Dispositivos hidráulicos e pneumáticos estão à nossa volta. Eles são usados na fabricação, transporte, equipamentos de terraplenagem e veículos comuns que vemos todos os dias.
Quais são alguns exemplos de sistemas hidráulicos e pneumáticos?
Os freios do seu carro são operados hidraulicamente; o caminhão de lixo que passa semanalmente pela sua casa usa energia hidráulica para compactar o lixo. Seu mecânico usa um elevador hidráulico ao trabalhar na parte inferior do seu carro.
Os sistemas pneumáticos são igualmente difundidos. Caminhões e ônibus usam freios acionados por ar. Os pintores em spray usam ar comprimido para espalhar a tinta. Já ficou irritado de manhã com o som de uma britadeira? Essa é uma máquina pneumática trabalhando duro com ar comprimido.
O que é um sistema hidráulico?
Em 1647, o matemático francês Blaise Pascal desenvolveu um princípio da mecânica dos fluidos conhecido como lei de Pascal. Ele afirma que quando a pressão é aplicada em qualquer ponto de um fluido confinado, a pressão aumenta igualmente em todos os pontos do recipiente. Por mais complicado que esse princípio possa parecer, é a base para a operação de um sistema hidráulico.
Suponha que você tenha um cilindro oco que tenha um pistão com uma área de 2 polegadas quadradas e receba uma força de entrada de 100 libras. Isso resulta em uma pressão de 50 libras por polegada quadrada (100 libras /2 polegadas quadradas).
Essa pressão é passada pelo sistema de transmissão hidráulica para outro cilindro, conhecido como atuador, que possui um pistão com um pistão. área de 6 polegadas quadradas. A 50 psi, este cilindro agora tem uma força de saída de 300 libras (50 psi X 6 polegadas quadradas).
Como a lei de Pascal é aplicada a um sistema hidráulico?
A lei de Pascal oferece vantagens aos sistemas hidráulicos. Uma entrada mínima para um dispositivo pequeno pode resultar em uma saída de força maior em um atuador maior. É uma maneira simples de multiplicar a força de saída suficiente para lidar com cargas de trabalho pesadas.
Como os sistemas hidráulicos podem operar com pressões de até vários milhares de psi, a força de saída no atuador pode ser enorme. Com essa produção de força mais alta, o atuador mecânico agora tem o poder de realizar tarefas de levantamento pesado, empurrão e movimentação, como movimentação de terra.
Como funciona um sistema hidráulico?
Um sistema hidráulico usa uma rede de transmissão transportar um fluido pressurizado que aciona atuadores hidráulicos. O fluido hidráulico obtém sua pressão de uma bomba acionada por um motor primário, como um motor elétrico ou um motor a gás /diesel. O óleo pressurizado é filtrado, medido e empurrado através do sistema de transmissão para um atuador para executar alguma ação. Posteriormente, o fluido retorna sob baixa pressão a um reservatório onde é limpo e filtrado antes de retornar à bomba.
Os sistemas hidráulicos são usados em fábricas de produção e produção, como as indústrias siderúrgica e automobilística, para operar todos os tipos de equipamento mecânico. Eles são usados para mover, empurrar e levantar materiais em indústrias como mineração, terraplenagem e construção.
Quais são os componentes básicos de um sistema hidráulico?
Óleo hidráulico - Os fluidos hidráulicos não são compressíveis e possuem baixos pontos de fulgor.
Um reservatório - O reservatório retém o fluido do sistema. Possui espaço para expansão de fluido, permite que o ar arrastado pelo líquido escape e ajuda o líquido a esfriar. O fluido flui do reservatório para a bomba, o que o força através de uma rede de tubulação e, finalmente, de volta ao reservatório.
Dispositivos de filtragem - Pequenas partículas de metal e outras matérias estranhas geralmente entram no fluido. O sistema hidráulico usa vários filtros e filtros para remover essas partículas estranhas. A contaminação por fluidos é uma das fontes mais comuns de problemas em um sistema hidráulico.
Motor primário - Motores elétricos ou motores a diesel são usados para acionar a bomba de fluido.
Uma bomba - A bomba aspira o fluido do reservatório e o força através de uma válvula reguladora de pressão e sai da rede de transmissão para os atuadores.
Conectores - Uma rede composta por tubos, tubulações e mangueiras flexíveis transporta o fluido para o atuadores mecânicos.
Válvulas - Várias válvulas controlam a quantidade de fluxo de fluido, sua pressão e direção.
Atuadores - Atuadores são os dispositivos que executam movimentos de trabalho. Eles podem ser rotativos, como um motor hidráulico, ou lineares, como um cilindro.
Quais são as vantagens de um sistema hidráulico?
Um sistema hidráulico possui inúmeras vantagens sobre os tipos de acionamento pneumático e outros tipos de acionamento mecânico sistemas porque:
Os fluidos hidráulicos mais comuns são baseados em óleos minerais, polialfaolefinas e ésteres de fosfato devido à sua baixa compressibilidade. A água não é adequada porque pode congelar em baixas temperaturas e ferver em ambientes de alta temperatura. A água também pode causar corrosão e ferrugem.
Fluidos hidráulicos têm quatro finalidades
Algumas das propriedades e características de um fluido hidráulico são as seguintes:
Viscosidade - Viscosidade é a parte interna resistência de um fluido a fluir. Aumenta à medida que a temperatura sobe. Um fluido hidráulico aceitável deve ser capaz de fornecer uma boa vedação no pistão, válvulas e bombas, mas não ser tão espesso que impeça o fluxo de líquido.
Fluidos com viscosidades altas podem levar à perda de energia e temperaturas operacionais mais altas. Um fluido muito fino pode causar desgaste excessivo de qualquer parte móvel.
Estabilidade química - Um fluido hidráulico deve ser quimicamente estável. Ele tem que resistir à oxidação e ser estável sob condições operacionais severas, como altas temperaturas. Operar por longos períodos de tempo em altas temperaturas pode reduzir a vida útil do fluido.
Ponto de inflamação - Um ponto de inflamação é a temperatura em que um fluido se transforma em vapor em volume suficiente para inflamar ou piscar em contato. com uma chama. Os fluidos hidráulicos precisam de um alto ponto de inflamação para resistir à combustão e exibem um baixo grau de evaporação em temperaturas normais.
Ponto de incêndio - O ponto de incêndio é a temperatura em que um fluido vaporiza em volume suficiente para inflamar quando exposto a chamas e continue a queimar. Como no ponto de inflamação, um fluido hidráulico aceitável deve ter um ponto alto de incêndio.
O que é um sistema pneumático?
Os sistemas pneumáticos são como sistemas hidráulicos, mas usam ar comprimido em vez de fluido para transmitir poder. Eles contam com uma fonte constante de ar comprimido para controlar a energia e acionar os dispositivos de movimento.
As fábricas usam ar comprimido para acionar brocas e prensas pneumáticas e para levantar objetos e mover materiais. As lojas de fabricação usam uma máquina pneumática para armazenar produtos inacabados para operações de soldagem, brasagem e formação.
Quais são os componentes de um sistema pneumático?
Compressor de ar - O compressor de ar aspira o ar da atmosfera, pressuriza-o e armazena o ar comprimido em um tanque para liberação no sistema de transmissão.
Driver principal - Um driver principal, como um motor elétrico ou um motor a gás, fornece a energia para um compressor de ar. >
Dispositivos de controle - As válvulas regulam a pressão e controlam o fluxo e a direção.
Tanque de ar - Um tanque retém ar comprimido para entrega a dispositivos mecânicos.
Atuadores - são dispositivos que aceitam a energia do ar comprimido e convertê-lo em movimentos mecânicos.
Sistema de transmissão - Uma rede de tubos e tubulações transporta o ar comprimido para atuadores.
Quais são as vantagens dos sistemas pneumáticos?
Eficiência - O suprimento de ar é gratuito e ilimitado. O ar comprimido é fácil de armazenar, transportar e pode ser liberado para o ambiente sem tratamentos dispendiosos.
Design simples - A configuração e os componentes de um sistema pneumático têm um design simples e são fáceis de manter. São mais duráveis e não são facilmente danificados.
A capacidade de operar em velocidades mais altas - os sistemas pneumáticos podem operar atuadores em ciclos mais rápidos, como nas linhas de produção de embalagens. Os movimentos lineares e oscilantes são fáceis de ajustar, usando uma válvula reguladora de pressão para controlar a vazão e a pressão.
Limpeza - Não há risco de vazamento de fluidos hidráulicos que poluem o meio ambiente. Os sistemas pneumáticos são preferidos em locais de trabalho que precisam de altos níveis de limpeza. Os dispositivos de ar de exaustão limpam o ar que está sendo liberado de volta para a atmosfera.
Menos caro - Os componentes pneumáticos são mais baratos e o ar comprimido está amplamente disponível nas áreas de fabricação. Os custos de manutenção são mais baixos em comparação com os sistemas hidráulicos.
Mais seguro para operar - Os sistemas pneumáticos são seguros para uso em ambientes inflamáveis, sem perigos de incêndio ou explosão. Componentes pneumáticos não superaquecem ou pegam fogo quando sobrecarregados.
Capaz de funcionar em ambientes agressivos - Poeira, altas temperaturas e ambientes corrosivos têm menos efeito nos sistemas pneumáticos em comparação com a hidráulica.
Quais são as desvantagens dos sistemas pneumáticos?
Potência reduzida - Os sistemas pneumáticos normalmente operam a menos de 150 psi e fornecem menos força total nos atuadores. Os cilindros pneumáticos geralmente são pequenos e não têm capacidade para lidar com cargas pesadas.
Barulhento - Os compressores de ar geram mais ruído e o ar comprimido é barulhento quando é liberado pelos atuadores.
Áspero movimento - Como o ar é compressível, o movimento dos atuadores pneumáticos pode ser áspero, o que reduz a precisão dos movimentos do sistema. As velocidades do pistão são desiguais. Os movimentos hidráulicos são mais suaves.
Necessita de pré-tratamento do ar - Antes do uso, o ar precisa de processamento para remover as partículas de água e poeira. Se isso não for feito, o aumento do atrito entre os dispositivos de controle e os componentes móveis desgastará a peça e exigirá reparo ou substituição prematura.
Sistemas hidráulicos versus sistemas pneumáticos
Atuadores hidráulicos são mais adequados para operações que precisam de muita força. Eles são robustos e podem produzir forças até 25 vezes maiores que um atuador pneumático com o pistão do mesmo tamanho. Os sistemas hidráulicos também podem operar até 4.000 psi. Os atuadores pneumáticos costumam ter menos de 150 psi.
A compressibilidade das perdas de ar e pressão reduz a eficiência dos sistemas pneumáticos. O compressor deve funcionar continuamente para manter a pressão nas linhas, mesmo quando os atuadores não estão em movimento; sistemas hidráulicos podem manter pressão constante sem a bomba funcionando.
