Potência do fluido - Fluid power

Ilustração da multiplicação da força por cilindros hidráulicos interligados, uma característica fundamental da potência do fluido.

A energia do fluido é o uso de fluidos sob pressão para gerar, controlar e transmitir energia. A potência do fluido é subdividida em hidráulica, usando um líquido, como óleo mineral ou água , e pneumática, usando um gás, como o ar ou outros gases. Os sistemas de ar comprimido e de pressão de água já foram usados ​​para transmitir energia de uma fonte central para usuários industriais em áreas geográficas extensas; os sistemas de energia fluida de hoje geralmente estão dentro de um único prédio ou máquina móvel.

Os sistemas de potência de fluido realizam trabalho por meio de um rolamento de fluido pressurizado diretamente sobre um pistão em um cilindro ou em um motor de fluido. Um cilindro de fluido produz uma força resultando em movimento linear, enquanto um motor de fluido produz torque resultando em movimento rotativo. Dentro de um sistema de potência de fluido, cilindros e motores (também chamados de atuadores ) fazem o trabalho desejado. Componentes de controle, como válvulas, regulam o sistema.

Elements

Veja também: Máquinas Hidráulicas

Um sistema de energia de fluido tem uma bomba acionada por um motor principal (como um motor elétrico ou motor de combustão interna) que converte energia mecânica em energia de fluido. O fluido pressurizado é controlado e dirigido por válvulas em um dispositivo atuador, como um cilindro hidráulico ou pneumático cilindro , para fornecer movimento linear, ou um motor hidráulico ou motor pneumático , para fornecer movimento rotativo ou torque . O movimento rotativo pode ser contínuo ou limitado a menos de uma revolução.

Bombas hidráulicas

Bombas dinâmicas (deslocamento não positivo)

Este tipo é geralmente usado para aplicações de fluxo de alto volume e baixa pressão. Uma vez que eles não são capazes de suportar altas pressões, há pouco uso no campo de energia de fluidos. Sua pressão máxima é limitada a 250-300 psi. Este tipo de bomba é usado principalmente para transportar fluidos de um local para outro. As bombas de hélice de fluxo centrífugo e axial são os dois tipos mais comuns de bombas dinâmicas.

Bombas de deslocamento positivo Este tipo é universalmente usado para sistemas de energia fluida. Com esta bomba, uma quantidade fixa de fluido é ejetada no sistema hidráulico por rotação da rotação do eixo da bomba. Essas bombas são capazes de superar a pressão resultante das cargas mecânicas no sistema, bem como a resistência ao fluxo devido ao atrito. Essas duas características são altamente desejáveis ​​em bombas hidráulicas. Essas bombas também têm as seguintes vantagens sobre as bombas de deslocamento não positivo:

  • Capacidade de alta pressão (até 12.000 psi)
  • Tamanho compacto pequeno
  • alta eficiência volumétrica
  • pequenas mudanças na eficiência em toda a faixa de pressão do projeto

Características

Os sistemas de energia fluida podem produzir alta potência e altas forças em pequenos volumes, em comparação com os sistemas acionados eletricamente. As forças que são exercidas podem ser facilmente monitoradas dentro de um sistema por medidores e medidores. Em comparação com os sistemas que fornecem força por meio de eletricidade ou combustível, os sistemas de energia fluida são conhecidos por terem longa vida útil se mantidos de maneira adequada. O fluido de trabalho que passa por um motor de fluido inerentemente fornece resfriamento do motor, que deve ser organizado separadamente para um motor elétrico. Os motores de fluido normalmente não produzem faíscas, que são uma fonte de ignição ou explosões em áreas perigosas contendo gases ou vapores inflamáveis.

Os sistemas de energia de fluido são suscetíveis a perdas de pressão e fluxo dentro de tubos e dispositivos de controle. Os sistemas de energia de fluido são equipados com filtros e outras medidas para preservar a limpeza do fluido de trabalho. Qualquer sujeira no sistema pode causar desgaste das vedações e vazamento, ou pode obstruir as válvulas de controle e causar operação errática. O próprio fluido hidráulico é sensível à temperatura e pressão, além de ser um tanto compressível. Isso pode fazer com que os sistemas não funcionem corretamente. Se não funcionar corretamente, podem ocorrer cavitação e aeração .

Inscrição

Uma escavadeira hidráulica
Uma ferramenta de resgate hidráulica é usada para extrair pessoas feridas de carros destruídos.

As aplicações móveis de energia fluida são amplamente difundidas. Quase todos os veículos automotores com rodas têm freios operados hidraulicamente ou pneumaticamente . Equipamentos de terraplenagem, como escavadeiras , retroescavadeiras e outros, usam poderosos sistemas hidráulicos para escavação e também para propulsão. Um sistema de potência de fluido muito compacto é a transmissão automática encontrada em muitos veículos, que inclui um conversor de torque hidráulico .

A energia fluida também é usada em sistemas automatizados, onde ferramentas ou peças de trabalho são movidas ou mantidas usando energia fluida. Válvulas de controle de fluxo variável e sensores de posição podem ser incluídos em um sistema de servomecanismo para máquinas-ferramentas de precisão. Abaixo está uma lista mais detalhada de aplicações e categorias para as quais a energia fluida é usada:

  • Industrial (também conhecido como fixo)
    • metalurgia
    • moldagem por injeção
    • controladores
    • manuseio de materiais
  • Aeroespacial
    • trens de pouso
    • freios

Sistemas pneumáticos e hidráulicos comparados

Custo
A pneumática é mais barata de construir e operar. O ar é usado como meio comprimido, portanto, não há necessidade de drenar ou recuperar o fluido. Os sistemas hidráulicos usam pressões de trabalho maiores e requerem peças maiores do que os pneumáticos.
Precisão
Ao contrário dos líquidos, os gases mudam de volume significativamente quando pressurizados, dificultando a obtenção de precisão.

Aplicação de circuito hidráulico comum

Sincronizando

Este circuito funciona fora da sincronização. Quando um cilindro atinge um certo ponto, outro é ativado, seja por uma válvula de fim de curso hidráulica ou pelo aumento de pressão no cilindro. Esses circuitos são usados ​​na fabricação. Um exemplo disso seria em uma linha de montagem. Quando um braço hidráulico é ativado para agarrar um objeto. Em seguida, chegará a um ponto de extensão ou retração, onde o outro cilindro é ativado para aparafusar uma tampa ou tampo no objeto. Daí o termo Sincronizando.

Regenerativo

Em um circuito regenerativo, um cilindro de dupla ação é usado. Este cilindro possui uma bomba com saída fixa. O uso de um circuito regenerativo permite o uso de uma bomba de tamanho menor para qualquer aplicação. Isso funciona redirecionando o fluido para a tampa em vez de de volta para o tanque. Por exemplo, em um processo de perfuração, um circuito regenerativo permitirá a perfuração a uma velocidade consistente e a retração a uma velocidade muito mais rápida. Isso dá ao operador uma produção mais rápida e precisa.

Controle elétrico

Combinações de controle elétrico de elementos de energia fluida são comuns em sistemas automatizados. Uma ampla variedade de elementos de medição, detecção ou controle estão disponíveis na forma elétrica. Eles podem ser usados ​​para operar válvulas solenóides ou servo-válvulas que controlam o elemento de potência do fluido. O controle elétrico pode ser usado para permitir, por exemplo, o controle remoto de um sistema de energia de fluido sem executar longas linhas de controle para uma válvula de controle manual localizada remotamente.

Veja também

Referências

  1. ^ Esposito, Anthony, Fluid Power With Applications , ISBN   0-13-513690-3
  2. ^ Esposito, Anthony, Fluid Power With Applications , ISBN   0-13-513690-3
  3. ^ "Circuitos de regeneração" . Hidráulica e Pnumática . Recuperado em 19 de novembro de 2017 .