óleos não tóxicos podem ser usados em sistemas hidráulicos que solicitam baixa fluidez e alto ponto de fulgor. A vida útil longa destes lubrificantes reduzem o consumo e o custo de manutenção. Estes óleos sintéticos tem cada vez mais importância na indústria alimentícia e farmacêutica. VISCOSIDADE: A maioria é formulada com viscosidades de ISO VG 32, 46 ou 68. Com o tempo de uso e a influência de umidade a viscosidade do óleo tende a aumentar devido à emulsificação de água no óleo, fato que ocorre muito nas indústrias de alimentos aonde ocorre a limpeza dos equipamentos diariamente com água sob pressão e detergentes, contaminando assim o óleo hidráulico. Com óleos semi-sintéticos ou sintéticos consegue-se uma economia considerável, devido à diminuição de trocas e paradas no processo produtivo. APLICAÇÕES: Aplica-se em sistemas hidráulicos de tratores, máquinas e implementos agrícolas. Tem uso também em sistemas de uso de forças muito grandes e em direções de automóveis e caminhões. Especialmente recomendados para circuitos hidráulicos exigentes onde se requerem fluidos hidráulicos do tipo anti desgaste e especiais características "antitermooxidantes". Especificamente adequado em aplicações de circuitos equipados com servo válvulas, circuitos robotizados, controlo numérico, etc. Devido ao elevado índice de viscodade e alta estabilidade ao corte, é recomendado para sistemas hidráulicos submetidos a amplas variações de temperatura. Dado o seu caráter universal, é apropriado para sistemas hidrostáticos que operam em condições de elevada pressão e temperatura. FILTROS E ACESSORIOS: Todos os fluidos hidráulicos contêm certa quantidade de contaminantes. A necessidade do filtro, no entanto, não é reconhecida na maioria das vezes, pois o acréscimo deste componente particular não aumenta, de forma aparente, a ação da máquina. Mas o pessoal experiente de manutenção concorda que a grande maioria dos casos de mau funcionamento de componentes e sistemas é causada por contaminação. As partículas de sujeira podem fazer com que máquinas caras e grandes falhem. Em qualquer sistema hidráulico, a vazão, a pressão e acalibragem são pontos críticos diretamente relacionados às propriedades do fluído. Essa relação é tão importante que nenhum esforço será inútil no sentido de prevenir a queda de qualidade do óleo, removendo todos os contaminantes que podem agir como catalizadores na degeneração do óleo. Filtro do Óleo Hidráulico: Existem vários tipos de filtros e cada um deve ser colocado em pontos estratégicos do sistema, o ideal seria que cada componente do sistema fosse equipado com o seu próprio filtro, mas isso não é economicamente prático na maioria dos casos. Os principais tipos de filtros são:       Filtros de sucção interno: São mais simples e mais utilizados. Tem forma cilíndrica com tela metálica com malha de 74 a 150 mícron. Filtros de sucção externo: Possuem carcaças e são instalados diretamente na linha de sucção fora do reservatório. Possuem malha de filtragem de 3 a 238 mícron. Filtro de pressão: É posicionado no circuito entre a bomba e um componente do sistema. A malha de filtragem dos filtros de pressão é de 3 a 40 mícron. Filtro de linha de retorno: Está posicionada no circuito próximo do reservatório. A dimensão habitualmente encontrada nos filtros de retorno é de 5 a 40 mícron. Filtro duplex: Ambos os filtros de pressão e retorno podem ser encontrados em versão duplex. Sua mais notável característica é a filtragem contínua, que é feita com duas ou mais câmaras de filtro e inclui o valvulamento necessário para permitir a filtragem continua e ininterrupta. Filtragem off-line: Também referindo como recirculagem, ou filtragem auxiliar, este sistema é totalmente independente de um sistema hidráulico principal de uma máquina. A filtragem off-line consiste de uma bomba, filtro, motor elétrico e os sistemas de conexões. VÁLVULA DE DESVIO  Se a manutenção do filtro não for feita, o diferencial de pressão através do elemento filtrante aumentará. Um aumento excessivo no diferencial de pressão sobre um filtro, no lado de sucção de um sistema poderá provocar cavitação na bomba. Para evitar essa situação, uma válvula limitadora de pressão de ação direta, ou simples, é usada para limitar o diferencial de pressão através do filtro de fluxo pleno. Válvula anti-retorno A válvula anti-retorno impede que o óleo retorne ao cárter após desligado o motor, mantendo o filtro com o mínimo de óleo necessário para garantir a lubrificação instantânea das partes móveis do motor na próxima partida. Válvula by-pass Para assegurar que o abastecimento de óleo ao motor seja permanente, é necessário fazer a troca do filtro e do óleo conforme recomendação no manual do veículo. Isso evita que o óleo fique viscoso e obstrua sua passagem pelo elemento filtrante. Caso haja a obstrução do filtro (saturação do papel ou óleo excessivamente viscoso), temos a válvula by-pass. Esta se abre a partir de uma relação de pressão, permitindo que o óleo flua, sem ter sido filtrado, em direção ao motor. Deste modo, temos impurezas que com certeza chegarão às partes “sensíveis” do motor, porém os danos causados por estas impurezas serão sensivelmente menores do que os causados pela interrupção do abastecimento de óleo ao motor. Métodos para Filtragem do Óleo Sistema de derivação (By Pass) O óleo não é filtrado totalmente, existe uma válvula de alívio de pressão no motor que desvia o fluxo de óleo e passa pelo filtro em seu retorno ao cárter. Existem outras variações desse método, onde só uma parte do óleo que circula pelo sistema passa através do filtro de óleo, é o caso quando o filtro está colocado na linha que vai ao mecanismo superior das válvulas (balancins), todas as demais partes com a lubrificação sob pressão recebem óleo sem filtrar, diretamente da bomba. Nesse tipo de sistema de filtragem o filtro não possui válvula de retorno, pois apenas 5% a 20% do óleo que circula é filtrado. Em caso de obstrução do filtro por uso incorreto ou manutenção indevida, o óleo não passará mais pelo filtro, consequentemente, circulará sem ser filtrado. Sistema de filtragem completa Todo óleo do sistema de lubrificação é filtrado antes de atingir as áreas a serem lubrificadas. Esse sistema requer uma válvula de alívio dentro do filtro ou no próprio cabeçote do motor. Essa válvula é essencial no caso de obstrução do filtro pelo uso incorreto, ou pela falta de manutenção. Por isso, recomendamos aos aplicadores que consultem a tabela de aplicação antes de instalar qualquer filtro. No caso de instalação incorreta, utilizando um filtro sem a válvula anti-retorno num sistema de filtragem completa, corre-se o risco de obstruir a passagem do óleo e fundir o motor, caso a manutenção não seja feita corretamente. Ar comprimido DEFINIÇÃO: O ar comprimido é usado como condutor de energia em áreas de aplicação industriais ao lado de outros condutores como: fluídos em sistemas hidráulicos e energia elétrica em sistemas elétricos. Todos esses condutores de energia têm algo em comum:  A capacidade de armazenamento de suas energias é o produto do volume por unidade de tempo e pressão (voltagem no caso de eletricidade) O desempenho do ar comprimido como condutor de energia é aumentado quando:   Houver maior disponibilidade desta energia por unidade de tempo Houver aumento da pressão GERAÇÃO E TRATAMENTO Compressores são usados para a geração de ar comprimido. Para eleger o mais apropriado compressor de ar, informações como valores de pressão e volume de ar comprimido necessário por unidade de tempo devem ser conhecidas. Compressor de ar comprimido De acordo com seus princípios funcionais, compressores de ar comprimido são divididos em:  Compres. dinâmicos  Compres. deslocamento positivo Diferentes tipos de compressores estão disponíveis nestas categorias com características próprias, as quais têm que ser levadas em conta no momento da escolha. Compressores dinâmicos Compressores dinâmicos ou turbocompressores são baseados exclusivamente no princípio rotacional de trabalho. Para a geração de ar comprimido são usados:  Compressores de fluxo axial  Compressores de fluxo radial Os compressores dinâmicos ou turbocompressores possuem duas peças principais: o impelidor e o difusor. O impelidor é uma peça rotativa munida de pás que transfere ao ar a energia recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz em parte na forma cinética e em outra parte na forma de calor. Posteriormente, o escoamento estabelecido no impelidor é recebido por uma peça fixa denominada difusor, cuja função é promover a transformação da energia cinética do ar em calor, com conseqüente ganho de pressão. Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira contínua e, portanto, correspondem exatamente ao que se denomina, em termodinâmica, um volume de controle.  Compressor de fluxo axial Compressores de fluxo axial são máquinas dinâmicas onde o ar flui em direção axial, alternativamente via uma turbina rotativa com lâminas fixas. Primeiramente o ar é acelerado e depois comprimido. Os canais das lâminas formam um difusor, onde a energia cinética do ar criada pela sua circulação é desacelerada e convertida em energia pressurizada. As características típicas dos compressores de fluxo axial são:  Fornecimento uniforme  Ar sem óleo  Sensível à troca de carga  Fornecimento de baixa pressão  Compressor de fluxo radial Compressores de fluxo radial são máquinas dinâmicas onde o ar é dirigido para o centro de uma roda de lâmina giratória (turbina). Por causa da força centrífuga, o ar é impelido para a periferia.A pressão é aumentada conduzindo o ar através de um difusor antes de alcançar a próxima lâmina. Assim, a energia cinética (energia de velocidade) é convertida em pressão estática. As características básicas dos compressores de fluxo radial são as mesmas do compressor de fluxo axial. Compressores de deslocamento positivo ou volumétrico Os compressores de deslocamento positivo ou volumétrico trabalham com ajuda de rotação assim como do movimento alternado do pistão. Nesses compressores, a elevação de pressão é conseguida através da redução do volume ocupado pelo ar. Na operação dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases, que constituem o ciclo de funcionamento: inicialmente, certa quantidade de ar é admitida no interior de uma câmara de compressão, que então é fechada e sofre redução de volume. Finalmente, a câmara é aberta e o ar liberado para consumo. Trata-se, pois, de um processo intermitente, no qual a compressão propriamente dita é efetuada em sistema fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga. Conforme iremos constatar logo adiante, pode haver algumas diferenças entre os ciclos de funcionamento das máquinas dessa espécie, em função das características específicas de cada uma.Os tipos de compressores mais usados nesta categoria são:  Compressores de palhetas  Compressores de parafuso  Compressores de lóbulo  Compressores de anel líquido Eles são caracterizados pelo largo processo de compressão contínua de ar, em alguns casos com pulsação mais ou menos distintiva. Os tipos comuns de construção de compressores com o princípio de movimentos alternados são:  Compressores de pistão  Compressores de diafragma  Compressores sem pistão As características comuns de compressores do tipo deslocamento positivo ou volumétrico são suas pequenas capacidades volumétricas e fornecimento de altas pressões.  Compressor de palhetas O compressor de palhetas possui um rotor ou tambor central que gira excentricamente em relação à carcaça. Esse tambor possui rasgos radiais que se prolongam por todo o seu comprimento e nos quais são inseridas palhetas retangulares. Quando o tambor gira, as palhetas deslocam-se radialmente sob a ação da força centrífuga e se mantêm em contato com a carcaça. O ar penetra pela abertura de sucção e ocupa os espaços definidos entre as palhetas. Devido à excentricidade do rotor e às posições das aberturas de sucção e descarga, os espaços constituídos entre as palhetas vão se reduzindo de modo a provocar a compressão progressiva do ar. A variação do volume contido entre duas palhetas vizinhas, desde o fim da admissão até o início da descarga, define, em função da natureza do ar e das trocas térmicas, uma relação de compressão interna fixa para a máquina. Assim, a pressão do ar no momento em que é aberta a comunicação com a descarga poderá ser diferente da pressão reinante nessa região. O equilíbrio é, no entanto, quase instantaneamente atingido e o ar descarregado. As principais características desse tipo de compressor são: baixo ruído, fornecimento uniforme de ar, pequenas dimensões, manutenção simples, porém de alto custo, baixa eficiência.  Compressor de parafuso Esse tipo de compressor possui dois rotores em forma de parafusos que giram em sentido contrário, mantendo entre si uma condição de engrenamento. A conexão do compressor com o sistema se faz através das aberturas de sucção e descarga, diametralmente opostas. O ar penetra pela abertura de sucção e ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores. A partir do momento em que há o engrenamento de um determinado filete, o ar nele contido fica fechado entre o rotor e as paredes da carcaça. A rotação faz então com que o ponto de engrenamento vá se deslocando para a frente, reduzindo o espaço disponível para o ar e provocando a sua compressão. Finalmente, é alcançada a abertura de descarga, e o ar é liberado. A relação de compressão interna do compressor de parafuso depende da geometria da máquina e da natureza do ar, podendo ser diferente da relação entre as pressões do sistema. As características de um compressor de parafuso são:  Unidade de dimensões reduzidas  Fluxo de ar contínuo  Baixa temperatura de compressão (no caso de resfriamento por óleo)  Compressor de lóbulos ou roots Esse compressor possui dois rotores que giram em sentido contrário, mantendo uma folga muito pequena no ponto de tangência entre si e com relação à carcaça. O ar penetra pela abertura de sucção e ocupa a câmara de compressão, sendo conduzido até a abertura de descarga pelos rotores. O compressor de lóbulos, embora sendo classificado como volumétrico, não possui compressão interna. Os rotores apenas deslocam o ar de uma região de baixa pressão para uma região de alta pressão. Essa máquina, conhecida originalmente como soprador “Roots”, é um exemplo típico do que se pode caracterizar como um soprador, uma vez que é oferecida para elevações muito pequenas de pressão. Raramente empregado com fins industriais, esse equipamento é, no entanto, de baixo custo e pode suportar longa duração de funcionamento sem cuidados de manutenção. As características do compressor de lóbulos ou “roots” são:     Não há pistão rotativo Não necessita de lubrificação O ar é isento de óleo Sensível com pó e areia  Compressor de anel líquido Compressores de anel líquido são compressores de deslocamento rotativo. Um eixo com lâminas radiais rígidas, as quais correm dentro da carcaça excêntrica, faz o líquido de vedação girar. Um anel líquido é formado, o qual veda as áreas de funcionamento entre as lâminas e a carcaça. As mudanças de volume são causadas pela excentricidade da rotação do eixo e como resultado o ar é levado para dentro e é comprimido e descarregado. Normalmente, a água é usada como líquido de vedação. As propriedades desses compressores são:  O ar é isento de óleo  Baixa sensibilidade contra sujeira  Baixa eficiência  Um líquido separador é necessário porque o líquido auxiliar é bombeado continuamente na câmara de pressão  Compressor de pistão Compressor de pistão é um compressor de deslocamento oscilante. Compressores de pistão levam o ar através do movimento do pistão (para cima e para baixo) – comprime e descarrega.Esses processos são controlados por válvulas de entrada e de descarga. Diferentes pressões são geradas por vários estágios de compressão em série e pelo uso de vários cilindros, e assim podem produzir diferentes volumes de ar. As características desse tipo de compressor são:  Alta eficiência  Alta pressão Os compressores de pistão podem ser construídos em vários modelos e com diferente posicionamento do cilindro como: posicionamentos vertical, horizontal, em V, em W ou horizontalmente oposto.  Compressor de diafragma O compressor de diafragma é um compressor de deslocamento oscilante. Compressores de diafragma usam eixos de ligação e diafragmas elásticos para compressão. Ao contrário dos compressores de pistão, cujo pistão move-se de um lado para outro entre duas posições, o compressor de diafragma é induzido a mover-se em oscilações não-lineares. O diafragma é fixo por sua extremidade e é movimentado pelo eixo de ligação. O comprimento deste depende da deformação do diafragma. As características de um compressor de diafragma são:  Cilindro de grande diâmetro  Movimento curto do diafragma  Econômico no caso de pequenos volumes de fornecimento e baixas pressões  Geração de vácuo  Compressor sem pistão O compressor sem pistão é um compressor de deslocamento oscilante. Seu funcionamento é baseado no mesmo princípio de um motor diesel de dois tempos com um compressor fixo. O ar comprimido age nos pistões em posição de ponto morto, os impele para o interior e liga o compressor. Por isso o gás de combustão no cilindro do motor é comprimido e quando o combustível injetado dá ignição, os pistões são separados novamente. O ar fechado é comprimido. Depois que o ar exigido escapou, a maioria do ar comprimido é eliminado por uma válvula mantenedora de pressão. As válvulas de entrada começam a levar mais ar. As características de um compressor sem pistão são:  Alta eficiência  Operação sem vibração  Princípio de trabalho simples Tipos de Compressores FILTROS E ACESSÓRIOS  Filtro comum Para eliminação das partículas que contaminam o ar comprimido (poeiras, umidade, óleo) e que não foram eliminadas pelos separadores da rede.  Filtro coalescente Sua principal característica é a grande eficiência na retirada do óleo contido no ar. A coalescência consiste na coleta de finas partículas em suspensão nos gases, através da coesão entre elas, formando partículas maiores que são mais facilmente removíveis.  Reguladores de pressão Muitas das operações devem ser realizadas a uma pressão menor que a da linha de alimentação. Para tanto, usam-se reguladores para adequar a pressão a um valor desejado. São usadas válvulas de ação direta (recomendadas para redução de pressão de um só equipamento, e em aplicações sem grandes variações de fluxo) e válvulas de duplo diafragma (recomendadas para fornecimento de ar à vários equipamentos).  Lubrificadores. Quando se usa o ar para acionar motores, cilindros, válvulas, etc. é necessário instalar um lubrificador. Os elementos lubrificantes reduzem o atrito e consistem basicamente de um depósito de óleo que tenha sido desenhado de tal maneiraque, quando o ar circula pôr ele, uma quantidade de óleo transforma-se em neblina. O óleo conduzido pela corrente de ar, lubrifica as partes móveis do equipamento acoplado. Devem ser evitados óleos com aditivos, pois o óleo é eliminado sob a forma de vapor, através de válvulas de exaustão de equipamentos pneumáticos, sendo, portanto, tóxicos.  Purgadores Eliminador automático da água que se acumula nas diferentes partes da instalação de ar comprimido. O mais indicado é do tipo eliminador de bóia, que abre somente para descarregar a água, fechando hermeticamente após a sua eliminação.  Separadores de umidade Os purgadores se encarregam de descarregar a água acumulada no fundo do tubo principal ou em qualquer ponto da instalação; nada pode fazer com relação a neblina de gotículas de água que podem estar suspensa no ar. Os separadores de umidade cumprem esta missão.  Mangueiras Ferramentas pneumáticas e outros dispositivos acionados a ar comprimido são em geral ligados à rede de ar através de mangueiras. Essas mangueiras devem ser leves, flexíveis e suportar a pressão do ar (4 a 5 vezes a pressão máxima de trabalho) e resistir as intempéries. É formada por uma camada externa de borracha, uma camada intermediária de lona e uma camada interna bastante lisa a fim de apresentar a mínima resistência possível para o ar. Mangueiras de 1” ou mais devem ser preferencialmente ser fixadas no solo.  Engates rápidos As mangueiras são ligadas à rede e as ferramentas através de engates de acoplamento. Quando a mangueira fica perfeitamente ligada à ferramenta, emprega-se com freqüência o engate tipo rosca. O engate de garras é muito empregado e oferece grande possibilidade de combinação visto que as garras são de igual tamanho para vários diâmetros da tubulação ou mangueira.