Como calcular a potência de um cilindro hidráulico

Escrito por pauline gill | Traduzido por daniel tamayo
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Como calcular a potência de um cilindro hidráulico
O cilindro hidráulico desse escavador dá grande força para cavar buracos no solo duro (Hydraulic excavator at work. Shovel bucket against blue sky image by Andrei Merkulov from Fotolia.com)

A principal função da hidráulica é fornecer uma grande multiplicação de força facilmente transmitida e com componentes mecânicos relativamente pequenos. Um cilindro hidráulico pode prover muitas toneladas de força, em velocidade baixa ou moderada, se comparado a um cilindro pneumático, que é melhor para prover força pequena a média, em velocidades moderadas a altas, respectivamente. O produto real da força junto à velocidade é a potência. Calcular a verdadeira potência de um cilindro hidráulico requer o conhecimento das duas variáveis.

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O que você precisa?

  • Calculadora ou planilha
  • Medidor de potência elétrico
  • Medidor de pressão (variação de 0 a 500 psi)

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Instruções

    Método sem medição elétrica

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    Determine a força gerada pelo cilindro. Por exemplo, se um cilindro hidráulico de duas polegadas de diâmetro ergue uma carga com 3.000 libras (lbs) por polegada quadrada (psi) de pressão hidráulica, você deve primeiro calcular a área do pistão no cilindro para determinar a força hidráulica total.

    A fórmula para a área circular é pi vezes o raio ao quadrado. Multiplique 3,1416 vezes 1 ao quadrado, ou 3,1416 polegadas ao quadrado (sq.in). Multiplicando 3.000 psi pelos 3,1416 sq.in, se terá um total de 9.425 lbs de força linear gerada pelo cilindro.

    Como calcular a potência de um cilindro hidráulico
    Um pequeno cilindro gera a força necessária para levantar toda essa carga (A portable motorised Scissor Lift used by Painters image by david hutchinson from Fotolia.com)
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    Determine a velocidade do cilindro, seja pelas especificações do escavador, seja por medição experimental. Nesse exemplo, o cilindro empurra com uma velocidade de 0,5 pés por segundo, enquanto exerce uma força de 9.425 libras.

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    Multiplique a força do cilindro pela velocidade gerada para determinar a potência em pés-libras por segundo. 9.425 lbs de força vezes 0,5 pés por segundo equivale a 4.712,5 pés-libras de trabalho por segundo.

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    Converta para as unidades desejadas. Divida pés-libras-por-segundo de trabalho por 550 pés-libras-por-segundo-por-cavalos para calcular a medida em cavalos (hp). 4.7125,5 dividido por 550 é igual a 8,57 cavalos. Se você a desejar em kilowatt, multiplique o valor em cavalo por 0,7457 para chegar a 6,39 kW de potência.

    Método com medição elétrica

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    Meça a potência elétrica consumida pelo motor elétrico enquanto o cilindro hidráulico está levantando a carga para determinar as perdas do sistema. Se o medidor em kilowatt indicar que a potência usada pelo motor é de 8,45 kW (11,33 cavalos) enquanto o cilindro está gerando uma força de 9.424 lbs e a uma velocidade de 0,5 pés por segundo, então a potência está indo para o sistema, e não chegando até o cilindro. Essa perda de potência é devido a restrições do fluído hidráulico, atrito entre peças do cilindro e perdas elétricas e de atrito no motor.

    Como calcular a potência de um cilindro hidráulico
    O medidor de kW/h dá o uso total de potência tanto em casa quanto em indústrias (electric meter image by palms from Fotolia.com)
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    Calcule a eficiência do sistema. Dividindo-se os 6,39 kW gerados no cilindro pelos 8,45 kW/h fornecidos pelo motor e multiplicando-o por 100, se determina que 75,6 % da energia fornecida estão sendo usados para gerar trabalho útil. Essa é uma eficiência razoável para máquinas.

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    Use a eficiência calculada para calcular a potência gerada no cilindro baseado na energia elétrica fornecida. Se o levantador usa a eletricidade na taxa instantânea de 9,64 kW enquanto levanta uma carga com o cilindro do exemplo, multiplique 9,64 por 75,6 % da eficiência calculada, para chegar ao valor de 7,28 kW (9,76 cavalo) de potência realmente gerada no cilindro. Se a velocidade é de 0,5 pés por segundo, o cilindro está levantando uma carga de 10.737 lbs (7,28 kWt divididos por 6,39 kW vezes a carga de 9.425 libras). Quanto maior a potência consumida, maior o peso levantado.

    Como calcular a potência de um cilindro hidráulico
    O aríete hidráulico produz grandes forças com pressões relativamente pequenas (hydraulic machine image by Heng kong Chen from Fotolia.com)

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