Maquinas De Fluxo

1. INTRODUÇÃO

Os sistemas hidráulicos de potência tem uma presença marcante nos equipamentos na indústria de mineração. Solicitações de grande força de levantamento são requeridas em máquinas para manuseio de materiais nos pátios de estocagem de materiais, aplicação esta que necessita precisão de movimentos e estabilidade de movimento com o amortecimento de impactos.

Máquinas como recuperadoras e empilhadeiras de minério possuem o controle de movimentos de giro e elevação da lança monitorados por cilindros hidráulicos, que, acionados por unidades hidráulicas, visam atender às características de funcionamento da operação.

O dimensionamento da unidade hidráulica e a escolha da bomba é condicionada ao regime de funcionamento do atuador hidráulico. Uma vez que as principais solicitações estão relacionadas à pressão máxima de trabalho, à vazão da bomba e à variação desta durante as operações de avanço e retorno do cilindro, o dimensionamento da bomba se torna fundamental para que o sistema de potência hidráulica atenda às demandas do projeto.

Os tipos de bombas mais aplicados são as de engrenagens, as de palhetas e as de pistão. Os critérios de escolha de cada tipo de bomba será abordado neste estudo, bem como os benefícios e desvantagens da escolha.

Ao final deste estudo, deseja-se alcançar a capacidade de identificar e analisar o desempenho da máquina em função da bomba escolhida, através de gráficos, cálculos e projetos de unidades hidráulicas de acionamento dos atuadores hidráulicos demonstrando que a correta escolha da bomba é de fundamental importância para o funcionamento eficiente do conjunto.

2. CAMPO DE APLICAÇÃO DA HIDRÁULICA

Em nossa sociedade moderna, é constante os esforços para o desenvolvimento científico e tecnológico, visando um melhor aproveitamento dos recursos. Para isso, o homem utiliza-se de várias técnicas para reduzir o tempo e os esforços necessários para obtenção de tais recursos. Uma técnica bem interessante e que já é bem explorada por ele é a utilização de fluidos para a realização de trabalho. Os sistemas hidráulicos exercem um papel fundamental em nosso cotidiano, seja um simples macaco hidráulico para trocar o pneu de um carro, passando por atividades industriais, mineração, automobilística até a indústria espacial. Pode-se dizer que os sistemas hidráulicos são vitais para a indústria seja qual for o ramo de atuação da mesma.

2.1 Características de sistemas hidráulicos

Os sistemas hidráulicos possuem características que os tornam especialmente recomendados para uma série de aplicações. No entanto, apresentam também limitações que devem ser consideradas quando da escolha do tipo de sistema a ser empregado, principalmente se a aplicação específica for compatível com sistemas mecânicos, elétricos ou pneumáticos (LINSINGEM, 2001).

Algumas características relevantes são listadas a seguir:

a) Baixa relação peso/potência, ou seja, transmissão de grandes forças e torques elevados com dimensões relativamente reduzidas. Um exemplo: a relação peso/potência, (G/Pa), de um motor de e 9kW, é, segundo Backé:

- para um motor elétrico de corrente contínua: 75 a 150 N/kW

- para um motor hidráulico:...............................1,5 a 15 N/kW

b) Bom comportamento em relação ao tempo, ou seja, resposta rápida à partida e inversão de movimento sob carga, devido aos baixos momentos de inércia. Esta característica é importante para a direcionabilidade de máquinas operatrizes;

c) Adaptação automática de força ou torque;

d) possibilidades de variação contínua de força e velocidade nos atuadores lineares e de torque e rotação nos atuadores rotativos, por meio de controle ou ajuste;

e) sistemas adequados tanto para o controle de processos em que o movimento é rápido quanto para os de movimentos de precisão extremamente lento;

f) segurança eficaz contra sobrecargas através do uso de válvulas limitadoras de pressão, evitando danos ao sistema.

As limitações apresentadas pelos sistemas hidráulicos são basicamente as seguintes:

a) Custo elevado em relação aos sistemas mecânicos e elétricos compatíveis;

b) Perda de potência (baixo rendimento) devida à dissipação de energia por atrito viscoso, isto é, perdas de carga nas canalizações e componentes, o que limita a velocidade do fluido e, como conseqüência, a velocidade dos atuadores hidráulicos;

c) Perdas por vazamentos internos e possibilidade de vazamentos externos, devido a folgas, que diminuem a eficiência dos sistemas e comprometem a precisão dos movimentos;

d) a presença de ar no sistema, na forma de ar livre, provoca movimentação não uniforme e pulsante dos atuadores, devido à grande compressibilidade do ar. Ar livre no sistema resulta na desaeração incompleta, absorção ou liberação de bolhas de ar retidas em cavidades existentes nos componentes;

e) elevada dependência da temperatura devido às dissipações de energia, provocando alteração da viscosidade.

3. FUNDAMENTAÇÃO HIDROMECÂNICA

Para compreender os sistemas hidráulicos, há a necessidade de se fazer uma profunda revisão nos conceitos básicos da mecânica. Desta forma, surge os conceitos que são amplamente utilizados nos sistemas hidráulicos .

Os sistemas hidráulicos podem ser descritos basicamente analisando o comportamento dos fluidos confinados, tanto no repouso, quanto no regime permanente e transiente. Para se fazer uma melhor avaliação da dinâmica do sistema, deve-se observar as características mecânicas e elétricas do conjunto hidráulico a fim de se manter um bom desempenho.

Pode-se avaliar o comportamento dos sistemas hidráulicos através das leis da hidrostática e hidrodinâmica da mecânica newtoniana.

3.1 Pressão em fluido confinado. Princípio de Pascal

Um fluido confinado está sujeito, alem da pressão produzida pelo seu próprio peso, à pressão adicional devida à aplicação de força externa, isto é, a pressão num ponto é o somatório