08 Sistema Hidráulico e Pneumático

08 Sistema Hidráulico e Pneumático

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CAPÍTULO 8 SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS

A palavra hidráulica é baseada na palavra água, e, originalmente, significa o estudo do comportamento físico da água em repouso e em movimento. Hoje o significado foi expandido para incluir o comportamento físico de todos os líquidos, incluindo fluido hidráulico.

Sistemas hidráulicos não são novidades na aviação. As primeiras aeronaves tinham sistemas de freio hidráulico. Conforme as aeronaves se tornaram mais sofisticadas, novos sistemas utilizando potência hidráulica, foram desenvolvidos.

Apesar de alguns fabricantes de aeronaves utilizarem mais sistemas hidráulicos que outros, o sistema hidráulico de uma aeronave moderna, na média executa diversas funções. Entre as unidades comumente acionadas por sistemas hidráulicos estão os trens de pouso, os flapes, os freios das rodas e os aerodinâmicos, e as superfícies de controle de vôo.

Os sistemas hidráulicos apresentam muitas vantagens como fonte de potência para acionamento de várias unidades da aeronave. Os sistemas hidráulicos combinam as vantagens de pouco peso, facilidade de instalação, simplicidade de inspeção, e requisitos mínimos de manutenção. As operações hidráulicas são também quase que 100% eficientes, com somente uma perda desprezível devido ao atrito do fluido.

Todos os sistemas hidráulicos são essencialmente semelhantes. Independentemente da aplicação, cada sistema hidráulico tem um número mínimo de componentes e algum tipo de fluido hidráulico.

Os líquidos dos sistemas hidráulicos são usados, primeiramente, para transmitir e distribuir potência a várias unidades a serem acionadas. Os líquidos são capazes de fazer isso por serem praticamente incompressíveis.

A Lei de Pascal afirma que a pressão aplicada em qualquer parte de um líquido confinado é transmitida sem perda de intensidade para todas as outras partes. Assim, se um número de passagens existe em um sistema, a pressão pode ser distribuída por todas elas através do líquido.

Geralmente, o fabricante de dispositivos hidráulicos especifica o tipo de líquido mais apropriado para os seus equipamentos de acordo com as condições de funcionamento, o serviço requerido, as temperaturas esperadas no interior e no exterior dos sistemas, as pressões que o líquido deve suportar, as possibilidades de corrosão e outras condições que devem ser consideradas.

Se as únicas qualidades requeridas fossem incompressibilidade e fluidez, qualquer líquido não muito grosso poderia ser utilizado num sistema hidráulico. Algumas das propriedades e características que devem ser consideradas quando da seleção de um líquido satisfatório para um sistema em particular, são discutidas nos parágrafos seguintes.

Viscosidade

Uma das mais importantes propriedades de qualquer fluido hidráulico é sua viscosidade, que é a resistência interna ao escoamento. Um líquido como a gasolina escoa facilmente (tem viscosidade baixa) enquanto que, um líquido como o alcatrão escoa lentamente (tem alta viscosidade). A viscosidade aumenta com a diminuição da temperatura. Um líquido satisfatório para um dado sistema hidráulico deve ser encorpado o suficiente para permitir uma boa vedação nas bombas, válvulas e pistões; mas não pode ser tão grosso que ofereça resistência ao escoamento, levando a perdas de potência e temperaturas de operação mais altas. Esses fatores se somarão à carga e ao desgaste excessivo das partes. Um fluido muito fino também levará a um rápido desgaste das partes móveis ou de partes com altas cargas.

A viscosidade de um líquido é medida com um viscosímetro. Existem vários tipos, mas o instrumento mais usado por engenheiros nos EUA é o viscosímetro universal de Saybolt

(figura 8-1). Esse instrumento mede o tempo em que uma quantidade fixa de líquido (60cm3) leva para escoar através de um pequeno orifício de comprimento e diâmetro padrões a uma temperatura específica. Esse tempo é medido em segundos, e a viscosidade é expressa em SSU (segundos, Saybolt universal). Por exemplo, um certo líquido pode ter uma viscosidade de 80 SSU a 130º F.

Figura 8-1Viscosímetro de Saybolt.

Estabilidade Química

Estabilidade química é outra propriedade que é extremamente importante na seleção de um fluido hidráulico. É a habilidade do fluido de resistir a oxidação e deterioração por longos períodos. Todos os líquidos tendem a passar por transformações químicas, desfavoráveis sob condições severas de operação. Esse é o caso, por exemplo, quando um sistema opera por um período considerável a altas temperaturas.

Temperaturas excessivas têm um grande efeito sobre a vida de um líquido. Deve ser notado que a temperatura do líquido, no reservatório de um sistema hidráulico em operação, nem sempre representa o estado verdadeiro das condições de operação. Pontos quentes localizados ocorrem em rolamentos, dentes de engrenagens ou em pontos onde o líquido sob pressão é forçado a passar através de um pequeno orifício.

A passagem contínua de um líquido por esses pontos pode produzir temperaturas locais altas o suficiente para carbonizar ou engrossar o líquido, ainda que o líquido no reservatório não indique uma temperatura excessivamente alta. Líquidos com alta viscosidade têm maior resistência ao calor do que líquidos leves ou de baixa viscosidade, que tenham sido derivados da mesma fonte. O líquido hidráulico médio tem baixa viscosidade. Felizmente, há uma vasta gama de opções de líquidos disponíveis para uso dentro de uma faixa de viscosidade requerida para fluidos hidráulicos.

Líquidos podem decompor-se quando expostos à água, ao sal, ou a outras impureza, especialmente se estiverem em constante movimento ou sujeitos ao calor. Alguns metais como zinco, grafite, bronze e cobre têm reações químicas indesejáveis com certos líquidos.

Esses processos químicos resultam em formação de gomas, carbono ou outros depósitos que obstruem passagens, causam engrossamento ou vazamento em válvulas e pistões e dão má lubrificação a partes móveis.

Logo que pequenas quantidades de depósitos são formados, a taxa de formação geralmente aumenta mais rapidamente. Ao serem formados, ocorrem algumas alterações nas propriedades físicas e químicas do líquido. O líquido geralmente fica mais escuro, com viscosidade mais alta e com formação de ácidos.

Ponto de Ignição (Flash Point)

Ponto de ignição ("Flash point") é a temperatura na qual um líquido libera vapor em quantidade suficiente para ignizar-se momentaneamente, ou, espocar quando uma chama é aplicada. Um alto ponto de ignição é desejável para fluidos hidráulicos, uma vez que indica boa resistência a combustão e baixo grau de evaporação a temperaturas normais.

Ponto de fogo (Fire Point)

Ponto de fogo é a temperatura na qual uma substância libera vapor em quantidade suficiente para ignizar-se e para continuar a queimar, quando exposta a uma fagulha ou chama. Como o ponto de ignição, um alto ponto de fogo é requerido para os fluidos hidráulicos desejáveis.

Para assegurar uma operação adequada do sistema, e para prevenir danos aos componentes não-metálicos do sistema hidráulico, o fluido correto deve ser usado.

Quando adicionando fluido a um sistema, usamos o tipo especificado no manual de manutenção do fabricante da aeronave, e na placa de instrução afixada no reservatório da unidade a ser servida.

Existem três tipos de fluido hidráulico, atualmente em uso nas aeronaves civis.

Fluido Hidráulico à Base de vegetal

O fluido hidráulico à base de vegetal (MIL-H-7644) é composto essencialmente de óleo de mamona e álcool. Ele tem um odor alcóolico penetrante e geralmente pigmentado em azul. Embora o MIL-H-7644 tenha uma composição similar ao fluido hidráulico tipo automotivo, ele não é intercambiável.

Esse fluido foi usado primitivamente nos antigos tipos de avião. Selos em borracha natural são usados com fluido hidráulico à base vegetal. Se ele for contaminado com fluidos à base de petróleo ou éster fosfato, o selo irá inchar, quebrar e bloquear o sistema. Esse tipo de fluido é inflamável.

Fluido Hidrállico à Base de mineral

O fluido hidráulico à base de mineral

(MIL-H-5606) é processado do petróleo. Ele tem um odor similar ao óleo penetrante e a pigmentação vermelha. Selos de borracha sintetica são usados com fluidos à base de petróleo. Não o misturamos com fluidos hidráulicos à base de éster fosfato ou base vegetal. Este tipo de fluido é inflamável.

Fluidos hidráulicos não derivados de petróleo foram introduzidos em 1948 para obter-se resistência ao fogo, quando usados em aeronaves com motores a pistão de alta performance e em aeronave turboélice.

A resistência ao fogo desses fluidos foi testada pela vaporização sobre uma chama de maçarico de solda (6.000º). Não houve combustão, apenas alguns lampejos de fogo. Estes e outros testes provaram que fluidos não derivados do petróleo (SKYDROL) não sustentam a combustão. Ainda que eles possam queimar em temperaturas excessivamente altas, os fluidos SKYDROL não poderiam propagar o fogo porque a combustão estaria localizada na fonte de calor. Uma vez que a fonte de calor tenha sido removida ou o fluido afastado da fonte, não ocorrerà mais a queima ou combustão.

Vários tipos de fluidos hidráulicos à base de éster fosfato (SKYDROL) têm sido descontinuados. Correntemente usados em aeronaves são os SKYDROL 500B - um líquido púrpura- claro, tendo boas características de temperaturas doperação e baixo efeito colateral corrosivo; e o SKYDROL LD - um fluido púrpura-claro leve, formulado para uso em grandes aeronaves de transporte a jato, jumbo, onde o peso é um fator primordial.

Mistura de Fluidos

Devido à diferença na composição, fluidos à base de vegetal, petróleo ou éster fosfato não serão misturados. Os selos para cada tipo de fluido não são tolerantes aos fluidos dos outros tipos.

Se o sistema hidráulico de uma aeronave for abastecido com o tipo de fluido errado, imediatamente drenamos e lavamos com jato forte o sistema, e mantemos o selo de acordo com as especificações do fabricante.

Compatibilidade com os materias da Aeronave

Os sistemas hidráulicos de aeronaves projetados para fluidos SKYDROL deveriam ser virtualmente livres de defeitos, se adequadamente mantidos.

O SKYDROL não afeta apreciavelmente os metais das aeronaves em geral, tais como: alumínio, prata, zinco, magnésio, cádmio, aço, aço-inoxidável, bronze, cromo, e outros, enquanto os fluidos são mantidos livres de contaminação.

Devido à base éster fosfato dos fluidos

SKYDROL, as resinas termoplásticas, incluindo compostos de vinil, lacas nitrocelulose, pinturas à base de óleo, linóleo e asfalto, podem ser amolecidos quimicamente por fluidos SKYDROL. Contudo, essa ação química usualmente requer mais tempo que uma exposição momentânea. Respingos que sejam limpos com sabão e água não causam danos nesses materiais.

As pinturas resistentes ao SKYDROL incluem epoxies e poliuretanos. Hoje, os poliuretanos são o padrão da indústria aeronáutica devido à sua capacidade de manter um brilho e acabamento por longos períodos de tempo, e pela facilidade com a qual eles podem ser removidos.

O SKYDROL é uma marca registrada da

Monsanto Company.

O fluido SKYDROL é compatível com as fibras naturais e com um nú mero de sintéticos, incluindo nylon e poliester, os quais são usados extensivamente na maioria das aeronaves.

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