Princípio básico

O princípio básico por trás de qualquer sistema hidráulico é muito simples: a força que é aplicada em um ponto é transmitida para outro ponto por meio de um fluido incompressível. O fluido é quase sempre algum tipo de óleo. A força é quase sempre amplificada no processo. A figura abaixo mostra um sistema hidráulico mais simples possível:


Um sistema hidráulico simples formado por dois pistões conectados por um tubo cheio de óleo

Ar no sistema
É importante que o sistema hidráulico não contenha bolhas de ar. Você já deve ter ouvido sobre a necessidade de "retirar o ar das linhas de freio" do seu carro. Se houver uma bolha de ar no sistema, a força aplicada ao primeiro pistão é utilizada para comprimir o ar na bolha em vez de mover o segundo pistão, o que tem um grande efeito sobre a eficiência do sistema.
Neste desenho, dois pistões (vermelho) se encaixam em dois cilindros de vidro cheios de óleo (azul claro) e são conectados um com o outro através de um tubo cheio de óleo. Se você aplicar uma força descendente no primeiro pistão (o da esquerda), então a força é transmitida para o segundo pistão através do óleo no tubo. Se o óleo for incompressível, a eficiência é muito boa, praticamente toda a força aplicada no primeiro pistão aparece no segundo. A melhor coisa dos sistemas hidráulicos é que o tubo que conecta os dois cilindros pode ser de qualquer comprimento e tamanho, permitindo que ele desvie de qualquer obstáculo que separe os dois pistões. O tubo também pode bifurcar-se, de maneira que um cilindro mestre possa ativar mais de um cilindro secundário se necessário.

O interessante sobre sistemas hidráulicos é que se torna muito fácil multiplicar ou dividir a força aplicada ao sistema. Se você já leu Como funciona o sistema de roldana, provavelmente sabe que trocar força por distância é muito comum em sistemas mecânicos. Em um sistema hidráulico, tudo que você precisa fazer é mudar o tamanho de um pistão e cilindro em relação ao outro, como mostrado aqui:

 O pistão à direita tem uma área superficial 9 vezes maior que a do pistão à esquerda

Para determinar o fator de multiplicação, comece olhando o tamanho dos pistões. Suponha que o pistão à esquerda tem 5 cm de diâmetro (2,5 cm de raio), enquanto o pistão à direita tem 15 cm de diâmetro (7,5 cm de raio). A área dos dois pistões é pi * r2. A área do pistão esquerdo é conseqüentemente 19,6 enquanto a área do pistão à direita é 176,6 cm 2. O pistão à direita é 9 vezes maior que o pistão à esquerda. Isso significa que qualquer força aplicada ao pistão à esquerda parecerá 9 vezes maior no pistão à direita. Então, se você aplicar uma força descendente de 45 kgf ao pistão da esquerda, uma força ascendente de 400 kgf aparecerá à direita. O único problema é que você terá que empurrar o pistão da esquerda 9 cm para erguer o pistão da direita 1 cm.

Os freios do seu carro são um bom exemplo de um sistema hidráulico movido a pistão. Quando você pisa no pedal do freio em seu carro, ele está empurrando o pistão do seu cilindro mestre. Quatro pistões secundários, um em cada roda, atuam para pressionar as pastilhas de freio contra o disco ou o tambor do freio para parar o carro (na verdade, em quase todos os carros mais recentes, dois cilindros mestre controlam simultaneamente dois cilindros secundários. Assim, se um dos cilindros tiver um problema ou um vazamento, ainda é possível frear o carro.

Na maioria dos outros sistemas hidráulicos, cilindros hidráulicos e pistões são conectados por válvulas a uma bomba que fornece óleo de alta pressão. Você aprenderá sobre estes sistemas nas seções seguintes.