Funcionamento do Sistema Hidráulico – Força e Equilíbrio

Em uma ferramenta hidráulica de compressão de terminais, o funcionamento básico é regido pela pressurização de fluido (óleo hidráulico) dentro de um cilindro, que empurra um pistão móvel. Esse pistão transmite força linear à matriz de compressão, que aplica pressão diretamente ao terminal, unindo-o ao cabo.
A geração da força segue o Princípio de Pascal, onde a pressão aplicada ao fluido é transmitida igualmente em todas as direções. O movimento do pistão gera uma força de compressão controlada, projetada para ser balanceada e distribuída de forma axial — ou seja, em linha reta, perpendicular à superfície de contato do terminal.

Ø  O Que Causa Momento Angular na Compressão  

No entanto, quando o terminal ou o cabo não estão corretamente posicionados ou centralizados entre as matrizes, ou há desgaste/desalinhamento mecânico, ocorre uma distribuição assimétrica da força. Isso causa:

·   Desvios de carga, onde parte da força foge do eixo central (linha de compressão);

·   Geração de momentos angulares, ou seja, torções ou rotações indesejadas ao redor do centro geométrico do pistão ou da matriz;

·   Uma força reativa (de retorno) irregular, que pode ser maior do que a força originalmente aplicada em certos pontos — criando uma condição

de sobrecarga localizada.

·   Aplicação com movimentos desordenados e mal posicionamento da ferramenta.

Esse momento angular é muito perigoso, pois introduz tensões não previstas no projeto estrutural da ferramenta.

Ø  Função do Anel de Vedação como Elemento de Segurança

O anel de vedação do pistão tem como função principal manter a estanqueidade do sistema, impedindo o vazamento de óleo e garantindo a eficiência da transmissão de força.

·   Contudo, em situações críticas — como a descrita —, o anel de vedação atua indiretamente como um “fusível hidráulico”:

·   Ele é projetado para romper ou deslocar quando a pressão ou força excede os limites tolerados de forma abrupta ou desequilibrada.   

·   Isso causa um vazamento intencional e imediato de óleo, que interrompe a progressão da força de compressão, protegendo os demais componentes (como cilindro, pistão e estrutura da ferramenta) contra ruptura catastrófica.

·   Esse comportamento, embora não descrito como um “dispositivo de segurança ativo”, funciona como um mecanismo de alívio de emergência — descarregando a energia acumulada.

Portanto, o rompimento do anel de vedação em presença de momento angular e força reativa elevada é uma resposta de segurança do sistema. Ele preserva a integridade estrutural da ferramenta ao permitir o alívio de pressão excessiva, similar a uma válvula de alívio não controlada.

Ø  Função das Válvulas de Sobrecarga e Alívio

Além do anel de vedação, o sistema hidráulico também pode contar com válvulas de sobrecarga e alívio, que exercem papel fundamental na proteção do sistema:

·   Válvula de alívio:

É responsável por limitar a pressão máxima dentro do circuito hidráulico. Quando a pressão atinge um valor pré-determinado, a válvula se abre automaticamente, permitindo o desvio do fluido de volta ao reservatório ou a outra parte do sistema, evitando danos aos componentes.

·   Válvula de sobrecarga:

Atua de maneira semelhante, mas é ajustada para situações de cargas excepcionais. Ela protege o sistema contra esforços transitórios excessivos, muitas vezes gerados por picos de pressão repentinos.

ü  Consequências do Momento Angular nas Válvulas

Quando há presença de momento angular, como descrito anteriormente, ocorre um aumento localizado e abrupto da pressão, geralmente assimétrica. Isso pode gerar:

Acionamento prematuro ou intermitente das válvulas de alívio, forçando seu funcionamento fora da faixa ideal;

·   Risco de desgaste ou falha das válvulas, caso a sobrecarga se torne frequente ou ultrapasse a capacidade de resposta das mesmas;

·   Em casos extremos, o momento angular pode gerar picos de pressão que não são aliviados a tempo, sobrecarregando o sistema antes que a válvula possa atuar — especialmente se houver atraso mecânico ou entupimento parcial do mecanismo interno da válvula.

Por isso, a presença e manutenção correta dessas válvulas são essenciais, não apenas para a segurança, mas para garantir a vida útil da ferramenta e evitar intervenções corretivas frequentes.

Abaixo: Ilustração técnica da transmissão de força segundo o Princípio de Pascal.

Ø  Transmissão de Força no Sistema Hidráulico – Base Física

A transmissão de força em um sistema hidráulico baseia-se diretamente em princípios fundamentais da física, especialmente na mecânica dos fluidos e na segunda lei de Newton (F = m·a).

O ponto central é o Princípio de Pascal, que afirma que:

“Qualquer variação de pressão aplicada a um fluido incompressível em repouso é transmitida integralmente e com igual intensidade a todos os pontos desse fluido e às paredes do recipiente que o contém.”

·   No contexto da ferramenta hidráulica:

1. Pressão Hidráulica (P):

A força aplicada manualmente ou por uma bomba é convertida em pressão no fluido: 

P = F_entrada / A_entrada

2. Transmissão da Pressão:

Como o óleo hidráulico é praticamente incompressível, essa pressão se propaga de maneira uniforme pelo sistema, alcançando o pistão principal que executa a compressão.

3. Geração da Força de Saída (F):

No pistão de saída (geralmente maior), a mesma pressão atua sobre uma área diferente, gerando uma força amplificada:

F_saida = P × A_saida = (F_entrada / A_entrada) × A_saida.

4. Direção e Equilíbrio de Força:

A força gerada deve ser aplicada axialmente (em linha reta), para evitar momentos angulares (torques) indesejados.
M = F × d

5. Conservação de Energia e Eficiência:

F_entrada × d_entrada = F_saida × d_saida (desconsiderando perdas)

Ø  Resumo Físico da Transmissão de Força:

·   A força é aplicada ao fluido hidráulico, que transmite pressão uniforme (Princípio de Pascal);

·   A pressão age sobre áreas diferentes, permitindo amplificação da força;

·   A força resultante é linear e axial — se desviada, gera torques indesejados (momentos);

·   O sistema obedece à conservação de energia, com perdas associadas à eficiência real;

·      Componentes como anéis de vedação e válvulas são projetados para suportar essas forças e proteger o sistema contra variações

inesperadas.

A HP Group é uma empresa especializada em Conexões Elétricas.

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Marcelo Lopes

CREA: 5062931428