Festo - Automacao Hidraulica

Automação Hidráulica

DIDACTIC


1

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


2

Hidráulica Móbil • Sistemas basculantes, plataformas elevatórias; • Máquinas de transporte e elevação; • Equipamentos de construção; • Equipamentos agrícolas;

• Aviões; •Navios.

DIDACTIC


3

Hidráulica Móbil - Comparativo de tamanho Acionamento de 100 quilowatts

DIESEL

ELÉTRICO

HIDRÁULICO

Ótima relação PESO x POTÊNCIA DIDACTIC


4

Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão

DIDACTIC

 Mecânica

 Pneumática

 Hidráulica

• Boa força

• Força limitada

• Ótima força

• Ótimas velocidades

• Boas velocidades

• Baixas velocidades

• Ótima precisão

• Precisão limitada

• Boa precisão


5

Comparação quantitativa Energia

Hidráulica

Transmissão Limitada e muito

cara

Dist. econômica

Pneumática

bem rápida e Limitada e lenta longas distâncias

Até aprox. 100m

Vel. de trans- Aprox. 50 mm/s missão

Pratic. s/ limites

Até aprox. 1000m

Aprox. 300.000 Aprox. 2 m/s km/s

Rotações

Limitado

Boas

Até 500.000 rpm

Força

Bem alto

Alto

Baixo

Excelente

Não tão boa Excelente

Proteção sobrecarga DIDACTIC

Elétrica

contra


6

Propriedades do óleo hidráulico – Viscosidade Viscosidade cinemática (mm²/ s)

Classes de viscosidade ISO

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

Temperatura: 40°C | Pressão: 1 bar DIDACTIC


7

Leis físicas fundamentais da hidráulica Hidromecânica

Hidrostática

Ciência dos líquidos sob pressão Força = pressão * área DIDACTIC


Hidrodinâmica

Ciência dos líquidos em movimento Força = massa * aceleração 8

Pressão Hidrostática

p ρg h pressão densidade  gravidade  altura

P - Pressão [Pa]  - Densidade do líquido [kg/m³] g - Aceleração da gravidade [m/s²] h - Nível da coluna do líquido [m]

Onde é a maior pressão?

A B

C

DIDACTIC


A

B

9

Transmissão de Pressão - Lei 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.

F p A pressão

DIDACTIC


Força Área

P - Pressão [Pa] F - Força [N] A - Área [m²]

10

Transmissão de força

F2 pe  A2

F1 pe  A1 Portanto:

F1 A1  F 2 A2

DIDACTIC


11

Exemplo - Transmissão de força

1000 Kg

1000 Kg

100 bar

10 cm2

10 cm2

DIDACTIC


12

Exemplo - Multiplicação de força por área

1000 kg

100 kg

10 bar

100 cm²

10 cm²

A

DIDACTIC


13

Multiplicação de força - conservação de energia

τ  Fs trabalho  força  deslocamen to

100 kg

10 cm²

DIDACTIC

1000 kg

100 cm²


 - Trabalho [Nm] F - Força [N] s - Deslocamento [m]

O trabalho realizado pelo cilindro a esquerda será o mesmo realizado pelo cilindro a direita.

14

Multiplicação de força - conservação de energia

τ1 τ2 1000 kg

Portanto: 100kg

F1 s1 F2  s2

100 cm² 10 cm

1 cm 10 cm²

V1 V2 A1 s1 A2  s2

O volume de óleo deslocado é constante nos dois cilindros. DIDACTIC


15

Exemplo - Multiplicação de força - conservação de energia

1000 Wkg

100 kg

1

A 10

10 A

A x 10 = VOLUME = 10 A x 1

DIDACTIC


16

Multiplicação de pressão

F2  p2 A2

F1 p1 A1 sendo:

F1 F2 Portanto: Símbolo

DIDACTIC


p1 p2  A2 A1 17

Multiplicação de pressão

DIDACTIC


18

Medidor de Pressão - Manômetro Linear

Símbolo

DIDACTIC


19

Medidor de Pressão - Manômetro de Bourdon 1 2 7

5 Símbolo

4

1 - Corpo 2 - Mola tubular 3 - Alavanca 4 - Segmento dentado 5 - Engrenagem 6 - Ponteiro 7 - Escala 8 - Entrada com estrangulador DIDACTIC


6

8

3

20

Gráfico das pressões Pressão absoluta

kPa + Pe Faixa de Sobre-pressão Nível variável da Pressão Atmosférica 101kPa

Faixa de depressão

0 DIDACTIC


- Pe

21

Hidrodinâmica - Leis da vazão

V Q t

V  As

Área

A s Q t Velocidade

Distância Q - Vazão [m³/min] V - Volume [m³] A - Área [m²] s - Distância [m] v - Velocidade do fluído [m/s²] t - Tempo [min] DIDACTIC


Q  Av Vazão 22

Hidrodinâmica - Equação da continuidade

Q1  Q2

Portanto:

A1 v1  A2  v2

A1

A2

Q1

Q2 V2 V1

DIDACTIC


23

Velocidade x Vazão

Q v A

Velocidade

A velocidade não depende da pressão.

Área

Vazão DIDACTIC


24

Medidor de Vazão - Rotâmetro

Símbolo

DIDACTIC


25

Potência Hidráulica

PpQ Potência  Pressão  Vazão

P - Potência [W] p - Pressão [Pa] Q - Vazão [m³/s]

DIDACTIC


26

Eficiência dos sistemas hidráulicos

DIDACTIC


27

Perdas de carga • Velocidade do fluxo; • Tipo de fluxo; • Diâmetro do tubo; • Viscosidade do óleo; • Comprimento dos tubos; • Tipo e número de restrições. Relação simplificada entre vazão e queda de pressão

Q  Δp  A 2

DIDACTIC


2

p - Perda de carga (p1 – p2) Q – Vazão A – Área 28

Escoamento - Número de Reynolds Escoamento Laminar

ρ  v D v D Re  μ  Re 

Força de inércia Força viscosa

Re – Número de Reynolds  - Densidade v – Velocidade D – Diâmetro interno do tubo µ - Viscosidade absoluta  - Viscosidade cinética DIDACTIC


Escoamento Turbulento

De 0 até 1500 - Fluxo laminar de 1500 até 2300 - Transição maior que 2300 - Fluxo turbulento 29

Cavitação EFEITOS DA CAVITAÇÃO • Erosão do material na área do alargamento da seção transversal

• Efeito DIESEL - Combustão espontânea do óleo hidráulico

DIDACTIC


30

Cadeia de comandos - Elementos do Sistema Hidráulico

Elementos de Trabalho

A

B

P

T

Elementos de comando e controle

Elementos de Produção, Tratamento e Distribuição DIDACTIC


31

Grupo de Acionamento Filtros

Resfriadores Bombas DIDACTIC


32

Grupo de acionamento Válvula Limitadora de pressão (segurança)

Linha de pressão

Linha de retorno Filtro de ar Símbolo

Bomba

Filtro de enchimento

Motor elétrico Visor de controle para nível

Tubo de aspiração

Escotilha para manutenção

Filtro de sucção Chicana Parafuso de drenagem DIDACTIC


33

Filtragem do Óleo - Filtro

Símbolo

Localização dos filtros: - Linha de pressão; - Linha de sucção; - Linha de retorno; - Filtragem externa;

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.

DIDACTIC


34

Tipos de Filtragem

Sucção

Retorno

Pressão

Sucção - 100 a 150 microns Retorno - 40 a 80 microns

Pressão - 0,1 a 20 microns DIDACTIC


35

Filtros de sucção

Símbolo

Vantagens

Desvantagens

- Montagem simples - Preço - Ele protege todos os componentes hidráulicos contra contaminação por partículas grandes

- A montagem é no local mais difícil do equip. hidráulico - Pouca possibilidade de manutenção - Devido a perigo de cavitação, só é possível filtragem de grandes partículas -100 a 150m

DIDACTIC


36

Filtros de retorno

Símbolo

Vantagens

Desvantagens

- Baixo custo - Manutenção simples - Pode realizar filtragem fina - Não provoca nenhuma cavitação na bomba

- 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

DIDACTIC


-40 a 80m

37

Filtros de linha (pressão)

Símbolo

Vantagens

Desvantagens

- Poderá ser montado diretamente antes de componentes sensíveis - Filtragem bem fina - Manutenção simples - Longa vida útil - Não provoca nenhuma cavitação na bomba

- 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

DIDACTIC


-0,1 a 20m

38

Resfriadores

Resfriador a água

Resfriador a ar DIDACTIC


39

Família de bombas hidráulicas Bombas Hidráulicas

Engrenagens

Pistões

Palhetas

BOMBA NÃO PRODUZ PRESSÃO! BOMBA PRODUZ VAZÃO! DIDACTIC


40

Bomba de engrenagens com dentes externos

Símbolo

DIDACTIC


41

Bomba de palhetas com deslocamento fixo

Símbolo

DIDACTIC


42

Bomba axial de pistões com deslocamento variável

Símbolo

DIDACTIC


43

Atuadores

Válvulas

DIDACTIC


44

Atuador linear de simples ação

Símbolo

DIDACTIC


45

Atuador linear de simples ação

Símbolo

DIDACTIC


46

Atuador linear de dupla ação

Símbolo

DIDACTIC


47

Atuador linear de dupla ação (amortecimento de final de curso)

Símbolo

DIDACTIC


48

Atuador telescópico de dupla ação

Símbolo

DIDACTIC


49

Atuador rotativo de êmbolo com cremalheira

Símbolo

DIDACTIC


50

Atuador rotativo – Motores Hidráulicos

Símbolo

DIDACTIC


51

Direcionais

Pressão

Bloqueio

Fluxo DIDACTIC


52

Símbolo de Válvulas Direcionais (conforme norma DIN / ISO 1219) Número de posições da válvula

O número de traços indicam o número de vias.

Setas indicam a direção (sentido) do fluxo do ÓLEO Ts representam bloqueios dos fluxos Bomba (Energia Hidráulica) Tanque DIDACTIC


53

Posições e conexões Símbolo

Designação Composição A

2/2 vias NA 2 vias por 2 posições normalmente aberta P A

2/2 via NF 2 vias por 2 posições normalmente fechada P

A

3/2 vias NF 3 vias por 2 posições normalmente fechado P A

T

3/2 vias NA 3 vias por 2 posições normalmente aberta P A

T B

4/2 P

DIDACTIC

4 vias por 2 posições

T


54

Posições e conexões Símbolo A

Designação Composição B

4/3 vias CF 4 vias por 3 posições centro fechado P A

T B

4/3 via tandem P A

4 vias por 3 posições centro tandem

T B

P

T

A

B

P

T

A

B

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

4/3 vias CH 4 vias por 3 posições centro H P DIDACTIC

T Automação Hidráulica

55

Válvula Direcional – 2 / 2 vias N.F.

A

P

L

Símbolo

DIDACTIC


56

Válvula Direcional – 3 / 2 vias N.F.

A

P

T

Símbolo

DIDACTIC


57

Válvula Direcional – 4 / 2 vias

A

B

P

T

Símbolo

DIDACTIC


58

Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro tandem

A

B

P

T

Símbolo

DIDACTIC


59

Válvula Direcional – 4 / 3 vias centro fechado

A

B

P

T

Símbolo

DIDACTIC


60

Tipos de Acionamentos

Musculares Geral

Came

Botão

Rolete

Alavanca Pedal

DIDACTIC

Hidráulico

Mecânicos Piloto

Mola

Elétricos Solenóide


61

Tipo de Vedação - Assento

Prato ou disco DIDACTIC


Cone

Esfera 62

Tipo de Vedação - Carretel

DIDACTIC


63

Sobreposição do êmbolo POSITIVA

DIDACTIC


NEGATIVA

NULA

64

Identificação dos componentes

Atuadores: Número seqüencial + letra A – (1A, 2A, ...) Bombas: Número seqüencial + letra P – (1P ..., 2P ...)

Válvulas: Número do atuador + letra V + número seqüencial – (1V1 ..., 2V1 ...) Outros: Número do atuador + letra Z + número seqüencial

DIDACTIC


65

Válvula de Bloqueio - Retenção

Símbolo

DIDACTIC


66

Válvula de Bloqueio - Retenção Pilotada

Símbolo

DIDACTIC


67

Válvula de Bloqueio - Retenção Dupla

Símbolo

DIDACTIC


68

Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão

Símbolo

DIDACTIC


69

Válvula de Pressão - Limitadora de pressão compensada externamente

Símbolo

DIDACTIC


70

Válvula de Pressão - Limitadora de Pressão - aplicações Válvula de Seqüência

F=0

Válvula de Contrabalanço

F=0

T

P

F=-300

P

CARGA

T

DIDACTIC

A

B

P

T


A

B

P

T

71

Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 2 vias

Símbolo

DIDACTIC


72

Válvula de Pressão - Reguladora de pressão com 3 vias

Símbolo

DIDACTIC


73

Válvula de Fluxo - Regulagem de vazão

Restrição por agulha Símbolo

Restrição por diferencial em hélice Símbolo

DIDACTIC


74

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo unidirecional

Símbolo

DIDACTIC


75

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo unidirecional - aplicações METER IN AVANÇANDO

METER OUT RECUANDO


F=0

F=0

50%

50%

F=0

CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁ ENTRANDO NO ATUADOR

DIDACTIC

RECUANDO

50%

50%

F=0

AVANÇANDO

CONTROLE DO FLUXO DE ÓLEO QUE ESTÁ SAINDO DO ATUADOR

76

Válvula de Fluxo - Válvula reguladora de fluxo compensada

Símbolo

DIDACTIC


77

Circuito regenerativo F=0

F=0

A

P

B

P

T

T

QBOMBA+QRETORNO QBOMBA

A

QRETORNO Ganha-se na velocidade e perde -se na força

Para cilindro diferencial (2:1): dobro da velocidade, metade da força. DIDACTIC


78

Festo Automação Ltda. Rua Giuseppe Crespi, 76

Km 12,5 da Via Anchieta CEP : 04183-080 São Paulo / SP Tel. : (11) 5013-1616

Fax : (11) 5013-1613 E-mail : [email protected] Site : www.festo.com.br DIDACTIC


79

Festo - Automacao Hidraulica

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