Mão Hidráulica: Um protótipo a partir do princípio de Pascal

Mão Hidráulica: um protótipo a partir do princípio de Pascal

RESUMO

O conceito de hidrostática remonta milênios, sendo estudada por diversos físicos. No entanto o presente projeto desenvolvido retoma um dos princípios de Pascal que foi utilizado na prática, tanto na época de sua vida, quanto nos séculos seguintes, inclusive chegando até os dias atuais. Trata-se do conceito em que o acréscimo de pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido, tendo aplicabilidade nos equipamentos que multiplicam forças e as transmitem a outro ponto de aplicação. Partindo deste principio e visando uma demonstração do mesmo, projetou-se a mão hidráulica automatizada, controlada por um microcontrolador arduino uno e servomotores, o que fez com que o projeto se tornasse ao mesmo tempo confiável tecnicamente e economicamente viável, tendo uma aplicação na indústria.

Palavras-Chave: Hidrostática, Principio de Pascal, Microcontrolador Arduino Uno, ServoMotor.

ABSTRACTS

The concept of hydrostatic dates back millennia, been studied by several physicists. However this project developed takes one of Pascal's principles was used in practice, both at the time of his life, as in the following centuries, including coming to the present day. This is the concept that the pressure increase produced in a liquid in equilibrium is transmitted in full to all points of the net, having applicability in the equipment that multiply forces and transmit them to another point of application. Based on this principle and aiming a demonstration of it, it was designed automated hydraulic hand, controlled by an Arduino uno microcontroller and servomotors, which caused the project to become the same technically and economically feasible reliable time, with an application in industry.

Keywords: Hydrostatic, Pascal's Principle, Microcontroller Arduino Uno, servomotor.

INTRODUÇÃO

A hidráulica tem sua importância reforçada desde o século XIX, demarcando seu território e determinando suas especificações na prática da engenharia e da arquitetura.  Amplas áreas de automatização foram possíveis com a introdução de sistemas hidráulicos para controle de movimentos.

Nos dias de hoje observa-se que a hidráulica vem se destacando e ganhando espaço como um meio de transmissão de energia nos mais variados segmentos do mercado, sendo a Hidráulica Industrial e Móbil as que apresentam um maior crescimento (Tecnologia, 1999).

Hidráulica é uma ciência aplicada, que explora as propriedades mecânicas de fluido para a construção de sistemas hidráulicos que podem executar trabalhos mecânicos pesados, com precisão. Os sistemas hidráulicos oferecem potência com controle preciso e versatilidade. No centro de todo esse sistema hidráulico está o cilindro hidráulico. Ele é o componente central pelo qual todos os sistemas hidráulicos são dependentes. Portanto, é importante conhecer e entregar os processos de reconstrução destes cilindros para quem realmente entende do assunto, economizando tempo e, principalmente, dinheiro.

A ideia por trás de cada sistema hidráulico é simples. A pressão aplicada em um ponto é transportada para outro ponto, pela utilização de um fluido incompressível, geralmente óleo hidráulico mineral. Assim, quando a bomba direciona o óleo para dentro da câmara do pistão, do lado da tampa, o pistão é levantado. Quando o óleo é direcionado para o outro lado, o pistão é empurrado para baixo. É assim que um sistema hidráulico funciona, transmitindo força através desse fluido incompressível. Ao utilizar pistões de diferentes áreas de superfície, a multiplicação de força pode ser alcançada. Inclusive, uma carga mais pesada pode ser levantada por uma força relativamente menor, utilizando esse princípio.

Os sistemas hidráulicos ganharam uso em larga escala e aplicabilidade no processo de fabricação industrial. Embora a tecnologia hidráulica seja antiga, continua a ser um sistema dominante no processo de fabricação industrial moderno. O sistema hidráulico pode ser adaptado para o uso tanto em pequenas indústrias quanto nos processos de fabricação mais complexos. Parte de sua popularidade se deve ao fato de que nenhum outro sistema foi considerado tão eficiente e eficaz na transferência de energia através de pequenos tubos ou mangueiras, mesmo em áreas de difícil acesso.

No entanto, para muitos equipamentos ou processos industriais, o controle apenas hidráulico não é suficiente devido à complexidade do processo, o que acaba inviabilizando a sua implementação. É nesse contexto que os sistemas eletro-hidráulicos se encaixam, pois é possível realizar sequências logicas mais complexas e com um custo muitas vezes menor. (SENAI, 2012)

O presente projeto desenvolvido retoma um dos princípios de Pascal que foi utilizado na prática, tanto na época de sua vida, quanto nos séculos seguintes, inclusive chegando até os dias atuais. Trata-se do conceito em que o acréscimo de pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido.

Contudo, a ideia do projeto aqui apresentado é comprovar o conceito de Pascal, utilizando a noção de “hidráulica” para o controle de um protótipo. Para isto, serão utilizados no projeto princípios de pressão, pressão hidrostática, teorema de Stevin, teorema de Arquimedes e teorema de Pascal, utilizando também o conceito de “automação”.

OBJETIVOS

Objetivo Geral:

Desenvolver um sistema hidráulico automatizado, controlado por um microcontrolador, para acionar uma mão hidráulica que executa movimentos através de cilindros hidráulicos.

Objetivos Específicos:

• Projetar e construir uma mão eletro-hidráulica, partindo do principio de Pascal;
• Projetar um corpo semelhante a uma mão, capaz de realizar movimentos simples como abrir e fechar;
•  Desenvolver um sistema automatizado para melhor e maior agilidade na mobilidade da mão.

• Definir motores para acionamento do mecanismo da mão;
• Projetar o circuito eletrônico utilizando o microcontrolador Arduino para automação do sistema;
• Efetuar testes com o protótipo para verificar sua eficácia, comparando-se com um acionamento manual.

DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

A hidrostática é de suma importância para a física. Suas leis revelam o comportamento de elementos como pressão aplicada, massa e densidade de corpos e substâncias, considerando um campo gravitacional constante. A hidrostática é a parte da física que estuda os líquidos e os gases em repouso, sob ação de um campo gravitacional constante, como ocorre quando estamos na superfície da Terra. As leis que regem a hidrostática estão presentes no nosso dia-a-dia, mais do que podemos imaginar. Elas se verificam, por exemplo, na água que sai da torneira das nossas residências, nas represas das hidrelétricas que geram a energia elétrica que utilizamos e na pressão que o ar está exercendo sobre você nesse exato momento. A hidrostática se baseia em três leis básicas: