Dimensionamento de uma unidade hidráulica para controle de uma prensa destinada a operações de forjamento, utilizando conceitos de indústria 4.0

Abstract

Prensas hidráulicas são equipamentos capazes de aplicar grandes forças, podendo ultrapassar 4900 meganewtons, por conta disso se faz necessário o dimensionamento correto dos itens que compõe a unidade hidráulica que controla a movimentação da matriz da prensa. Para realizar o dimensionamento de uma unidade hidráulica de forma correta, são necessárias várias informações, vazão, pressão e temperatura de trabalho são algumas das mais importantes. Para a aplicação proposta nesse trabalho, que envolve uma prensa destinada a operações de forjamento, a temperatura ambiente é um fator decisivo, pois se apresenta relativamente elevada, o que dificulta a troca de calor com o ar, porém, também não há disponível água para refrigeração, o que tornou ainda mais importante realizar o dimensionamento dos componentes de forma que gerem menos perda de pressão, que é um dos fatores que contribuem para geração de calor. Quando um fluído hidráulico superaquece, suas propriedades de lubrificantes são alteradas, fazendo com que o desgaste dos componentes aconteça de forma acelerada. A instalação de filtros no sistema hidráulico permite a retenção das partículas liberadas pelo desgaste dos componentes, dessa forma impedindo que as partículas liberadas causem ainda mais danos. Calor e partículas são duas das tantas variáveis que podem causar alterações nas características e na qualidade do óleo, para manter o sistema em pleno funcionamento se faz necessária a instalação de vários sensores e medidores, capazes de monitorar constantemente as condições do óleo e da máquina como um todo. A aplicação de sensores em toda a cadeia produtiva é uma das novidades da 4ª revolução industrial, que promete grandes mudanças no setor industrial. Em ambientes quentes, recomenda-se que o sistema hidráulico tenha uma boa eficiência, a fim de gerar menos calor. Para garantir essa eficiência foram utilizados equipamentos de ponta, como bombas de pistões variáveis, elementos lógicos que permitem o controle de grandes vazões e válvulas proporcionais, respeitando as normas de segurança e monitorando todo o sistema por sensores compatíveis com IO-Link, que apresenta um novo conceito de sensores e medidores.

Hydraulic presses are capable of exerting forces of up to 4900 meganewtons, because of that, it is necessary to correctly calculate the items that make up the hydraulic unit that controls the movement of the press matrix. In order to correctly dimension a hydraulic unit, many information are required, flow, pressure and working temperature are some of the most important. For the application proposed in this work, which involves a press for forging operations, the ambient temperature is a decisive factor, because it is relatively high, which makes it difficult to exchange heat with air, however, there is also no water available for cooling, which has made it even more important to dimension the components in a way that generates less pressure loss, which is one of the factors that contribute to the generation of heat. When a hydraulic fluid overheats, it loses its lubricating properties, causing the components to wear out at an accelerated rate. The components suffer wear naturally, but in proportions considered normal. The installation of filters in the hydraulic system allows the retention of the particles released by the wear of the components, thus preventing the released particles from causing further damage. Heat and particles are two of the many variables that can cause changes in the characteristics and quality of the oil, so to keep the system fully operational, it is necessary to install several sensors and meters, able to constantly read the conditions of the oil and the machine as one all. The application of sensors throughout all the production chain is one of the news of the 4th industrial revolution, which promises major changes in the industrial sector. In hot environments, it is recommended that the hydraulic system has a good efficiency in order to generate less heat. To ensure this efficiency, stateof-the-art equipment such as variable piston pumps, logic elements that allows the passage of large flows and proportional valves have been used in compliance with safety standards and monitoring the entire system by sensors compatible with IOLink, which presents a new concept of sensors and meters.