Apostila Tecnologia Eletrohidráulica Parker

Apostila Tecnologia Eletrohidráulica Parker

(Parte 1 de 6)

Apostila M1003-1 BR Julho 2006

Tecnologia Eletrohidráulica Industrial

Parker Hannifin Filiais

Distribuidor Autorizado

AP. M1003-1 BR - 07/06 - 1000

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Campinas - SP Rua Tiradentes 289 - sl. 21 e 2 Guanabara 13023-190 Campinas, SP Tel.: 19 3235-3400 Fax: 19 3235-2969 campinas@parker.com

Jacareí - SP Av. Lucas Nogueira Garcez 2181 Esperança Caixa Postal 148 12325-900 Jacareí, SP Tel.: 12 3954-5100 Fax: 12 3954-5262 valeparaiba@parker.com

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São Paulo - SP Rodovia Anhangüera km 25,3 Perus 05276-977 São Paulo, SP Tel.: 1 3915-8500 Fax: 1 3915-8516 saopaulo@parker.com

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Termo de Garantia A Parker Hannifin Ind. e Com. Ltda, Divisão Automation, doravante denominada simplesmente Parker, garante os seus produtos pelo prazo de 12 (doze) meses, incluído o da garantia legal (primeiros 90 dias), contados a partir da data de seu faturamento, desde que instalados e utilizados corretamente, de acordo com as especificações contidas em catálogos ou manuais ou, ainda, nos desenhos aprovados pelo cliente quando tratar-se de produto desenvolvido em caráter especial para uma determinada aplicação.

Abrangência desta Garantia A presente garantia contratual abrange apenas e tão somente o conserto ou substituição dos produtos defeituosos fornecidos pela Parker. A Parker não garante seus produtos contra erros de projeto ou especificações executadas por terceiros. A presente garantia não cobre nenhum custo relativo à desmontagem ou substituição de produtos que estejam soldados ou afixados de alguma forma em veículos, máquinas, equipamentos e sistemas. Esta garantia não cobre danos causados por agentes externos de qualquer natureza, incluindo acidentes, falhas com energia elétrica, uso em desacordo com as especificações e instruções, uso indevido, negligência, modificações, reparos e erros de instalação ou testes.

Limitação desta Garantia A responsabilidade da Parker em relação a esta garantia ou sob qualquer outra garantia expressa ou implícita, está limitada ao conserto ou substituição dos produtos, conforme acima mencionado.

As informações contidas neste catálogo da Parker Hannifin Ind. e Com. Ltda. e seus Distribuidores Autorizados, fornecem opções de produtos para aplicações por usuários que tenham habilidade técnica. É importante que você analise os aspectos de sua aplicação, incluindo consequências de qualquer falha e revise as informações que dizem respeito ao produto contidos neste catálogo. Devido à variedade de condições de operações e aplicações para estes produtos, o usuário, através de sua própria análise e teste, é o único responsável para fazer a seleção final dos produtos e também para assegurar que o desempenho, a segurança da aplicação e os cuidados especiais requeridos sejam atingidos.

Os produtos aqui descritos com suas características, especificações e desempenhos são objetos de mudança pela Parker Hannifin Ind. e Com. Ltda., a qualquer hora, sem prévia notificação.

ABS Quality Evaluations, Inc .

anage ment System Certificatio

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COPYRIGHT © by Parker Hannifin Corporation

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Adaptação e Revisão Parker Training Brasil

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Apresentação

Para incentivar, ampliar e difundir as tecnologias de automação industrial da Parker Hannifin, numa gama tão ampla de aplicações, foi criada, na Parker Jacareí, a Parker Training. Há mais de 26 anos treinando profissionais em empresas, escolas e universidades, a Parker Training vem oferecendo treinamento técnico especializado e desenvolvendo material didático diversificado e bem elaborado, com o intuito de facilitar a compreensão. Com instrutores qualificados, esse projeto é pioneiro na área de treinamento em automação industrial no Brasil, e colaborou para a formação de mais de 25 mil pessoas, em aproximadamente 4 mil empresas, através de cursos e materiais reconhecidos pelo conteúdo técnico e qualidade de ensino. Para alcançar tais números e continuar a atender seus clientes, de forma cada vez melhor, com uma parceria cada vez mais forte, os profissionais da Parker Training se dedicam a apresentar sempre novos conceitos em cursos e materiais didáticos. São ministrados cursos abertos ou “in company” em todo o país, através de instrutores próprios ou de uma rede de franqueados, igualmente habilitada e com a mesma qualidade de treinamento. Os cursos oferecidos abrangem as áreas de Automação Pneumática/Eletropneumática, Manutenção de Equipamentos Pneumáticos/Hidráulicos, Técnicas de Comando Pneumático, Controladores Lógicos Programáveis e Hidráulica/Eletrohidráulica Industrial com controle proporcional. São oferecidos também programas de treinamento especial com conteúdo e carga horária de acordo com as necessidades do cliente, empresa ou entidade de ensino. Faz parte dos nossos cursos uma grande gama de materiais didáticos de apoio, que facilita e agiliza o trabalho do instrutor e do aluno: transparências, componentes em corte, símbolos magnéticos, apostilas e livros didáticos ligados às técnicas de automação, gabaritos para desenho de circuitos, fitas de vídeo, software de desenho e simulação de circuitos pneumáticos e hidráulicos, além de bancadas de treinamento para realização prática destes circuitos.

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1. Introdução4
2. Revisão Conceitos de Hidráulica4
3. Unidade de Força Básica7
4. Válvulas de Controle Direcional13
5. Atuadores e Acumuladores Hidráulicos17
6. Válvulas de Controle de Pressão21
7. Válvulas de Retenção24
8. Válvulas Controladoras de Vazão25
9. Introdução à Eletricidade Básica26
10. Alimentação Elétrica28
1. Lei de Ohm31
12. Medidas Elétricas3
13. Elementos de Comutação e Proteção35
14. Componentes dos Circuitos Elétricos37
15. Solonóides39
16. Relés40
17. Segurança em Eletricidade43
18. Circuitos Eletrohidráulicos Conceituais4
19. Circuito Cascata ou Sequência Mínima64

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1. Introdução

Com a constante evolução tecnológica, tem-se no mercado a intensa necessidade de se desenvolverem técnicas de trabalho que possibilitem ao homem o aprimoramento nos processos produtivos e a busca da qualidade. Para se buscar a otimização de sistemas nos processos industriais, faz-se o uso da junção dos meios de transmissão de energia, sendo estes:

Mecânica Elétrica Eletrônica Pneumática Hidráulica

Experiências têm mostrado 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.

Porém, pode-se notar que a hidráulica está presente em todos os setores industriais. Amplas áreas de automatização foram possíveis com a introdução de sistemas hidráulicos para controle de movimentos.

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.

Através deste material será possível a revisão da Hidráulica básica. Esta apostila tem como objetivo apresentar informações básicas, conceitos e aplicações dos variados tipos de circuitos e aplicações dando ênfase de comandos elétricos aplicados na eletrohidráulica.

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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 .

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.

Vamos supor um recipiente cheio de um líquido, o qual é praticamente incompressível.

Sabemos que:

Portanto:

Temos que a pressão, agindo em todos os sentidos internamente na câmara da prensa, é de 10 Kgf/cm2 .

Esta pressão suportará um peso de 100 Kgf se tiver- mos uma área A2 de 10 cm2, sendo:

= 10 kgf

1 cm2 = 10 kgf/cm2

2desenvolverá uma

pressão de 10kgf/cm (10atm) em todos os sentidos dentro deste recipiente

de 1cm de área

1. Uma força de 10kgf aplicada em um pistão

4. As forças são proporcionais às áreas dos pistões

3Esta pressão

suportará um peso de 100kgf se tivermos uma área de 10cm

ENTRADA 10kgf

1cm 100kgf 10cm= SAÍDA

F = Força A = Área P = Pressão

1. Suponhamos uma garrafa cheia de um líquido, o qual é praticamente incompressível.

2. Se aplicarmos uma força de 10kgf numa rolha de 1cm de área...

3o resultado será uma força de 10kgf em cada

centímetro quadrado das paredes da garrafa.

4. Se o fundo da garrafa tiver uma área de 20cm e cada centímetro estiver sujeito a uma força de 10kgf, teremos como resultante uma força de 200kgf aplicada ao fundo da garrafa.

2. Revisão Conceitos de Hidráulica

Quando aplicamos uma força de 10 kgf em uma área de 1 cm2 , obtemos como resultado uma pressão interna de 10 kgf/cm2 agindo em toda a parede do recipiente com a mesma intensidade.

Este princípio, descoberto e enunciado por Pascal, levou à construção da primeira prensa hidráulica no princípio da Revolução Industrial. Quem desenvolveu a descoberta de Pascal foi o mecânico Joseph Bramah.

Princípio Prensa Hidráulica F = P x A

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Portanto:

Podemos considerar que as forças são proporcionais às áreas dos pistões.

Fatores de Conversão de Unidades de Pressão

F2 = P1 x A2 F2 = 10 kgf/cm2 x 10cm2 F2 = 100 kgf

1 bar = 0,9867 atm 1 bar = 1,0196 kgf/cm2 1 bar = 14,503 psi (lbf/pol2) 1 bar = 759 mmHg 1 psi = 0,0680 atm 1 psi = 0,0703 kgf/cm2 1 psi = 0,0689 bar 1 psi = 51,719 mmHg

Equivalência entre Unidades de Pressão

1 atm = 1kgf/cm2 = 1 bar = 14,7 psi~ Podemos considerar:

1 bar = 14,5 psi

Conservação de Energia

Relembrando um princípio enunciado por Lavoisier, onde ele menciona:

"Na natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma."

Realmente não podemos criar uma nova energia e nem tão pouco destruí-la e sim transformá-la em novas formas de energia.

Quando desejamos realizar uma multiplicação de forças significa que teremos o pistão maior, movido pelo fluido deslocado pelo pistão menor, sendo que a distância de cada pistão seja inversamente proporcional às suas áreas. O que se ganha em relação à força tem que ser sacrificado em distância ou velocidade.

Quando o pistão de área = 1 cm2 se move 10 cm desloca um volume de 10cm3 para o pistão de área

= 10 cm2 . Consequentemente, o mesmo movimentará apenas 1 cm de curso.

2. 10 centímetros cúbicos de líquido movimentarão somente 1 centímetro neste pistão.

1. Se o pistão se move 10 centímetros, desloca 10 centímetros cúbicos de líquido (1cm x 10cm = 10cm).

4. Neste ponto também teremos uma energia de 100kgf. cm (1cm x 100kgf).

3. A energia transferida será igual a 10 quilogramaforça x 10 centímetros ou 100kgf. cm.

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Líquidos

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.

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 ao lado oposto, diretamente.

Manômetro de Bourdon

O tubo de Bourdon consiste de uma escala calibrada em unidades de pressão e de um ponteiro ligado, através de um mecanismo, a um tubo oval, em forma de "C". Esse tubo é ligado à pressão a ser medida.

O tubo tende a endireitar-se sob pressão causando a rotação do ponteiro

Entrada de pressão

Manômetro

O manômetro é um aparelho que mede um diferencial de pressão. Dois tipos de manômetros são utilizados nos sistemas hidráulicos: o de Bourdon e o de núcleo móvel.

Geração de Calor em um Sistema Hidráulico

A geração de calor em um sistema é causada pelo movimento de um líquido, relativamente há mudanças de direção, viscosidade e atrito. Para se descobrir como o calor é gerado, concentraremos o nosso estudo nas características do líquido.

Viscosidade

A viscosidade é a medida de resistência ao fluxo das moléculas de um líquido quando elas deslizam umas sobre as outras. É uma espécie de atrito interno. Um exemplo de líquido com alta viscosidade é o mel ou melado. A água é um líquido de baixa viscosidade.

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SSU Segundo Saybolt Universal

Uma das medidas de viscosidade dos fluidos é o SSU - abreviatura de Segundo Saybolt Universal. O professor Saybolt aqueceu um líquido com volume predeterminado a uma dada temperatura e fez o líquido passar por uma abertura de tamanho também especificado. Ele cronometrou o fluxo (em segundos), até que o líquido enchesse um recipiente com capacidade de 60 mililitros. O resultado foi a medição da viscosidade em SSU.

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Reservatórios Hidráulicos

A função óbvia de um reservatório hidráulico é conter ou armazenar o fluido hidráulico de um sistema.

3. Unidade de Força Básica

Do que consiste um Reservatório Hidráulico

Os reservatórios hidráulicos consistem de quatro paredes (geralmente de aço); uma base abaulada; um topo plano com uma placa de apoio, quatro pés; linhas de sucção, retorno e drenos; plugue do dreno; indicador de nível de óleo; tampa para respiradouro e enchimento; tampa para limpeza e placa defletora (Chicana).

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