Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 48
Um elevador hidráulico-pneumático consiste em um conjunto pistão-cilindro pra içar a cabine do elevador. Óleo hidráulico armazenado em um tanque acumulador pressurizado por ar, aciona o pistão por meio de uma válvula sempre que é necessário içar a cabine. Quando o elevador desce, o óleo hidráulico retorna para o acumulador. Projete o acumulador mais barato que atenda às necessidades do sistema. Considere uma ascensão de três andares com carga máxima de 10 passageiros e pressão máxima do sistema de . Para resistir à flambagem, o pistão deve ter diâmetro mínimo de . O pistão e a cabine do elevador têm massa total de , e devem ser comprados. Tendo como base a pressão de operação do sistema, faça a análise necessária para definir o diâmetro do pistão, o volume e o diâmetro do acumulador e a espessura da sua parede. Discuta aspectos de segurança que a sua firma deve considerar no sistema completo do elevador. Seria preferível utilizar um projeto totalmente pneumático ou totalmente hidráulico? Por quê?
Passo 1
Não se assuste com o enunciado gigante do problema, vamos com calma que juntos a gente resolve!
Primeiramente
Calculando o diâmetro do pistão da seguinte maneira:
Isolando :
Sendo:
;
;
.
Temos:
Portanto, o diâmetro do pistão é .
Passo 2
O elevador é de 3 andares.
Assumiremos a altura de cada andar como 5 metros.
Portanto, o curso total do pistão é ().
Calculando o volume do acumulado:
Sendo:
.
Temos:
Assim, o volume do acumulador é .
Passo 3
Calculando a espessura da parede do acumulador
Isolando :
Sendo:
.
Temos:
Desse modo, a espessura da parede do acumulador é .
Passo 4
Devemos considerar os seguintes aspectos de segurança ao projetar o sistema de um elevador.
1. O sensor de velocidade instalado deve controlar a taxa de entrega de fluido no cilindro, para que a taxa de ascensão e descida do elevador seja sempre controlada;
2. Controle de pressão do acumulador;
3. Interruptores de segurança para abertura de emergência de portas em caso de emergências.
Passo 5
Vantagens e desvantagens do elevador hidráulico:
1. Controle de precisão da pressão do fluido;
2. Fonte de alimentação menor para carregar o acumulador;
3. Manutenção regular;
4. Vazamento de fluido hidráulico causa riscos ecológicos;
Vantagens e desvantagens do elevador pneumático:
1. Operação barulhenta;
2. Fonte de alimentação maior para carregar o acumulador;
3. Pouca manutenção;
4. Favorável ao meio ambiente, pois o fluido de trabalho é o ar.
Desse modo, são utilizados acumuladores eletropneumáticos que combinam vantagens de ambos os tipos de sistemas para um desempenho ideal.