Hidráulica

Hidráulica

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Hidráulica Básica

Professor: Tárcio Cabral Bélem-Pará-2011

Hidráulica Básica

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO À HIDRÁULICA 1.1 – Histórico

xistem apenas três métodos de transmissão de energia na esfera comercial: A elétrica, a mecânica e a fluídica (hidráulica e a pneumática). Naturalmente a mecânica é a mais antiga de todas, por conseguinte é a mais conhecida. Hoje utilizada de muitos outros artifícios mais apurados como engrenagens, cames, polias e outros. A força fluídica tem origem, por incrível que pareça a milhares de anos.

O marco inicial que se tem conhecimento é a utilização da roda d’água, que emprega a energia potencial da água armazenada a certa altura, para a geração de energia mecânica. No início da revolução industrial houve uma tendência a melhoramentos da linha de produção existente, essa crescente evolução dos métodos de produção (automação industrial) muitas linhas de produção utilizam equipamentos eletroeletrônicos, pneumáticos e hidráulicos, não se restringindo a maquinários fixos, mas tendo grande atuação em maquinários móveis.

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Para um conhecimento detalhado e estudo da energia hidráulica vamos inicialmente entender o termo Hidráulica. O termo Hidráulica derivou-se da raiz grega Hidro, que tem o significado de água, por essa razão entendem-se por Hidráulica todas as leis e comportamentos relativos à água ou outro fluido, ou seja, Hidráulica é o estudo das características e uso dos fluidos sob pressão.

Os fatos mais marcantes da história da energia fluídica poderiam ser relacionados como os seguintes:

• Em 1795, um mecânico inglês, Joseph Bramah, construiu a primeira prensa hidráulica, usando como meio de transmissão a água;

• Em 1850, Armstrong desenvolveu o primeiro guindaste hidráulico, e para fazêlo, também desenvolveu o, primeiro acumulador hidráulico;

• Em 1900, a construção da primeira bomba de pistões axiais nos Estados Unidos, ocorreu aqui à substituição da água por óleo mineral, com muitas vantagens.

Atualmente, com o desenvolvimento de novos metais e fluidos obtidos sinteticamente, a versatilidade e a dependência do uso da transmissão de força hidráulica ou pneumática tornam-se evidente, desde o seu uso para um simples sistema de frenagem em veículos até a sua utilização para complexos sistemas das eclusas, aeronaves e mísseis.

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CAPÍTULO 2

CONCEITOS BÁSICOS • Força

Força é qualquer influência capaz de produzir uma alteração no movimento de um corpo. Temos como unidade de medida de força o NEWTON (N).

A lei da conservação de energia diz que a energia não pode ser criada e nem destruída, embora ela possa passar de uma forma à outra.

Eq. 1

A energia no estado cinético está em movimento. Ela causa o movimento quando toca a superfície do objeto.

• O Estado Potencial da Energia

Quando no estado potencial a energia está acumulada, ela está pronta e esperando para entrar em ação, para transformar-se em energia cinética tão logo surja a oportunidade. A energia potencial tem a propriedade de transformasse em energia cinética por causa do seu constituinte físico, ou da sua posição acima de certo ponto de referência.

É o movimento de um objeto através de uma determinada distância. Temos como unidade para trabalho o:

Eq. 2 A expressão que descreve o trabalho é:

Eq. 3

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A unidade para medir "potência" é o N.m/s. James Watt, o inventor da máquina a vapor, quis comparar a quantidade de potência que a sua máquina poderia produzir com a potência produzida por um cavalo. Por métodos experimentais, Watt descobriu que um cavalo poderia erguer 250 kgf à altura de 30,5 cm em um segundo, que é igual a:

Eq. 4

A expressão que descreve potência é: Eq. 5

• Definição de Pressão

Pressão é a força exercida por unidade de superfície. Em hidráulica, a pressão é expressa em kgf/cm2, atm ou bar. A pressão também poderá ser expressa em psi (Pound per square inch) que significa libra força por polegada quadrada, abrevia-se lbf/pol2.

• Pressão Hidrostática É a pressão exercida por uma coluna de líquido, e é dada pela seguinte expressão:

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• Princípio de Pascal

Blaise Pascal, em 1648 enunciou a lei que rege os princípios hidráulicos: A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma em todas as direções, exercendo forças iguais em áreas iguais e sempre perpendiculares à superfície do recipiente.

Caso uma força “F” atue sobre uma área “A” sobre um fluido confinado, ocorrerá nesse fluido uma pressão “P”.

Eq. 6

Pressão, conceitualmente é a força exercida por unidade de área.

Antes de trabalhar diretamente com a transmissão de energia através de líquidos, tornase necessário rever o conceito de hidráulica estudando as características de um líquido, para depois saber como uma força se transmite através dele.

Líquido é uma substância constituída de moléculas. Ao contrário dos gases, nos líquidos as moléculas são atraídas umas às outras de forma compacta. Por outro lado, ao contrário dos sólidos, as moléculas não se atraem a ponto de adquirirem posições rígidas.

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• Energia Molecular

As moléculas nos líquidos estão continuamente em movimento. Elas deslizam umas sob as outras, mesmo quando o líquido está em repouso. Este movimento das moléculas chama-se energia molecular.

O deslizamento das moléculas umas sob as outras ocorre continuamente, por isso o líquido é capaz de tomar a forma do recipiente onde ele está.

• Os líquidos são relativamente Incompressíveis

Com as moléculas em contato umas às outras, os líquidos exibem características de sólidos. Os líquidos são relativamente impossíveis de serem comprimidos. Uma vez que os líquidos são relativamente Incompressíveis e podem tomar a forma do recipiente, eles possuem certas vantagens na transmissão de força.

Existem quatro métodos de transmissão de energia: mecânica, elétrica, hidráulica e pneumática, são capazes de transmitir forças estáticas (energia potencial) tanto quanto a energia cinética. Quando uma força estática é transmitida em um líquido, essa transmissão ocorre de modo especial. Para ilustrar, vamos comparar como a transmissão ocorre através de um sólido e através de um líquido em um recipiente fechado.

Hidráulica Básica i. Força Transmitida através de um Sólido A força através de um sólido é transmitida em uma direção. Se empurrarmos o sólido em uma direção, a força é transmitida diretamente no sentido contrário, ação e reação.

mesma maneira, independentemente de como ela é gerada e da forma do mesmo

i. Força Transmitida através de um Líquido Se forçar o tampão de um recipiente cheio de líquido, o líquido do recipiente transmitirá pressão sempre da

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