Sistema Hidropneumático - Belton Pneumática | Blog

Sistema Hidropneumático

Sistema Hidropneumático

O que é Sistema Hidropneumático?

Um Sistema Hidropneumático é composto pela a união da pneumática com a hidráulica industrial. 

Qual o seu principal diferencial?

Atuar com a velocidade da pneumática e finalizar a operação com a força da hidráulica industrial.

Como se obtém com a pneumática a força da hidráulica industrial?

A operação não é direta. Para se atingir elevadas pressões de trabalho é necessário utilizar um multiplicador de pressão (booster = intensificador), que irá converter a pressão pneumática em pressão hidráulica.

Como se dá este aumento de pressão?

O aumento de pressão se dá através de diferenças entre as áreas de atuação, ou seja, a relação da área pneumática para a área hidráulica. Esta diferença produz um fator de multiplicação.

Exemplo:

Diâmetro Pneumático : 203,2 (8”) – Sp = 324,28 cm²

Diâmetro Hidráulico : 25,4 (1”) – Sh = 5,06 cm²

Se dividirmos Sp/Sh determina-se a relação de multiplicação, que será de 8:1 ou seja, cada um Kgf/cm² que atuar sobre o êmbolo pneumático será multiplicado em oito vezes no lado hidráulico.

Em se utilizando uma pressão máxima de 6Kgf/cm² no pneumático vamos obter uma pressão no hidráulico de 48Kgf/cm².

O que difere a hidropneumática da hidráulica industrial?

A diferença está na forma e na aplicação. 

Forma

A hidráulica industrial é mais complexa e necessita diversos equipamentos, tais como:  reservatório de óleo, motor elétrico, bomba, filtro de retorno e de sucção, visor de nível, trocador de calor. Se necessário, entre outros.

A hidropneumática (Sistema Hidropneumático) o uso de um multiplicador de pressão substituí praticamente todos estes equipamentos citados anteriormente, formando um conjunto mais compacto facilitando a sua instalação. 

Aplicação

A hidráulica industrial pode ser aplicada na totalidade das necessidades da indústria, onde haja necessidade de força, pressões elevadas, mesmo em longos cursos. Pode conceder ao equipamento alta velocidade de acordo com a capacidade da bomba e ou do circuito elaborado. 

A hidropneumática o curso de força é reduzido ficando restrito ao volume deslocado pelo booster e dimensional do cilindro. Ideal para aplicações de pressionamento, rebarbar, dobras e vincos, fixação, gravação, clinch e etc.

Como funciona um circuito hidropneumático (Sistema Hidropneumático)?

Podemos considerar quatro fases distintas de operação.

  • Posição inicial. Todo o conjunto encontra-se pronto para início de operação.
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  • Aproximação rápida. O ar comprimido direcionado para o reservoil empurra o volume de óleo armazenado em seu interior, com velocidade pneumática, promovendo o deslocamento do cilindro e o deixando próximo da operação.
  • Operação. Mantido o cilindro na posição, direciona-se o ar comprimido para a câmara traseira do booster e este desloca o volume de óleo armazenado em seu interior, usando da relação de multiplicação de áreas, para o cilindro que atuará com alta pressão sobre o produto a receber a operação.
  • Retorno. Produto recebeu a operação devida. Promove-se a inversão no direcionamento do fluxo de ar comprimido, despressurizando a câmara traseira do booster, pressurizando-se a câmara dianteira e simultaneamente a câmara dianteira do cilindro.
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Que cuidados são necessários com um sistema hidropneumático?

Elaborar um circuito pneumático ou eletropneumático que atenda a necessidade da operação para o produto final. Alguns exemplos de circuito serão disponibilizados mais ao final deste artigo.

Como em qualquer equipamento hidráulico ou hidropneumático o ar é um dos maiores vilões nestes circuitos. 

Na hidráulica industrial ele permite que ocorra a cavitação produzindo danos irreversíveis nas bombas e em outros equipamentos.

Na hidropneumática ocorre o emulsionamento do óleo, que está contido em um circuito fechado, permitindo que este possa sofrer compressão, redução de volume, onde a pressão final de operação não será atingida.

Caso ocorra a aeração do óleo, promova a sangria deste ar conforme orientação e reponha o volume de óleo necessário.

IMPORTANTE: se a aeração ocorrer frequentemente, esta situação não é normal, busque identificar a causa e providencie o reparo o mais rápido possível.

Vazamentos de óleo devem ser contidos e eliminados no seu Sistema Hidropneumático. Buscar a causa e providenciar de imediato o reparo. Não conviva e ou aceite pequenos vazamentos, quando mais precisar o equipamento poderá comprometer o processo por não responder ao especificado.

Respeite as faixas máximas de pressão pré-estabelecidas na documentação técnica. Como garantia busque sempre utilizar controles de pressão que permitam que a pressão de operação possa ser monitorada e ou mesmo trancada. Isso evita aborrecimentos futuros.

Como posicionar o booster e o cilindro hidropneumático?

O posicionamento destes itens na montagem do equipamento é de fundamental importância para no caso de ocorrer aeração, os pontos de acesso a sangria dos itens sejam de fácil acesso e permitam a sangria de forma adequada.

O reservoil, montado junto ao booster ou fornecido separado, possui um ponto de sangria e reposição de óleo que se encontra na extremidade da haste.

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O cilindro hidropneumático possui um ponto de sangria na parte posterior do cabeçote traseiro. Em razão da sua característica construtiva o volume de óleo que fica na entre o êmbolo e o cabeçote traseiro é bem reduzido. 

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Exemplos de posições prós e contras:

Exemplo 1 – montagem do booster na horizontal e cilindro na vertical.

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fig.A                                                                                      fig.B

As setas, fig.A indicam os pontos de sangria disponíveis no reservoil e no cilindro hidropneumático. Como o conjunto booster e reservoil encontram-se na horizontal o ar residual ficará retido nos pontos circundados em vermelho.

No pequeno volume represado no cilindro hidropneumático a sua remoção é fácil de ser realizada, pois este volume está armazenado junto a sangria do cilindro hidropneumático.

Já no caso do reservoil este volume fica represado acima da linha de sangria e sua expulsão somente se dará com elevado trabalho de ciclagem até este óleo aerado ser transferido para o cilindro e o ar ser sangrado no cilindro. 

Este procedimento deverá ser repetido até a sua total remoção e o volume de óleo deverá ser completado.

Exemplo 2 – montagem similar a anterior, porém com o cilindro na horizontal.

Situação que também irá requerer manobras de acionamento constante do conjunto com a finalidade de remover o ar pela sangria do cilindro.

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Exemplo 3 – mantida a posição do booster e o cilindro hidropneumático colocado na vertical, porém a sangria do cilindro ficou em posição desfavorável. A sangria pode ser realizada mas produzirá um descarte de óleo maior durante o procedimento. O óleo descartado no processo de sangria, deverá reposto.

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Exemplo 4 – em ambos os casos o booster e o reservoil encontram-se na mesma posição, divergindo somente a posição do cilindro na fig.C horizontal e na fig.D vertical.

Em ambas as situações a sangria do reservoil encontra-se para baixo, sendo que com manobras de acionamento a sangria deverá ocorrer pelo orifício de sangria localizado no cilindro hidropneumático.

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                  fig.C                                                                    fig.D

Exemplo 5 – com booster e reservoil na vertical o procedimento de sangria fica facilitado e pode ser realizado pela sangria na haste do reservoil. Nesta condição as manobras de acionamento, em virtude da posição da sangria do reservoil, passam a ser mais eficientes.

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Qual óleo utilizar e como abastecer e repor Sistema Hidropneumático?

Óleo a ser utilizado deve ser de origem mineral e atender a especificação ISO VG 32. Utilize a marca de óleo de sua preferência. Não misture resíduos de fabricantes diferentes.

Como abastecer?

O abastecimento deverá inicialmente procurar ocupar todos os espaços vazios dos componentes. O óleo deve ser colocado de forma gradual e progressiva evitando a geração de bolhas de ar. Utilize funil ou frascos pequenos. 

Deve ser realizado sem pressa. Em observando a formação de bolhas de ar, aguarde antes de continuar o abastecimento. Deixe estas bolhas de ar que se formaram serem sangradas naturalmente.

Conecte a mangueira hidráulica e preencha a mesma com o óleo. O reservoil deve estar com sua haste totalmente recolhida. Puxe a haste do reservoil, como se este fosse uma seringa, e vá abastecendo o mesmo e cesse o movimento, uns 10 a 15 mm antes do final do curso.

Conecte a mangueira e feche o circuito hidráulico, certificando-se que todas as conexões se encontram bem apertadas. Coloque o equipamento para ciclar e observe se há mudança na posição da haste do reservoil ou queda na pressão do hidráulico. 

Em havendo algumas destas situações, certifique-se de não haver vazamentos e caso não seja ainda deve haver ar no circuito hidráulico e o procedimento de sangria deverá ser realizado.

Como sangrar e repor o óleo?

Conforme indicado anteriormente a sangria deve ser realizada preferencialmente nos pontos de sangria no reservoil e ou no cilindro hidropneumático.

Avalie por quais dos pontos indicados fica melhor efetuar a sangria. Solte os parafusos e os abra sem removê-los. Deve iniciar a liberação de uma mistura de ar e óleo. 

Deixe esta mistura ser expulsa, até que cesse. Este óleo que foi eliminado junto com o ar deverá ser reposto posteriormente.

A sangria dependendo da quantidade de ar no circuito hidráulico é um processo lento e deve ser refeito várias vezes, até que o circuito tenha novamente somente óleo.

Este volume de óleo aerado, eliminado durante o processo de sangria deverá ser reposto. Para isso repita o processo de abastecimento.