As conexões do cilindro hidráulico ligam as câmaras do cilindro às mangueiras, tubos ou coletores hidráulicos que conduzem o óleo para dentro e para fora do atuador. A conexão deve ser compatível com o sistema hidráulico, não só no que diz respeito ao tamanho da rosca, mas também ao padrão da rosca, ao método de vedação, à pressão de funcionamento, aos requisitos de caudal e ao ambiente de instalação. As ligações mais comuns dos cilindros hidráulicos incluem NPT/NPTF, SAE O-Ring Boss, BSPP, BSPT e ligações métricas, e a escolha correta depende principalmente da norma do equipamento, do método de vedação, da pressão, do caudal e do mercado onde o cilindro será utilizado.
O que é uma porta de um cilindro hidráulico?
Um cilindro hidráulico possui normalmente uma ou mais portas através das quais o óleo hidráulico entra e sai do cilindro. Num cilindro de dupla ação, uma porta liga-se normalmente à câmara da extremidade da tampa e outra à câmara da extremidade da haste. Um cilindro de ação simples pode utilizar apenas uma porta de trabalho principal, dependendo do seu design.
A porta é mais do que um orifício roscado. Define a forma como o racor da mangueira ou do tubo se liga ao cilindro e como a ligação garante a estanqueidade face à pressão hidráulica. As diferentes normas relativas às portas podem prever roscas cónicas, roscas retas com anéis O-ring, anilhas de vedação ou outros sistemas de vedação.
É por isso que duas ligações com diâmetros aparentemente semelhantes podem, ainda assim, ser completamente incompatíveis. O passo da rosca, o ângulo da rosca, o cono, a superfície de vedação e a norma dimensional têm de corresponder entre si.
Quais são os tipos de orifícios mais comuns nos cilindros hidráulicos?
Existem várias normas relativas às ligações que são amplamente utilizadas nos cilindros hidráulicos, mas a sua popularidade varia consoante a região, o tipo de máquina e o setor.
| Tipo de porta | Conceção Básica | Método de vedação típico | Utilização comum |
|---|---|---|---|
| NPT / NPTF | Rosca cónica para tubos | Interferência na rosca / selante aprovado, consoante o modelo | Equipamento norte-americano |
| SAE ORB | Rosca reta UN/UNF | O-ring na porta | Hidráulica móvel e industrial, especialmente na América do Norte |
| BSPP | Rosca paralela para tubos | Arruela de vedação, vedante colado ou disposição adequada de anéis O-ring | Equipamento da Europa, da Ásia e internacional |
| BSPT | Rosca cónica para tubos | Vedação de roscas | Sistemas hidráulicos britânicos/internacionais |
| Métrico | Rosca reta métrica | Frequentemente, um O-ring ou uma anilha de vedação, dependendo da norma da porta | Maquinaria europeia e internacional |
Portas NPT e NPTF
O NPT, ou National Pipe Taper, utiliza uma rosca cónica. À medida que o encaixe é apertado, as roscas macho e fêmea encaixam-se entre si, formando a ligação. O NPTF utiliza um conceito semelhante de rosca cónica, mas foi concebido com uma geometria de rosca mais apertada para aplicações que exigem estanqueidade à pressão.
Estas conexões continuam a ser comuns no equipamento hidráulico norte-americano. No entanto, a qualidade da instalação é importante, pois o aperto excessivo pode danificar a conexão ou o encaixe, enquanto uma vedação insuficiente pode causar fugas.
Uma vez que a vedação se dá ao nível das roscas, em vez de ser assegurada por um O-ring de face específico, as montagens e desmontagens repetidas podem também afetar a qualidade da ligação.
Portas com saliência para O-ring da SAE
Saliência para O-ring SAE, frequentemente abreviada como SAE ORB, utiliza uma rosca reta e um anel em O elastomérico para criar a vedação hidráulica. A rosca proporciona principalmente retenção mecânica, enquanto o anel em O desempenha a função de vedação.
Esta separação entre o encaixe da rosca e a vedação é uma das razões pelas quais as ligações ORB são amplamente utilizadas em sistemas hidráulicos móveis e industriais. Estas ligações proporcionam uma vedação fiável a altas pressões e, geralmente, são mais fáceis de manter do que as ligações com rosca cónica, desde que a porta e o anel O-ring sejam manuseados corretamente.
O SAE ORB não deve ser confundido com os encaixes de alargamento de 37 graus da JIC. A JIC descreve uma ligação de tubo ou mangueira do tipo alargamento, enquanto o ORB descreve a interface roscada de um componente, como um cilindro hidráulico, uma válvula ou um coletor.
BSPP e BSPT: Qual é a diferença?
As ligações BSP são comuns na Europa, na Ásia e em muitos sistemas hidráulicos internacionais, mas O BSPP e o BSPT não são a mesma coisa.
O BSPP utiliza uma rosca paralela. Uma vez que a própria rosca não assegura, normalmente, a estanqueidade hidráulica, a ligação recorre a uma superfície de vedação adequada, a uma anilha colada, a um O-ring ou a outro sistema de vedação, consoante o desenho da porta.
O BSPT utiliza uma rosca cónica. Tal como noutros sistemas de roscas cónicas para tubos, a vedação é assegurada pelo encaixe da rosca, em conjunto com o método de vedação especificado.
A diferença é importante porque não basta apenas fazer corresponder o tamanho nominal. Uma peça identificada como “1/2 polegada” pode utilizar um tipo de rosca e um método de vedação completamente diferentes, dependendo de se tratar de BSPP, BSPT ou NPT.
Qual é a diferença entre o tipo de rosca e o tamanho da porta?
O tipo de rosca e o tamanho da porta estão relacionados, mas não são a mesma especificação.
Tipo de rosca indica qual é a norma de ligação utilizada, como NPT, SAE ORB, BSPP, BSPT ou métrica. Determina detalhes como a geometria da rosca, o passo, o afunilamento e o método de vedação.
Tamanho da porta identifica o tamanho nominal da ligação previsto nessa norma. Por exemplo, dois cilindros podem utilizar ambos uma ligação nominal de 1/2 polegada, mas um pode ser de 1/2 NPT e o outro de 1/2 BSPP. Estas ligações não devem ser consideradas intercambiáveis.
Ao substituir ou encomendar um cilindro hidráulico, as especificações completas das ligações devem, por conseguinte, incluir tanto a norma de ligação como o tamanho.
Uma descrição como:
Porta: 1/2″ SAE ORB
é muito mais útil do que simplesmente escrever:
Porta: 1/2″
De que forma o tamanho da porta afeta o desempenho do cilindro hidráulico?
A porta deve ter dimensões suficientes para permitir o fluxo de óleo necessário de entrada e saída do cilindro, sem criar uma restrição excessiva.
Um cilindro de maior diâmetro que se move a alta velocidade requer um caudal maior do que um cilindro mais pequeno que funciona lentamente. Se a orifícia, o racor, a mangueira ou o canal da válvula forem demasiado restritivos para o caudal necessário, a perda de pressão pode aumentar e o cilindro poderá mover-se mais lentamente do que o esperado.
Por conseguinte, o tamanho da porta deve ser considerado em conjunto com o tamanho da mangueira, a capacidade de caudal da válvula, a velocidade pretendida do cilindro e todo o circuito hidráulico. Aumentar apenas o tamanho da porta não tornará necessariamente o cilindro mais rápido se outra parte do sistema continuar a ser a principal restrição.
O tamanho da porta também tem não determinar a força do cilindro. A força de um cilindro hidráulico é determinada principalmente pela pressão e pela área efetiva do pistão. A porta influencia principalmente a eficiência com que o óleo se move entre o sistema hidráulico e as câmaras do cilindro.
Por que razão a localização do porto é importante?
A rosca e o tamanho podem estar corretos, mas o cilindro pode, mesmo assim, ser difícil de instalar se as aberturas estiverem mal posicionadas.
A localização das portas influencia o traçado das mangueiras, o espaço livre em torno da estrutura da máquina, a proteção contra danos externos e o acesso para instalação ou manutenção. Em alguns cilindros, o cliente pode solicitar que as portas se encontrem no mesmo lado, em lados opostos ou numa orientação angular específica em relação aos pontos de montagem.
As máquinas móveis dispõem, frequentemente, de um espaço de instalação particularmente limitado. Uma ligação que aponte para um elemento da estrutura ou para uma articulação móvel pode tornar o cilindro inutilizável, mesmo quando todas as outras dimensões estão corretas.
No caso de cilindros personalizados, a orientação das caixas de ligação deve, por conseguinte, ser confirmada juntamente com o tipo de montagem, o comprimento retraído, o curso e a geometria da máquina circundante.
Como escolher a ligação adequada para as portas de um cilindro hidráulico
A primeira consideração é, normalmente, a compatibilidade com o sistema hidráulico existente. Se a máquina já utilizar o padrão SAE ORB em todo o circuito hidráulico, a utilização do mesmo padrão no cilindro de substituição ou no cilindro novo pode simplificar as ligações das mangueiras, as peças sobressalentes e a manutenção.
As normas regionais e setoriais também são importantes. Os equipamentos móveis norte-americanos utilizam habitualmente ligações do tipo NPT/NPTF e SAE, enquanto as normas BSP e métricas são amplamente utilizadas em maquinaria europeia e internacional.
O método de vedação também deve ser tido em conta. As ligações com O-ring e rosca reta podem ser uma boa opção nos casos em que a vedação fiável e a manutenção repetida são prioridades, enquanto as roscas cónicas continuam a ser comuns em muitas máquinas existentes e em instalações hidráulicas mais simples.
Por fim, o tamanho da porta deve corresponder ao caudal necessário, em vez de ser selecionado apenas com base no diâmetro interno do cilindro. A ligação correta é aquela que combina compatibilidade do sistema, capacidade de caudal adequada, pressão nominal adequada, vedação fiável e instalação prática.
No caso de projetos OEM, o fabricante de cilindros hidráulicos deve, idealmente, receber as especificações exatas relativas à norma das conexões, à dimensão nominal, à orientação e a quaisquer requisitos relativos a conexões ou adaptadores antes do início da produção.
Conclusão
As conexões dos cilindros hidráulicos determinam a forma como o atuador se liga ao resto do sistema hidráulico, e a especificação correta envolve mais do que apenas a escolha de um diâmetro nominal da rosca. As conexões NPT/NPTF, SAE ORB, BSPP, BSPT e métricas utilizam diferentes formas de rosca e métodos de vedação, não devendo ser consideradas intercambiáveis.
No caso de uma máquina já existente, a abordagem mais segura consiste, normalmente, em respeitar a norma e o tamanho de ligação originais, a menos que o circuito hidráulico esteja a ser redesenhado. No caso de um cilindro novo, a porta deve ser selecionada de acordo com a pressão e o caudal necessários, o método de vedação, a norma da máquina, o espaço de instalação e os requisitos de funcionamento.
Ao encomendar um cilindro hidráulico personalizado, especifique, pelo menos, o tipo de porta, diâmetro nominal, posição da porta e orientação necessária juntamente com as dimensões do cilindro principal. Isto reduz o risco de receber um cilindro que, embora seja adequado do ponto de vista hidráulico, não possa ser ligado corretamente à máquina.
Perguntas frequentes
P: É possível ligar entre si acessórios hidráulicos NPT e BSP?
A: Normalmente, não devem ser consideradas intercambiáveis. As roscas NPT e BSP apresentam geometrias diferentes e, dependendo da ligação específica, o passo da rosca e o método de vedação também podem variar. Uma ligação pode parecer encaixar inicialmente, mas mesmo assim resultar numa ligação pouco fiável ou danificada.
P: A rosca SAE ORB é melhor do que a NPT para cilindros hidráulicos?
A: Não em todas as aplicações. A SAE ORB oferece a vantagem de uma vedação por O-ring específica e é particularmente adequada para sistemas hidráulicos de alta pressão e manutenção repetida. As roscas NPT e NPTF continuam a ser amplamente utilizadas, especialmente nos casos em que o equipamento existente já foi concebido com base em ligações roscadas cónicas.
P: Uma porta de cilindro hidráulico maior aumenta a força do cilindro?
A: Não. A força do cilindro é determinada principalmente pela pressão hidráulica e pela área efetiva do pistão. Uma abertura maior pode reduzir a restrição de caudal quando é necessário um caudal mais elevado, mas não aumenta diretamente a força teórica do cilindro.
P: É possível personalizar as ligações dos cilindros hidráulicos?
A: Sim. É possível conceber cilindros personalizados com diferentes normas de ligação, dimensões e localizações, de modo a adaptá-los ao circuito hidráulico e à instalação da máquina do cliente.
