Aula 09 - Exercícios de Fixação de Hidráulica Aplicada

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Apostila de Hidráulica - Parker

Você foi contratado com Auxiliar Técnico em uma Empresa de Fabricação de Painéis Hidráulicos para utilização em Máquina hidráulica onde irá resolver os exercícios de hidráulica propostos na lista abaixo.
Para tanto você deverá elaborar: o Croqui, o Diagrama Hidráulico, a Descrição de Funcionamento e a Lista de Peças do conjunto a ser montada pela equipe técnica segundo as especificações descritas em manual de fabricante.

Lista e Exercícios de Hidráulica Aplicada está disponível nos link:  17_02_001 Exercícios de Hidráulica .

© Direitos de autor. 2018: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/01/2018

EX 8.04 - Cálculos de Fluidos e Tubulação

 Durante o desenvolvimento do projeto de um equipamento hidráulico uma etapa muito importante é a “Seleção e Dimensionamento dos Componentes”. Esta atividade tem por objetivo detalhar um pouco mais a fundo as fórmulas e cálculos mais comumente utilizados por projetistas de sistemas hidráulicos e pneumáticos.

Velocidade do fluido através da tubulação: 0,3208 x GPM ÷ Área interna

Exemplo: Qual é a velocidade de 10 GPM passando por uma tubulação de 1/2″ de diâmetro?

GPM = 10

Área interna = 0,304 (veja a nota abaixo)

0,3208 x GPM ÷ Área interna = 0,3208 x 10 ÷ 0,304 = 10,55 pés por segundo (pés/s ou ft/s)

O mesmo cálculo pode ser feito utilizando o Sistema Internacional de Unidades (SI).

O diâmetro externo do tubo permanece o mesmo, independentemente da espessura do tubo. Um tubo para sistemas de ata pressão tem uma parede mais espessa do que um tubo de sistema padrão, então o diâmetro interno do tubo de um sistema de alta pressão é menor do que o diâmetro interno de um tubo de sistema padrão. A espessura da parede e o diâmetro interno dos tubos podem ser encontrados em gráficos prontamente disponíveis.

Tubos de aço para sistemas hidráulicos também mantém o mesmo diâmetro externo, independentemente da espessura da parede.

Os tamanhos das mangueiras indicam o diâmetro interno das mesmas. Uma mangueira de 1/2 “de diâmetro tem um diâmetro interno de 0,50 polegadas, independentemente da classificação de pressão da mangueira.

Tamanhos de tubulação sugeridos:

• As linhas de sucção da bomba devem ser dimensionadas de forma que a velocidade do fluido fique entre 2 e 4 pés por segundo.
• As linhas de retorno de óleo devem ser dimensionadas de forma que a velocidade do fluido fique entre 10 e 15 pés por segundo.
• As linhas de suprimento de pressão média devem ser dimensionadas de forma que a velocidade do fluido fique entre 15 e 20 pés por segundo.
• As linhas de suprimento de alta pressão devem ser dimensionadas de forma que a velocidade do fluido seja inferior a 30 pés por segundo.

Um gráfico muito útil para a analise de dimensionamento de tubulações de sistemas hidráulicos é o Nomograma (ou Nomograph) que pode ser visto acima.

Calculadora on-line disponível em: << https://www.famictech.com >> .
Conversor de unidades on-line disponível em: << https://www.convertworld.com/pt/ >> .

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/01/2026

EX 8.03 - Cálculos Hidráulicos de Motores

Durante o desenvolvimento do projeto de um equipamento hidráulico uma etapa muito importante é a “Seleção e Dimensionamento dos Componentes”. Esta atividade tem por objetivo detalhar um pouco mais a fundo as fórmulas e cálculos mais comumente utilizados por projetistas de sistemas hidráulicos e pneumáticos. 

 Um motor hidráulico é um atuador mecânico que converte energia hidráulica (fluido sob pressão) em energia mecânica rotativa. Ele opera com base no princípio de que o óleo pressurizado por uma bomba faz girar peças internas, gerando torque e rotação contínua.

Nos cálculos serão utilizados unidades "imperiais" que serão convertidas para o sistema internacional que medidas (SI). 

Unidades imperiais e equivalências no sistema internacional de medidas

• Polegada quadrada (in²) é uma unidade de medida de área do sistema imperial, equivalente à superfície de um quadrado com 1 polegada  (2,54 cm) de lado.
• GPM (Gallons Per Minute) significa “Galões Por Minuto” é uma medida de vazão de líquidos imperial britânico (UK), equivalente a aproximadamente 4,546 litros.
• PSI (Pound per Square Inch) é uma unidade de medida de pressão que significa "libra por polegada quadrada": 1 PSI ≈ 6.895 Pascal (Pa) ou 0,06895 bar.
• HP (horsepower) significa “cavalo de potência” que é a unidade de medida de potência de motores e máquinas, equivalente a aproximadamente 745,7 watts.
• in³ (inches³) a polegada cúbica é uma unidade de volume que equivale ao volume de um cubo de uma polegada de lado (exatamente 2,54 centímetros), 1 in³ equivalente a aproximadamente 0,016378 litros.
• GPM* (Gallons Per Minute) significa “Galões Por Minuto” é uma medida de vazão de líquidos americano (US*), equivalente a aproximadamente 3,785 litros.

GPM de fluxo necessário para a velocidade do motor do sistema: Deslocamento do motor x RPM do motor ÷ 231.

Exemplo: Quantos GPM são necessários para acionar um motor de 3,75 polegadas cúbicas a 1.500 rpm?

Deslocamento do motor = 3,75 polegadas cúbicas por revolução

RPM do motor = 1500

Deslocamento do motor x RPM do motor ÷ 231 = 3,75 x 1500 ÷ 231 = 24,35 GPM 

 

Velocidade do motor do sistema com um GPM de entrada: 231 x GPM ÷ Deslocamento do motor de fluido.

Exemplo: Quão rápido um motor de 0,75 polegada cúbica girará com entrada de 6 GPM?

GPM = 6

Deslocamento do motor = 0,75 polegadas cúbicas por revolução

231 x GPM ÷ Deslocamento do motor de fluido = 231 x 6 ÷ 0,75 = 1.848 RPM.

 

Torque do motor com determinado valor de pressão e deslocamento: PSI x Deslocamento do motor ÷ (2 x π).

Exemplo: Quanto torque um motor de 2,5 polegadas cúbicas desenvolve a 2.000 psi?

Pressão = 2.000 psi

Deslocamento do motor = 2,5 polegadas cúbicas por revolução

PSI x deslocamento do motor (2 x π) = 2.000 x 2,5 ÷ 6,28 = 796,19 polegadas libras.

Torque do motor com um determinado valor de GPM, PSI e RPM: GPM x PSI x 36,77 ÷ RPM

Exemplo: Quanto torque um motor desenvolve a 1.200 psi, 1.500 rpm, com entrada de 10 gpm?

GPM = 10

PSI = 1.500

RPM = 1200

GPM x PSI x 36,7 ÷ RPM = 10 x 1.500 x 36,7 ÷ 1200 = 458,75 polegadas libras por segundo

Torque do motor com um determinado valor de potência e RPM: Potência x 63025 ÷ RPM

Exemplo: Quanto torque é desenvolvido por um motor a 12 cavalos e 1750 rpm?

Horsepower = 12

RPM = 1750

Potência x 63025 ÷ RPM = 12 x 63025 ÷ 1750 = 432,17 polegadas libra.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/01/2026

EX 8.02 - Cálculos Hidráulicos de Cilindros

Durante o desenvolvimento do projeto de um equipamento hidráulico uma etapa muito importante é a “Seleção e Dimensionamento dos Componentes”. Esta atividade tem por objetivo detalhar um pouco mais a fundo as fórmulas e cálculos mais comumente utilizados por projetistas de sistemas hidráulicos e pneumáticos. 

Nos cálculos serão utilizados unidades "imperiais" que serão convertidas para o sistema internacional que medidas (SI). 

Unidades imperiais e equivalências no sistema internacional de medidas

• Polegada quadrada (in²) é uma unidade de medida de área do sistema imperial, equivalente à superfície de um quadrado com 1 polegada  (2,54 cm) de lado.
• GPM (Gallons Per Minute) significa “Galões Por Minuto” é uma medida de vazão de líquidos imperial britânico (UK), equivalente a aproximadamente 4,546 litros.
• PSI (Pound per Square Inch) é uma unidade de medida de pressão que significa "libra por polegada quadrada": 1 PSI ≈ 6.895 Pascal (Pa) ou 0,06895 bar.
• HP (horsepower) significa “cavalo de potência” que é a unidade de medida de potência de motores e máquinas, equivalente a aproximadamente 745,7 watts.
• in³ (inches³) a polegada cúbica é uma unidade de volume que equivale ao volume de um cubo de uma polegada de lado (exatamente 2,54 centímetros), 1 in³ equivalente a aproximadamente 0,016378 litros.
• GPM* (Gallons Per Minute) significa “Galões Por Minuto” é uma medida de vazão de líquidos americano (US*), equivalente a aproximadamente 3,785 litros.

Cálculo da área da extremidade da haste do cilindro em in2 (polegadas quadradas)

Área da extremidade cega – área da haste

Exemplo 1: Qual é a área da extremidade da haste de um cilindro de 6 polegadas de diâmetro que possui uma haste de 3 polegadas de diâmetro?

Obs.: Para facilitação o símbolo  ” será utilizado como abreviação de polegadas.

 Diâmetro do Cilindro = 6 “

O raio do cilindro é metade do diâmetro = 3 “
Raio2 = 3“ x 3” = 9 “

π x Raio2 = 3,14 x 9 = 28,26 in2.

Área da extremidade cega do cilindro = 28,26 in2.

Diâmetro da haste = 3 “

O raio é 1/2 do diâmetro da haste = 1,5 “
Raio2 = 1,5 “x 1,5” = 2,25 “

π x Raio2 = 3,14 x 2,25 = 7,07 in2

Área da extremidade cega – Área da haste = 28,26 – 7,07 = 21,19 in2.

O mesmo cálculo pode ser feito utilizando o Sistema Internacional de Unidades (SI), utilizando a a mesma fórmula. Como cada polegada equivale a 2,5 cm, resulta numa área cega de 136,71  cm2.

Área da extremidade cega do cilindro (em polegadas quadradas): A = PI x (raio do cilindro)2

Exemplo 1: Qual é a área de um cilindro de 6 “de diâmetro?

Diâmetro = 6 “

O raio é 1/2 do diâmetro = 3 “

Raio2 = 3 “x 3” = 9 “ = > 

π x (raio do cilindro)2 => 3,14 x (3)2 = 3,14 x 9 = 28,26 in2

Saída de vazão da extremidade cega do cilindro (GPM): Área da extremidade cega ÷ Área da extremidade da haste x GPM entrada

Exemplo 1: Quantos GPM saem da extremidade cega de um cilindro de 6 “ de diâmetro com uma haste de 3” de diâmetro quando temos 15 galões por minuto colocados na extremidade da haste?

Área da extremidade cega do cilindro = 28,26 in2

Área da extremidade da haste do cilindro = 21,19 in2

Entrada GPM = 15 GPM

Área da extremidade cega ÷ Área da extremidade da haste x GPM entrada = 28,26 ÷ 21,19 x 15 = 20 GPM

Força de saída do cilindro (em libras): Pressão (em PSI) x Área do Cilindro

Exemplo 1: Qual é a força de “empurrar” de um cilindro de 6 “de diâmetro operando a 2.500 PSI?

Área da extremidade cega do cilindro = 28,26 in2

Pressão = 2.500 psi

Pressão x área do cilindro = 2.500 X 28,26 = 70.650 libras

Exemplo 2: Qual é a força de tração de um cilindro de 6 “de diâmetro com uma haste de 3” operando a 2.500 PSI?

Área da extremidade da haste do cilindro = 21,19 in2

Pressão = 2.500 psi

Pressão x área do cilindro = 2.500 x 21,19 = 52.975 libras.

A pressão (símbolo: p) é a força exercida por unidade de área. Formalmente, p = F / A. A unidade no SI para medir a pressão é o pascal (Pa), equivalente a uma força de 1 newton por uma área de 1 metro quadrado. 

Velocidade do cilindro (em polegadas por segundo): (231 x GPM) ÷ (60 x área líquida do cilindro)

Exemplo 1: Quão rápido um cilindro de 6 “de diâmetro com uma haste de 3” de diâmetro se estenderá com 15 GPM de entrada?

GPM = 6

Área líquida do cilindro= 28,26 pol2

(231 x GPM) ÷ (60 x Área líquida do cilindro) = (231 x 15) ÷ (60 x 28,26) = 2,04 polegadas por segundo (pol/s).

Quão rápido ele se retrairá?

Área do cilindro líquido = 21,19  in2

(231 x GPM) ÷ (60 x Área líquida do cilindro) = (231 x 15) ÷ (60 x 21,19) = 2,73 polegadas por segundo.

GPM de fluxo necessário para a velocidade do cilindro: Área do cilindro x comprimento do curso em polegadas ÷ 231 x 60 ÷ Tempo em segundos para um ciclo

Exemplo 1: Quantos GPM são necessários para estender um cilindro de 6 “de diâmetro em 8 polegadas em 10 segundos?

Área do cilindro = 28,26 polegadas quadradas

Comprimento do curso = 8 polegadas

Tempo para 1 curso = 10 segundos

Área x Comprimento ÷ 231 x 60 ÷ Tempo = 28,26 x 8 ÷ 231 x 60 ÷ 10 = 5,88 GPM

Exemplo 2: Se o cilindro tiver uma haste de 3″ de diâmetro, quantos GPM são necessários para retrair 8 polegadas em 10 segundos?

Área do cilindro = 21,19 polegadas quadradas

Comprimento do curso = 8 polegadas

Tempo para 1 curso = 10 segundos

Área x Comprimento ÷ 231 x 60 ÷ Tempo = 21,19 x 8 ÷ 231 x 60 ÷ 10 = 4,40 GPM

Pressão de fluido em PSI necessária para elevar uma carga (em PSI): Libras de força necessárias ÷ Área do cilindro

Exemplo 1: Que pressão é necessária para desenvolver 50.000 libras de força de “empurrar” de um cilindro de 6 “de diâmetro?

Libras da Força = 50.000 libras

Área da extremidade cega do cilindro = 28,26 pol2

Libras de força necessárias ÷ Área do cilindro = 50.000 ÷ 28,26 = 1.769,29 PSI

Exemplo 2: Qual pressão é necessária para desenvolver 50.000 libras de força de tração de um cilindro de 6 “de diâmetro que tem 3” de diâmetro da haste?

Libras da Força = 50.000 libras

Área da extremidade da haste do cilindro = 21,19 polegadas quadradas

Libras de força necessárias ÷ Área do cilindro = 50.000 ÷ 21,19 = 2.359,60 PSI

Calculadora de atuadores on-line disponível em: << https://www.trelleborg.com >> .

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/01/2026

EX 8.01 - Cálculos Hidráulicos de Bombas

Durante o desenvolvimento do projeto de um equipamento hidráulico uma etapa muito importante é a “Seleção e Dimensionamento dos Componentes”. Esta atividade tem por objetivo detalhar um pouco mais a fundo as fórmulas e cálculos mais comumente utilizados por projetistas de sistemas hidráulicos e pneumáticos. 

Bombas hidráulicas: Esses são componentes essenciais que supervisionam a pressurização do fluido hidráulico e seu fluxo subsequente em todo o sistema hidráulico. Para tirar o máximo proveito do seu bomba hidráulica, você precisa entender como calcular algumas de suas principais características de desempenho, como: potência, deslocamento e fluxo.

Você deve também compreender as equivalência de unidades utilizadas nos sistemas hidráulicos.

Unidades imperiais e equivalências no sistema internacional de medidas

• PSI (Pound per Square Inch) é uma unidade de medida de pressão que significa "libra por polegada quadrada": 1 PSI ≈ 6.895 Pascal (Pa) ou 0,06895 bar.
• HP (horsepower) significa “cavalo de potência” que é a unidade de medida de potência de motores e máquinas, equivalente a aproximadamente 745,7 watts.
• GPM (Gallons Per Minute) significa “Galões Por Minuto” é uma medida de vazão de líquidos imperial britânico (UK), equivalente a aproximadamente 4,546 litros.
• in³ (inches³) a polegada cúbica é uma unidade de volume que equivale ao volume de um cubo de uma polegada de lado (exatamente 2,54 centímetros), 1 in³ equivalente a aproximadamente 0,016378 litros.
• GPM* (Gallons Per Minute) significa “Galões Por Minuto” é uma medida de vazão de líquidos americano (US*), equivalente a aproximadamente 3,785 litros.

Exercício 01: Potência necessária para o correto funcionamento de uma bomba: (HP) cavalo-vapor = GPM (Gallons per Minute) x PSI (Pound Square Inch) x 0,0007 (este é um cálculo de ‘regra de geral’).

Exemplo: Quantos HPs (cavalo-vapor) são necessários para acionar uma bomba de 5 GPM (UK) a 1.500 PSI?

Dados: Q = 5 GPM e P = 1500 PSI.

• HP = GPM x PSI x 0,0007 = 5 x 1500 x 0,0007 = 5,25 (HP) cavalo-vapor . 

O mesmo cálculo pode ser feito utilizando o Sistema Internacional de Unidades (SI), utilizando a fórmula: Potência: P = Q × P / 600; onde: P = Potência (geralmente em kW), Q = Taxa de fluxo (geralmente em L/min) e P = Pressão (geralmente em bares). 

No exemplo acima as unidades imperiais foram convertidas para o sistema internacional de medidas: Vazão de 5 GPM = 22,73 L/min, e pressão 1500 PSI = 103,425 Bar. Neste caso, a potência da sua bomba hidráulica em kiloWatts é: 

• Potência =  Q x P / 600 = 22,73 × 103,425 / 600 = 3,92 kW. 

Portanto, a potência da sua bomba é de 3,92 kW (≈ 5,25 HP).

Exercício 02: Deslocamento da bomba necessário para o fluxo de saída em Galões por minutos: Polegadas cúbicas por revolução = 231 x GPM (US) ÷ RPM (Revolutions Per Minute), pois cada galão (US) ocupa uma área de 231 in³.

Exemplo: Qual deslocamento é necessário de uma bomba para produzir 5 GPM a 1.500 RPM? 

Dados: Q = 5 GPM e RPM = 1500.

• fluxo (pol³ / rev) = 231 x GPM ÷ RPM = 231 x 5 ÷ 1500 = 0,77 pol³ por revolução (ciclo) . 

O mesmo cálculo pode ser feito utilizando o Sistema Internacional de Unidades (SI), utilizando a fórmula: Centímetros cúbicos por revolução = 1000 x litros ÷ RPM (Revolutions Per Minute), pois cada litro ocupa uma área de 1000 cm³.

No exemplo acima as unidades imperiais foram convertidas para o sistema internacional de medidas: Vazão de 5 GPM (US) = 18,927 L/min:

• fluxo (cm³ / rev) = 1000 x LPM ÷ RPM = 18,927 ÷ 1500 = 12,618 cm³ por revolução (ciclo) . 

Exercício 03: Fluxo de saída da bomba (em galões por minuto): Galões por minutos = RPM x deslocamento da bomba ÷ 231.

Exemplo: Quanto óleo será produzido por uma bomba de 2,5 polegadas cúbicas operando a 1200 RPM?

Dados: RPM = 1200 e Deslocamento da bomba = 2,5 pol³ (polegadas cúbicas) .

GPM = RPM x Deslocamento da bomba ÷ 231 = 1200 x 2,5 ÷ 231 = 12,99 galões por minuto.

O mesmo cálculo pode ser feito utilizando o Sistema Internacional de Unidades (SI).

Calculadora on-line disponível em: << https://www.famictech.com >> .

Conversor de unidades on-line disponível em: << https://www.convertworld.com/pt/ >> .

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/01/2026

Aula 08 - Sistema Hidráulico Industrial

Resumidamente, o princípio de Pascal diz que “o acréscimo de pressão, em um ponto de líquido em equilíbrio, transmite-se integralmente a todos os pontos deste líquido”. Essa ideia e como ela é aplicada em equipamentos industriais, pode ser muito bem explicada a partir do princípio da prensa hidráulica, conforme a imagem abaixo:

Dessa forma, podemos dizer que um sistema hidráulico gera, controla e aplica potência hidráulica.

Sendo assim, basicamente, uma máquina ou equipamento hidráulico consiste nos seguintes componentes e processos:

• Fonte de energia: a energia é gerada a partir de um motor elétrico ou à combustão;
• Geração (BOMBAS HIDRÁULICAS): transforma potência mecânica em hidráulica;
• Controle (COMANDOS E VÁLVULAS): controla a potência hidráulica;
• Atuação (CILINDROS E MOTORES): transforma potência hidráulica em mecânica.

COMPONENTES

Um sistema hidráulico industrial é composto por vários componentes essenciais que trabalham juntos para transmitir potência através de fluidos pressurizados. Aqui estão os principais:

• Reservatório: Armazena o fluido hidráulico e ajuda a resfriá-lo e filtrá-lo.
• Bomba hidráulica: Converte energia mecânica em energia hidráulica, pressurizando o fluido para movimentar outros componentes. Conheça os tipos de bombas hidráulicas.
• Válvulas: Controlam o fluxo e a direção do fluido, regulando a pressão e direcionando-o para diferentes partes do sistema. Existem vários tipos de válvulas, conheça.
• Atuadores (cilindros ou motores hidráulicos): Convertem a energia hidráulica de volta em energia mecânica, realizando o trabalho, como movimentar um braço de máquina ou uma prensa.
• Tubos e mangueiras: Conduzem o fluido pressurizado entre os componentes do sistema.
• Filtros: Removem contaminantes do fluido para evitar danos aos componentes, saiba mais.

Esses componentes, quando bem integrados, permitem o funcionamento eficiente e preciso dos equipamentos industriais.

VANTAGENS DA HIDRÁULICA INDUSTRIAL

São muitas as vantagens na utilização de sistemas hidráulicos, sendo a maior delas a facilidade de controle da velocidade e inversão do movimento. Além disso, mesmo sistemas compactos são capazes de oferecer grande força. Nesse sentido, falando mais especificamente de aplicações industriais podemos mencionar benefícios como:

• Redução de custos de produção;
• Aumento da produtividade;
• Maior eficácia nos processos;
• Otimização de recursos como, por exemplo, matéria-prima e mão de obra;
• Menor depreciação de máquinas, equipamentos e peças;
• Maior segurança dos colaboradores.

APLICAÇÕES

Graças à sua capacidade de gerar grandes forças com precisão e controle, a hidráulica tem uma ampla gama de aplicações na indústria. Aqui estão algumas delas:

Prensas hidráulicas: Usadas para moldagem, estampagem, corte e prensagem de materiais em processos de fabricação. Neste outro artigo falamos sobre o funcionamento deste tipo de equipamento.

• Sistemas de transporte de carga, elevadores e plataformas elevatórias: Dependem da hidráulica para elevar, baixar e transportar cargas pesadas com segurança.
• Máquinas de injeção de plástico: Usam a força hidráulica para injetar material fundido em moldes, formando peças de plástico.
• Sistemas de freios: Comuns em veículos industriais, onde a pressão hidráulica é usada para aplicar os freios com eficiência.
• Prensas de compactação: Empregadas em processos de reciclagem e resíduos, compactando materiais como papelão, metal e plástico.
• Máquinas de corte e dobra: Utilizadas para trabalhar com metais e outros materiais, aplicando força hidráulica para cortar e dobrar com precisão.
• Guindastes e empilhadeiras: Usam sistemas hidráulicos para levantar e mover cargas pesadas, garantindo operações seguras e controladas.
• Indústria naval: Embarcações e plataformas offshore utilizam sistemas hidráulicos para movimentação de equipamentos, controle de guindastes e sistemas de ancoragem.
• Indústria aeroespacial: Em aeronaves, os sistemas hidráulicos controlam superfícies de voo, trem de pouso e outros sistemas críticos.

Essas aplicações mostram a versatilidade e a importância dos sistemas hidráulicos na automação e eficiência de processos industriais.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/03/2020

Aula 07 - Cadeia de Comando em Instalações Hidráulica

Um circuito hidráulico é um conjunto de componentes que, reunidos, visam transformar energia hidráulica em energia mecânica. Um circuito hidráulico básico compõe-se de reservatório, bomba, válvula de alívio, válvula de controle de vazão, válvula direcional e um atuador que poderá ser linear ou rotativo. 

Figura 1 - Circuito Hidráulico.

O circuito hidráulico mais simples consiste no comando de avanço e recuo de um cilindro de dupla ação, utilizando uma bomba de vazão constante e uma válvula direcional de acionamento manual. Logicamente, pelo tipo de bomba escolhida, é necessária a utilização de uma válvula limitadora de pressão para evitar danos ao sistema.
Esquematicamente, este circuito é mostrado na figura ao lado. Nos esquema da figura foi colocado um filtro de sucção. O cilindro de dupla ação avança com o acionamento da alavanca de uma válvula direcional, soltando se a alavanca o cilindro deve retornar a sua posição inicial.

A cadeia de comando hidráulico deve ser representado na disposição do fluxo de sinais que é de baixo para cima. A alimentação é um fator importante e deve ser representada. É recomendável representar elementos necessários à alimentação na parte inferior e distribuir a energia.

Figura 2 - Cadeia de comando Hidráulica.

Sistemas de geração de energia é composto da Unidades Hidráulicas que são máquinas destinadas a comprimir o óleo até uma pressão de trabalho desejada.
Sistema de distribuição e controle são válvulas que servem para orientar os fluxos de óleo, impor bloqueios, controlar suas intensidades de vazão ou pressão.
Sistemas de aplicação de energia são os atuadores cujo a função é transformar a energia hidráulica em movimento e força. Esses movimentos podem ser lineares, rotativos ou oscilantes.

Lista de exercício 01 pode ser baixado em: Lista de exercício 01 - Identificação de válvulas.

Este arquivo pode ser baixado em: 16_01_003 Elementos de Energia em instalações Hidráulicas

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/01/2017

Aula 06 - Elementos de Medidas em Instalações Hidráulica

Figura 01 - Principio de funcionamento do
Rotâmento.

Rotâmetro - é um medidor de vazão industrial utilizado para medir a taxa de vazão de líquidos e gases. O rotâmetro possui um tubo e um flutuador. A resposta do flutuador para as alterações nas taxas de vazão é linear e um intervalo ou variação de vazão de 10 para 1 é o padrão.

A operação do rotâmetro é baseada no princípio de área variável: a vazão do fluido eleva um flutuador em um tubo cônico, aumentando a área de passagem do fluido. Quanto maior a vazão, mais alto o flutuador é elevado. A altura do flutuador é diretamente proporcional à taxa de vazão. Com líquidos, o flutuador é elevado por uma combinação da flutuabilidade do líquido com a altura manométrica da velocidade do fluido.

O flutuador sobe ou desce no tubo proporcionalmente à taxa de vazão do fluido e a área anular entre o flutuador e a parede do tubo. O flutuador atinge uma posição estável no tubo quando a força para cima exercida pelo fluido em vazão é igual à força gravitacional para baixo exercida pelo peso do flutuador. 

Figura 02 - Parte e componentes do
Rotâmetro

Uma alteração na taxa de vazão perturba esse equilíbrio de forças. Com isso, o flutuador sobe ou desce, alterando a área anular até alcançar novamente uma posição em que as forças estejam em equilíbrio. Para satisfazer a equação de força, o flutuador do rotâmetro assume uma posição distinta para cada taxa de vazão constante. No entanto, é importante observar que, como a posição do flutuador depende da gravidade, os rotâmetros devem ser orientados e montados verticalmente.

Medidores padrão VA não necessitam de alimentação e podem ser utilizados em locais com risco de explosão. Eles são simples de utilizar. A extensão de tubo de fluxo aumenta proporcionalmente quando o flutuador se move para cima, a escala é considerada como sendo aproximadamente linear. Os Medidores VA estão equipados com uma mola encarregada de amortizar o flutuador em relação a gravidade numa posição vertical com o fluxo se movimento para cima.

Figura 01 - Principio de funcionamento do

Manômetro.

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. Além desses, existem diversos tipos de manômetros,desde os mais simples, que utilizam uma mangueira no formato de U, até equipamentos piezoelétricos, ligados a dispositivos eletrônicos. Na figura a seguir detalhamos o manômetro de Bourdon.
Manômetro 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.
Com o aumento da pressão no sistema, o tubo de Bourdon tende a endireitar-se devido às diferenças nas áreas entre os diâmetros interno e externo do tubo. Esta ação de endireitamento provoca o movimento do ponteiro, proporcional ao movimento do tubo, que registra o valor da pressão no mostrador.

Figura 04 - Manômetro

Esses instrumentos são de boa precisão com valores de erro variando entre 0,1 e 3% da escala total.
A pressão é, normalmente, expressa por kgf/cm2, PSI (pounds square inches - libras por polegadas quadradas), bars ou atmosferas. Porém de acordo com o sistema internacional de medidas, a pressão deve ser expressa em N/m2 que corresponde a Pa. (Pascal) e seu múltiplos.

Um catálogo de Rotâmetro pode ser baixado em: 17_01_006 Catálogo Rotâmetro.

© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/01/2017

Aula 05 - Elementos de Trabalho em Instalações Hidráulica

Os atuadores hidráulicos convertem a energia de trabalho em energia mecânica. Eles constituem os pontos onde toda a atividade visível ocorre, e são uma das principais coisas a serem consideradas no projeto da máquina. Os atuadores hidráulicos podem ser divididos basicamente em dois tipos: lineares e rotativos.

Atuador linear ou cilindro hidráulico

Figura 01 - Atuadores lineares

Por se tratar de um atuador, a função básica de um cilindro hidráulico é transformar força, potência ou energia hidráulica em força, potência ou energia mecânica. O cilindro hidráulico é composto de diversas partes. A figura 01 define bem os diferentes elementos que, unidos, compõe esse equipamento.

Componentes do Atuador Linear: 1. Êmbolo; 2. Vedação do êmbolo; 3. Haste; 4. Guia da haste; 5. Vedação da haste; 6. Anel raspador; 7. Flange dianteiro; 8. Conexão; 9. Cilindro; 10. Câmara da haste.

Os Cilindros hidráulicos transformam trabalho hidráulico em energia mecânica linear, a qual é aplicada a um objeto resistivo para realizar trabalho. Um cilindro consiste de uma camisa de cilindro, de um pistão móvel e de uma haste ligada ao pistão. Os cabeçotes são presos ao cilindro por meio de roscas, prendedores, tirantes ou solda (a maioria dos cilindros industriais usa tirantes). Conforme a haste se move para dentro ou para fora, ela é guiada por embuchamentos removíveis chamados de guarnições. O lado para o qual a haste opera é chamado de lado dianteiro ou "cabeça do cilindro". O lado oposto sem haste é o lado traseiro. Os orifícios de entrada e saída estão localizados nos lados dianteiro e traseiro.

Tabela 01 - Força de Avanço Teórico e Volume do Fluido Deslocado

Através do curso do cilindro, a energia de trabalho hidráulica é aplicada à área do seu pistão. É preciso conhecer qual é a pressão que deve ser aplicada no cilindro de certo tamanho para se desenvolver uma dada força na saída.

Pela fórmula abaixo poemos calcular a força que o atuador desenvolve. Pressão = Força / Área.

Como a área de um círculo é 78.54% da área de um quadrado, cujos lados têm o comprimento igual ao do diâmetro do círculo (D).

Atuadores Rotativos

Figura 02 - Atuador rotativo ou motor hidráulico

Atuadores rotativos são mecanismos compactos, simples e eficientes. Eles produzem um torque alto e requerem pouco espaço e montagem simples. De um modo geral aplicam-se atuadores em indexação

de ferramental de máquina, operações de dobragem, levantamento ou rotação de objetos pesados, funções de dobragem, posicionamento, dispositivos de usinagem, atuadores de leme, etc.

A energia hidráulica fornecida para um motor hidráulico é convertida em mecânica sob a forma de torque e rotação.

Os Componentes do Atuador Rotativo são: 1. Sede com dutos de ligação; 2. Engrenagem interna; fixa; 3. Engrenagem externa; 4. União universal e 5. Eixo de saída.

Construtivamente, o motor assemelha-se a uma bomba, excetuando-se, evidentemente, a aplicação que é inversa uma da outra. Existem casos, inclusive, em que o equipamento pode trabalhar ora como bomba, ora como motor hidráulico.
Osciladores Hidráulicos

Figura 03 - Oscilador hidráulico

O oscilador hidráulico Convertem energia hidráulica em movimento rotativo, sob um determinado número de graus. O oscilador hidráulico é um atuador rotativo com campo de giro limitado. Um tipo muito comum de atuador rotativo é chamado de atuador de cremalheira e pinhão.
Esse tipo especial de atuador rotativo fornece um torque uniforme em ambas as direções e através de todo o campo de rotação. Nesse mecanismo, a pressão do fluido acionará um pistão que está ligado à cremalheira que gira o pinhão. Unidades de cremalheira e pinhão do tipo standard podem ser encontradas em rotações de 90, 180, 360 graus ou mais. As variações dos atuadores de cremalheira e pinhão podem produzir unidades com saídas de torque de até 60 x 104 kgf.m.

A ficha do exercício para cálculo de força de atuadores hidráulicos pode ser baixada em: EX01 - Cálculo de força e tempo de atuação de atuador hidráulico.

Este arquivo pode ser baixado em: 16_01_005 - Elementos de Trabalho em Instalações Hidráulica.

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/03/2015