E a energia?
Outra forma de compreender a hidráulica é pensando na energia.
Já vimos que os cilindros hidráulicos podem dar-nos mais força ou velocidade, mas não podem fazer as duas coisas ao mesmo tempo e isso é por causa da energia. Veja novamente o gráfico da pistola de água acima. Se você pressionar rapidamente para baixo no tubo estreito (com um pouco de força), o êmbolo no cano largo piperiza lentamente (com muita força). Por que isso seria? Uma lei básica da física chamada lei da conservação da energia diz que não se pode fazer energia a partir do ar rarefeito. A quantidade de energia que você usa para mover o êmbolo é igual à força que você usa vezes a distância que você o move. Se a nossa pistola de água produz o dobro da força na extremidade larga que fornecemos na extremidade estreita, ela só pode mover metade da distância. Isso é porque a energia que fornecemos ao empurrar para baixo é transportada directamente à volta do cano para a outra extremidade. Se a mesma quantidade de energia agora tem que mover o dobro da força, ela só pode mover a metade da distância no mesmo tempo. É por isso que a extremidade mais larga se move mais lentamente do que a extremidade estreita.
Hidráulica na prática
Vemos a hidráulica a funcionar nesta escavadora. Quando o condutor puxa uma pega, o motor da escavadora bombeia o fluido para os tubos e cabos estreitos (mostrados em azul), forçando os cilindros hidráulicos (mostrados em vermelho) a estenderem-se. Os cilindros parecem-se um pouco com bombas de bicicleta que funcionam no sentido inverso. Se você juntar vários cilindros, você pode fazer o braço de uma escavadeira se estender e se mover muito como o de uma pessoa apenas com muito mais força. Os cilindros hidráulicos são efetivamente os músculos do escavador:
br>Photo: Há vários cilindros hidráulicos diferentes a trabalhar nesta escavadora. Os carneiros são mostrados por setas vermelhas e os tubos e cabos hidráulicos estreitos e flexíveis que os alimentam em azul.
Cada carneiro funciona como uma pistola de água a diesel em marcha atrás:
br>Foto: Grande plano dos cilindros hidráulicos de uma escavadora.
O motor está a bombear fluido hidráulico através de um dos tubos mais finos para mover o cilindro mais grosso para fora com muito mais força, assim:
br>Photo: Como um cilindro hidráulico multiplica a força.
Você pode estar se perguntando como um carneiro hidráulico pode se mover tanto para dentro como para fora se o fluido hidráulico está sempre empurrando-o de uma direção. A resposta é que o fluido nem sempre empurra da mesma maneira. A resposta é que o fluido nem sempre é empurrado da mesma maneira. Cada carneiro é alimentado de lados opostos por dois tubos separados, dependendo do modo como o fluido se move, o carneiro empurra tanto para dentro como para fora, muito lentamente e suavemente, como esta pequena animação deixa claro:
Foto: Um carneiro hidráulico move-se para dentro ou para fora, dependendo da direcção em que o fluido hidráulico está a fluir.
P>Próxima vez que estiver fora, veja quantas máquinas hidráulicas consegue detectar. Você pode se surpreender com a quantidade de caminhões, guindastes, escavadeiras, escavadeiras e bulldozers que os utilizam. Aqui está outro exemplo: um cortador de sebes hidráulico na parte de trás de um trator. A cabeça de corte precisa ser robusta e pesada para cortar sebes e árvores e não há como o motorista levantá-la ou posicioná-la à mão. Felizmente, os controles hidráulicos fazem tudo isso automaticamente: com várias juntas hidráulicas, um pouco como um ombro, cotovelo e pulso, o cortador se move com tanta flexibilidade quanto um braço humano:
br>Photo: Um cortador de sebes hidráulico típico.
Hidden hydraulics
Nem todas as máquinas hidráulicas são tão óbvias, no entanto; às vezes os seus cilindros hidráulicos estão escondidos fora da vista. Os elevadores (“elevadores”) mantêm o seu funcionamento bem escondido, por isso nem sempre é aparente se estão a trabalhar da forma tradicional (puxados para cima e para baixo por um cabo ligado a um motor) ou a utilizar o sistema hidráulico em vez disso. Os elevadores mais pequenos utilizam frequentemente simples cilindros hidráulicos montados directamente por baixo ou ao longo do veio do elevador. Eles são mais simples e baratos que os elevadores tradicionais, mas podem usar um pouco mais de potência.
Motores são outro exemplo onde a hidráulica pode ser escondida da vista. Os motores eléctricos tradicionais utilizam electromagnetismo: quando uma corrente eléctrica flui através das bobinas no seu interior, cria uma força magnética temporária que empurra contra um anel de ímanes permanentes, fazendo girar o veio do motor. Num exemplo, chamado motor hidráulico, o fluido flui para o motor através de um tubo, fazendo girar um par de engrenagens de malha estreita, antes de voltar a fluir para fora através de outro tubo. Uma das engrenagens é conectada ao eixo do motor que aciona o que quer que o motor esteja movendo, enquanto a outra (“o polia”) simplesmente gira livremente para completar o mecanismo. Quando um cilindro hidráulico tradicional usa a potência de um fluido bombeado para empurrar o cilindro para trás e para a frente a uma distância limitada, um motor hidráulico usa um fluido que flui continuamente para girar o eixo durante o tempo necessário. Se você quiser fazer o motor girar na direção oposta, você simplesmente inverte o fluxo do fluido. Se você quiser fazê-lo girar mais rápido ou mais lento, você aumenta ou diminui o fluxo de fluido.
Artwork: Um motor hidráulico de engrenagem simplificado. O fluido (amarelo) flui da esquerda para dentro, gira as duas engrenagens e flui para a direita. Uma das engrenagens (vermelha) alimenta o eixo de saída (preta) e a máquina à qual o motor está ligado. A outra engrenagem (azul) é uma polia.
Por que você usaria um motor hidráulico ao invés de um motor elétrico? Onde um motor elétrico potente geralmente precisa ser realmente grande, um motor hidráulico igualmente potente pode ser menor e mais compacto, porque está recebendo sua potência de uma bomba a alguma distância. Você também pode usar motores hidráulicos em lugares onde a eletricidade pode não ser viável ou segura – por exemplo, debaixo d’água, ou onde há o risco de faíscas elétricas criando um incêndio ou explosão. (Another option, in that case, is to use pneumatics—the power of compressed air.)
