O cilindro hidráulico é o atuador que transforma a pressão do óleo em força e movimento em linha reta. O óleo, bombeado para dentro de um tubo fechado, empurra o êmbolo e a haste ligada a ele.
A força depende da pressão do sistema e da área do êmbolo. Por isso, a escolha começa por esses parâmetros e pelas demais especificações, como diâmetro da haste, vedação e pressão de trabalho.
Como cilindros visualmente semelhantes podem apresentar características diferentes, fornecer esses dados a todos os fornecedores permite receber propostas com o mesmo escopo e comparar as opções com mais precisão.
Como funciona um cilindro hidráulico?
O cilindro hidráulico funciona pelo princípio de Pascal: a pressão aplicada a um fluido confinado se transmite por igual a todo o fluido e às paredes que o contêm. No cilindro, essa pressão age sobre a face do êmbolo e gera a força que move a haste.
A apostila “Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos para Automação e Controle”, do Laboratório de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos (Laship) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), resume a ideia.
Segundo o texto, esses sistemas “têm por objetivo fundamental a geração de uma força ou torque através de uma haste ou eixo”.
O mesmo material trata os óleos hidráulicos, na maioria das vezes, como incompressíveis, o que explica a rigidez do movimento.
Na prática, a força é o produto da pressão pela área do êmbolo, relação que a Parte III da mesma apostila chama de “equação da força em um cilindro”. Por isso, um êmbolo maior entrega mais força com a mesma pressão.
O cálculo completo, com exemplo, está no artigo sobre como calcular a força de um cilindro hidráulico.
O cilindro não funciona sozinho. Ele depende de uma bomba, que gera a vazão, e de uma válvula direcional, que decide para qual lado do êmbolo o óleo vai.
É a válvula que faz a haste avançar, recuar ou parar. Por isso, ao cotar um cilindro hidráulico, informe também a pressão e a vazão que o sistema existente fornece.
Quais são as partes de um cilindro hidráulico?
As partes de um cilindro hidráulico são a camisa, o êmbolo, a haste, os cabeçotes dianteiro e traseiro, as guias e o conjunto de vedações.
Os slides de atuadores hidráulicos da Universidade Estadual Paulista (Unesp), do campus de Guaratinguetá, identificam ainda o anel raspador e a porca da haste. Cada parte responde por uma função e por um tipo de desgaste.
A tabela abaixo resume o que cada uma faz e o que perguntar ao fornecedor sobre ela:
| Parte | Função | O que perguntar na cotação |
|---|---|---|
| Camisa (tubo) | Corpo onde o êmbolo desliza e o óleo fica confinado | Material, acabamento interno e pressão de trabalho |
| Êmbolo (pistão) | Recebe a pressão e separa as duas câmaras | Diâmetro e tipo de vedação do êmbolo |
| Haste | Transmite a força à carga | Diâmetro, material e revestimento da superfície |
| Cabeçotes | Fecham as pontas da camisa e guiam a haste | Tipo de fixação e posição das entradas de óleo |
| Vedações e guias | Impedem o vazamento e alinham a haste | Material, compatibilidade com o óleo e temperatura |
| Anel raspador | Limpa a haste quando ela recolhe | Se a aplicação tem poeira, lama ou cavaco |
A camisa e a haste concentram boa parte do custo e da durabilidade. A camisa do cilindro hidráulico é um tubo de aço com acabamento interno liso, chamado de tubo brunido, para não cortar as vedações.
A haste cromada, por sua vez, recebe um revestimento que a protege contra desgaste e corrosão, como mostra o tópico sobre reforma no artigo sobre soluções para cilindro hidráulico.
As vedações merecem atenção à parte. Elas são escolhidas pelo tipo de óleo, pela pressão e pela temperatura, e o material errado endurece ou incha em pouco tempo.
Os critérios gerais de escolha estão no artigo sobre como escolher anéis de vedação para sistemas hidráulicos.
Tipos de cilindro pelo modo de acionamento e pela montagem
Pelo modo de acionamento, o cilindro pode ser de simples ação, quando o óleo empurra o êmbolo em um só sentido. No de dupla ação, o óleo age nos dois sentidos.
Há ainda o telescópico, com estágios encaixados, usado quando o curso precisa ser longo. As diferenças estão no artigo sobre cilindro de simples ação e de dupla ação.
Pela montagem, o que muda é a forma de fixar o cilindro à máquina: olhal na base, flange, articulação ou pés laterais.
Esse dado afeta o alinhamento e o risco de flambagem da haste, isto é, a tendência de ela se curvar quando é muito longa e trabalha comprimida. Por isso, a fixação deve constar no pedido.
Para cilindros de haste simples da série de 250 bar, a ABNT NBR 13444:1995 padroniza as dimensões de montagem, com diâmetros de 40 a 500 mm.
Pedir um cilindro “conforme a NBR 13444” facilita a troca entre fornecedores, porque as medidas de fixação passam a ser as mesmas. Cilindros fora desse padrão, como os de cilindro industrial feitos sob desenho, exigem o desenho completo na cotação.
Cilindro hidráulico e cilindro pneumático não são intercambiáveis
O cilindro hidráulico e o cilindro pneumático têm aparência parecida, mas trabalham com fluidos diferentes. O primeiro usa óleo, tratado como incompressível; o segundo usa ar comprimido. Essa diferença define a força, a precisão e a pressão de cada um.
O slide de aula de sistemas hidráulicos do Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC) define a óleo-hidráulica pelo uso de “fluidos incompressíveis (neste caso o óleo), confinados e sob pressão, para transmitir potência”.
Como o óleo quase não se comprime, o cilindro hidráulico mantém a posição sob carga e entrega forças altas em tamanho compacto.
Por isso, um cilindro pneumático não substitui um hidráulico, mesmo com o mesmo diâmetro. As vedações, a parede da camisa e a pressão de projeto são diferentes.
Em caso de dúvida sobre qual tecnologia a máquina usa, confira a placa do equipamento ou o esquema do circuito.
Normas que o comprador pode pedir ao fornecedor
O cilindro faz parte de um sistema sob pressão, e a segurança desse sistema tem norma própria. A ABNT NBR ISO 4413:2022 estabelece as regras gerais e os requisitos de segurança para sistemas de fluidos hidráulicos e seus componentes.
Pedir ao fornecedor que declare a pressão máxima de trabalho e a conformidade com essa norma reduz o risco de um cilindro subdimensionado.
Para o ensaio do cilindro pronto, a ABNT NBR ISO 10100:2022 especifica a aceitação e os ensaios funcionais de cilindros hidráulicos.
Vale perguntar quais ensaios o fornecedor faz antes da entrega e se emite o registro deles. Isso vale tanto para o cilindro novo quanto para o reformado.
Na máquina, vale a Norma Regulamentadora nº 12 (NR-12), do Ministério do Trabalho e Emprego. O item 12.7 (item 12.7 não encontrado no documento) trata dos componentes pressurizados e exige meios que impeçam exceder a pressão máxima de trabalho admissível.
O projeto do circuito e a instalação devem ser conduzidos por profissional habilitado.
Leve a especificação completa para a cotação
Antes de pedir orçamento, defina a força necessária e a pressão disponível no sistema. Reúna também o diâmetro do êmbolo e da haste, o curso, o tipo de fixação e a posição das entradas de óleo.
Informe o tipo de óleo, a faixa de temperatura e se o ambiente tem poeira, umidade ou produtos químicos.
Com esses dados, os fornecedores cotam o mesmo cilindro, e a comparação passa a ser de prazo, de garantia e de ensaios, não só de preço. Se houver uma peça antiga, envie as medidas e a placa de identificação para complementar as informações técnicas.
Com esses dados, a Soluções Industriais permite comparar fornecedores de cilindro hidráulico entre mais de 50 mil empresas cadastradas e solicitar orçamentos a vários deles ao mesmo tempo, com base na mesma especificação.
