Acionamentos elétricos hidraulicos e pneumaticos

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Indaial – 2022
Pneumáticos
Prof. Francisco José Rodrigues da Silva Junior
1a Edição
AcionAmentos 
elétricos, 
Hidráulicos e 
Copyright © UNIASSELVI 2022
Elaboração:
Prof.ª Francisco José Rodrigues da Silva Junior
Revisão, Diagramação e Produção:
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri 
UNIASSELVI – Indaial.
Impresso por:
S586a
Silva Junior, Francisco José Rodrigues da
Acionamentos elétricos, hidráulicos e pneumáticos. / Francisco José 
Rodrigues da Silva Junior – Indaial: UNIASSELVI, 2022.
228 p.; il.
ISBN 978-65-5663-815-7
ISBN Digital 978-65-5663-810-2
1. Acionamentos elétricos. - Brasil. II. Centro Universitário 
Leonardo da Vinci.
CDD 620
Este livro didático tem por objetivo apresentar os conceitos de Acionamentos 
Elétricos, Hidráulicos e Pneumáticos, mais especificamente, com enfoque em capacitar 
o leitor em compreender a automação dos processos industriais, que cresce a cada dia, 
pela necessidade de emprego de novas tecnologias, que sejam capazes de aumentar a 
autonomia dos processos de fabricação e reduzir ao máximo o esforço humano na cadeia 
do processo e minimizar trabalhos repetitivos ou naqueles que envolvem altos riscos de 
acidente para o operador. Espera-se também que o leitor compreenda os diversos tipos 
acionamentos elétricos, hidráulicos e pneumáticos, tornando-se apto a selecionar, espe-
cificar e descrever os principais tipos de atuadores empregados na indústria. 
Esperamos que, ao fim desta disciplina, você seja capaz não apenas de trabalhar 
com os conceitos e fundamentos apresentados, mas também de enfrentar os desafios 
na área de automação industrial. 
O enfoque principal do livro está baseado na ementa da disciplina, que aborda 
temas como: acionamentos elétricos; atuadores e circuitos hidráulicos e pneumáticos; 
servoválvulas e transmissores hidrostáticos; controladores pneumáticos: circuitos para 
controle contínuo de processos industriais; circuitos para automatizações industriais: 
controle lógico e sequencial. 
Na Unidade 1 serão discutidos aspectos de apresentação de tópicos relativos 
a acionamentos pneumáticos, em que veremos conceitos relativos a ar comprimido, 
fundamentos físicos e propriedades físicas do ar, modo de produção e distribuição do 
ar. Ainda serão vistos temas como compressores, preparação do ar comprimido e redes 
de distribuição. Por fim, veremos os tipos de controladores pneumáticos e os tipos de 
circuitos tanto pneumáticos, como eletropneumáticos. 
Na Unidade 2 deste livro serão apresentadas algumas definições básicas sobre 
acionamentos elétricos. Em específico, você aprenderá os componentes dos circuitos 
elétricos, como os elementos de entrada, de processamento e de saída de sinais. 
Aprenderá também os métodos de construção de circuitos, como os métodos intuitivo, 
de minimização de contatos e maximização de contatos. 
A Unidade 3 apresenta acionamentos hidráulicos e circuitos para automatizações in-
dustriais, discutindo alguns conceitos básicos, transmissão hidráulica de força e energia, flui-
do e reservatório hidráulico. Veremos também os tipos de mangueiras e conexões utilizadas, 
tipos de circuitos hidráulicos, servoválvulas e transmissores hidrostáticos. Por fim, veremos os 
circuitos para automatizações industriais, que usam controle lógico e sequencial.
Todas as unidades contêm exemplos e autoatividades para a fixação do conteúdo. 
Não deixe de resolvê-los, pois assim como qualquer outro ramo da engenharia, só se aprende 
praticando. Esperamos que você aproveite ao máximo este material. E lembre-se de que você 
pode contar com uma grande equipe de apoio para auxiliá-lo no estudo desta disciplina.
Bons estudos!
Prof. Francisco José Rodrigues da Silva Junior
APRESENTAÇÃO
Olá, acadêmico! Para melhorar a qualidade dos materiais ofertados a 
você – e dinamizar, ainda mais, os seus estudos –, a UNIASSELVI disponibiliza materiais 
que possuem o código QR Code, um código que permite que você acesse um conteúdo 
interativo relacionado ao tema que você está estudando. Para utilizar essa ferramenta, 
acesse as lojas de aplicativos e baixe um leitor de QR Code. Depois, é só aproveitar essa 
facilidade para aprimorar os seus estudos.
GIO
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a entender melhor o que são essas informações adicionais 
e o porquê você poderá se beneficiar ao fazer a leitura 
dessas informações durante o estudo do livro. Ela trará 
informações adicionais e outras fontes de conhecimento que 
complementam o assunto estudado em questão.
Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os 
acadêmicos desde 2005, é o material-base da disciplina. A partir 
de 2021, além de nossos livros estarem com um novo visual 
– com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a 
leitura –, prepare-se para uma jornada também digital, em que 
você pode acompanhar os recursos adicionais disponibilizados 
através dos QR Codes ao longo deste livro. O conteúdo 
continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada 
com uma nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo 
o espaço da página – o que também contribui para diminuir 
a extração de árvores para produção de folhas de papel, por 
exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto 
de ações sobre o meio ambiente, apresenta também este 
livro no formato digital. Portanto, acadêmico, agora você tem a 
possibilidade de estudar com versatilidade nas telas do celular, 
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layout. Diante disso, você verá frequentemente o novo visual 
adquirido. Todos esses ajustes foram pensados a partir de 
relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os 
materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, 
possa continuar os seus estudos com um material atualizado 
e de qualidade.
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disciplina e com ela um novo conhecimento. 
Com o objetivo de enriquecer seu conheci-
mento, construímos, além do livro que está em 
suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, 
por meio dela você terá contato com o vídeo 
da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementa-
res, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de 
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dos meios avaliativos dos cursos superiores no sistema federal de 
educação superior. Todos os estudantes estão habilitados a participar 
do ENADE (ingressantes e concluintes das áreas e cursos a serem 
avaliados). Diante disso, preparamos um conteúdo simples e objetivo 
para complementar a sua compreensão acerca do ENADE. Confira, 
acessando o QR Code a seguir. Boa leitura!
SUMÁRIO
UNIDADE 1 - ACIONAMENTOS PNEUMÁTICOS .................................................................... 1
TÓPICO 1 - CONCEITOS INICIAIS ..........................................................................................3
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................3
2 AR COMPRIMIDO .................................................................................................................3
3 FUNDAMENTOS FÍSICOS .................................................................................................... 7
4 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR ........................................................................................9
5 PRODUÇÃO E IMPLEMENTAÇÃO .......................................................................................11
RESUMO DO TÓPICO 1 .........................................................................................................15
AUTOATIVIDADE .................................................................................................................. 17
TÓPICO 2 - COMPRESSORES E REDES DE DISTRIBUIÇÃO ............................................... 19
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 19
2 COMPRESSORES ............................................................................................................. 20
2.1 COMPRESSORES ALTERNATIVOS ....................................................................................................20
2.2 COMPRESSORES ROTATIVOS ..........................................................................................................23
2.3 COMPRESSOR RADIAL ......................................................................................................................25
2.4 COMPRESSOR AXIAL .........................................................................................................................26
3 PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO ................................................................................27
3.1 SECAGEM POR REFRIGERAÇÃO ......................................................................................................28
3.2 SECAGEM POR ABSORÇÃO ..............................................................................................................30
3.3 SECAGEM POR ADSORÇÃO ..............................................................................................................31
4 REDE DE DISTRIBUIÇÃO ................................................................................................. 32
RESUMO DO TÓPICO 2 ........................................................................................................ 36
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 38
TÓPICO 3 - CONTROLADORES PNEUMÁTICOS ................................................................. 41
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 41
2 ATUADORES PNEUMÁTICOS ............................................................................................ 41
3 CIRCUITOS PNEUMÁTICOS ............................................................................................. 46
4 CIRCUITOS ELETROPNEUMÁTICOS ............................................................................... 52
LEITURA COMPLEMENTAR ................................................................................................ 55
RESUMO DO TÓPICO 3 ......................................................................................................... 61
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 62
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 64
UNIDADE 2 — ACIONAMENTOS ELÉTRICOS ...................................................................... 65
TÓPICO 1 — COMPONENTES DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS ...............................................67
1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................67
2 ELEMENTOS DE ENTRADA DE SINAIS .............................................................................67
2.1 BOTOEIRAS ...........................................................................................................................................69
2.2 CHAVES FIM DE CURSO ....................................................................................................................70
2.3 SENSORES DE PROXIMIDADE ..........................................................................................................71
2.4 PRESSOSTATOS .................................................................................................................................. 74
3 ELEMENTOS DE PROCESSAMENTO DE SINAIS ..............................................................74
3.1 RELÉS AUXILIARES ............................................................................................................................. 75
3.2 RELÉS ELETROMAGNÉTICOS E DE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA ...................................... 76
3.3 CONTATORES DE POTÊNCIA ............................................................................................................78
3.4 CONTADORES PREDETERMINADORES ........................................................................................ 80
4 ELEMENTOS DE SAÍDA DE SINAIS ...................................................................................81
4.1 INDICADORES LUMINOSOS ...............................................................................................................82
4.2 INDICADORES SONOROS ................................................................................................................. 84
4.3 SOLENOIDES ........................................................................................................................................85
RESUMO DO TÓPICO 1 ........................................................................................................ 88
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 90
TÓPICO 2 - MÉTODO INTUITIVO PARA CONSTRUÇÃO DE CIRCUITOS ............................ 93
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 93
2 MÉTODO INTUITIVO ......................................................................................................... 93
3 SOLUÇÕES ELETRO-HIDRÁULICAS ................................................................................96
4 SOLUÇÕES ELETROPNEUMÁTICAS ................................................................................97
RESUMO DO TÓPICO 2 .........................................................................................................99
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................ 101
TÓPICO 3 - MÉTODO DE MINIMIZAÇÃO E MAXIMIZAÇÃO DE CONTATOS ......................103
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................103
2 MÉTODO DE MINIMIZAÇÃO DE CONTATOS ...................................................................103
3 MÉTODO DE MAXIMIZAÇÃO DE CONTATOS .................................................................105
4 PROGRAMAÇÃO CONVENCIONAL DE CLPs .................................................................109
LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................... 112
RESUMO DO TÓPICO 3 ....................................................................................................... 119
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................120
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................122
UNIDADE 3 — ACIONAMENTOS HIDRÁULICOS E CIRCUITOS PARA AUTOMATIZAÇÕES
 INDUSTRIAIS ..............................................................................................123
TÓPICO 1 — INTRODUÇÃO À HIDRÁULICA ........................................................................125
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................125
2 CONCEITOS BÁSICOS .....................................................................................................125
3 TRANSMISSÃO HIDRÁULICA DE FORÇA E ENERGIA ....................................................127
4 MANÔMETRO ...................................................................................................................128
5 VISCOSIDADE .................................................................................................................130
6 VELOCIDADE X VAZÃO ..................................................................................................130
7 FLUIDO DE RESERVATÓRIO HIDRÁULICO .................................................................... 131
RESUMO DO TÓPICO 1 .......................................................................................................135
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................ 137
TÓPICO 2 - RESERVATÓRIO E CIRCUITO HIDRÁULICO ...................................................139
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................139
2 RESERVATÓRIOS HIDRÁULICOS ...................................................................................139
3 RESFRIADORES ..............................................................................................................142
4 BOMBAS E FILTROS ...................................................................................................... 144
5 CIRCUITO HIDRÁULICO ..................................................................................................148
RESUMO DO TÓPICO 2 .......................................................................................................153
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................155
TÓPICO 3 - SERVOVÁLVULAS E TRANSMISSORES HIDROSTÁTICOS ........................... 157
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 157
2 TRANSMISSÕES HIDROSTÁTICAS ROTATIVAS ............................................................ 157
2.1 TIPOS DE TRANSMISSÃO HIDROSTÁTICA E SUAS CARATERÍSTICAS .................................158
3 TIPOS DE CONTROLES EXISTENTES NAS TRANSMISSÕES HIDROSTÁTICAS ..........159
4 APLICAÇÕES DE TRANSMISSÕES HIDROSTÁTICAS ....................................................160
RESUMO DO TÓPICO 3 .......................................................................................................162
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................164
TÓPICO 4 - CIRCUITOS PARA AUTOMATIZAÇÕES INDUSTRIAIS: CONTROLE LÓGICO 
 E SEQUENCIAL ............................................................................................... 167
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 167
2 NOÇÕES BÁSICAS DE CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS ........................................ 167
3 FUNCIONAMENTO E CLASSIFICAÇÃO DOS CONTROLADORES LÓGICOS .................169
4 INSTALAÇÃO DE UM CLP ................................................................................................170
LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................... 173
RESUMO DO TÓPICO 4 .......................................................................................................180
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................182
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................184
1
UNIDADE 1 - 
ACIONAMENTOS 
PNEUMÁTICOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• conhecer conceitos primordiais de acionamentos pneumáticos;
• adquirir conceitos relativos ao ar comprimido, fundamentos físicos e propriedades físicas do 
ar, modo de produção e distribuição do ar;
• assimilar conhecimentos sobre compressores, preparação do ar comprimido e redes de 
distribuição;
• identificar as características relevantes dos tipos de controladores pneumáticos, dos tipos de 
circuitos pneumáticos e eletropneumáticos.
Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer dela, você encontrará autoatividades com 
o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado.
TÓPICO 1 – CONCEITOS INICIAIS
TÓPICO 2 – COMPRESSORES E REDES DE DISTRIBUIÇÃO
TÓPICO 3 – CONTROLADORES PNEUMÁTICOS
Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure 
um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações.
CHAMADA
2
CONFIRA 
A TRILHA DA 
UNIDADE 1!
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3
CONCEITOS INICIAIS
1 INTRODUÇÃO
A automatização dos processos de produção industrial vem em um ritmo 
crescente há muito tempo. Dessa forma, a procura de utilização de novas tecnologias 
também tem aumentado, com o intuito de, principalmente, realizar tarefas repetitivas ou 
que envolvam o operador em acidentes de alto risco. A automatização é possível graças 
à pneumática, que faz parte da Física e serve para estudar o comportamento do gás sob 
pressão, que se encontra confinado, seja em reservatórios ou ainda em tubulações. É de 
fundamental importância entender as características do ar comprimido e do vácuo, bem 
como as aplicações que regem a movimentação de máquinas e equipamentos industriais.
A pneumática, associada à hidráulica e à elétrica é útil para a atuação de diversos 
elementos, desde freios e válvulas até robótica e máquinas-ferramentas. A pneumática 
representa a tecnologia bem desenvolvida, na qual os componentes estão disponíveis em 
uma ampla gama de fornecedores, em forma modular. E, dessa forma, permitindo com que o 
projetista de engenharia especifique um sistema sob medida para uma aplicação particular. 
Sabe-se que, atualmente, o controle de potência do fluido assume um papel 
amplo em todas as máquinas, já que as indústrias estão focadas na automação. No 
desenvolvimento atual, os controles de potência de fluido estão interligados, como 
eletropneumáticos, hidropneumáticos para o uso efetivo da potência e para obter 
potência de saída efetiva. Os sistemas de potência de fluido têm a capacidade de 
controlar vários parâmetros, como pressão, velocidade e posição, com alto grau de 
precisão em níveis de alta potência e, também, ocupam menos espaço.
Diante desse cenário, queremos que você, acadêmico, saiba como usar 
corretamente a pneumática, quais são seus conceitos físicos, tipos de acionamentos 
pneumáticos, características e propriedades principais; além de entender conceitos 
relativos ao ar comprimido, modo de produção e distribuição do ar.
TÓPICO 1 - UNIDADE 1
2 AR COMPRIMIDO
Uma ampla gama de aplicações industriais requer que substâncias, objetos ou 
componentes sejam movidos de um local para outro. Outro requisito típico é a aplicação 
de uma força para localizar, segurar, dar forma ou comprimir um componente ou material. 
Essas tarefas podem ser realizadas usando um motor principal, com o movimento 
rotativo sendo fornecido, por exemplo, por um motor elétrico; e o movimento linear por 
macacos de parafuso, cremalheira, pinhões e solenoides. 
4
Líquidos e gases também podem ser usados para transportar energia de um 
local para outro e, como resultado, produzir movimentos rotativos e lineares e aplicar 
forças. Os sistemas à base de fluido que usam um líquido como meio de transmissão 
são conhecidos como hidráulicos, e aqueles que usam um gás são conhecidos como 
pneumáticos. Tais gases são comprimidos, sendo o ar para ser comprimido bastante 
utilizado por se encontrar em quantidades ilimitadas, praticamente em todos os lugares 
(THOLLANDER et al., 2020). 
 Sabe-se que o ar atmosférico é uma mistura de diversos gases, que possui 
como características ser incolor e inodor, formado usualmente por78,09% de Nitrogênio 
(N2), 20,95% de Oxigênio (O2), 0,93% de Argônio (Ar) e 0,03 de Dióxido de Carbono; além 
de outras substâncias como os gases nobres, partículas sólidas em suspensão e vapor 
de água (NOVAIS, 2014). Do nível do mar até uma altitude de cerca de 20 km, essa 
composição do ar permanece relativamente constante. A pressão atmosférica ao nível 
do mar é de aproximadamente 1 kgf/cm² ou 101.325 Pa.
O ar comprimido geralmente consiste em ar atmosférico, com aumento de 
pressão na faixa de quatro a dez vezes, para realizar tarefas que requerem mais energia 
pneumática. O seu uso é repleto de diversas vantagens, porém, possuindo algumas 
limitações, que serão apresentadas no quadro a seguir.
QUADRO 1 – VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO AR COMPRIMIDO
Vantagens Limitações
Transporte
o ar comprimido é fa-
cilmente transportável 
por tubulações, mesmo 
para distâncias longas, 
e não há necessidade 
de preocupação com o 
retorno do ar.
Preparação.
O ar comprimido requer 
uma boa preparação. 
Impureza e umidade 
devem ser evitadas, 
pois provocam des-
gastes. Nos elementos 
pneumáticos.
Armazenamento
No estabelecimento, não 
é necessário que o com-
pressor esteja em fun-
cionamento contínuo. O 
ar poderá ser armazena-
do em um reservatório 
e, posteriormente, tirado 
de lá. Além disso, é 
possível o transporte em 
reservatórios.
Compressibilidade.
Não é possível manter 
uniforme e constan-
te as velocidades dos 
cilindros e motores 
pneumáticos median-
te ar comprimido.
5
Temperatura
O trabalho realizado 
com ar comprimido é 
insensível às oscila-
ções da temperatura. 
Isto garante, também 
em situações térmicas 
extremas, um funcio-
namento seguro.
Forças.
O ar comprimido é eco-
nômico somente até 
uma determinada for-
ça, limitado pela pres-
são normal de trabalho 
de 700 kPa (7 bar), e 
pelo curso e velocida-
de. O limite está fixado 
entre 20.000 e 30.000 
N (2000 a 3000 kPa).
Segurança
Não existe o perigo de 
explosão. Portanto, não 
são necessárias custo-
sas proteções contra 
explosões.
Escape de ar.
Or escape de ar é rui-
doso. Com o desenvol-
vimento de silencia-
dores, este problema 
não ocorrerá mais.
Limpeza
O ar comprimido é lim-
po. O ar que poderá es-
capar das tubulações 
ou outros elementos, 
inadequadamente ve-
dados, não polui o am-
biente. Esta limpeza 
é uma exigência, por 
exemplo, nas indústrias 
alimentícias, madeirei-
ras, têxteis e químicas.
- -
Construção dos 
elementos
Os elementos de traba-
lho são de construção 
simples e, portanto, de 
custo vantajoso.
- -
Velocidade
O ar comprimido é um 
meio de trabalho rápi-
do, permitindo alcan-
çar altas velocidades 
de trabalho (a veloci-
dade de trabalho dos 
cilindros pneumáticos 
oscila entre 1-2 m/s).
- -
Regulagem
As velocidades e forças 
de trabalho dos elemen-
tos a ar comprimido são 
reguláveis sem escala.
- -
6
Proteção contra 
sobrecarga
Os elementos e ferra-
mentas a ar comprimi-
do são carregáveis até 
a parada total e, por-
tanto, seguros contra 
sobrecargas.
- -
FONTE: O autor
TABELA 1 – CLASSES DE QUALIDADE PELA NORMA ISO-8573-1
Na indústria, o ar comprimido é muito utilizado em fábricas que possuem riscos, 
devido à atmosfera explosiva, e por possuir custos de produção relativamente acessíveis. 
Para uma correta utilização do ar comprimido nos diversos equipamentos, é importante ter 
em conta a qualidade do ar comprimido requerida. A norma europeia ISO 8573-1 descrimina 
os valores de humidade, partículas e óleo. A descrição da qualidade do ar comprimido é 
essencial para determinar o tratamento que deverá ser realizado no ar atmosférico, antes 
da compressão; e no ar comprimido, antes da distribuição. A Tabela 1 ilustrará as diferentes 
classificações do ar comprimido em relação às concentrações de partículas contaminantes.
Classe de qualidade Sólidos (μm) Água (ºC) Óleo (mg/m³)
1 0,1 -70 0,01
2 1 -40 0,1
3 5 -20 1
4 15 3 5
5 40 7 25
6 X 10 x
7 X Não especificado x
FONTE: ISO 2010 (2010, p. 4)
A Tabela 1 ilustra as classes de qualidade do ar comprimido, com os três 
principais contaminantes que são localizados no ar comprimido (sólido, água e óleo) 
e com suas respectivas classes de qualidade. Cada uma apresenta o tamanho de 
partícula dos contaminantes sólidos, a temperatura da água em que se encontram 
esses contaminantes e a concentração de contaminantes presentes no óleo. 
7
Em Paris, no ano de 1888, entrou em operação a primeira planta de 
distribuição de ar comprimido. Esse ar era usado desde o acionamento de 
geradores e relógios até distribuição de cerveja.
INTERESSANTE
FIGURA 1 – PRIMEIRA PLANTA DE DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO
FONTE: Faria (2000, p. 9)
3 FUNDAMENTOS FÍSICOS
Nesse momento é necessário realizar uma breve visão geral de alguns 
fundamentos físicos, que são assuntos relevantes para sistemas pneumáticos e 
hidráulicos, tais como: pressão, compressibilidade e efeito de Venturi. Com relação 
à pressão, é definida como uma força aplicada uniformemente sobre uma superfície 
(área). Existem alguns tipos de pressão, vejamos:
• Pressão atmosférica: é o tipo de pressão que está sendo exercida pela atmosfera 
terrestre. É considerado um valor aproximado de 760 mmHg ou 1 atm para o nível do 
mar e para uma temperatura de 20 °C.
• Pressão relativa positiva ou manométrica: é definida como uma pressão positiva 
que é mensurada em relação à pressão atmosférica.
• Pressão absoluta: é a soma da pressão relativa e da pressão atmosférica, que também 
poderá ser considerada medida, a partir do vácuo absoluto ou do vácuo ideal.
• Pressão relativa negativa ou depressão: é definida como uma pressão negativa que 
é mensurada em relação à pressão atmosférica.
8
• Pressão diferencial: é a diferença de pressão entre duas pressões, geralmente 
apresentada por uma variação ΔP.
• Pressão estática: é o peso que a coluna de líquido exerce quando está estacionária 
ou fluindo perpendicularmente ao impulso (ponto de medição).
• Pressão dinâmica: é a pressão aplicada em paralelo com o fluido em movimento.
• Pressão total: é a soma da pressão estática e da pressão dinâmica efetuada pelo 
fluido em movimento.
A pressão do ar nem sempre é constante, pois varia de acordo com as condi-
ções geográficas e atmosféricas. A faixa entre a linha zero absoluto e a linha de pressão 
de ar variável é chamada de faixa de queda de pressão (-pe); e a faixa acima dessa é 
chamada de sobre pressão (+ pe).
A pressão absoluta Pabs é formada pelas pressões –pe e +pe. Na prática, utilizam-
se manômetros que indicam apenas a sobrepressão (+pe). Na indicação da pressão Pabs, 
um valor de 100 kPa ou 1 bar é acrescido do valor marcado. Com o auxílio das grandezas 
básicas demonstradas, as principais características físicas do ar podem ser explicadas. 
Assim como em qualquer gás, o ar comprimido também não possui uma for-
ma definida; ele se modifica a menor resistência. Em outras palavras, o ar se adaptará 
ao formato do ambiente e poderá ser comprimido. Quando isso acontece, o fenômeno é 
denominado de compressão, porém, ele sempre tende a apresentar uma expansão. Com 
relação à compressão, o ar poderá reduzir seu volume, ao ser submetido a uma força ex-
terna; se essa força for retirada, o ar se expandirá novamente, conforme na figura a seguir.
FIGURA 2 – COMPRESSÃO E EXPANSÃO DO AR
FONTE: Adaptado de <https://bit.ly/3qHfrQ0>. Acesso em: 24 set. 2021.
Isso é observado pela Lei de Boyle-Mariotte, em que na condição de temperatura 
constante, o volume do gás fechado no recipiente é inversamente proporcional à pressão 
absoluta; ou seja, para uma certa quantidade de gás, o produto da pressão absoluta e o 
volume são constantes, logo: P1V1 = P2V2 = constante.
9
Com relação ao efeito de Venturi, a técnica compreende em fazer fluir ar 
comprimido por meio de um tubo contendo um giclê, no seu interior, que tem a função 
de realizar um estrangulamento na passagem do ar. A Figura 3 ilustrará o processo 
do pequeno tubo do carburador que regula a admissão de gasolina na correntede ar, 
aspirada pelo motor para a combustão borboleta.
Giclê é um pequeno tubo que serve para regular a admissão de um fluido 
na corrente de ar aspirada por um motor. 
NOTA
FIGURA 3 – EFEITO VENTURI
FONTE: Faria (2000, p. 16)
O ar fluindo através do tubo, após encontrar restrições pelo caminho, aumentará a 
taxa de fluxo, devido à passagem estreita. Um aumento no fluxo de ar comprimido no es-
trangulamento dessa passagem irá causar uma queda significativa de pressão nesta área.
4 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR
Além da compressibilidade e expansibilidade, já discutida anteriormente, o ar 
apresenta outras propriedades físicas que devem ser entendidas como: elasticidade, 
difusibilidade e peso. Em relação à elasticidade, o ar possui essa propriedade de retornar 
ao seu volume inicial, após a remoção do efeito de força que lhe foi aplicado, ocasionando 
10
redução de volume. Outra importante propriedade do ar é a difusibilidade, que faz com 
que ele seja capaz de se misturar, de forma homogênea, com outros meios gasosos que 
não estejam saturados.
O ar também possui peso tal como qualquer matéria concreta. Como todo 
concreto, o ar tem peso. O seguinte experimento (Figura 4) mostrará a presença do 
peso do ar. O experimento apresentará dois balões idênticos, que são hermeticamente 
fechados e possuem a mesma pressão e temperatura. 
FIGURA 4 – BALÕES CONTENDO AR COLOCADOS NO MESMO NÍVEL
FONTE: Faria (2000, p. 18)
FIGURA 5 – REMOÇÃO DE AR DE UM DOS BALÕES
FONTE: Faria (2000, p. 19)
Nessa condição inicial, os balões são colocados no mesmo nível, de forma a 
equilibrar a balança. Em seguida, remove-se o ar de um dos balões, por meio de uma 
bomba de vácuo, conforme ilustra a Figura 5.
Por fim, o balão sem o ar é colocado na balança e nota-se que um desequilíbrio 
é causado nela, devido ao balão sem ar, conforme ilustra a Figura 6. 
11
FIGURA 6 – EXEMPLOS DE HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
FONTE: Faria (2000, p. 19)
As variáveis estudadas até aqui (compressibilidade, expansibilidade, elasticidade, 
difusibilidade e peso) são fundamentais para o entendimento do ar comprimido. Veremos 
a seguir como funciona o processo de produção e distribuição dele, para que o uso da 
pneumática seja efetivado. 
5 PRODUÇÃO E IMPLEMENTAÇÃO
Os circuitos pneumáticos em maquinários industriais, veículos, clínicas dentárias, 
entre outros locais, requerem uma fonte de ar comprimido com pressão constante e 
capacidade de fornecer o fluxo consumido pelos componentes do circuito. A fonte de 
ar engloba unidades de produção, distribuição e condicionamento de ar comprimido, 
conforme mostrado na Figura 7.
12
FIGURA 7 – FONTE DE AR COMPRIMIDO, INCLUINDO: PRODUÇÃO, DISTRIBUIÇÃO E CONDICIONAMENTO
FONTE: Negri (2001, p. 2) 
A unidade de distribuição é preferencialmente composta por tubos aéreos, 
que são compostos por uma rede principal, e uma rede secundária, que é derivada da 
rede principal para fornecer energia aos pontos de conexão do circuito pneumático, 
conforme mostrado na Figura 7. No final da tubulação de abastecimento de água da 
rede secundária são instalados dispositivos reguladores especiais para cada tipo de 
equipamento, incluindo válvulas reguladoras de pressão, purgadores (usados para 
extrair condensado da rede) e filtros.
Uma das etapas básicas na geração de ar comprimido é a compressão. Antes de 
chegar ao instrumento que vai consumir ar para funcionar, ele passará por uma série de 
processos. Geralmente, o tipo de compressor a ser usado e sua localização afetarão a quan-
tidade de sujeira, óleo e água, que entra no sistema pneumático. Alguns elementos neces-
sários para preparação e utilização do ar comprimido (Figura 8), conforme Parker (2002) são:
• Compressor com filtro de admissão e, para compressores de dois estágios, 
um resfriador intermediário: tais máquinas têm a finalidade de elevar a pressão de 
uma certa quantidade de volume de ar, até certo valor de pressão, que é necessário 
para executar os trabalhos requeridos por ar comprimido.
• Separador de condensado: dispositivo utilizado principalmente para o tratamento 
de ar comprimido, que funciona retirando a água do ar, de modo a evitar os problemas 
comuns de resfriamento da água e condensação de vapor em gotículas.
13
• Resfriador posterior: este equipamento é um trocador de calor usado para 
resfriar o ar comprimido quente para precipitar a água, que de outra maneira iria 
condensar no sistema de tubulação. Esse trocador poderá ser refrigerado à água ou 
a ar; usualmente, ele possui um separador de água com dispositivo de drenagem 
automática, e deverá ser colocado próximo ao compressor.
• Reservatório com válvula de segurança: a válvula usada no reservatório tem 
a função de ser um dispositivo de alívio de pressão; geralmente, essa válvula é 
instalada em equipamentos pressurizados e dutos, de modo a evitar o acúmulo 
excessivo de pressão.
• Filtro de admissão: esses filtros são usados nas instalações de ar comprimido para 
retirar partículas sólidas e óleo que geralmente existentes no ar comprimido.
FIGURA 8 – PRODUTOS GERADOS DE UMA UNIDADE DE DESTILAÇÃO DE PETRÓLEO
FONTE: Negri (2001, p. 3)
Outro dispositivo importante em um sistema de ar comprimido é o dreno 
automático, que tem como função eliminar o líquido existente no sistema. É recomendável 
que esse processo ocorra com uma taxa de perda pequena de ar comprimido. 
Caso a produção e implementação do ar comprimido não seja feita de maneira correta, 
o sistema terá alguns danos. Caso a separação da mistura de contaminantes do ar não seja 
realizada adequadamente, resultará em uma emulsão ácida e abrasiva, que irá comprometer 
o funcionamento do sistema, comprometendo-o em qualquer tipo de aplicação.
O desgaste acelerado das vedações também comprometerá o sistema, visto 
que provocará o vazamento do ar comprimido, através das tubulações, gerando perda 
de eficiência do sistema e, consequentemente, gerará retardo e prejuízo na produção. 
14
Além disso, um vazamento de condensado poderá causar corrosão dos componentes, 
diminuindo a vida útil do sistema.
Para poder usufruir dos benefícios e vantagens dos sistemas de ar comprimido, 
uma implementação correta é fundamental. É necessário selecionar criteriosamente 
os equipamentos, preparar o layout e as dimensões do sistema de distribuição, instalar 
e realizar a manutenção adequada dos equipamentos de forma a evitar problemas na 
instalação do sistema.
Diante dos conceitos vistos até aqui, é importante ressaltar que os conhecimentos 
relativos ao ar comprimido são fundamentais para fazer funcionar um sistema de ar 
comprimido eficaz. Assim, o conhecimento das propriedades e fundamentos físicos do 
ar comprimido, bem como o modo de produção e distribuição dele é primordial para 
realizar os acionamentos pneumáticos, de modo a obter um ar de qualidade circulando 
na rede de distribuição. Para isso, os tipos de controladores pneumáticos, tipos de 
circuitos pneumáticos e eletropneumáticos devem ser conhecidos.
15
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como:
• A pneumática representa tecnologias bem desenvolvidas, nas quais os componentes 
estão disponíveis de uma ampla gama de fornecedores em forma modular, 
permitindo que o projetista de engenharia especifique um sistema sob medida para 
uma aplicação particular. 
• Os sistemas à base de fluido que usam um líquido como meio de transmissão 
são conhecidos como hidráulicos, e aqueles que usam um gás são conhecidos 
como pneumáticos. Tais gases são comprimidos, sendo o ar, para ser comprimido, 
bastante utilizado por se encontrar em quantidades ilimitadas, praticamente em 
todos os lugares.
• O ar comprimido geralmente consiste em ar atmosférico com aumento de pressão 
na faixa de quatro a dez vezes para realizar tarefas que requerem mais energia 
pneumática. 
• O ar comprimido é muito utilizado em fábricas que possuem riscos, devido à 
atmosfera explosiva, e por possuir custos de produção relativamente acessíveis. 
Para uma correta utilizaçãodo ar comprimido nos diversos equipamentos, é 
importante ter em conta a qualidade do ar comprimido requerida.
• Assim como em qualquer gás, o ar comprimido também não possui uma forma 
definida. Ele se modifica a menor resistência, ou seja, o ar se adapta ao formato 
do ambiente. O ar pode ser comprimido e, quando isso acontece, o fenômeno é 
denominado de compressão, porém, ele sempre tende a apresentar uma expansão. 
• Os circuitos pneumáticos em maquinários industriais, veículos, clínicas dentárias, en-
tre outros locais, requerem uma fonte de ar comprimido com pressão constante e 
capacidade de fornecer o fluxo consumido pelos componentes do circuito. A fonte de 
ar engloba unidades de produção, distribuição e condicionamento de ar comprimido. 
• A unidade de distribuição é preferencialmente composta por tubos aéreos, que 
são compostos por uma rede principal; e uma rede secundária é derivada da rede 
principal para fornecer energia aos pontos de conexão do circuito pneumático. 
• No final da tubulação de abastecimento de água da rede secundária são instalados 
dispositivos reguladores especiais para cada tipo de equipamento, incluindo válvulas 
reguladoras de pressão, purgadores (usados para extrair condensado da rede) e filtros.
RESUMO DO TÓPICO 1
16
• Uma das etapas básicas na geração de ar comprimido é a compressão. Antes de 
chegar ao instrumento que vai consumir ar para funcionar, ele passará por uma 
série de processos. Geralmente, o tipo de compressor a ser usado e sua localização 
afetarão a quantidade de sujeira, óleo e água que entra no sistema pneumático. 
• Alguns elementos necessários para preparação e utilização do ar comprimido são: 
compressor com filtro de admissão e, para compressores de dois estágios, um 
resfriador intermediário; separador de condensado; resfriador posterior; reservatório 
com válvula de segurança; e filtro de admissão.
17
1 É necessário ter alguns cuidados com um sistema de ar comprimido, que vão da 
escolha do tipo de compressor até a unidade de tratamento do ar. Com relação aos 
elementos principais, necessários para preparação e utilização do ar comprimido, 
assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) O separador de condensado é utilizado para o tratamento de ar comprimido, 
retirando ar da água, para evitar problemas comuns de resfriamento da água e 
condensação de vapor.
b) ( ) O filtro de admissão é usado nas instalações de ar comprimido, para evitar os 
problemas comuns de resfriamento da água e condensação de vapor em gotículas.
c) ( ) Uma válvula de segurança é um dispositivo de alívio de pressão, geralmente instalada 
em equipamentos pressurizados para evitar o acúmulo excessivo de pressão. 
d) ( ) O compressor com filtro de admissão reduz a pressão de uma certa quantidade 
de volume de ar até um certo valor de pressão.
2 Sabe-se que a pressão é uma grandeza definida como uma força aplicada 
uniformemente sobre uma superfície, sendo uma grandeza física fundamental para 
um sistema de ar comprimido. Com relação aos tipos de pressões existentes, assinale 
a alternativa CORRETA:
a) ( ) A pressão manométrica é um tipo de pressão que está sendo exercida pela 
atmosfera terrestre e possui valor aproximado de 1 atm para o nível do mar a 20 °C.
b) ( ) A pressão absoluta é a diferença da pressão relativa e da pressão atmosférica, que 
também poderá ser considerada medida a partir do vácuo absoluto ou do vácuo ideal.
c) ( ) A pressão diferencial é a diferença de pressão entre duas pressões, geralmente 
expressa por uma variação ΔP. 
d) ( ) A Pressão relativa positiva é definida como uma pressão positiva que é mensurada 
em relação à pressão manométrica.
3 Na indústria, o ar comprimido é muito utilizado em fábricas que possuem riscos, 
devido à atmosfera explosiva, e por possuir custos de produção relativamente 
acessíveis. Sobre as vantagens e desvantagens do ar comprimido, classifique V para 
as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) O ar comprimido é facilmente transportável por tubulações, mesmo para distâncias 
longas, e não há necessidade de preocupação com o retorno do ar.
( ) O ar pode ser sempre armazenado em um reservatório, mas posteriormente não 
deverá ser tirado de lá.
( ) O ar comprimido é econômico somente até uma determinada força, limitado pela 
pressão normal de trabalho de 700 kPa (7 bar), e também pelo curso e velocidade.
AUTOATIVIDADE
18
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – F – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 Um tubo de Venturi é um dispositivo inicialmente desenhado para medir a velocidade 
de um fluido, aproveitando o efeito Venturi. Entretanto, alguns se utilizam para acelerar 
a velocidade de um fluido, obrigando-o a atravessar um tubo estreito em forma de 
cone. Disserte sobre o uso do efeito Venturi em um sistema de ar comprimido.
5 Caso a produção e implementação do ar comprimido não seja feita de maneira 
correta, o sistema terá alguns danos. Disserte sobre o que ocorrerá caso a mistura de 
contaminantes do ar não seja separada adequadamente. 
19
COMPRESSORES E REDES DE 
DISTRIBUIÇÃO
1 INTRODUÇÃO
Conforme vimos anteriormente, é necessário que ocorra o fenômeno da 
compressão, para gerar o ar comprimido. Para isso, é necessário um equipamento 
chamado compressor de ar, para comprimir o ar ambiente. O compressor funciona 
convertendo normalmente uma energia elétrica em energia pneumática. Assim, um 
sistema eficaz de ar comprimido deverá apresentar um compressor adequado ao tipo 
de atividade requerida.
Como qualquer outra bomba, o compressor é uma fonte de fluxo e não de 
pressão. Em outras palavras, o compressor fornece uma certa vazão de ar para a rede de 
armazenamento e distribuição, que se acumula nela devido à alta compressibilidade do ar, o 
que faz com que a pressão suba. Existem muitos tipos de compressores no mercado, mas 
o método de escolha depende da quantidade de ar, qualidade e limpeza, e quão seco o ar 
deve ser. Existem diversos níveis de padrões de escolha, a depender do tipo de compressor.
A pressão na rede é garantida de diferentes maneiras: para compressores 
pequenos, é mais comum dar partida e poder parar automaticamente o motor de 
acionamento do compressor. Outras soluções, como descarga para a atmosfera, 
reabsorção de ar comprimido, mudanças na velocidade do motor de acionamento, 
mudanças na eficiência volumétrica e alívio de pressão na válvula de admissão também 
são adequadas para compressores industriais. 
O método de controle tem como meta reduzir ou interromper a vazão fornecida 
ao reservatório de armazenamento e à rede de dutos para compatibilizá-la com a vazão 
consumida pelo circuito pneumático, de forma que a pressão do sistema permaneça 
com excelente estabilidade. Para isso, a rede de distribuição de ar comprimido é 
fundamental, e normalmente tem duas funções principais: a comunicação entre a 
fonte de produção e os equipamentos que consomem ar; e a função de operar como 
reservatório, atendendo exigências locais do sistema.
Diante desse cenário, queremos que você, acadêmico, saiba os conceitos que 
envolvem os compressores, bem como saiba classificá-los, conforme os seus tipos. 
Será estudada a preparação do ar comprimido, além de características e propriedades 
principais da rede de distribuição de ar comprimido.
UNIDADE 1 TÓPICO 2 - 
20
2 COMPRESSORES
Conforme o ar passa pelo compressor, a pressão aumenta, convertendo a 
energia cinética em energia de pressão. O ar permitido está em contato com o impulsor 
de alta velocidade (rotor laminado). O ar é acelerado e atinge uma alta velocidade, então 
o impulsor transfere energia cinética para o ar. Posteriormente, seu fluxo é retardado 
pelo difusor, forçando o aumento da pressão. Em ambientes industriais, os tipos de 
compressores utilizados são classificados em dois tipos: deslocamento positivo (ou 
volumétrico) e dinâmico. 
Os compressores volumétricos ou de deslocamento positivo têm como basereduzir o volume do gás para conseguir o aumento da pressão. Após atingir uma certa 
pressão, é aberta a válvula de descarga, ou simplesmente o ar é empurrado para o tubo de 
descarga, enquanto o volume da câmara de compressão vai diminuindo continuamente. 
Em um compressor dinâmico, quando o ar passa pelo compressor, a pressão é 
aumentada pela conversão de energia cinética em energia de pressão. Após a admissão 
do ar, esse entrará em contato com um impulsor de alta velocidade. O ar é acelerado e 
atinge uma alta velocidade, então o impulsor transferirá energia cinética para o ar. Pouco 
tempo depois, seu fluxo, através do difusor, será reduzido, forçando a pressão a aumentar. 
A seguir serão abordados os principais tipos de compressores disponíveis no mercado.
2.1 COMPRESSORES ALTERNATIVOS
Esses compressores usam um sistema de biela-manivela para converter o 
movimento rotativo do eixo no pistão ou o movimento de translação do pistão. Portanto, 
a cada rotação do atuador, o pistão avança e recua na direção do cabeçote, formando, 
assim, um ciclo de trabalho. Esta operação está relacionada ao desempenho da válvula, 
que possui uma parte móvel denominada obturador, que compara as pressões interna 
e externa do cilindro. Quando a pressão da tubulação for maior que a pressão interna do 
cilindro, o obturador da válvula de sucção se estenderá para o interior do cilindro; caso 
contrário, permanecerá fechado. A Figura 9 ilustrará esse tipo de compressor.
21
FIGURA 9 – COMPRESSOR ALTERNATIVO
FONTE: <https://bit.ly/3FXuZFW>. Acesso em: 27 set. 2021.
Na fase de admissão, o pistão se moverá na direção oposta ao cabeçote do 
cilindro. Devido à tendência de depressão no cilindro, a válvula de admissão se abrirá e 
o gás será aspirado desta forma. Se o pistão se movimentar na direção oposta, neste 
caso, em direção ao cabeçote, chega-se ao estágio de compressão, fazendo com que a 
válvula de sucção feche, e a pressão interna do cilindro seja suficiente para proporcionar 
a abertura da válvula de descarga.
Na fase de exaustão, devido a sua abertura, o movimento do pistão em direção 
ao cabeçote do cilindro descarregará gás de dentro para fora do cilindro, pois nem 
todo o gás é descarregado dele. No final do movimento do pistão, a parte chamada de 
volume morto, entre o cabeçote do pistão e o ponto final de deslocamento, faz com que 
a pressão no cilindro não caia imediatamente quando o curso de retorno inicia.
Depois que a válvula de exaustão é fechada, a pressão interna no cilindro 
começa a cair até que a pressão caia o suficiente para acionar a válvula de admissão 
novamente. Nesse momento, ambas as válvulas são fechadas. Isso é chamado de fase 
de expansão, que é uma fase anterior à fase de admissão do novo ciclo. Como a válvula 
funciona automaticamente, é óbvio que o compressor sugará e descarregará gás nas 
pressões existentes no tubo de sucção e no tubo de descarga, respectivamente. A 
Figura 10 mostrará as etapas do compressor alternativo.
22
FIGURA 10 – ETAPAS DO COMPRESSOR ALTERNATIVO
FONTE: <https://slideplayer.com.br/slide/361406/>. Acesso em: 27 set. 2021.
Na Figura 10, observam-se as etapas descritas do compressor alternativo, co-
meçando com a etapa de admissão do ar com o deslocamento do pistão na direção 
oposta ao cabeçote do cilindro, com abertura da válvula de admissão e entrada do gás. 
Em seguida, a etapa de compressão ilustra o pistão se deslocando em direção ao ca-
beçote, e fechando a válvula de sucção. Na etapa de descarga, tem-se a abertura do 
pistão, descarregando o gás de dentro para fora do cilindro. E, por fim, na etapa de ex-
pansão, o volume inicialmente contido no volume morto é expandido pelo movimento 
do pistão, reduzindo, assim, a pressão.
Quanto aos tipos de compressores alternativos, têm-se:
• Compressores alternativos de ação simples: são assim chamados porque o pistão 
se move para cima e obtém a compressão do ar em uma direção somente.
• Compressores alternativos de dupla ação: esses compressores permitem que o ar seja 
comprimido em ambas as direções de deslocamento do êmbolo. Por suas características, 
são mais eficientes do que os compressores alternativos de ação simples.
A Figura 11 ilustrará esses tipos de compressores.
23
FIGURA 11 – COMPRESSORES ALTERNATIVOS DE AÇÃO SIMPLES (ESQUERDA) E DUPLA AÇÃO (DIREITA)
FONTE: <https://slideplayer.com.br/slide/10277946/>. Acesso em: 27 set. 2021.
Quanto ao formato desses compressores, existe uma diferença entre a articulação 
existente e a biela. A Figura 11 ilustra, no tipo de ação simples, o pistão com deslocamento 
para cima, obtendo a compressão do ar em uma direção apenas. Já no tipo de dupla ação é 
ilustrado que o ar é comprimido em ambas as direções de deslocamento do êmbolo.
2.2 COMPRESSORES ROTATIVOS
Para atingir a pressão operacional ideal, esses compressores utilizam o 
movimento rotacional dos componentes internos. Eles promovem diretamente a entrada 
e a compressão do ar. Esses compressores são divididos em três tipos: compressor de 
palheta, compressores de parafuso e compressores de lóbulos.
Tais compressores de palhetas possuem essa denominação porque possuem 
um rotor central ou tambor que gira excentricamente em relação ao invólucro, e tem 
fendas radiais que se estendem por todo o comprimento, com pás retangulares inseridas 
nele. Isso poderá ser visto mais claramente na Figura 12.
FIGURA 12 – COMPRESSOR DE PALHETA
FONTE: <https://pt.slideshare.net/EltonRicardo/aula-01-histrico-pneumtica>. Acesso em: 27 set. 2021.
24
Em relação aos compressores de parafuso, tem-se, neste tipo, de compressor 
dois rotores que possuem movimento de rotação, girando em sentidos opostos em 
forma de parafusos, e mantendo, assim, um estado de engrenamento entre eles. Isso 
poderá ser visto conforme ilustra a Figura 13.
FIGURA 13 – COMPRESSOR DE PARAFUSO
FONTE: <https://pt.slideshare.net/EltonRicardo/aula-01-histrico-pneumtica>. Acesso em: 27 set. 2021.
Este tipo de compressor é projetado para comprimir certos fluidos. Obviamente, 
o ar é um componente comprimido por um compressor de ar de parafuso. No entanto, ao 
contrário de outros modelos de compressor, este modelo foi projetado para comprimir 
grandes quantidades de ar. Daí o aumento da utilização desse tipo de compressor, pois 
além de aplicações industriais, também é utilizado para movimentação de máquinas e, 
até mesmo, para geração de energia.
Os compressores de lóbulos são equipamentos industriais eletromecânicos, 
que são compostos por um cilindro e dois rotores excêntricos, projetados com grande 
precisão, de modo a serem sempre tangentes ao cilindro e tangentes um ao outro. A 
Figura 14 ilustrará esse tipo de compressor.
25
FIGURA 14 – COMPRESSOR DE LÓBULO
FONTE: <https://bit.ly/3HzifFw>. Acesso em: 27 set. 2021. 
Este compressor é um dos tipos que são lubrificados fora da câmara de 
compressão, o que garantirá a distribuição do ar sem risco de contaminação do óleo. 
Neste modelo, dois rotores com formato de parafuso são inseridos durante a rotação 
para fornecer ar na câmara, que possui portas de sucção e exaustão para eliminar 
cargas axiais ou de empuxo. 
Os compressores discutidos até aqui são do tipo volumétrico. Veremos a seguir 
os principais tipos de compressores dinâmicos.
2.3 COMPRESSOR RADIAL
Denominados também de compressores centrífugos, os compressores radiais 
consistem em uma série de rodas e pás dispostas em série no mesmo eixo. O ar entra no 
tubo de sucção e passa por sua primeira roda, acontecendo um aumento de velocidade. 
Em seguida, ele passará pelo difusor, com redução de velocidade e aumento de pressão. 
Após, passará pelo coletor e entrará na segunda rodada, na qual ocorrerá uma nova 
centrifugação. Portanto, a pressão do ar aumenta gradualmente até ser descarregado. 
A Figura 15 ilustrará as várias partes do compressor radial.
FIGURA 15 – COMPRESSOR RADIAL
FONTE: <https://bit.ly/3eIV9QA>. Acesso em: 27 set. 2021.
26
Os compressores radiais são amplamente utilizados em aplicaçõesindustriais. 
Eles são usados em processos que usam ar comprimido nas indústrias química e 
petroquímica para apoiar a engenharia de processo. Também é utilizado no tratamento 
de efluentes e na renovação do ar em diversos ambientes.
2.4 COMPRESSOR AXIAL
Os compressores axiais, também denominados de turbocompressores (Figura 
16), funcionam da seguinte forma: o ar, após a admissão, é acelerado axialmente por uma 
série de pás giratórias que giram no sentido axial. O fluxo do fluido é tem direcionamento 
radial, e do raio da entrada para o raio de saída tem-se uma mudança significativa.
FIGURA 16 – COMPRESSOR AXIAL
FONTE: <https://slideplayer.com.br/amp/51766/>. Acesso em: 27 set. 2021.
A velocidade do ar aumenta gradualmente e as lâminas fixas convertem a 
energia cinética em pressão. Um tambor de balanceamento é normalmente embutido 
no compressor para equilibrar o empuxo axial. Os compressores axiais são usualmente 
de menor tamanho e possuem menor peso em relação aos compressores centrífugos 
equivalentes, funcionando geralmente com velocidades mais altas.
Ao operar na carga máxima de trabalho, a quantidade de ar fornecida poderá ser 
definida como a quantidade total do compressor em m³. Isso ainda poderá ser definido de 
forma teórica ou efetiva. O volume teórico é determinado multiplicando-se o volume do 
cilindro pelo número de revoluções do compressor, também deve-se considerar a efici-
ência do compressor como parâmetro para determinar a quantidade de ar (FIALHO, 2011).
Já o volume efetivo é a quantidade de ar que vai ser utilizado efetivamente, para 
fazer os automatismos pneumáticos funcionar. O rendimento varia de acordo como tipo 
de compressor. A pressão também é um fator muito importante, pois é através dela 
27
que conseguimos a força desenvolvida pelos atuadores, a pressão também pode ser 
definida como: pressão de regime e pressão de trabalho.
Em relação ao volume efetivo, este é a quantidade de ar efetivamente utilizada 
para automatizar o trabalho pneumático. O desempenho varia de acordo com o tipo 
de compressor. A pressão também é um fator muito importante, pois por meio dela 
podemos obter a força gerada pelo atuador, que também pode ser definida como: 
pressão de regime e pressão de trabalho (FIALHO, 2011).
A pressão que o compressor fornece efetivamente à tubulação é denominada 
de pressão da zona e esta pressão alimenta todos os componentes. Devido às 
oscilações de temperatura, não é recomendável usar a pressão liberada pelo tanque 
de armazenamento de óleo em um dispositivo automático. A pressão de trabalho é a 
pressão utilizada para acionar vários dispositivos automáticos. 
A pressão deverá ser inferior à pressão de regime. Para isso ocorrer, uma válvula 
redutora de pressão, normalmente denominada LUBRIFIL, é utilizada. O conjunto é 
composto de válvula redutora de pressão, manômetro e lubrificador. Com isso, a pressão 
é reduzida, mantendo-se constante, de forma a garantir a força e a velocidade geradas 
pelo dispositivo automático, durante o processo.
O compressor usa dois modos de ativação diferentes, que são iniciados por um 
motor elétrico e um motor de explosão, respectivamente. Em motores de explosão, uti-
liza-se gasolina ou diesel. Normalmente, o tipo de acionamento é selecionado de acor-
do com as necessidades e, neste caso, o local de instalação seria o fator de escolha. A 
gama de acionamentos de motor é muito ampla, desde baixa potência para laboratórios, 
residências e oficinas até alta potência para uso industrial com grandes reservatórios.
3 PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO
Neste capítulo será explicado o tratamento do ar comprimido, antes de chegar 
aos pontos de alimentação dos equipamentos. Após a compressão, o ar é resfriado e 
armazenado em reservatórios e deverá passar por um processo de preparação, que 
consiste na retirada da umidade, através de desumidificadores. 
Da mesma forma será apresentado como tratar o ar comprimido antes de atingir 
o ponto de alimentação do equipamento. Após a compressão, o ar é então resfriado e 
armazenado nos reservatórios de armazenamento, devendo passar por um processo de 
preparação que inclui a retirada da umidade por meio de um desumidificador. O tamanho 
do reservatório de ar comprimido dependerá, principalmente, de fatores, como:
• Consumo de ar da instalação.
• Produção do compressor em volume de ar comprimido.
• Tipo de regulagem em relação ao ciclo do compressor.
28
• Dimensão da rede de distribuição.
• Queda na rede de suprimento de pressão admissível.
O processo de preparação envolve a remoção da umidade gerada pelos 
desumidificadores ou secadores, que podem ser operados por refrigeração, por processo 
químico de absorção ou por processo físico de adsorção. O símbolo do elemento de 
secagem em uma rede de ar comprimido será ilustrado na Figura 17.
FIGURA 17 – SIMBOLOGIA PARA SECAGEM
FONTE: O autor
Após a secagem e resfriamento, o ar comprimido é distribuído pela fábrica por 
meio de uma rede de distribuição em malha fechada ou em circuito aberto (mais barata 
e geralmente utilizada para menor consumo, quando não há demanda simultânea), 
dividido em várias partes, e restrito por válvulas nas linhas. Existem drenos e várias 
tomadas de ar ao longo das linhas de distribuição para consumo.
Pode-se distinguir entre linha principal, rede secundária da linha de distribuição 
e linha de conexão. Geralmente, essas linhas reduzem a perda de carga usando 
algumas restrições ou curvas acentuadas, que são colocadas com uma inclinação, de 
aproximadamente 3% na tubulação, de modo que a umidade condensada nessas linhas 
possa estar direcionada para o ponto de drenagem.
Embora a compra de um secador de ar comprimido geralmente seja considerada 
um grande investimento na empresa, pode-se constatar que a implantação de um se-
cador de ar comprimido se tornou muito lucrativa, e o custo poderá ser recuperado em 
pouco tempo. Existem várias maneiras de secar o ar e, em seguida, discutiremos os três 
métodos mais usados, tanto do ponto de vista do resultado quanto de sua maior difusão.
3.1 SECAGEM POR REFRIGERAÇÃO
O método de desumidificar o ar comprimido por refrigeração é manter o ar a 
uma temperatura baixa o suficiente para remover uma grande quantidade de água e, 
assim, não danificar o funcionamento do equipamento de nenhuma forma, porque a 
capacidade de retenção do ar à umidade é uma função da temperatura.
29
FIGURA 18 – SECAGEM POR REFRIGERAÇÃO
FONTE: Faria (2000, p. 42)
Além de remover a água, também faz com que o óleo lubrificante e a emulsão 
do compressor formem uma emulsão na câmara de resfriamento, ajudando, assim, a 
remover uma certa quantidade de emulsão. O método de secagem por refrigeração é 
muito simples, conforme a Figura 18.
O ar comprimido entra inicialmente em A no pré-resfriador (trocador de calor), e a 
temperatura cai devido à saída do ar do resfriador principal no ponto B. No resfriador prin-
cipal, quando o ar entra em contato com o circuito de refrigeração, ele é resfriado ainda 
mais. Nesta fase, a umidade presente no condicionador de ar formará uma pequena gota 
de água encanada, chamada de condensado, que será eliminada pelo separador no ponto 
C; logo, a água depositada será despejada na atmosfera, através do dreno no ponto D. 
No resfriador principal, a temperatura do ar comprimido é mantida entre 0,65 e 3,2 
°C por um termostato atuando no compressor de refrigeração no ponto E. O ar comprimido 
seco é devolvido ao trocador de calor original no ponto A, pré-resfriando no ar de entrada 
úmido, e coletando, assim, parte do calor do ar. O calor obtido é utilizado para recuperar sua 
energia e evitar o resfriamento por expansão. Se for liberado na rede de distribuição em 
baixas temperaturas devido à alta velocidade, a expansão irá causar a formação de gelo.
30
3.2 SECAGEM POR ABSORÇÃO
Esse método de secagem é um processo de fixação de um concentrado, formado, 
geralmente, por líquido ou gás, dentro da massa de um concentrado sólido devido a uma 
sériede reações químicas. Dessa forma, é um método de usar uma substância sólida ou 
líquida que poderá absorver outra substância líquida ou gasosa. Esse processo também 
é denominado processo químico de secagem. A Figura 19 ilustrará esse processo. 
FIGURA 19 – SECAGEM POR ABSORÇÂO
FONTE: Faria (2000, p. 43)
A Figura 19 ilustra o ar sendo conduzido em determinado volume por meio de 
substâncias higroscópicas, insolúveis ou deliquescentes, como as pastilhas dessecan-
tes, que absorvem a umidade do ar, produzindo condensado para realizar as reações 
químicas. Ao final do processo, o ar seco é retirado. 
O elemento secador é um material granular com bordas ou formas de pérolas. 
O elemento de secagem é composto por quase 100% de sílica, também chamada de 
GEL – sílica gel. Cada vez que o elemento secador é saturado, ele poderá ser regenerado 
de forma simples: ao fluir ar quente dentro da câmara de saturação, esse ar absorverá a 
umidade, eliminando-a do elemento.
31
FIGURA 20 – SECAGEM POR ADSORÇÃO
3.3 SECAGEM POR ADSORÇÃO
Nesse tipo de secagem (Figura 20), a água é colocada sobre uma superfície sóli-
da, e o agente que provoca a secagem é um material granular (gel), que consiste em qua-
se 100% de sílica (sílica gel). Normalmente são usados dois tanques: enquanto um tanque 
saturado apresentar o gel, o outro tanque terá o fluxo de ar direcionado para ele. O tanque 
saturado é regenerado por secagem com ar quente e, nesses secadores, consegue-se al-
cançar os menores pontos de orvalho, equivalente em temperaturas menores que -90 °C.
FONTE: Croser e Ebel (2002, p. 19)
Aqui, as moléculas de um adsorvato são fixadas na superfície do adsorvente, 
geralmente, poroso e granular, ou seja, é a deposição de moléculas de uma substância 
(como água) na superfície de outra geralmente sólida. Este método também é chamado 
de processo físico de secagem, entretanto, maiores detalhes são desconhecidos.
32
A teoria aceita é que há forças desequilibradas na superfície sólida, que afetam 
as moléculas de líquido e gás, por meio de sua atração, portanto, pode-se considerar 
que as moléculas são adsorvidas na monocamada ou multimolecular do sólido, de forma 
a atingir um equilíbrio semelhante à lei do octeto dos átomos. O processo de adsorção 
é regenerativo, ou seja, após o material adsorvente ser saturado com umidade, a água 
será liberada durante o aquecimento regenerativo.
4 REDE DE DISTRIBUIÇÃO
Devido à racionalização e automação dos equipamentos de fabricação, a 
indústria precisa constantemente de quantidades maiores de ar para suas operações 
que envolvem ar comprimido. Cada máquina e equipamento requer certa quantidade 
de ar, que é fornecida por um compressor por meio de uma rede de distribuição tubular.
O diâmetro do tubo deverá ser selecionado de forma que, caso haja aumento do con-
sumo, um valor de 10 kPa (0,1 bar) não seja excedido na queda de pressão entre o depósito e o 
consumidor. Caso a queda de pressão exceda esse valor, a capacidade do sistema será bas-
tante reduzida, prejudicando a lucratividade do sistema. No projeto de novos equipamentos, 
deve-se prever que futuramente se expandam para aumentar a demanda (consumo) de ar, 
devendo ser o maior diâmetro das tubulações da rede de distribuição. A montagem subse-
quente (expansão) de uma rede de distribuição maior incorrerá em altos custos.
A escolha do diâmetro da tubulação não é realizada por quaisquer fórmulas em-
píricas para aproveitar tubos por acaso existentes no depósito, mas sim considerando-se: 
O diâmetro do tubo não poderá ser selecionado por qualquer fórmula empírica 
em casos de aproveitamento de tubulações que estejam sobrando em estoque no 
depósito. Portanto, os seguintes fatores devem ser considerados:
• Volume corrente (fluxo).
• Comprimento do tubo.
• Queda de pressão admissível.
• Pressão do trabalho.
• Quantidade de pontos de estrangulamento na rede.
Em termos práticos, utiliza-se um nomograma, ilustrado na Figura 21, que ajuda 
a verificar a queda de pressão ou o diâmetro do tubo na rede. O crescimento necessário 
no futuro deverá ser previsto e considerado.
33
FIGURA 21 – NANOGRAMA PARA OBTENÇÃO DE DIÂMETRO DO TUBO NA REDE
FONTE: <https://bit.ly/31krr1c>. Acesso em: 27 set. 2021.
Neste nomograma, um traço deverá ser usado para conectar o valor da coluna 
A (o comprimento do tubo) com o valor da coluna B (consumo de ar) e estendê-lo para 
a coluna C (eixo de referência 1), para obter o ponto de interseção. O próximo passo é 
combinar o valor da coluna E (pressão) com o valor da coluna C (queda de pressão), 
passando pela coluna F (eixo de referência 2), para obter uma interseção. Os pontos que 
passam pelos eixos 1 e 2 devem ser combinados em uma linha para obter o valor inicial 
do tubo na coluna C (diâmetro do tubo).
Para elementos de estrangulamento da vazão, tais como: válvula de gaveta, 
válvula de passagem, peça em T, entre outros, tem-se uma conversão das resistências 
em comprimentos equivalentes. O comprimento equivalente inclui o comprimento 
34
linear do tubo reto, e a passagem de ar de resistência do tubo reto é igual à resistência 
fornecida pelo componente em questão. A seção transversal do tubo de comprimento 
equivalente é igual à do tubo usado na rede.
Isso não é importante apenas para o dimensionamento correto, mas também 
para a montagem da tubulação. Os tubos de ar comprimido requerem manutenção 
regular, por isso não devem ser instalados em paredes ou cavidades estreitas na medida 
do possível, pois isso dificultará a detecção de vazamentos de ar. Pequenos vazamentos 
são a causa de uma grande perda de pressão.
Dutos, especialmente redes abertas, devem ser monitorados com uma incli-
nação de 1-2% na direção do fluxo. Devido à formação de condensado, o ramal de to-
mada de ar deverá ser instalado na parte superior do tubo principal, em uma tubulação 
horizontal. Isso evitará que o condensado que pode existir no tubo principal alcance a 
entrada de ar pelo ramal.
Para interceptar e drenar a água condensada, uma torneira com dreno deverá 
ser instalada na parte inferior das tubulações principais. Tais tubulações são geralmen-
te montadas em circuito fechado. Ligações de derivação são instaladas partindo-se da 
tubulação principal. Quando o consumo de ar é alto, um abastecimento uniforme poderá 
ser obtido por meio deste tipo de montagem, sendo que o ar fluirá em ambas as direções.
Para melhor distribuir o ar, a definição do layout é muito relevante, de forma que o 
arranjo deverá ser feito em um desenho ou escala isométrica, permitindo que o comprimento 
do tubo seja obtido em diferentes comprimentos de extensão. O diagrama de layout mostra 
a rede de distribuição principal, bem como as ramificações, além de todos os pontos de 
consumo, de modo a incluir aplicações futuras. O diagrama ainda apresentará a pressão 
nesses pontos, a posição da válvula de fechamento, conexão, curvatura, separador de 
condensado, entre outros elementos. Através do layout, o caminho mais curto da tubulação 
pode ser definido, reduzindo, assim, a perda de carga e economizando custos.
Para o tipo de linha de produção a ser executada, pode-se ter em dois tipos: anel 
fechado (circuito fechado) ou circuito aberto. Assim, devem ser analisadas as vantagens 
e desvantagens de cada linha. A rede de distribuição é geralmente um circuito fechado 
(Figura 22), localizado ao redor da área na qual o ar comprimido é necessário. Deste anel 
saem ramificações para pontos distintos de consumo.
35
FIGURA 22 – REDE DE DISTRIBUIÇÃO EM CIRCUITO FECHADO
FONTE: Faria (2000, p. 47)
Além de proporcionar uma distribuição de ar comprimido mais uniforme para 
consumo intermitente, o circuito fechado também ajudará a manter uma pressão 
constante. Porém, como a fluxo não tem direção, é difícil separar a umidade. O fluxo flui 
em duas direções, dependendo do local de consumo.
Diante dos conceitos vistos até aqui, é importante ressaltar que os conhecimentos 
relativos aos compressores são fundamentais para a produçãode ar comprimido, de 
modo a fornecer uma fonte de ar contínua para realizar os acionamentos pneumáticos. 
Foi visto que há uma importância em conhecer equipamentos como desumidificadores 
ou secadores, responsáveis pelo processo de preparação do ar comprimido. Por fim, 
o correto dimensionamento das redes de distribuição de ar tem sua importância para 
obter um ar de qualidade que irá circular por elas.
36
RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como:
• Conforme o ar passa pelo compressor, a pressão aumenta, convertendo a energia 
cinética em energia de pressão. 
• O ar permitido está em contato com o impulsor de alta velocidade (rotor laminado). 
O ar é acelerado e atinge uma alta velocidade, então o impulsor transfere energia 
cinética para o ar. Posteriormente, seu fluxo é retardado pelo difusor, forçando o 
aumento da pressão.
• Os compressores volumétricos ou de deslocamento positivo têm como base reduzir o 
volume do gás para conseguir o aumento da pressão. Após atingir uma certa pressão, 
será aberta a válvula de descarga, ou simplesmente o ar é empurrado para o tubo de 
descarga enquanto o volume da câmara de compressão vai diminuindo continuamente.
• Em um compressor dinâmico, quando o ar passa pelo compressor, a pressão é au-
mentada pela conversão de energia cinética em energia de pressão. Após a admissão 
do ar, esse entrará em contato com um impulsor de alta velocidade. O ar é acelerado e 
atinge uma alta velocidade, então o impulsor transfere energia cinética para o ar. Por 
fim, o fluxo, através do difusor, será reduzido, forçando a pressão a aumentar.
• O processo de preparação do ar comprimido envolve a remoção da umidade gerada 
pelos desumidificadores ou secadores, que podem ser operados por refrigeração, 
por processo químico de absorção ou por processo físico de adsorção.
• Após a secagem e resfriamento, o ar comprimido é distribuído pela fábrica por meio 
de uma rede de distribuição em malha fechada ou em circuito aberto (mais barata 
e geralmente utilizada para menor consumo quando não há demanda simultânea), 
dividido em várias partes, e restrito por válvulas nas linhas.
• O método de desumidificar o ar comprimido por refrigeração é manter o ar a uma 
temperatura baixa o suficiente para remover uma grande quantidade de água 
para não danificar o funcionamento do equipamento de nenhuma forma, porque a 
capacidade de retenção do ar à umidade é uma função da temperatura.
• O diâmetro do tubo deverá ser selecionado de forma que caso haja aumento do 
consumo, um valor de 10 kPa (0,1 bar) não deve ser excedido na queda de pressão entre 
o depósito e o consumidor. Caso a queda de pressão exceda esse valor, a capacidade 
do sistema será bastante reduzida, prejudicando a lucratividade do sistema.
37
• Dutos, especialmente redes abertas, devem ser monitorados com uma inclinação de 
1-2% na direção do fluxo. Devido à formação de condensado, o ramal de tomada de ar 
deverá ser instalado na parte superior do tubo principal em uma tubulação horizontal.
• Para melhor distribuir o ar, a definição do layout é muito relevante, de forma que o 
arranjo deverá ser feito em um desenho ou escala isométrica, para permitir que o 
comprimento do tubo seja obtido em diferentes comprimentos de extensão. O dia-
grama de layout mostra a rede de distribuição principal, bem como as ramificações, 
além de todos os pontos de consumo, de modo a incluir aplicações futuras.
38
1 O processo de preparação envolve a remoção da umidade gerada pelos desumidifica-
dores ou secadores, que podem ser operados por refrigeração, por processo químico 
de absorção ou por processo físico de adsorção. Com relação aos processos de seca-
gem, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) O método de desumidificar o ar comprimido por refrigeração é manter o ar a uma 
temperatura alta o suficiente para remover uma grande quantidade de água para 
não danificar o funcionamento do equipamento.
b) ( ) A secagem por refrigeração é um processo de fixação de um concentrado, 
formado, geralmente, por líquido ou gás, dentro da massa de um concentrado 
sólido, devido a uma série de reações químicas.
c) ( ) A secagem por absorção é um processo de fixação de um concentrado, formado, 
geralmente, por líquido ou gás, dentro da massa de um concentrado sólido, 
devido a uma série de reações químicas.
d) ( ) Na secagem por adsorção, o ar comprimido é colocado sobre uma superfície, e o 
agente que provoca a secagem é um material pastoso, que consiste em 100% de 
sílica (sílica gel).
2 Após a compressão, o ar é resfriado e armazenado nos reservatórios de armazenamento, 
devendo passar por um processo de preparação que inclui a retirada da umidade por meio 
de um desumidificador. O tamanho do reservatório de ar comprimido irá depender princi-
palmente de alguns fatores. Com relação a esses fatores, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) Consumo de ar da instalação; produção do compressor em volume de ar com-
primido; tipo de regulagem em relação ao ciclo do compressor; queda na rede de 
suprimento de pressão admissível.
b) ( ) Consumo de ar da instalação; tipo de regulagem em relação ao ciclo do compressor; 
dimensão da rede de distribuição; queda na rede de suprimento de pressão admissível.
c) ( ) Consumo de ar da instalação; produção do compressor em volume de ar 
comprimido; tipo de regulagem em relação ao ciclo do compressor; dimensão da 
rede de distribuição; queda na rede de suprimento de pressão admissível.
d) ( ) Produção do compressor em volume de ar comprimido; tipo de regulagem em 
relação ao ciclo do compressor; dimensão da rede de distribuição; queda na rede 
de suprimento de pressão admissível.
3 Sabe-se que é necessário ocorrer o fenômeno da compressão, para gerar o ar 
comprimido. Para isso, é necessário um equipamento chamado compressor de ar 
para comprimir o ar ambiente. Com relação aos compressores, classifique V para as 
sentenças verdadeiras e F para as falsas:
AUTOATIVIDADE
39
( ) Conforme o ar passa pelo compressor, a pressão aumenta, convertendo a energia 
cinética em energia de pressão.
( ) Os compressores volumétricos ou de deslocamento positivo têm como base 
aumentar o volume do gás, para conseguir o aumento da pressão.
( ) Em um compressor dinâmico, quando o ar passa pelo compressor, a pressão é 
aumentada pela conversão de energia cinética em energia de pressão.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – F – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 Devido à racionalização e automação dos equipamentos de fabricação, a indústria precisa 
constantemente de quantidades maiores de ar para suas operações que envolvem ar 
comprimido. Disserte sobre quais fatores devem ser considerados para realizar a escolha 
do diâmetro da tubulação de um sistema de distribuição de ar comprimido.
5 Para melhor distribuir o ar, a definição do layout é muito relevante, de forma que o 
arranjo deverá ser feito em um desenho ou escala isométrica para permitir que o 
comprimento do tubo seja obtido em diferentes comprimentos de extensão. Disserte 
sobre o que mostra um diagrama de layout de uma rede de ar comprimido.
40
41
TÓPICO 3 - 
CONTROLADORES PNEUMÁTICOS
1 INTRODUÇÃO
O controlador pneumático é um aparato utilizado para ajustar a pressão do ar 
entre os diversos postos de trabalho em uma indústria. O controlador pneumático é 
conectado à linha de ar, principal do compressor de ar, permitindo que o operador ajuste 
o controlador e altere a pressão do ar, de modo que a pressão do ar principal seja mantida 
em um nível operacional mais alto. A vantagem de usar um controlador pneumático para 
ajustar a pressão do ar é que ele elimina a condensação do compressor de velocidade 
variável, de forma a reduzir a quantidade de água no sistema de ar.
Uma grande parte das máquinas de ar comprimido exigem diferentes pressões 
de ar para funcionar corretamente. Logo, esse é o motivo de um controlador pneumáticoser um ativo valioso para o sistema. A função do controlador pneumático é agir como 
uma placa de circuito, que poderá regular e distribuir o suprimento de ar. Após o ajuste, 
o ar será introduzido em cada componente a uma pressão apropriada.
Sabe-se que, atualmente, a maior parte das fábricas utilizam um controlador 
pneumático na linha de ar principal; outras usam um controlador pneumático de forma 
separada em cada estação de trabalho. Esse arranjo possibilitará que apenas um 
operador faça ajustes eficazes em cada ferramenta para produzir os melhores resultados 
em cada estação de trabalho. Por isso, caro acadêmico, neste Tópico 3, abordaremos 
sobre os atuadores e circuitos pneumáticos, que devem ser estudados para garantir um 
bom desempenho em sistemas de automação que usam ar comprimido. 
UNIDADE 1
2 ATUADORES PNEUMÁTICOS
Anteriormente, vimos a produção e preparação do ar comprimido. Agora, será 
visto como o ar comprimido é posto para funcionar. Geralmente, ao determinar e aplicar 
um comando, a força final ou torque necessário é inicialmente conhecido e deverá ser 
aplicado em um ponto específico, para obter o efeito desejado. Portanto, é necessário 
um dispositivo que converta em trabalho a energia contida no ar comprimido.
Os atuadores pneumáticos são elementos que convertem em trabalho 
mecânico a energia armazenada no ar comprimido. Estes elementos poderão produzir 
movimentos lineares, rotativos ou oscilantes. Entre os atuadores, destacam-se os 
cilindros pneumáticos, que são elementos formados por uma haste com êmbolo, dotada 
de movimento linear dentro de um cilindro, de tal forma que o êmbolo da haste dividirá 
internamente o cilindro em duas cavidades, conforme a Figura 23. 
42
Os atuadores pneumáticos são componentes que transformam a energia 
armazenada no ar comprimido em trabalho mecânico. Estes dispositivos poderão 
produzir movimentos lineares, rotacionais ou oscilantes. Os cilindros pneumáticos se 
destacam entre os atuadores e são elementos formados por uma haste do pistão que 
se moverá linearmente no cilindro. Dessa forma, o pistão da haste dividirá internamente 
o cilindro em duas cavidades. Isso poderá ser observado, conforme ilustra a Figura 23. 
FIGURA 23 – CILINDRO PNEUMÁTICO
FONTE: Adaptado de <https://bit.ly/3qN7SXU>. Acesso em: 27 set. 2021.
De acordo com Faria (2000), os cilindros diferem uns dos outros, nos detalhes de 
construção, de acordo com seu trabalho e características de uso. Existem basicamente 
dois tipos de cilindros:
• Simples efeito ou simples ação.
• Duplo efeito ou dupla ação, com e sem amortecimento.
O mesmo autor diz que existem outros tipos de construção derivados, como:
• Cilindro de D.A. com haste dupla.
• Cilindro duplex contínuo (Tandem).
• Cilindro duplex geminado (múltiplas posições).
• Cilindro de impacto.
• Cilindro de tração por cabos.
O cilindro de simples ação (Figura 24) possui interface para ar comprimido e 
interface para exaustão, podendo ter as funções de avanço e retorno por mola, ou ainda 
força externa de retorno. Quando o ar comprimido é fornecido, o cilindro se moverá para 
frente ou para trás. O movimento complementar é feito por molas internas.
43
FIGURA 24 – CILINDRO DE SIMPLES AÇÃO
FIGURA 25 – MOVIMENTO DE AVANÇO E RETORNO DO CILINDRO DE AÇÃO SIMPLES
FONTE: Faria (2000, p. 67)
FONTE: <https://bit.ly/3pNrrQD>. Acesso em: 27 set. 2021.
Os cilindros de simples ação realizam trabalhos apenas em uma direção de mo-
vimento, por exemplo, usando ar comprimido para o avanço. Na direção oposta (retorno), 
o movimento é produzido por mola ou por gravidade, conforme mostrará a Figura 25.
Ao injetar ar comprimido na câmara esquerda do cilindro, o êmbolo é movimentado 
para a direita, acontecendo uma compressão da mola e consequentemente estendendo 
a haste. A junta de vedação instalada no êmbolo do cilindro evita que o ar comprimido 
vaze para a direita da câmara esquerda quando o cilindro se move para frente. A mola 
libera ar comprimido da câmara esquerda do cilindro para a atmosfera e, então, o 
estende e empurra o êmbolo para a esquerda, contraindo, assim, a haste do pistão e 
dessa forma tem-se o retorno do cilindro.
O cilindro de dupla ação (Figura 26) usa ar comprimido para trabalhar em 
direções de avanço e retorno. Portanto, o consumo final de energia de um cilindro de 
dupla ação é o dobro do de um cilindro de simples ação.
44
FIGURA 26 – CILINDRO DE DUPLA AÇÃO
FIGURA 27 – MOVIMENTO DE AVANÇO E RETORNO DO CILINDRO DE AÇÃO DUPLA
FONTE: Faria (2000, p. 67)
FONTE: Faria (2000, p. 66)
O cilindro de dupla ação usa ar comprimido para realizar movimentos de avanço 
e retorno em duas direções de movimento. O ar comprimido injeta na câmara direita do 
cilindro e, com isso, o êmbolo é empurrado para a esquerda, de modo a retrair a haste e 
o ar acumulado na câmara é descarregado da esquerda para a atmosfera. Em seguida, 
há o retorno do cilindro, conforme mostrará a Figura 27.
No sentido inverso, ao injetar ar comprimido na câmara esquerda do cilindro, o 
êmbolo é empurrado para a direita, a haste do pistão é estendida e o ar acumulado na 
câmara direita é descarregado para a atmosfera, ocorrendo, assim, o avanço do cilindro. 
Em ambos os movimentos, são instaladas juntas de vedação no pistão para evitar que o 
ar comprimido vaze de uma câmara para a outra.
45
As camisas do cilindro podem ser feitas de tubos de aço, bronze ou latão, 
enquanto as camisas de cilindro mais modernas usam perfis de alumínio 
padrão. O cilindro também pode ter um ímã permanente instalado em torno 
do êmbolo para detecção por um sensor de posicionamento magnético.
INTERESSANTE
Uma grande parte dos cilindros também usará um retentor de limpeza, que é 
instalado na tampa frontal, e a função do retentor é evitar que a sujeira penetre na haste 
da válvula quando a haste da válvula é retraída. Alguns cilindros têm amortecedores de 
fim de curso para evitar que o pistão atinja nas tampas dianteira e traseira com maior 
impacto no final do movimento tanto de avanço como de retorno.
De acordo com a finalidade do projeto do cilindro, existem muitos modelos e tama-
nhos diferentes de cilindros. Considerando que a área de ação do ar comprimido no cilindro 
é proporcional à força que ele pode exercer, esses componentes poderão ser encontrados 
no mercado em diferentes diâmetros, e sua estrutura varia de fabricante para fabricante.
Os cilindros pneumáticos podem ser conectados a máquinas ou componentes 
mecânicos de várias maneiras, dependendo do trabalho a ser executado e do espaço 
disponível no equipamento industrial. O cilindro poderá ser fixado ao conjunto mecânico 
através da montagem de pés ou flanges dianteiro e traseiro, munhões de basculamento 
ou diretamente através das roscas disponíveis na extremidade do conjunto pneumático, 
conforme mostrará a Figura 28.
46
FIGURA 28 – FORMAS DE MONTAGEM E FIXAÇÃO DOS CILINDROS
FONTE: Faria (2000, p. 69)
Em uma automação de processos de produção industrial, os cilindros são aco-
plados mecanicamente entre si, constituindo braços de robôs manipuladores em até seis 
graus de liberdade, controlado eletronicamente e monitorado por sensores de proximidade.
3 CIRCUITOS PNEUMÁTICOS
O circuito pneumático é representado em forma gráfica, de modo a demonstrar 
a relação entre os componentes do controle, evidenciando a operação do comando. De 
acordo com Pavani (2011), o circuito é considerado um elemento de importante valor 
de manutenção para as pessoas, pois é justamente assim que se inicia o processo de 
47
detecção de falhas no sistema. É importante projetar claramente o circuito pneumático 
de forma que seja de fácil interpretação por todos. Portanto, o circuito deverá ser 
representado por símbolos padronizados (Figura 29) e deverá obedecer a certas regras 
quanto ao layout dos componentes.
FIGURA 29 – SIMBOLOGIA DAS VÁLVULAS PNEUMÁTICAS
Símbolo Descrição
Cilindro de simples efeito, haste do embolo 
simples, curso de contracção 
por força externa
Cilindro de duploefeito, haste simples
Cilindro de duplo efeito, haste simples 
antigiro
Cilindro de duplo efeito, montagem com 
tampa posterior, haste simples
Cilindro hidro-pneumático de duplo efeito, 
haste simples
Cilindro de duplo efeito com haste passante 
com extremidade dupla
Cilindro de duplo efeito com haste passante 
antigiro com extremidade dupla
Cilindro de duplo efeito hidro-pneumático 
com haste passante
Cilindro de simples efeito, haste simples, 
curso de contracção por mola
48
Cilindro de simples efeito, haste simples 
antigiro, curso de contracção por mola
Cilindro de simples efeito, haste simples, 
curso por mola, avanço de contracção por 
pressão do ar
Cilindro de simples efeito, haste simples 
antigiro, avanço por mola, curso de 
contracção por pressão de ar
Cilindro de duplo efeito com amortecimento 
ajustável nas duas extremidades, haste 
simples
Cilindro de duplo efeito com amortecimento 
ajustável nas duas extremidades, haste 
passante
Cilindro sem haste acoplado 
magneticamente
Cilindro de duplo efeito, haste do embolo 
simples, com regulador de caudal 
incorporado
Cilindro de duplo efeito, haste passante, com 
regulador de caudal incorporado
Cilindro com leitura de curso, haste simples
Cilindro com leitura de curso com travão, 
haste simples
49
Cilindro de duplo efeito com bloqueio, haste 
simples
FONTE: <https://bit.ly/3sY7pF8>. Acesso em: 27 set. 2021.
QUADRO 2 – SEQUÊNCIA DE COMANDO (FLUXO DE SINAIS)
FONTE: Pavani (2011, p. 108)
No circuito pneumático, os componentes são dispostos de forma a obedecer 
à sequência de comando (fluxo do sinal) na direção vertical descendente, conforme 
demonstrado no Quadro 2 a seguir.
Ordem Blocos Indicações
1 Acionamento de potência.
Cilindros e atuadores rotantes, com seus 
elementos de regulagem.
2 Bloco de saída. Válvulas direcionais.
3 Bloco de tratamento.
Válvulas auxiliares e seletoras 
temporizadores.
4 Bloco de entrada. Pulsadores, fim de curso e sensores.
5 Bloco de energia.
Filtros, reguladores, lubrificadores e 
válvulas deslizantes.
As sequências indicadas devem ser respeitadas na medida do possível, exceto 
em casos particulares em que, provavelmente, uma outra disposição resulte, de forma 
favorável, atendendo à realização, interpretação e leitura do circuito. A posição de 
atuação da chave fim de curso é indicada por um pequeno traço vertical ou um pequeno 
triângulo, na posição em que será atuado (PAVANI, 2011).
Com o objetivo de simplificar a disposição das linhas de conexão, de acordo com o 
layout do bloco de entrada, e mostrar o elemento chave (válvula de fim de curso) na posição 
mais adequada para o circuito, o elemento é representado em posição de repouso e está 
pronto para iniciar o trabalho de partida. As linhas de condução de ar são desenhadas em 
formas retas, horizontais e verticais. As tubulações de pressão são representadas por uma 
linha sólida, e as linhas tracejadas representam tubulações de pilotagem (PAVANI, 2011). 
Existem duas maneiras de os componentes de um circuito pneumático serem 
identificados: por texto e números. A partir da combinação dessas duas formas, tem-se 
um método alfanumérico, conforme ilustrado no Quadro 3 a seguir e que deve ser adotado.
50
QUADRO 3 – IDENTIFICAÇÃO ALFANUMÉRICA DOS ELEMENTOS DO CIRCUITO
A, B, C, D Letras maiúsculas para cilindros pneumáticos.
A1, B1, C1
Letras maiúsculas e número para válvulas direcionais dos cilindros 
pneumáticos. A letra corresponde ao cilindro.
A2, A4, A6
B2, B4, B6
C2, C4, C6
Letra e número PAR para fim de curso, que realiza o avanço do cilindro.
A letra corresponde ao cilindro.
A3, A5, A7
B3, B5, B7
C3, C5, C7
Letra e número ÍMPAR para fim de curso, que realiza o recuo do cilindro.
A letra corresponde ao cilindro.
A02, B02, C02
Letras maiúsculas e número identificam reguladores de fluxo.
A letra corresponde ao cilindro.
O n° par identifica a regulagem da velocidade de avanço da haste.
A03, B03, C03
Letras maiúsculas e número identificam reguladores de fluxo.
A letra corresponde ao cilindro.
O n° ímpar identifica a regulagem da velocidade de recuo da haste, 
exceto o n° 1.
.Z1, Z2, Z3
Letras maiúsculas e número identificam FRL (Filtro-Regulador-
Lubrificador), memórias auxiliares, temporizadores, válvulas deslizantes 
e todas as funções que não estejam ligadas ao cilindro diretamente.
FONTE: Pavani (2011, p. 109)
A Figura 30 ilustra um circuito pneumático para acionamento de um cilindro 
de simples ação com retorno por mola. Neste circuito, é utilizada uma válvula com 
acionamento por alavanca 3/2 (3 vias e 2 posições). Após a ativação, a válvula permitirá 
que o ar passe e conecte a entrada "1" com a saída "2", para mover o cilindro para frente.
51
FIGURA 30 – CIRCUITO COM CILINDRO SIMPLES AÇÃO COM RETORNO POR MOLA E ACIONAMENTO DIRETO 
POR ALAVANCA COM VÁLVULA TRÊS VIAS E DUAS POSIÇÕES
FONTE: Pavani (2011, p. 110)
Após a desativação, a válvula impedirá a passagem de ar, bloqueando a entrada 
"1". Em seguida, conecta a conexão de serviço "2" à porta de exaustão "3" para permitir 
que o ar escape para a atmosfera e, assim, retornar o cilindro sob a ação de sua mola in-
terna. Este circuito é denominado de ação direta, visto que o controle atua diretamente 
na válvula direcional do cilindro.
A Figura 31 ilustrará o circuito pneumático usado para acionar o cilindro de dupla 
ação. Neste circuito, é utilizada uma válvula 5/2 (5 vias e 2 posições) com acionamento por 
alavanca. Após o acionamento, a válvula conectará a entrada de pressão “1” com a saída 
de serviço “4” e direcionará o ar comprimido para a parte traseira do cilindro para fazê-lo 
avançar. No entanto, para fazer avançar o cilindro, é necessário liberar o ar da sua frente para 
a atmosfera, o que se consegue ligando a saída de manutenção "2" à saída de escape "3".
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FIGURA 31 – CIRCUITO COM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO, COM ACIONAMENTO DIRETO POR ALAVANCA COM 
VÁLVULA 5 VIAS E 2 POSIÇÕES
FONTE: Pavani (2011, p. 112)
Quando a válvula for fechada, ela será conectada de forma invertida, direcio-
nando a pressão para a frente do cilindro, de forma que o ar traseiro seja liberado para a 
atmosfera através da porta de exaustão "5". Este circuito é denominado de ação direta, 
pois o controle atua diretamente na válvula direcional do cilindro.
4 CIRCUITOS ELETROPNEUMÁTICOS
Segundo Pavani (2011), o sistema eletropneumático é caracterizado por um 
sistema de potência que utiliza pneumática, contendo um sistema de controle elétrico. 
Portanto, nestes casos, teremos dois circuitos para representar o sistema:
a) Circuito pneumático: exibe os atuadores, válvulas e todos os componentes 
pneumáticos do sistema.
b) Circuito de controle elétrico: mostra os componentes elétricos do sistema que irá 
controlá-lo.
Geralmente, o acionamento da válvula é responsável pela interação entre o sistema 
elétrico e o sistema pneumático, e agora é completada por solenoides elétricos. A Figura 32 
mostrará um circuito eletropneumático simples que aciona o cilindro “A”, que é um cilindro 
pneumático de ação simples e retorno por mola, por meio de um botão elétrico pulsante “S0”.
53
FIGURA 32 – CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO DE ACIONAMENTO DE UM CILINDRO SIMPLES AÇÃO
FONTE: Pavani (2011, p. 120)
FIGURA 33 – CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO ACIONADO
FONTE: Pavani (2011, p. 120)
O controle do cilindro é feito pela válvula 3/2 "A1", que é acionada pelo solenoide "Y1" e 
que tem retorno sendo feito automaticamente por uma mola. O circuito elétrico exibe o painel 
de controle em que deverá ser pressionado o botão para energizar o solenoide "Y1". Conforme 
mostrará na Figura 33, quando energizado, o solenoide atua na válvula "A1" para guiar o ar e 
mover o cilindro para frente. Quando a botoeira é liberada, a força da válvula solenoide é desli-
gada, de forma que a válvula retorna a sua posição original por meio de sua mola.
54
Em sistemas elétricos, também poderá ser observado o uso de fontes de 
alimentação 24 VCC, portanto, todos os elementos devem ser compatíveiscom tal tipo 
de fonte de alimentação. A Figura 34 ilustrará o circuito eletropneumático usado para 
acionar o cilindro de dupla ação. Neste circuito é utilizada uma válvula 5/2 (5 vias e 2 
posições), com duplo acionamento por solenoide. O movimento de avanço e retorno do 
cilindro, neste caso, são ativados por botões separados "S0" e "S1".
FIGURA 34 – CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO DE ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DUPLA AÇÃO
FONTE: Pavani (2011, p. 121)
Quando pressionado, o botão "S0" energiza o solenoide "Y1". A válvula solenoide 
atua sobre a válvula "A1" para avançar o cilindro "A". Quando o botão "S1" é pressionado, 
o cilindro "A" retrai e a válvula solenoide "Y2" é energizada mudando a posição da válvula 
"A1". É importante observar que, após a válvula direcional ser ativada, mesmo que a 
alimentação da válvula solenoide "Y1" seja desligada, "A1" ainda mantém sua posição 
porque não há mecanismo de retorno automático, como uma mola, por exemplo. 
Outro detalhe importante a se considerar é que quando dois botões são pressionados 
ao mesmo tempo, os controles se sobrepõem, de forma que a válvula não funcionará. 
Portanto, para que o solenoide funcione, o solenoide oposto deverá ser fechado.
Diante do exposto, foi iniciado um contato com o projeto de sistemas 
pneumáticos: estudamos os fundamentos físicos que giram em torno da pneumática; 
discutimos os tipos de compressores e suas características intrínsecas; vimos a 
simbologia dos elementos do circuito pneumático e eletropneumático e a representação 
dos circuitos em diagrama. 
55
Projeto de uma bancada didática de pneumática para curso de hidráulica e 
pneumática para a comunidade
José Antonio Toledo Júnior
Rone César da Silva Fonseca
Tarsis Prado Barbosa
1 INTRODUÇÃO
Na região do Alto Paraopeba, que contempla as cidades de Conselheiro Lafaiete, 
Ouro Branco, Congonhas, entre outras, se encontram inúmeras indústrias de mineração e 
siderúrgicas como a CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), VSB (Vallourec e Sumitomo 
Tubos do Brasil), Gerdau Açominas e Vale, além de diversas outras empresas de médio e 
pequeno porte, que fornecem serviços e equipamentos para as indústrias supracitadas. 
Nesse contexto, há na região uma demanda contínua pela melhor qualificação de 
recursos humanos em áreas técnicas.
Em meio ao cenário acadêmico, alunos e mestres estão diariamente conectados 
a diferentes formas de aprendizagem. A literatura expõe uma enorme gama de 
afirmações já provadas, conceitos e teorias sobre temas já superados, que poderiam ser 
melhor compreendidos e assimilados pelos alunos, através de aulas práticas. As aulas 
práticas em laboratório são fundamentais para inserir o aluno em situações hipotéticas, 
mas que poderão surgir no mundo real quando ele estiver atuando na indústria, sendo, 
portanto, fundamentais para se conseguir um ensino de qualidade.
Neste contexto, a UFSJ ofereceu como projeto de extensão o curso “Introdução 
a Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos”, a fim de transmitir conhecimentos técnicos e 
teóricos na área de hidráulica e pneumática, possibilitando um maior intercâmbio entre 
a universidade, as indústrias e a comunidade da região. Para viabilizar o aprendizado 
prático do assunto, se viu a necessidade da construção de uma bancada experimental 
na qual os alunos pudessem realizar montagens de circuitos pneumáticos. 
As bancadas didáticas são ferramentas de auxílio para a realização de 
experimentos que possibilitam ao operador montar diversos sistemas, variando seus 
parâmetros, além da familiarização com componentes e verificação na prática da 
teoria vista em aula. Porém, na atual situação político-econômica do país e tendo em 
LEITURA
COMPLEMENTAR
56
consideração a limitação de verbas disponíveis para a compra de equipamentos, a 
aquisição de kits ou bancadas didáticas existentes no mercado têm custo proibitivo 
para uma parcela expressiva das instituições brasileiras de ensino.
A ideia deste projeto é, portanto, montar uma bancada didática com custo 
reduzido para a realização de aulas práticas no âmbito dos sistemas pneumáticos. Todos 
os componentes da bancada foram especificados a fim de se formular experimentos 
didáticos que possam ser tanto simulados em softwares específicos de pneumática 
quanto realizados na própria bancada.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
O aprendizado é influenciado no que o aprendiz tem de conhecimento. Há duas 
condições para que a aprendizagem ocorra: o conteúdo deverá ser potencialmente 
revelador e o estudante precisará se relacionar de maneira consistente e não arbitrária 
ao material trabalhado. A partir dessas afirmações relacionamos à atividade prática 
como importante ferramenta para despertar a curiosidade e interesse do acadêmico 
sobre os fenômenos ocorridos na prática, fora da sala de aula, nessas aulas, os alunos 
têm a oportunidade de interagir com as montagens de instrumentos específicos que 
normalmente não têm contato em um ambiente com um caráter mais informal do que 
o ambiente da sala de aula.
As aulas práticas no ambiente de laboratório podem despertar curiosidade e, 
consequentemente, o interesse do aluno, visto que a estrutura dele poderá facilitar, 
entre outros fatores, a observação de fenômenos estudados em aulas teóricas. O aluno 
irá ter um maior envolvimento do conteúdo teórico passado pelo professor em sala de 
aula com a atividade prática relativa ao estudo anterior. Como resultado, irá adquirir 
a desejada motivação em saber mais sobre o tema em estudo, uma consequência 
positiva; o acadêmico irá aprender e captar o conteúdo proposto de forma ampliada, 
somando conhecimentos e habilidades.
Neste contexto, entende-se a indissociabilidade entre ensino, pesquisa e exten-
são. Pela pesquisa, são produzidos novos conhecimentos que serão passados em sala de 
aula, através do ensino. Paralelamente, a extensão divulgará o conteúdo aprendido à co-
munidade, restando-lhes os serviços e a assistência e, por fim, utilizará esse contato com 
a sociedade para coletar dados e informações para, assim, realizar estudos e pesquisas.
Pautado nestes conceitos a UFSJ forneceu um curso de extensão intitulado 
“Introdução a Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos” no qual se teve a oportunidade 
de comprovar a importância das aulas práticas no ensino, despertando a curiosidade 
dos discentes através da utilização de uma VIII COEN – Congresso de Engenharias da 
UFSJ Inovando pessoas, conceitos e tecnologias bancada didática de pneumática. 
Nos próximos tópicos, serão mostrados os componentes que foram utilizados para a 
construção da bancada, bem como as práticas que foram desenvolvidas para serem 
realizadas pelos alunos com o apoio de um software de simulação.
57
3 MATERIAIS E MÉTODOS
A primeira etapa deste trabalho consistiu no projeto de um layout e simulação 
com os componentes modulares de pneumática, disponíveis no laboratório, e detalhada 
na seção 3.1. Na segunda etapa foi realizada a montagem física da bancada didática, 
baseado no layout escolhido, sendo esta parte descrita na seção 3.2.
3.1 COMPONENTES PNEUMÁTICOS E SIMULAÇÃO DO CIRCUITO
Os componentes disponíveis estão apresentados na Figura 1 e detalhados na Tabela 1.
FIGURA 1 – REPRESENTAÇÃO DOS COMPONENTES DA BANCADA DIDÁTICA DE PNEUMÁTICA
A distribuição dos componentes no layout escolhido é de suma importância 
para facilitar a montagem dos circuitos durante a utilização da bancada pelos alunos. 
Os componentes deverão ficar dispostos, a fim de proporcionar facilidade de troca das 
conexões, sem que mangueiras e cabos se enrosquem, e permitindo, assim, um melhor 
entendimento e visualização do circuito estudado. Para a simulação, foi utilizado o 
software específico de pneumática, o PneuDraw da fabricante SMC.
58
TABELA 1 – DESCRIÇÃO DOS COMPONENTES DA FIGURA 1
3.2. CONSTRUÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA
Nesta etapa foi necessário definir a orientação da bancada, com que material 
seria construída e quais dimensões eram necessárias para comportar todos os 
componentes adequadamente. O preço máximoque a bancada poderia atingir também 
seria um fato crucial no projeto, porém, foi doado à universidade, durante o andamento 
do projeto, um quadro de avisos sucateado e em ótimo estado de conservação. Assim, 
ele foi usado como uma bancada vertical, economizando o valor do material e mão-de-
obra para a construção de uma bancada horizontal.
4 RESULTADOS 
A condição da lubrificação contribui diretamente na performance do mancal nos 
aspectos mais relevantes, por exemplo, na vida do mancal, temperatura de operação, 
vibração e desgaste. A correta lubrificação do mancal é responsável pela confiabilidade 
da máquina elétrica girante. Por meio deste artigo, é possível compreender os princípios 
básicos de lubrificação de mancal e algumas boas práticas para avaliação do lubrificante 
em busca da melhor condição de lubrificação para cada aplicação, mesmo quando os 
mancais estão submetidos às condições especiais de temperatura ambiente, rotações, 
cargas, umidade, vibrações e contaminantes.
59
4.1. LAYOUT E SIMULAÇÃO
Uma lista de componentes disponíveis foi feita e registrada na Tabela 1, através 
de uma tag para cada item e sua respectiva descrição. Tendo conhecimento dos 
equipamentos que poderiam fazer parte da bancada, foi montado o layout no software 
e apresentado na Figura 1.
Como podemos observar na Figura 1, o compressor-filtro no canto inferior es-
querdo está conectados e o circuito de acionamento dos solenoides no canto inferior 
direito está montado. O cilindro, as válvulas e os conectores T estão com conexões aber-
tas, pois para cada tipo de circuito a ser montado serão usados equipamentos diferentes.
4.2. ESTRUTURA E MONTAGEM DA BANCADA
A montagem final da bancada vertical poderá ser vista na Figura 2.
FIGURA 2 – RESULTADO DA MONTAGEM DA BANCADA VERTICAL
O filtro de ar e o cilindro linear foram parafusados no quadro, sendo necessário o uso 
de um suporte metálico para a fixação do cilindro. O restante dos componentes pneumáticos 
foi fixado com braçadeiras de plástico, disponíveis para uso no laboratório. Para a fixação do 
botão de acionamento elétrico, foi necessário cortar o quadro e, então, encaixar o botão.
As conexões de todos os componentes pneumáticos e eletropneumáticos do 
painel foram projetadas para utilizarem engate rápido das mangueiras, permitindo a 
montagem de circuitos sem a necessidade de utilizar ferramentas. Os fios de todo o 
circuito elétrico ficaram na parte traseira do quadro, não estando amostra e em contato 
com as mangueiras pneumáticas na parte frontal.
60
A Figura 3 representará a montagem física na bancada vertical do circuito proposto 
na Figura 2. As mangueiras disponíveis no laboratório tinham tamanho reduzido e não foi 
possível conectar a saída esquerda da válvula 5 à entrada esquerda do cilindro para o teste 
realizado. Contudo, o circuito funcionou normalmente para recuar o pistão e não compro-
meteu a função da bancada. Os outros circuitos propostos neste relatório, que envolviam o 
acionamento de solenoides, também se mostram de rápido e fácil implementação.
FIGURA 3 – EXEMPLO DE CIRCUITO MONTADO NA BANCADA DIDÁTICA
5 CONCLUSÃO
A ideia do projeto de construir uma bancada didática de pneumática cumpre o 
objetivo de viabilizar projetos de extensão, além de melhorar o aprendizado dos alunos 
que cursam disciplinas envolvendo tal tema, permitindo ao professor ensinar a teoria 
em sala, realizar simulações em software e, então, utilizar a bancada construída para 
estimular seus alunos a se interessarem sobre o temo exposto.
Devido à universidade dispor de alguns equipamentos pneumáticos e à doação 
do quadro de avisos com sua estrutura de sustentação, pode-se concluir que o projeto 
teve baixo custo de forma sustentável, já que foi reaproveitado material reciclado e suca-
teado. Uma proposta para trabalhos futuros seria de construir também uma bancada de 
hidráulica, aproveitando, por exemplo, componentes hidráulicos de veículos sucateados.
FONTE: <https://bit.ly/3HCO9RT>. Acesso em: 27 set. 2021. 
61
RESUMO DO TÓPICO 3
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como:
• O controlador pneumático é um aparato utilizado para ajustar a pressão do ar entre 
os diversos postos de trabalho em uma indústria. 
• O controlador pneumático é conectado à linha de ar principal do compressor de ar, 
permitindo que o operador ajuste o controlador e altere a pressão do ar, de modo 
que a pressão do ar principal seja mantida em um nível operacional mais alto.
• Os atuadores pneumáticos são elementos que convertem em trabalho mecânico 
a energia armazenada no ar comprimido. Estes elementos poderão produzir movi-
mentos lineares, rotativos ou oscilantes. 
• O cilindro de simples ação possui interface para ar comprimido e interface para 
exaustão, podendo ter as funções de avanço e retorno por mola, ou ainda força 
externa de retorno. Quando o ar comprimido é fornecido, o cilindro se moverá para 
frente ou para trás. O movimento complementar é feito por molas internas. 
• O cilindro de dupla ação usa ar comprimido para trabalhar em direções de avanço e 
retorno. Portanto, o consumo final de energia de um cilindro de dupla ação é o dobro 
do de um cilindro de simples ação. 
• Os cilindros pneumáticos podem ser conectados a máquinas ou componentes 
mecânicos de várias maneiras, dependendo do trabalho a ser executado e do 
espaço disponível no equipamento industrial.
• O circuito pneumático é representado em forma gráfica, de modo a demonstrar a rela-
ção entre os componentes do controle, evidenciando a operação do comando. O cir-
cuito é considerado um elemento de importante valor de manutenção para as pessoas, 
pois é justamente assim que se inicia o processo de detecção de falhas no sistema.
• Existem duas maneiras de os componentes de um circuito pneumático serem 
identificados: por texto e números. A partir da combinação dessas duas formas, 
tem-se um método alfanumérico. 
• O sistema eletropneumático é caracterizado por um sistema de potência, utilizando 
pneumática e contendo um sistema de controle elétrico.
62
1 Os cilindros diferem uns dos outros nos detalhes de construção, de acordo com seu 
trabalho e características de uso. Existem basicamente dois tipos de cilindros, os de 
simples efeito ou simples ação e os de duplo efeito ou dupla ação. Com relação a 
esses cilindros, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) O cilindro de simples ação possui interface para ar comprimido e interface para 
exaustão, com funções de avanço por mola, ou ainda força interna de retorno.
b) ( ) Os cilindros de dupla ação realizam trabalhos em uma direção de movimento, 
usando ar comprimido para o avanço.
c) ( ) No cilindro de simples ação, quando o ar comprimido é fornecido, o cilindro se move 
para frente ou para trás. O movimento complementar é feito por molas internas.
d) ( ) O cilindro de dupla ação usa ar comprimido para trabalhar em direções de avanço e 
retorno. Portanto, o consumo final de energia é menor que no cilindro de simples ação.
2 O circuito pneumático é representado em forma gráfica, de modo a demonstrar a 
relação entre os componentes do controle, evidenciando a operação do comando. 
Com relação aos circuitos pneumáticos, assinale a alternativa INCORRETA: 
a) ( ) É importante projetar claramente o circuito pneumático, de forma que seja de 
fácil interpretação por todos.
b) ( ) O circuito pneumático é representado em forma gráfica, de modo a demonstrar a 
relação entre os componentes do controle, evidenciando a operação do comando.
c) ( ) No circuito pneumático, os componentes são dispostos de forma a obedecer à 
sequência de comando (fluxo do sinal) na direção horizontal ascendente. 
d) ( ) Existem duas maneiras dos componentes de um circuito pneumático serem 
identificados: por texto e números, formando um método alfanumérico.
3 Grande parte das máquinas de ar comprimido exige diferentes pressões de ar para 
funcionar corretamente. Logo, esse é o motivo de um controlador pneumático ser um 
ativovalioso para o sistema. Com relação aos controladores pneumáticos, classifique 
V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) O controlador pneumático é um aparato utilizado para ajustar a pressão do ar entre 
os diversos postos de trabalho em uma indústria.
( ) A vantagem de usar um controlador pneumático para ajustar a pressão do ar é que 
ele elimina a condensação do compressor, de forma a aumentar a quantidade de 
fluído no sistema de ar.
( ) A função do controlador pneumático é agir como uma placa de circuito, que poderá 
regular e distribuir o suprimento de ar.
AUTOATIVIDADE
63
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – F – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 Os cilindros diferem uns dos outros nos detalhes de construção, de acordo com seu 
trabalho e características de uso. Disserte sobre as diferenças entre os cilindros de 
Simples Ação e os de Dupla Ação.
5 Sabe-se que um sistema eletropneumático possui um sistema de potência utilizando 
pneumática, de modo a apresentar um sistema de controle elétrico. Disserte sobre os 
circuitos utilizados para representar esse sistema.
64
REFERÊNCIAS
CROSER, P.; EBEL, F. Pneumática: nível básico. Festo Didactic – TaC – Treina-
mento e Consultoria, Denkendorf, 2002. Disponível em: https://bit.ly/3FSDtxW. 
Acesso em: 27 set. 2021.
FARIA, A. L. de. Acionamentos hidráulicos e pneumáticos. Apostila do Curso 
Técnico em Mecatrônica. Cataguases: Senai, 2000.
FIALHO, A. B. Automação pneumática: projetos, dimensionamento e análise de 
circuitos. 7. ed. São Paulo: Érica, 2011.
ISO 2010. ISO 8573-1:2010. Compressed air – Contaminants and purity classes. 
International Standards Organization, Geneva, Switzerland, 2010. Disponível em: 
https://www.iso.org/standard/46418.html. Acesso em: 12 mar. 2021.
NEGRI, V. J. de. Sistemas hidráulicos e pneumáticos para automação e con-
trole PARTE II – Sistemas pneumáticos para automação. Universidade Federal 
de Santa Catarina, Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Mecânica, 
Florianópolis, SC, 2001.
NOVAIS, J. Ar comprimido industrial – produção, tratamento e distribuição. 3. 
ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 2014.
PARKER. Tecnologia pneumática industrial – Apostila M1001-BR. Jacareí: Parker 
Training do Brasil, 2002.
PAVANI, S. A. Comandos pneumáticos e hidráulicos. 3. ed. – Santa Maria: Univer-
sidade Federal de Santa Maria: Colégio Técnico Industrial de Santa Maria, 2011. 
THOLLANDER, P. et al. Energy efficiency in compressed air, ventilation, and ligh-
ting. In: Introduction to Industrial Energy Efficiency. [s.l.]: Elsevier, 2020, p. 183–
214. Disponível em: https://bit.ly/3pQiFBJ. Acesso em: 24 set. 2021.
65
ACIONAMENTOS ELÉTRICOS
UNIDADE 2 — 
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• conhecer conceitos primordiais sobre acionamentos elétricos;
• conceituar e adquirir noções básicas sobre os componentes dos circuitos elétricos;
• aprender e diferenciar os métodos de construção de circuitos;
• identificar as características relevantes dos componentes dos circuitos elétricos.
Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer dela, você encontrará 
autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado.
TÓPICO 1 – COMPONENTES DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS
TÓPICO 2 – MÉTODO INTUITIVO PARA CONSTRUÇÃO DE CIRCUITOS
TÓPICO 3 – MÉTODO DE MINIMIZAÇÃO E MAXIMIZAÇÃO DE CONTATOS
Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure 
um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações.
CHAMADA
66
CONFIRA 
A TRILHA DA 
UNIDADE 2!
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67
TÓPICO 1 — 
COMPONENTES DOS CIRCUITOS 
ELÉTRICOS
UNIDADE 2
1 INTRODUÇÃO
A pneumática não é a única forma de transmissão de sinais e de energia. A energia 
elétrica também poderá ser utilizada, pois a energia e os circuitos podem ser combinados 
com os sistemas pneumáticos, sendo que esta forma de energia é amplamente utilizada 
na maioria das plantas industriais. Para poder utilizar as duas formas de energia em 
uma dada aplicação e caracterizar o circuito híbrido como eletropneumático, além dos 
próprios componentes pneumáticos, também deverão ser utilizados componentes 
elétricos de entrada e saída do sinal. Portanto, essa unidade começará especificando 
certos componentes elétricos, usados em sistemas eletropneumáticos.
A força elétrica é uma das principais forças que interconectam a matéria. São 
responsáveis pela base dos circuitos elétricos e na criação de elementos, como: sensores, 
pressostatos, relés, solenoides, entre outros. Portanto, é fundamental entender como 
esses elementos típicos de circuitos elétricos auxiliarão no funcionamento do circuito. O 
uso indevido ou instalação correta desses elementos podem acarretar risco de vida aos 
funcionários, além de prejuízos financeiros. 
Diante desse cenário, queremos que você, acadêmico, saiba como usar corre-
tamente os elementos de entrada, processamento e saída de sinais, de modo a saber 
quais são os tipos, características e propriedades principais desses elementos e que 
devem ser utilizados nos circuitos elétricos. A correta seleção e entendimento de como 
manipular tais elementos garantirá a segurança e eficiência de um circuito elétrico.
Nos subtópicos seguintes, abordaremos os elementos de entrada, processamento 
e saída de sinais, com foco em noções básicas desses tipos de elementos e suas 
funções, além do modo de aplicação de uso de tais elementos em um circuito elétrico. 
2 ELEMENTOS DE ENTRADA DE SINAIS
Qualquer sistema de controle poderá ser definido como qualquer processo físi-
co, como um dispositivo mecânico ou um circuito eletrônico, que responderá a um ou 
mais estímulos (entradas) de uma maneira definida e que tem uma resposta mensurável 
e quantificável. Para um projeto eficiente de controles, é importante caracterizar os com-
ponentes individuais do sistema, principalmente os componentes: botoeiras, chaves fim 
68
de curso, sensores de proximidade e pressostatos. Em outras palavras, precisamos ser 
capazes de prever como o processo reage a um sinal de entrada predeterminado. Essa 
previsão assumirá a forma de uma descrição matemática, o modelo de um sistema linear.
Para exemplificar o conceito de um sistema, imagine a combinação de um 
resistor, um capacitor e um conjunto de uma mola, uma massa e um amortecedor de 
fricção em um sistema que atua de forma semelhante à suspensão de um carro. Essas 
unidades são consideradas sistemas em nossa definição.
O sistema sozinho não é um conceito útil. Em vez disso, precisamos definir a 
saída observável do sistema. No caso de um circuito RC (resistor-capacitor), definimos 
a queda de tensão no capacitor como a variável de saída. Para o sistema mola-
massa-amortecedor, a posição da massa é uma possível variável de saída observável. 
As variáveis de saída poderão ser definidas como sinais, em que um sinal é qualquer 
quantidade observável que exibe variação com o tempo.
Além de definir a saída do sistema, é de fundamental importância também 
definir uma variável de entrada ou estímulo que influencia a variável de saída. A variável 
de entrada também é um sinal. Para o circuito RC, uma possível variável de entrada é a 
tensão aplicada ao resistor e ao capacitor em série.
Para o sistema de mola-massa-amortecedor, uma possível variável de entrada 
é a força aplicada à massa inerte. Podemos, portanto, interpretar um sistema 
como uma "caixa preta", com uma entrada e uma saída, e que, muitas vezes, é 
referido como sistema SISO: sistema de entrada única de saída única.
INTERESSANTE
Normalmente, um sistema poderá ter várias variáveis observáveis que poderão 
servir como variáveis de saída e poderá ter mais de uma variável de entrada que 
influencia a variável de saída. Por exemplo, a velocidade de rotação de um motor DC 
(motor de corrente direta) é determinada pela corrente, através dasbobinas da armadura, 
entretanto, poderá ser influenciada por um torque externo ou fricção.
Essas considerações levam ao conceito de um sistema MIMO (sistema de 
múltiplas entradas e saídas). No caso particular de sistemas lineares, as variáveis de 
entrada poderão ser tratadas como componentes aditivos, e sua influência na variável 
de saída examinada, independente e sobrepostamente.
69
Com relação aos elementos de entrada de sinais elétricos, tem-se que tais 
elementos fazem a emissão de um sinal elétrico ao serem acionados. Portanto, a principal 
função desses elementos de entrada é de realizar o acionamento ou desligamento de 
um circuito ou de parte dele. Discutiremos a seguir alguns elementos de entrada.
2.1 BOTOEIRAS
Para dar partida no motor, é necessário ter um dispositivo que execute 
operações para ligar e desligar o motor, como uma chave manual ou botão manual, 
conhecido também como botoeira. As chaves manuais (Figura 1) são os dispositivos 
operacionais mais simples e econômicos para dar partida em motores. Eles poderão dar 
partida no motor diretamente ou na bobina do contator. Seu funcionamento é muito 
simples: atuam como uma chave para ligar ou desligar o motor, normalmente utilizando 
uma alavanca para realizar esta operação liga e desliga (SOUZA, 2009).
FIGURA 1 – CHAVE REVERSORA DE ALAVANCA
FONTE: <https://bit.ly/3FTIdU1>. Acesso em: 2 out. 2021.
Já as botoeiras (Figura 2) são uma outra maneira de dar partida no motor 
manualmente, que alterna os contatos normalmente aberto (NA) e normalmente 
fechado (NF) para energizar ou desenergizar o contator. São muitos modelos com 
diferentes formas, cores, tipos de proteção, número e tipos de contatos.
FIGURA 2 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE UM MANCAL DE DESLIZAMENTO
FONTE: <https://bit.ly/3ESM0zD>. Acesso em: 2 out. 2021.
70
Com relação ao tipo, botoeiras são classificadas em: pulsante ou com intertra-
vamento. Os botões de intertravamento permanecem na posição NA ou NF cada vez 
que são pressionados, ou seja, permanecem na nova posição até a próxima partida. Por 
outro lado, o botão de pulsação só ficará na nova posição quando for pressionado.
Quanto às cores das botoeiras, quando se tem botoeiras da cor vermelha, isso 
significa um sinal de parada, desligamento ou emergência, e tal cor tem aplicação típica 
em paradas de um ou mais motores, além de parada de ciclo de operação ou em casa de 
emergência. Ela também poderá ser usada para desligamento em algum caso perigoso 
de sobreaquecimento.
As cores verde e preta possuem os mesmos significados, ficando a critério do 
fabricante escolher a cor. Qualquer uma dessas cores significará partida, ligação ou 
pulsar. Tal cor tem aplicação típica em operação por pulsos, ou para partida de unidades 
de uma máquina, ou ainda para energização de circuitos de comando.
O amarelo tem significado de intervenção, sendo usado para interrupção de 
alguma condição anormal do sistema, ou ainda serve como um tipo de alarme. Já para 
as cores azul ou branco, essas possuem o mesmo significado, ficando a critério do 
fabricante escolher a cor. Qualquer uma dessas cores significará um comando de reset 
de relés (que serão vistos mais adiante) ou para comando de funções que não terão uma 
relação direta com o ciclo de funcionamento da máquina. 
2.2 CHAVES FIM DE CURSO
A chave fim de curso (Figura 3), também denominada como sensor fim de curso, 
ou interruptor fim de curso ou, ainda, “microswitch”, é um dispositivo usual utilizado por 
profissionais da área elétrica. Ela é um dispositivo eletromecânico que pode determinar 
quando o motor ou outra estrutura conectada ao seu eixo atingiu o final de seu campo 
de atuação, ou seja, atingiu o final de seu curso.
FIGURA 3 – MANCAIS PLANOS
FONTE: <https://www.bhseletronica.com.br/images/chave-fim-de-curso-01.jpg>. Acesso em: 2 out. 2021.
71
Conforme Souza (2009), sobre a composição de uma chave fim de curso, essa 
possui três elementos básicos, sendo eles:
• Caixa.
• Contato.
• Atuador.
A caixa é uma estrutura que poderá ser de metal ou de plástico, dependendo 
do tipo de chave fim de curso. Ela é equipada com contatos e atuadores, o que faz com 
que o conjunto da chave fim de curso fique unido. Já o atuador é o elemento da chave 
fim de curso que receberá uma força externa para ativação.
A chave fim de curso poderá ser ativada com força externa mínima, o custo de 
compra é baixo e sua função poderá ser executada várias vezes em um circuito. Em 
média, tal chave é acionada em ciclos de um até dez milhões de vezes, a depender do 
modelo que está sendo utilizado.
Quanto ao acionamento da chave fim de curso, de maneira direta, poderá ser 
acionado por um rolo mecânico ou gatilho. As que possuem acionamento por gatilho ape-
nas invertem seus contatos quando o rolete é ativado em uma das seguintes direções: 
por exemplo, da esquerda para a direita. Na direção oposta, a articulação mecânica fará 
com que a alavanca do mecanismo dobre sem ativar os contatos da chave fim de curso.
A maioria desses dispositivos tem um contato normalmente fechado, entretanto, 
é possível um contato normalmente aberto. Geralmente, as chaves fim de curso têm 
apenas um contato e, embora o tamanho de uma chave fim de curso seja pequeno, elas 
poderão suportar altas correntes, o que permitirá acionar um motor, por exemplo.
2.3 SENSORES DE PROXIMIDADE
Os sensores de proximidade (Figura 4) possuem funções similares às chaves 
fim de curso. Eles são componentes que enviam sinais elétricos, sendo posicionados ao 
longo da trajetória do cabeçote móvel de máquinas e equipamentos industriais, assim 
como hastes de cilindros hidráulicos ou dispositivos pneumáticos. 
72
FIGURA 4 – SENSORES DE PROXIMIDADE
FONTE: <https://bit.ly/3Hwg064>. Acesso em: 2 out. 2021.
Contudo, o acionamento do sensor não dependerá do contato físico com as 
partes móveis do dispositivo, e é suficiente que essas partes se aproximem do sensor 
a uma distância que varia conforme o tipo de sensor usado. Os sensores capacitivos, 
indutivos, ópticos, magnéticos e ultrassônicos são os mais utilizados na automação 
de máquinas e equipamentos industriais, além dos sensores de volume, pressão e 
temperatura, amplamente utilizados na indústria de processos. 
Quanto aos tipos de sensores de proximidade, temos:
• Sensores de Proximidade Indutivos: sensores de proximidade indutivos só poderão 
detectar materiais metálicos, com distância que varia de 0 a 2 mm, o que também de-
penderá das características do sensor e do tamanho do material que se deseja detectar.
FIGURA 5 – MODELOS DE SENSORES DE PROXIMIDADE INDUTIVOS
FONTE: <https://bit.ly/3zomGjK>. Acesso em: 2 out. 2021.
• Sensores de Proximidade Capacitivos: qualquer tipo de material poderá ter sua 
presença detectada por esses tipos de sensores. Conforme as características do 
sensor e da massa do material a ser detectado, a distância de detecção poderá 
variar entre uma faixa de 0 a 20 mm.
73
FIGURA 6 – MODELOS DE SENSORES DE PROXIMIDADE CAPACITIVOS
FONTE: <https://bit.ly/3zomGjK>. Acesso em: 2 out. 2021.
FIGURA 7 – MODELO DE SENSOR DE PROXIMIDADE ÓTICO
FIGURA 8 – VERIFICAÇÃO DE VAZAMENTO DE LUBRIFICANTE NOS MANCAIS
FONTE: <https://bit.ly/3JFneGL>. Acesso em: 2 out. 2021.
FONTE: <https://bit.ly/3sWGN7x>. Acesso em: 2 out. 2021.
• Sensores de Proximidade Ópticos: esse tipo de sensor poderá detectar a aproxi-
mação de qualquer tipo de objeto, todavia, não detectará objetos que sejam trans-
parentes. A depender do brilho do ambiente, a distância de detecção oscila de 0 a 
100 mm. O sensor ótico usualmente é construído em dois corpos diferentes, um de-
les é um transmissor de luz e o outro é um receptor. Quando um objeto é colocado 
entre os dois, ele interrompe a propagação da luz entre eles e, em seguida, envia o 
sinal de saída para o circuito de controle elétrico.
• Sensores de proximidade magnéticos: tais sensores detectam somente a pre-
sença de materiais metálicos e magnéticos, como imãs permanentes. Eles são mais 
comumente usadosem máquinas e equipamentos pneumáticos e são instalados 
diretamente em camisas de cilindro equipadas com pistões magnéticos.
74
Ao se deslocar pela área da camisa do sensor magnético externo, sempre que 
o pistão magnético do cilindro se mover, ele será detectado e enviará um sinal para o 
circuito de controle elétrico.
2.4 PRESSOSTATOS
Um pressostato, também poderá ser chamado de interruptor de pressão. Ele é 
um interruptor elétrico acionado por um piloto pneumático ou hidráulico. O pressostato 
é instalado em tubulações de pressão hidráulica ou pneumática e registra o aumento e 
diminuição de pressão nessas tubulações. Desde que a pressão do óleo ou do ar com-
primido ultrapasse o valor definido na mola de reposição, seus contatos serão invertidos.
FIGURA 9 – MODELO DE PRESSOSTATO
FONTE: <https://bit.ly/3eMIFH>. Acesso em: 2 out. 2021.
Ressalta-se que, na prática, o pressostato deverá ser ajustado com uma pressão 
intermediária, maior que a pressão mínima de avanço do cilindro, e deverá ser menor que 
a pressão fornecida pelo regulador da unidade de proteção no circuito. Caso contrário, 
se a pressão ajustada pelo pressostato for menor que a pressão mínima necessária 
para o movimento do cilindro, uma vez pressurizada a câmara posterior, o pressostato 
enviará um sinal de retorno e o cilindro nem dará partida.
3 ELEMENTOS DE PROCESSAMENTO DE SINAIS
Um painel eletropneumático apresenta em sua composição diversos 
elementos, tais como sistema de alimentação de ar, componentes de sinal, elementos 
de processamento de sinais, componentes de controle e componentes de trabalho, que 
trabalharão de maneira ordenada para desempenhar as funções exigidas.
O elemento de processamento de sinal (EPS) receberá as informações do 
sensor elétrico e as combinará com a sequência de operação para gerar o acionamento 
elétrico para a próxima etapa. O elemento de processamento de sinal combinará as 
75
informações recebidas pelo sensor elétrico com a sequência de operação de trabalho, 
acionando eletricamente o elemento de controle. Por sua vez, o elemento de sinal 
informará o andamento da operação ao EPS. Veremos, a seguir, os principais elementos 
de processamento de sinais.
3.1 RELÉS AUXILIARES
Os relés são dispositivos conectados por meio de um sistema de energia 
para detectar qualquer desequilíbrio ou condição anormal. Existem muitos tipos de 
relés usados para proteger os sistemas de energia. Os relés começaram como relés 
eletromecânicos, que empregam bobinas magnéticas; depois evoluíram para relés 
estáticos, que empregam transistores; em seguida, relés digitais, que empregam 
microprocessadores; e, finalmente, relés numéricos, que usam relés digitais, que podem 
se comunicar entre si com diferentes protocolos de controle.
Existem vários termos usados na retransmissão que precisam ser definidos 
para uma compreensão adequada. Os termos que serão usados com frequência serão 
definidos apenas neste momento, pois a lista de termos é grande.
• Relé: relé é um dispositivo automático que opera outro circuito elétrico em resposta 
a uma mudança no mesmo ou em outro circuito.
• Relé de Proteção: é um dispositivo automático que detecta uma condição anormal 
em um circuito elétrico. Ele atua de tal maneira que um disjuntor isolará o elemento 
do circuito defeituoso. A ação do disjuntor é facilitada pelo fechamento dos conta-
tos de um circuito.
• Relé Primário: o relé responsável principalmente por proteger um equipamento ou 
uma parte de um circuito elétrico, atuando antes de qualquer outro relé ou dispositivo.
• Relé de Medição: é o relé principal que mede as grandezas operacionais para 
detectar a condição anormal de operação.
• Relé Auxiliar: é um relé que auxilia o relé de proteção.
• Relé de reserva: o relé que opera depois de um intervalo de tempo definido, após a 
ocorrência de uma falha no caso de o relé primário falhar em iniciar a ação.
• Torque de operação: o torque que tenta fechar os contatos do circuito de disparo do relé.
• Torque restritivo: o torque que se opõe ao torque operacional.
• Nível de pickup: o valor limite da quantidade de atuação acima da qual o relé opera.
• Nível de reset ou drop-out: o valor limite da quantidade de atuação abaixo da qual o 
relé é desenergizado e retorna ao seu estado normal.
• Tempo de operação: é o tempo que decorre do instante em que a quantidade de atu-
ação excede o valor de pickup até o instante em que os contatos do relé se fecham.
Nesse momento, estudaremos os relés auxiliares (Figura 10), que são chaves 
elétricas com quatro ou mais contatos, acionadas por bobinas eletromagnéticas 
operando em diferentes níveis de tensão possíveis, mais usualmente usando bobinas 
76
operando a 24 Vdc. Entretanto, também existem bobinas para tensão de trabalho, tais 
como 220 Vac. O relé auxiliar tem um certo número de contatos normalmente abertos 
(NA) e contatos normalmente fechados (NF).
FIGURA 10 – SIMBOLOGIA PARA A BOBINA DE RELÉS
FONTE: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e7/Rele_1c.jpg />. Acesso em: 2 out. 2021.
FONTE: <https://www.electronica-pt.com/imagens/relay-IEC.jpg>. Acesso em: 2 out. 2021.
FIGURA 11 – SIMBOLOGIA PARA RELÉS AUXILIARES DE CONTATOS COMUTADORES
Um tipo de relé muito utilizado na indústria são os relés auxiliares de contatos 
comutadores (Figura 11). Um contato é um dispositivo que interrompe ou alterna 
o caminho da corrente, ou seja, abre, fecha ou seleciona um ramal de um circuito. A 
marcação dos terminais de contato da carga é realizada por cifras (1/2, 3 / 4.5 / 6 etc.).
Embora o uso de relés auxiliares seja limitado ao número especificado de con-
tatos NA e NF, em relés de contatos comutadores, a mesma combinação ou qualquer 
outra combinação desejada poderá ser usada.
3.2 RELÉS ELETROMAGNÉTICOS E DE INDUÇÃO 
ELETROMAGNÉTICA
Esses relés geralmente usam o tipo de êmbolo. O princípio básico de operação 
desse relé é mostrado na Figura 12. O transformador de corrente CT detecta a corrente 
na linha. Inicialmente, a chave S1 está aberta. Quando a corrente no secundário do CT 
77
FIGURA 12 – PRINCÍPIO BÁSICO DE UMA OPERAÇÃO DE RELÉ
FONTE: Murty (2017, p. 422)
excede um valor predeterminado, a bobina do relé é energizada e puxa o contator para 
baixo, de modo que a chave S1 seja fechada. O circuito da bobina de desarme é, então, 
energizado pela bateria, e a chave normalmente fechada S2 se abre. A ação do disjuntor 
é iniciada e a falha é eliminada.
A quantidade de atuação é a corrente ou a corrente proporcional à tensão. A 
força eletromagnética experimentada pelo elemento móvel é proporcional ao quadrado 
do fluxo do entreferro. O fluxo é proporcional à corrente transportada pela bobina, se a 
saturação for desprezada. Conforme Murty (2017), o relé atua se a força de atuação for 
maior do que a força de restrição. Assim:
• K1I² > K2 (eq. 1)
O K1 é uma constante, dependendo da corrente portadora da bobina, e K2 é uma 
constante da mola de restrição e do atrito, se houver. Na partida, a força resultante 
torna-se zero, de modo que I = . A corrente de pickup deverá ser maior que 
este valor. Esses tipos de relés são mais rápidos na ação, simples na construção e não 
são direcionais. Relés para ação contra sobrecorrente, sobretensão, subcorrente e 
subtensão em circuitos de distribuição usam este princípio.
Quanto aos relés de indução, a configuração desses será ilustrada na Figura 13. 
Sabemos que o torque é produzido sempre que dois fluxos interagem com deslocamento 
no tempo e no espaço. Se um disco (digamos que de alumínio) é montado e livre 
78
para girar, e colocado no campo produzido por correntes alternadas, então correntes 
parasitas, que são uma corrente elétrica localizada induzida em um condutor por um 
campo magnético variável, serão induzidas no disco.
FONTE: Murty (2017, p. 425)
FIGURA 13 – CONFIGURAÇÃO DOS RELÉS DE INDUÇÃO
A interação do fluxo principal, da corrente parasita e fluxo produzido, terá desloca-
mento no tempo e no espaço, e o torque será produzidono disco. Uma vez que é montado 
livremente, o disco girará, assim como a rotação do disco em uma direção fará com que 
o circuito de trip seja fechado; enquanto a rotação na outra direção não será permitida 
por um descanso. Os relés de indução e eletromagnéticos fornecem respostas precisas 
de captação e tempo-corrente para diversos sistemas simples ou complexos, tais como 
alarmes e sensores, e na detecção e controle de falhas em linhas de distribuição elétrica.
3.3 CONTATORES DE POTÊNCIA
O contator de potência (Figura 14) tem a mesma função do relé auxiliar, seu 
tamanho pode suportar uma corrente maior e é utilizado para alimentar um equipamento 
elétrico nos contatos principais. Os contatos de potência são representados por um 
dígito, o lado superior dos contatos ímpares constitui a entrada de potência (quadrupolo, 
tripolar ou bipolar) e o lado inferior dos contatos pares conecta a alimentação à carga.
79
FONTE: <https://bit.ly/3pSMj9q>. Acesso em: 3 out. 2021.
FIGURA 14 – CONTATOR DE POTÊNCIA
Os contatores de potência são mais comumente usados para ligar e desligar 
na parte de baixa tensão do sistema de energia elétrica. As correntes nominais desses 
dispositivos variam de alguns amperes a 200 A. Junto com alguns elementos adicio-
nais, como relés ou dispositivos de sobrecorrente, eles frequentemente desempenham 
a função de proteção e controle de aparelhos ou a função de partida de motores. Os 
contatores devem operar de forma confiável, apesar de um número possível de mano-
bras extremamente alto (na faixa de um milhão de manobras). O preço dos contatores 
também desempenha um papel muito importante.
Nos últimos anos, não houve inovação relevante no que se refere às proprieda-
des funcionais e de construção dos contatores. As soluções atuais revelaram-se muito 
pouco inovadoras, especialmente no campo dos acionamentos de motores, nomea-
damente quando três contatores, fixados numa placa de metal, são utilizados para ar-
ranque, alteração do sentido de rotação e alteração da velocidade de rotação. Esses 
contatores são conectados uns aos outros com fios comuns. Existem também alguns 
elementos auxiliares usados para controlar contatores individuais.
Uma análise do mercado mundial mostrou que existem cerca de 60 fabricantes 
de contatores para acionamentos elétricos, quase 20 deles da Europa, 10 da América, 
cerca de 20 do Extremo Oriente e os restantes 10 de outras partes do mundo. A demanda 
anual por esses contatores chega a alguns bilhões de unidades.
Desde a década de 1980, a indústria de contatores experimentou um cresci-
mento acima da média da indústria. Espera-se que isso continue no futuro. Um alto 
grau de comércio internacional é característico deste ramo. Devido a uma mão de obra 
mais barata, a manufatura está se movendo da Europa para a Ásia. Quase todos os fa-
bricantes de equipamentos elétricos produzem esses contatores. As soluções técnicas 
para contatores de vários fabricantes são semelhantes, as diferenças estão apenas no 
design e nos dados nominais.
80
FONTE: <https://bit.ly/3t0q8Qq>. Acesso em: 3 out. 2021.
FIGURA 15 – REPRESENTAÇÃO DE UM CONTADOR PREDETERMINADOR
3.4 CONTADORES PREDETERMINADORES
Uma das aplicações mais comumente usadas em sistemas práticos são os 
contadores (Figura 15). Eles são usados em microprocessadores para contar as instruções 
do programa (contador de programa ou PC), para acessar endereços sequenciais na 
memória (como ROM) ou para verificar o andamento de um teste.
Os contadores podem começar em qualquer valor, embora na maioria das vezes 
eles comecem em zero e possam aumentar ou diminuir. Os contadores também podem 
alterar os valores em mais de um de cada vez ou em sequências diferentes, como 
contadores de código binários ou decimais codificados em binários (BCD). 
Eles podem controlar motores, solenoides ou luzes, para fornecer pulsos pre-
cisamente cronometrados, que são independentes dos erros de cronometragem, aos 
quais o microprocessador programado em tempo real é suscetível, como memória di-
nâmica e roubos de ciclo DMA e interrupções.
O contador registrará o número de pulsos elétricos enviados a eles pelo circuito 
e enviará um sinal ao comando quando a contagem dos pulsos for igual ao valor progra-
mado neles. A sua aplicação em circuitos elétricos de controle é muito útil, podendo não 
81
FIGURA 16 – MODELO DE PENETRÔMETRO DE GRAXA ANALÓGICO
FONTE: Nahirnei et al. (2018, p. 90)
só contar e registrar o número de ciclos de movimento realizados pela máquina, como 
controlar principalmente o número de peças a serem produzidas. Quando a contagem 
atinge um determinado valor, a produção é interrompida ou encerrada.
O contador predeterminador registrará o número de vezes que sua bobina for 
energizada ou recebe pulsos elétricos de componentes de entrada de sinal (geralmente 
de sensores ou chave fim de curso) em seu display. Através da chave seletora manual, o 
número de pulsos que o relé deve contar, podendo ser programado de forma que, quando 
a contagem de pulsos for a mesma do valor programado na chave seletora, o relé inverta 
seu contato comutador, de modo a abrir 11/12 e fechar 11/14, como mostrará a Figura 16.
Por fim, para retornar o contato comutador a sua posição inicial e redefinir seu 
display para iniciar uma nova contagem, deve-se simplesmente realizar a emissão de 
um pulso elétrico em sua bobina de reset R1/R2, ou simplesmente ativar de forma 
manual o botão de reset, localizado na frente do display.
4 ELEMENTOS DE SAÍDA DE SINAIS
Os componentes de saída de sinais elétricos são aqueles que recebem as ordens 
processadas e enviadas pelo comando elétrico e, a partir delas, realizam o trabalho 
final esperado do circuito. Entre os muitos elementos de saída de sinais disponíveis 
no mercado, os que nos interessam mais diretamente são os indicadores luminosos 
e sonoros, bem como os solenoides aplicados no acionamento eletromagnético de 
válvulas hidráulicas e pneumáticas (PAVANI, 2011).
82
Os componentes de saída dos sinais elétricos são aqueles componentes que 
recebem comandos processados e enviados por comandos elétricos e executam 
o trabalho final esperado do circuito a partir deles. Dentre os diversos componentes 
de saída de sinal disponíveis no mercado, estamos mais diretamente interessados na 
discussão dos indicadores luminosos e sonoros, que serão discutidos a seguir.
4.1 INDICADORES LUMINOSOS
Os indicadores luminosos (Figura 17) são utilizados no cotidiano, sendo lâmpadas 
incandescentes ou diodos emissores de luz (LEDs), usados para indicar visualmente um 
evento que ocorreu ou está prestes a ocorrer. Normalmente, são utilizados em locais 
que possuam boa visibilidade para que a visualização do sinalizador seja observado com 
maior facilidade. Tais dispositivos podem operar como tipos transmissivos, em que um 
objeto, sendo detectado, quebra um feixe de luz, geralmente radiação infravermelha, e 
impede que ele alcance o detector.
FIGURA 17 – INDICADORES LUMINOSOS
FONTE: <https://bit.ly/3HqlIGC>. Acesso em: 3 out. 2021.
FIGURA 18 – FUNCIONAMENTO DE UM INDICADOR LUMINOSO
FONTE: O autor
 Luzes indicadoras, como diodos emissores de luz (LEDs), às vezes são usadas 
para ler dados binários em equipamentos digitais. Uma luz “ligada” é um binário 1 e uma 
luz “desligada” é um binário 0, conforme ilustrará a Figura 17. O valor decimal representa-
do pelo display é 178, que será a soma das luzes acesas, ou seja, 128 + 32 + 16 + 2 = 178.
83
FIGURA 19 – JUNÇÃO P-N
FONTE: <https://bit.ly/3zpRrF5>. Acesso em: 3 out. 2021.
Atualmente, os dispositivos mais importantes e populares entre as tecnologias 
baseadas em luz são os diodos emissores de luz (LEDs), que fornecem conversão direta 
de energia elétrica em luz. É vista como a lâmpada definitiva do futuro, superando 
todas as outras fontes convencionais que comprovaram sua ineficiência na conversão 
máxima de energia elétrica em luz [1]. O desempenho aprimorado dos LEDs, desde 
1984, mostrou um progresso sustentável nossistemas de iluminação de matrizes de 
LED somente vermelho para tecnologias de chip on-board de LED multicolorido de alta 
densidade (NAIR; DHOBLE, 2020).
Os primeiros LEDs que foram apresentados ao mundo nada mais eram do que 
diodos semicondutores capazes de emitir luz como resultado da passagem de uma 
corrente elétrica por eles. Mais especificamente, os LEDs são dispositivos fotônicos que 
realizam a conversão de energia elétrica em radiação óptica. 
De acordo com Nair e Dhoble (2020), os LEDs pertencem à família dos dispositivos 
luminescentes que funcionam com base no princípio da eletroluminescência. Para que 
os LEDs apresentem eletroluminescência, é necessário colocá-los na condição de 
polarização direta, ou seja, o terminal positivo da bateria deve ser conectado na região 
tipo p e o terminal negativo na região tipo n. Se os terminais estiverem conectados e 
vice-versa, o diodo será colocado no modo de polarização reversa e parará de funcionar. 
No modo de polarização direta, os buracos livres da região p e os elétrons livres da 
região n começam a fluir em direção à junção p-n (prótons e nêutrons).
Tecnicamente, eles são diodos de junção p-n que operam na condição 
polarizada. Geralmente, os diodos de junção p-n são construídos usando os elementos 
silício (Si) ou germânio (Ge), pois permitem o fluxo eficiente de corrente elétrica através 
deles sem causar danos a si próprios e são menos sensíveis à temperatura.
No entanto, semicondutores baseados em Si e Ge são incapazes de converter 
energia elétrica em luz; em vez disso, eles os convertem em calor. Além disso, esses 
materiais têm uma lacuna de energia indireta que resulta em baixa eficiência. Conse-
84
quentemente, Si e Ge são totalmente ignorados na construção de LEDs. Logo, materiais 
de gap de energia direta como GaAs (Arseneto de Gálio) chegaram ao centro das aten-
ções por sua maior eficiência quântica e foram usados na fabricação de LEDs.
Em quase todas as máquinas, os LEDs encontraram seu papel como faróis e 
lâmpadas indicadoras devido ao seu tamanho portátil, baixo consumo de energia e baixa 
necessidade de manutenção. A maior parte das estradas e rodovias fora da área urbana 
fica sem qualquer iluminação pela iluminação viária e, portanto, é necessário ter faróis 
muito brilhantes e eficientes para serem instalados nos automóveis para sua passagem 
por tais caminhos. A iluminação automotiva em carros, como ilustrará a Figura 20, 
ganhou mais eficiência devido à robustez mecânica e longa vida útil dos LEDs.
FIGURA 20 – QUALIDADES QUE ADITIVOS LUBRIFICANTES POTENCIALIZAM
FONTE: <https://bit.ly/3eLyzqC>. Acesso em: 3 out. 2021.
Os LEDs foram introduzidos na iluminação automotiva por meio dos modelos de 
automóveis de classe superior. Contudo, os avanços na tecnologia levaram à mudança 
da iluminação LED para os modelos de carros de classe média e baixa também. Até 
alguns anos atrás, o uso de luzes LED na indústria automotiva se limitava apenas aos 
modelos de carros premium. Agora seu uso também se estendeu a modelos de carros 
com preços mais baixos. Além dos faróis e lanternas traseiras, os LEDs agora também 
estão disponíveis no interior do carro.
4.2 INDICADORES SONOROS
Como exemplos de indicadores sonoros, temos sirenes, campainhas ou buzina. 
Esses indicadores são usados para enviar sinais sonoros de um evento que ocorreu 
ou está prestes a ocorrer. Diferente do indicador luminoso, o indicador sonoro é usado 
principalmente no lugar o qual a visibilidade é ruim e o sinal luminoso é inválido. A Figura 
21 ilustrará um exemplo de indicador sonoro.
85
FIGURA 21 – INDICADOR SONORO DO TIPO SIRENE
FONTE: <https://bit.ly/3qQ1kYE>. Acesso em: 3 out. 2021.
O controle de ruído audível é uma tecnologia importante para projetos de 
transmissão UHV (Ultra-High Voltage). Durante a operação, os principais equipamentos 
das subestações e estações conversoras, como transformadores, reatores, filtros e 
capacitores, produzirão ruídos de baixa frequência. Como o ruído percorre uma longa 
distância, ele poderá ter certo impacto em locais sensíveis ao ruído na área circundante. 
A magnitude do ruído produzido por subestações e estações conversoras geralmente 
está relacionada à carga operacional.
O ruído é geralmente medido usando o nível de pressão sonora e nível de 
potência sonora. Ele pode ser considerado como uma composição dos componentes 
com diferentes frequências. A intensidade percebida pelo ouvido humano é diferente 
para sons em frequências diferentes, mesmo que tenham o mesmo nível de pressão 
sonora. O ouvido humano é mais sensível a sons de 1000 a 5000 Hz. 
Para permitir que a medição objetiva se aproxime da percepção subjetiva, medi-
dores de nível de som são geralmente equipados com um filtro, que é conhecido como 
a rede de pesagem A. O nível de pressão sonora obtido por meio da rede ponderada A é 
chamado de nível sonoro ponderado A. As práticas têm mostrado que o ruído expresso em 
nível de som ponderado A está em conformidade com o percebido pelo ouvido humano.
4.3 SOLENOIDES
Um solenoide é um eletroímã que ativa uma função mecânica, como um êmbolo. 
Os solenoides são usados para travar as tampas de segurança fechadas para que não 
possam ser abertas enquanto a máquina estiver em operação, ou para destravar as portas 
do seu carro quando você pressiona o botão de entrada sem chave no controle remoto. 
86
FIGURA 22 – VÁLVULA SOLENOIDE
FONTE: <https://bit.ly/3JFIEU1>. Acesso em: 3 out. 2021.
Solenoides podem abrir e fechar válvulas em processos industriais ou empurrar 
a cabeça de gravação contra a fita em um toca-fitas. Os solenoides têm vários formatos 
e tamanhos e são capazes de exercer uma força de menos de 30 gramas a vários quilos. 
Existem duas variedades básicas: regime contínuo e pulsante. 
Os solenoides de serviço contínuo são projetados para serem energizados o 
tempo todo. Uma aplicação como manter uma tampa de segurança fechada usaria um 
solenoide de serviço contínuo. Um solenoide pulsado poderá ser usado para as portas 
do seu carro. Os solenoides de pulsação superaquecerão se forem deixados energizados 
durante todo o tempo em que foram projetados para operação intermitente. Um 
solenoide de pulso permite que um solenoide de alta força seja menor e mais barato 
porque a operação contínua não é uma preocupação.
Como o solenoide é ativado por uma bobina, há uma tensão de retorno que ocorre 
quando o transistor de acionamento é desligado e o campo magnético entra em colapso 
na bobina. Essa tensão poderá atingir níveis altos o suficiente para danificar o transistor do 
inversor. Um diodo pode ser usado para fixar a tensão na bobina a níveis seguros. 
Quando o transistor liga, ativando o relé, o diodo é polarizado reversamente; e 
quando é desligado, a extremidade superior da bobina é ligada à tensão do inversor. 
Nesse caso, um pico de tensão aparece na extremidade inferior (coletor do transistor). 
Assim que essa tensão atingir a tensão de alimentação, mais uma queda de diodo (cerca 
de 0,6 V para um diodo de silício) será conduzida por ele.
Um exemplo do uso de um solenoide, como um atuador, é uma válvula operada 
por solenoide. A válvula poderá ser usada para controlar as direções do fluxo de ar ou 
óleo pressurizado e, portanto, usada para operar outros dispositivos, como um pistão se 
movendo em um cilindro. A Figura 23 mostrará uma dessas formas, uma válvula usada 
para controlar o movimento de um pistão em um cilindro (BOLTON, 2015).
87
FIGURA 23 – VÁLVULA OPERADA POR SOLENOIDE
FONTE: Adaptada de Bolton (2015, p. 45)
Conforme Bolton (2015), o ar pressurizado ou fluido hidráulico é fornecido pela 
porta P, que está conectada ao fornecimento de pressão de uma bomba ou compressor; 
e a porta T é conectada para permitir que o fluido hidráulico retorne ao tanque de 
abastecimento, assim como no caso de um sistema pneumático, para que ventile o ar 
para a atmosfera. Sem corrente através do solenoide (Figura 23), o fluido hidráulico ou 
ar pressurizado é alimentadoà direita do pistão e exaurido pela esquerda, resultando no 
movimento do pistão para a esquerda.
Quando uma corrente passa pelo solenoide, a válvula muda o fluido hidráulico 
ou ar pressurizado para a esquerda do pistão e o esgota pela direita. O pistão, então, se 
move para a direita. O movimento do pistão poderá ser usado para empurrar um defletor 
para desviar itens de uma correia transportadora ou implementar alguma outra forma 
de deslocamento que requer energia.
Com a válvula anterior, as duas posições de controle são mostradas na Figura 
23. As válvulas de controle direcional são descritas pelo número de portas e pelo número 
de posições de controle que elas contêm. A válvula mostrada na Figura 23 tem quatro 
portas: A, B, P e T e duas posições de controle. Portanto, é chamada de válvula 4/2. 
Diante de todas as informações vistas até aqui, você, acadêmico, sabe da 
importância de conhecer os elementos de entrada, processamento e saída de sinais. 
Os elementos foram abordados de maneira a demonstrar conceitos relativos a suas 
funções, além do modo de aplicação de uso de tais elementos em um circuito elétrico.
88
RESUMO DO TÓPICO 1
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como:
• Qualquer sistema de controle poderá ser definido como qualquer processo físico, 
como um dispositivo mecânico ou um circuito eletrônico, que responderá a um 
ou mais estímulos (entradas) de uma maneira definida e que tenha uma resposta 
mensurável e quantificável.
• Os elementos de entrada de sinais elétricos fazem a emissão de um sinal elétrico 
ao serem acionados. Portanto, a principal função desses elementos de entrada é de 
realizar o acionamento ou desligamento de um circuito ou de parte dele. 
• Para dar partida no motor, é necessário ter um dispositivo que execute operações 
para ligar e desligar o motor, como uma chave manual ou botão manual, conhecido 
também como botoeira. As chaves manuais são os dispositivos operacionais mais 
simples e econômicos para dar partida em motores. Elas poderão dar partida no 
motor diretamente ou na bobina do contator.
• Uma chave fim de curso é um dispositivo eletromecânico que poderá determinar 
que o motor ou outra estrutura conectada ao seu eixo atingiu o final de seu campo 
de atuação, ou seja, atingiu o final de seu curso.
• Sensores de proximidade possuem funções similares às chaves fim de curso, são 
componentes que enviam sinais elétricos e são posicionados ao longo da trajetória 
do cabeçote móvel de máquinas e equipamentos industriais, assim como hastes de 
cilindros hidráulicos ou dispositivos pneumáticos.
• Um pressostato também poderá ser chamado de interruptor de pressão, que é um 
interruptor elétrico acionado por um piloto pneumático ou hidráulico. O pressostato 
é instalado em tubulações de pressão hidráulica ou pneumática, e registrará o 
aumento e diminuição de pressão nessas tubulações.
• O elemento de processamento de sinal (EPS) receberá as informações do sensor 
elétrico e as combinará com a sequência de operação para gerar o acionamento 
elétrico para a próxima etapa. 
• Os relés são dispositivos conectados por meio de um sistema de energia para 
detectar qualquer desequilíbrio ou condição anormal. Existem muitos tipos de relés 
usados para proteger os sistemas de energia.
89
• O contator de potência tem a mesma função do relé auxiliar. O seu tamanho poderá 
suportar uma corrente maior, e é utilizado para alimentar um equipamento elétrico 
nos contatos principais.
• Os componentes de saída dos sinais elétricos são aqueles componentes que 
recebem comandos processados e enviados por comandos elétricos, e executam o 
trabalho final, esperado do circuito, a partir deles.
• Um solenoide é um eletroímã que ativa uma função mecânica, como um êmbolo. Os 
solenoides são usados para travar as tampas de segurança fechadas para que não 
possam ser abertas enquanto a máquina estiver em operação, ou para destravar.
90
1 Os elementos de saída de sinais elétricos são aqueles que recebem as ordens pro-
cessadas e enviadas pelo comando elétrico e, a partir delas, realizam o trabalho final 
esperado do circuito. Com relação aos elementos de saída de sinais elétricos, assinale 
a alternativa CORRETA:
a) ( ) Os dispositivos mais importantes e populares entre as tecnologias baseadas em 
luz são os diodos emissores de luz (LEDs), que fornecem conversão indireta de 
energia térmica em luz.
b) ( ) Um solenoide é um elemento de saída de sinais elétricos que funciona como um 
eletroímã que ativa uma função elétrica, como um êmbolo.
c) ( ) Os indicadores sonoros são usados para enviar sinais sonoros de um evento que 
ocorreu ou está prestes a ocorrer. 
d) ( ) Quando o transistor liga, ativando o relé, o diodo é despolarizado diretamente; e 
quando é desligado, a extremidade superior da bobina é ligada à tensão do inversor.
2 O elemento de processamento de sinal (EPS) receberá as informações do sensor elé-
trico e as combinará com a sequência de operação para gerar o acionamento elétrico 
para a próxima etapa. Sobre o nome do elemento que é um dispositivo conectado 
por meio de um sistema de energia para detectar qualquer desequilíbrio ou condição 
anormal, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) Contator de potência.
b) ( ) Contador predeterminador.
c) ( ) Relés auxiliares.
d) ( ) Solenoide. 
3 Existem vários termos usados na retransmissão que precisam ser definidos para uma 
compreensão adequada. Com relação a esses termos de retransmissão, classifique V 
para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Relé de proteção é um dispositivo automático que detectará uma condição anormal 
em um circuito elétrico e atuará de tal maneira que um disjuntor isolará o elemento 
do circuito defeituoso.
( ) Relé de medição é o relé principal que medirá as grandezas operacionais para 
detectar a condição anormal de operação.
( ) Relé Primário é o relé responsável principalmente por proteger um equipamento ou 
uma parte de um circuito elétrico, atuando antes de qualquer outro relé ou dispositivo.
AUTOATIVIDADE
91
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – V – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 O acionamento do sensor não dependerá do contato físico com as partes móveis do 
dispositivo, e é suficiente que essas partes se aproximem do sensor a uma distância 
que varie conforme o tipo de sensor usado. Com base nisso, descreva os tipos de 
sensores de proximidade.
 
5 Com relação às cores das botoeiras, cada uma possui um significado importante e sua 
padronização é fundamental. Disserte sobre botoeiras de cor vermelha, amarela e azul. 
92
93
MÉTODO INTUITIVO PARA CONSTRUÇÃO DE 
CIRCUITOS
1 INTRODUÇÃO
Atualmente, a eletropneumática e eletro-hidráulica são comumente usadas em 
muitas áreas da automação industrial de baixo custo e são usados extensivamente em 
sistemas de produção, montagem, produtos farmacêuticos, químicos e de embalagem. 
Há uma mudança significativa nos sistemas de controle. Os relés têm sido cada vez mais 
substituídos por controladores lógicos programáveis para atender à crescente demanda 
por automação mais flexível.
O controle eletropneumático consiste em sistemas de controle elétrico que ope-
ram sistemas de potência pneumáticos. Nesse caso, as válvulas solenoides são utilizadas 
como interface entre os sistemas elétrico e pneumático. Dispositivos como interruptores 
de limite e sensores de proximidade são usados como elementos de feedback.
Muitos recursos pneumáticos são desenvolvidos para as mais variadas aplicações 
gerais e específicas. Esses recursos incluem os próprios componentes pneumáticos e 
métodos de desenvolvimento de projeto para fornecer e garantir suas funções corretas. 
Por serem soluções abrangentes, diferentes métodos poderão ser usados para resolver 
problemas que envolvam a pneumática, incluindo métodos intuitivos.
Diante desse cenário, queremos que você, acadêmico, saiba das principais 
soluções relacionadasà eletropneumática e eletro-hidráulica. Também será discutido 
o método intuitivo para construção de circuitos. Assim tais conhecimentos serão de 
grande valia para a solução de problemas de sistemas pneumáticos.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 - 
2 MÉTODO INTUITIVO
O método intuitivo é um método de resolução de sistemas de automação, em 
que a intuição ou a percepção daqueles que projetam circuitos pneumáticos é um 
fator preponderante. Entretanto, por razões de padronização e organização do projeto, 
deve-se utilizar algumas regras baseadas em uma estrutura básica e simplificada, 
especialmente para facilitar a posterior explicação da lógica e implementação do projeto. 
Essencialmente, a solução de problemas por métodos intuitivos poderá ser obtida por 
meio de dois tipos: as ligações diretas e indiretas.
94
Quanto às ligações diretas, esse é um método de projetar um circuito pneumático 
sem lógica própria, ou seja, não há bloco de instruções entre o componente (válvula) que 
recebe a ação e o componente (como o cilindro) que realiza outra operação. A Figura 
24 mostrará um atuador pneumático que, neste caso, é um cilindro de simples ação, 
conectado diretamente por uma válvula pneumática acionada por um botão.
FIGURA 24 – LIGAÇÃO DIRETA DE UM CILINDRO DE SIMPLES AÇÃO
FONTE: Vasconcelos et al. (2015, p. 3)
A válvula de reversão pneumática mudará sua posição quando receber força 
muscular, através do botão de partida, e liberar ar comprimido para a câmara da cavidade 
posterior do cilindro de simples ação, para executar o movimento para frente. Assim, a 
haste do cilindro continuará avançando enquanto o botão for mantido pressionado.
Assim que nenhuma força for aplicada ao botão de acionamento, haverá 
expansão da mola da válvula, de modo a forçar a válvula a mudar sua posição. Com 
isso, o ar comprimido que estará na cavidade traseira do cilindro será conduzido para 
a atmosfera, e a mola do cilindro também se expandirá, forçando o pistão a recuar e 
fazendo com que a haste do cilindro recue. 
O movimento para frente e para trás do cilindro poderá ser observado a partir 
da ativação e desativação da válvula direcional.
IMPORTANTE
95
FIGURA 25 – ESTRUTURA BÁSICA PARA LIGAÇÕES INDIRETAS NO MÉTODO INTUITIVO
FONTE: Vasconcelos et al. (2015, p. 5)
Por outro lado, a ligação indireta é um método bastante usado na indústria. Ainda 
que diversos profissionais tentem resolver vários tipos de problemas de maneira prática, 
de acordo com Fialho (2011), projetos concisos e estruturados são recomendados. A 
Figura 25 ilustrará a estrutura básica de ligações indiretas.
Esta estrutura apresenta cinco camadas principais, subdivididas em elementos 
com funções distintas e específicas. Na primeira camada (no nível superior), encontram-
se os elementos de trabalho, que são os elementos responsáveis pela realização do 
movimento ou trabalho, geralmente cilindros de ar ou motores pneumáticos. Conectados 
com os elementos de trabalho estão os elementos auxiliares, que têm a função de alterar 
as características de velocidade dos elementos de trabalho.
A segunda camada contém os elementos de comando, que possuem função 
específica de "comandar" os elementos de trabalho, de modo a mantê-los pressurizados 
(quando aplicável), mesmo que outros componentes não mudem de estado. A tercei-
ra camada apresenta os componentes de processamento de sinais, que são os com-
ponentes que identificam quais sinais são necessários para realizar uma determinada 
ação. A operação lógica do circuito está concentrada nesta camada.
96
A quarta camada possui os elementos de sinais, que são os elementos de início 
e fim do circuito ou alguns outros elementos de condições específicas. Esses compo-
nentes enviam sinais com base em seu estado instantâneo. A quinta camada apresenta 
os elementos de alimentação, responsáveis por pressurizar o circuito pneumático de 
modo a otimizar as condições físicas do ar comprimido.
3 SOLUÇÕES ELETRO-HIDRÁULICAS
Diferentes fluidos hidráulicos são usados para diferentes aplicações do servo 
sistema eletro-hidráulico. Componentes como servoválvulas eletro-hidráulicas, 
servomecanismos eletro-hidráulicos, sensores, entre outros, precisam funcionar com 
diferentes fluidos hidráulicos. Como base na análise de propriedades e projeto ideal 
de servoválvulas eletro-hidráulicas, esta seção se concentrará na servoválvula eletro-
hidráulica de feedback de força e seu modelo matemático. 
A Figura 26 mostrará o diagrama esquemático de uma válvula servo-hidráulica 
eletro-hidráulica com realimentação de força de dois estágios. As servoválvulas eletro-
-hidráulicas com feedback de força consistem em duas partes: um estágio de pré-am-
plificador que consiste em um motor de torque de ferro móvel e válvula de retenção de 
bico duplo, e um estágio amplificador de potência com válvula distribuidora (YIN, 2019).
FIGURA 26 – DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UMA SERVOVÁLVULA ELETRO-HIDRÁULICA COM FEEDBACK 
DE FORÇA DE DOIS ESTÁGIOS: 1. BOBINA DE CONTROLE; 2. ÍMÃ PERMANENTE SUPERIOR; 3. ARMADURA; 
4. ÍMÃ PERMANENTE INFERIOR; 5. VÁLVULA DE RETENÇÃO; 6. BICO; 7. RESTRITOR FIXO; 8. BOBINA PRIN-
CIPAL; 9. VÁLVULA DE MANGA; 10. BARRA DE FEEDBACK; 11. TUBO DE MOLA
FONTE: Yin (2019, p. 36)
97
De acordo com Yin (2019), quando a corrente elétrica de controle de entrada 
Δi = 0, a armadura, suportada por uma mola, é uniformemente espaçada entre os ímãs 
permanentes superiores e inferiores, e a válvula retentora é uniformemente espaçada 
entre os dois bicos, a bobina principal estará na posição zero e a servoválvula eletro-
hidráulica não terá saída.
Quando a corrente elétrica de controle de entrada tem um valor Δi, o conjunto 
da armadura desvia da posição intermediária. Assim como a válvula retentora, a bobina 
principal desvia da posição zero e a válvula servo eletro-hidráulica se abre e produz a 
pressão e o fluxo correspondentes. Mudar a magnitude e a direção da corrente elétrica 
de controle muda a magnitude e a direção da pressão de fluxo de forma correspondente, 
uma vez que a magnitude da saída da válvula e o ângulo de deflexão da armadura são 
proporcionais à corrente elétrica de controle.
4 SOLUÇÕES ELETROPNEUMÁTICAS
O circuito eletropneumático é um esquema de comando e acionamento que 
representa os componentes pneumáticos e elétricos utilizados em máquinas e equipa-
mentos industriais, e a interação entre esses componentes para realizar as operações e 
movimentos exigidos pelo sistema mecânico. 
O circuito pneumático representa o acionamento dos componentes me-
cânicos, e o circuito representa a sequência de comando dos componen-
tes pneumáticos, de forma que as partes móveis da máquina ou equipa-
mento exibam o movimento final necessário.
ATENÇÃO
Quanto à estrutura do circuito eletropneumático, existe uma estrutura acionada 
por cilindro de simples ação (Figura 27). Ao acionar o botão de comando, a haste desse 
cilindro, com retorno por mola, deverá mover-se para frente. Enquanto mantivermos o 
botão pressionado, a haste deverá continuar avançando. Ao soltar o botão, o cilindro 
retornará a sua posição original.
98
FIGURA 27 – ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE SIMPLES AÇÃO
FONTE: Faria (2000, p. 87)
Para solucionar este problema, o circuito pneumático utilizará um cilindro de ação 
simples, com retorno por mola e válvula direcional 3/2 vias, normalmente fechada, aciona-
mento eletromagnético e retorno por mola. O circuito de controle elétrico usará um contato 
normalmente aberto, controlado por botão. Quando o botão b1 é ativado, seu contato normal-
mente aberto é fechado e a bobina da válvula solenoide Y1 da válvula direcional é energizada. 
Quando a válvula solenoide Y1 é aberta, o carretel da válvula direcional é 
ativado para a direita, abrindo a passagem de ar comprimido da porta 1 para a porta 2 e 
evitando a descarga para a atmosfera 3. Desta maneira, o ar comprimido é conduzido 
para a câmara posterior. O cilindro faz com que sua haste avance, comprimindo a mola. 
Enquanto o botão b1 for pressionado,a válvula solenoide Y1 permanecerá aberta e a 
haste do cilindro se moverá para frente (FARIA, 2000).
Ao soltar o botão b1, seu contato fechado abrirá automaticamente e interromperá 
o fluxo de corrente, fechando, assim, o solenoide Y1. Quando a válvula solenoide Y1 é 
fechada, a mola da válvula direcional empurra o carretel para a esquerda, bloqueando 
a porta 1 e conectando as portas 2 e 3. Desta maneira, o ar comprimido acumulado na 
cavidade traseira do cilindro sai para a atmosfera, fazendo com que a mola do cilindro 
retorne a haste a sua posição original (FARIA, 2000).
Diante de todas as informações vistas até aqui, você, acadêmico, saberá da impor-
tância de conhecer as principais soluções relacionadas à eletropneumática e eletro-hidráulica 
O método intuitivo para construção de circuitos também foi abordado nesse tópico, sendo 
fundamental tais conhecimentos para a solução de problemas de sistemas desse tipo.
99
RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como:
• O método intuitivo é um método de resolução de sistemas de automação, em que 
a intuição ou a percepção daqueles que projetam circuitos pneumáticos é um fator 
preponderante. Porém, por razões de padronização e organização do projeto, deve-
se utilizar algumas regras baseadas em uma estrutura básica e simplificada. 
• Quanto às ligações diretas, é um método de projetar um circuito pneumático sem 
lógica própria, ou seja, não há bloco de instruções entre o componente (válvula) que 
receberá a ação e o componente (como o cilindro) que realizará outra operação. 
• A ligação indireta é um método bastante usado na indústria. Ainda que diversos 
profissionais tentem resolver vários tipos de problemas de maneira prática, projetos 
concisos e estruturados são recomendados. 
• Componentes como servoválvulas eletro-hidráulicas, servomecanismos eletro-hidráu-
licos, sensores, entre outros, precisam funcionar com diferentes fluidos hidráulicos. 
• As servoválvulas eletro-hidráulicas, com feedback de força, consistem em duas 
partes: um estágio de pré-amplificador que consiste em um motor de torque de ferro 
móvel e válvula de retenção de bico duplo; e um estágio amplificador de potência 
com válvula distribuidora.
• Quando a corrente elétrica de controle de entrada Δi = 0, a armadura, suportada 
por uma mola, é uniformemente espaçada entre os ímãs permanentes superiores 
e inferiores, e a válvula retentora é uniformemente espaçada entre os dois bicos, a 
bobina principal estará na posição zero e a seroválvula eletro-hidráulica não terá saída.
• O circuito eletropneumático é um esquema de comando e acionamento que 
representa os componentes pneumáticos e elétricos utilizados em máquinas e 
equipamentos industriais, e a interação entre esses componentes para realizar as 
operações e movimentos exigidos pelo sistema mecânico. 
• Quanto à estrutura do circuito eletropneumático, existe uma estrutura acionada por 
cilindro de simples ação. Ao acionar o botão de comando, a haste do cilindro de 
simples ação, com retorno por mola, deverá mover-se para frente.
100
• O circuito pneumático utilizará um cilindro de ação simples com retorno por mola e 
válvula direcional 3/2 vias, normalmente fechada, acionamento eletromagnético e 
retorno por mola.
• Quando a válvula solenoide Y1 é fechada, a mola da válvula direcional empurra o 
carretel para a esquerda, bloqueando a porta 1 e conectando as portas 2 e 3. Desta 
maneira, o ar comprimido acumulado na cavidade traseira do cilindro sai para a 
atmosfera, fazendo com que a mola do cilindro retorne a haste a sua posição original.
101
1 Diferentes métodos podem ser usados para resolver problemas que envolvam a 
pneumática, incluindo métodos intuitivos. Com relação ao método intuitivo, assinale 
a alternativa CORRETA:
a) ( ) Essencialmente, a solução de problemas por métodos intuitivos poderá ser obtida 
por meio de dois tipos: as ligações simples e duplas.
b) ( ) No método intuitivo temos o sinal de comando somente no momento necessário, 
e podemos realizá-lo com a utilização de válvulas distribuidoras biestáveis. 
c) ( ) O método intuitivo é um método em que a intuição ou a percepção daqueles que 
projetam circuitos pneumáticos é um fator preponderante. 
d) ( ) O método intuitivo apresenta boa indicação, uma vez que as válvulas inversoras 
desempenham a função de inverter a pressurização das linhas auxiliares e não 
armazenam informações dos movimentos anteriores.
2 A estrutura básica para ligações indiretas no método intuitivo apresenta cinco camadas 
principais, subdivididas em elementos com funções distintas e específicas. Sobre a ca-
mada que possui os elementos de sinais, que são os elementos de início e fim do circuito 
ou alguns outros elementos de condições específicas, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) Quarta camada.
b) ( ) Segunda camada.
c) ( ) Terceira camada.
d) ( ) Primeira camada. 
3 A divisão da estrutura básica para ligações diretas em camadas facilita a compreensão 
dos elementos em relação a suas funções. Sobre as camadas de divisão, classifique 
V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Na primeira camada, encontram-se os elementos de trabalho, que são os elementos 
responsáveis pela realização do movimento ou trabalho, geralmente cilindros de ar 
ou motores pneumáticos.
( ) A terceira camada possui os elementos de comando, que possuem função específica 
de "comandar" os elementos de trabalho, de modo a mantê-los pressurizados 
(quando aplicável), mesmo que outros componentes não mudem de estado. 
( ) A terceira camada apresenta os componentes de processamento de sinais, que 
são os componentes que identificam quais sinais são necessários para realizar 
uma determinada ação.
AUTOATIVIDADE
102
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – F – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 Quanto à estrutura do circuito eletropneumático, existe uma estrutura acionada por 
cilindro de simples ação. Descreva o que você espera do modo de funcionamento 
desse cilindro.
5 Uma válvula servo-hidráulica eletro-hidráulica com realimentação de força de dois estágios 
com feedback de força consiste em duas partes. Disserte sobre essas duas partes.
103
TÓPICO 3 - 
MÉTODO DE MINIMIZAÇÃO E MAXIMIZAÇÃO DE 
CONTATOS
1 INTRODUÇÃO
A tecnologia para desenvolver um circuito pneumático faz parte das informações 
técnicas necessárias para projetar qualquer circuito de comando seguro e eficaz usado 
para controlar o movimento de um atuador pneumático. Vale ressaltar que otimizar os 
benefícios dos equipamentos terminais poderá gerar uma redução no consumo anual 
de energia, o que está diretamente relacionado à busca de um método construtivo mais 
eficiente para os equipamentos pneumáticos.
Seja qual for o método construtivo utilizado para a construção do circuito pneu-
mático, todos partem de um ponto, que é o requisito final do equipamento e, portanto, 
a definição do atuador que será utilizado. Assim, é possível averiguar a quantidade e 
especificações de válvulas, sensores e outros componentes para montagem, o que afe-
tará diretamente os custos iniciais, operacionais e de manutenção de cada dispositivo.
O projeto do comando fundamentado na combinação ou sequência de 
sinais de entrada é descrito por um programa escrito pelo usuário. Tal programa é 
composto por funções lógicas, gráficos ou diagramas, sempre buscando facilidade na 
comunicabilidade. Os métodos mais comumente usados de programação de controlador 
lógico programável são diagramas de conexão, diagramas lógicos e listas de instruções.
Uma investigação dos métodos de construção de circuitos pneumáticos se faz 
necessária, além de uma programação de um controlador, que também é fundamental 
para o funcionamento do sistema com eficiência. Diante desse contexto, neste Tópico 3, 
abordaremos os estudos de métodos de minimização e maximização de contatos, além 
de programação convencional deCLP’S.
UNIDADE 2
2 MÉTODO DE MINIMIZAÇÃO DE CONTATOS
O método de minimização de contato, também denominado de método em 
cascata ou ainda de sequência mínima, poderá reduzir muito o número de relés auxiliares 
usados no controle elétrico. É utilizado principalmente em circuitos de sequência elétrica, 
acionados por válvulas direcionais de duplo solenoide e, por não possuírem as molas de 
reposição, possuem a característica de lembrar a última ação realizada (PARKER, 2005).
104
Este método inclui a subdivisão dos comandos elétricos em múltiplos setores, 
que serão energizados ao mesmo tempo para evitar possível sobreposição do sinal 
elétrico, principalmente quando a sequência de movimento do cilindro for indireta. 
Este método poderá ser usado para evitar a sobreposição desnecessária de sinais 
de comando, que é exclusivo para sequências de movimento indireto. As regras para 
identificar se uma sequência é direta ou indireta são descritas a seguir, conforme 
PARKER (2005). Primeiro, escreve-se a sequência de ações de forma abreviada:
• A + B + A – B –
• A + B + B – A –
Então, depois disso, com traços verticais, a sequência é dividida com precisão 
em duas metades:
• A + B + | A – B –
• A + B + | B – A –
Se ambos os lados da divisão forem iguais, ou seja, as letras forem iguais e a ordem 
for a mesma, tem-se uma sequência direta. O circuito de comando poderá ser facilmente 
construído por métodos intuitivos, e não haverá problema de sobreposição de sinal:
• A + B + | A – B –
• A B | A B
• AB = AB – é uma sequência direta.
Para a situação de os dois lados dos traços serem diferentes, da mesma 
forma que suas letras ou a ordem, então se tem uma sequência indireta. Claro, haverá 
sobreposição de sinais de comando em um ou mais passos de movimento.
• A + B + | B – A –
• AB ≠ BA – Sequência Indireta
Uma vez determinado que a sequência é indireta e escolhido o circuito de 
controle elétrico para ser construído pelo método em cascata, o primeiro passo é dividir 
a sequência em partes secundárias, o que determinará o tamanho da cascata e o 
número de relés auxiliares que serão usados.
Para realizar a divisão da sequência em setores, é necessário reescrever a 
sequência de forma abreviada. Em seguida, a sequência é lida da esquerda para a direita, 
cortando-a com um traço vertical cada vez que repete uma letra, seja um sinal (+) ou 
(-). Por fim, o número de subdivisões causadas pelo traço vertical é igual ao número de 
setores que a cascata deverá ter.
• A + | A – B + | B –
• I | II | I
105
Ainda que o traço divida a sequência em três partes, as letras contidas na terceira 
parte não estarão incluídas na primeira. Neste caso, para economizar os relés, o retorno 
de B poderá ser considerado como um componente da primeira parte. Portanto, para a 
construção de comandos elétricos pelo método em cascata, dois setores secundários 
serão necessários no lugar em que o circuito é energizado.
O segundo passo é projetar a cascata elétrica de acordo com o número de 
setores secundários encontrados na divisão da sequência e na construção do circuito 
de comando pelo método de minimização de contatos. O número de relés auxiliares em 
cascata, que deverá ser controlado, de modo a energizar um setor por vez, é igual ao 
número de setores menos um. Um exemplo será ilustrado pela Figura 28.
FIGURA 28 – EXEMPLO DE CASCATA ELÉTRICA A – PARA 2 SETORES SECUNDÁRIOS
FONTE: Parker (2005, p. 96)
A terceira e última etapa é completar o circuito ao usar o método de minimização 
de contato para construir o comando e alocar todos os elementos emissores de sinal e 
solenoides. Isso através do setor secundário, para que sejam definidos na sequência de 
movimento de inicialização, de acordo com a divisão dos setores.
3 MÉTODO DE MAXIMIZAÇÃO DE CONTATOS 
O método de maximização de contatos, também denominado de método passo-
a-passo ou, ainda, método de cadeia estacionária, é diferente do método em cascata 
por não ter a característica de reduzir o número de relés auxiliares usados no comando 
elétrico. Por outro lado, poderá ser aplicado com segurança a todo e qualquer circuito 
sequencial eletropneumático, independentemente de a válvula de controle direcional 
ser ativada por uma única válvula solenoide ou por uma válvula solenoide dupla.
Em comparação com outros métodos de construção de circuito, a maior vanta-
gem dos comandos de cadeia estacionária é que eles são completamente seguros ao 
transmitir sinais enviados por componentes de entrada (como botões, sensores de pro-
ximidade e chaves fim de curso). Em um comando de maximização de contatos, se um 
106
componente de sinal, seja um botão, sensor ou chave fim de curso, for disparado desa-
tualizado, acidentalmente ou mesmo deliberadamente, tal componente não interferirá no 
circuito, pois cada acionamento dependerá do acionamento anterior (PARKER, 2005). 
Isso significa que o próximo movimento de uma sequência de comando só 
ocorrerá depois da confirmação do movimento anterior ter ocorrido. Dessa forma, a ca-
deia estacionária evitará totalmente as sobreposições de sinais, típicas das sequências 
indiretas, além de garantir que os movimentos de avanço e retorno dos cilindros pneu-
máticos obedeçam rigorosamente à sequência de comando, passo a passo.
No método de maximização de contatos, cada setor poderá comandar somente 
um movimento de um cilindro, ou seja, como cada letra da sequência representará um 
cilindro e o número de divisões será igual ao número de letras da sequência. Portanto, 
em uma sequência com dois cilindros avançando e retornando, apenas uma vez no ciclo 
teremos quatro movimentos e, portanto, quatro setores. Veja a seguinte sequência de 
movimento para dois cilindros, como exemplo:
• A + A – B + B –
Uma vez determinado que a sequência é indireta e selecionada a opção de 
construir um circuito de controle elétrico pelo método de maximização de contatos, 
o primeiro passo é dividir a sequência em setores, para determinar o número de relés 
auxiliares que serão usados. O número de relés sempre corresponderá ao número de 
setores ou ao número de passos móveis, mais um.
No método, para dividir uma sequência em setores ou passos, é necessário 
escrever a sequência de forma abreviada e, posteriormente, cortar cada letra da 
esquerda para a direita, com um traço vertical, seja os sinais (+) ou (-). Logo, o número 
de subdivisões causadas pela trajetória vertical é igual ao número de passos que a 
cadeia estacionária deverá controlar. Veja o nosso exemplo: 
• A + | A – | B + | B – |
• I | II | III | IV |
Conforme PARKER (2005), nessa situação, os traços separam em quatro partes 
a sequência, de modo a determinar as quatro etapas de passos de comando. A segunda 
etapa é construir o circuito de comando por meio de método de maximização de 
contatos, incluindo o projeto do próprio circuito elétrico. Para o projeto, devemos seguir 
as seguintes diretrizes apresentadas no Quadro 1.
107
QUADRO 1 – DIRETRIZES DE PROJETO
N° Diretrizes
1°
Cada elemento de sinal, seja um botão, chave fim de curso ou sensor de pro-
ximidade, deverá sempre ser energizado para relés auxiliares, temporizadores 
ou contatores, nunca energize diretamente os solenoides.
2°
Cada relé auxiliar da cadeia estacionária deverá cumprir três funções: auto 
retenção, habilitação do próximo relé e abertura ou fechamento do solenoide, 
conforme a sequência de ações.
3°
Habilitar o próximo relé significa que o próximo relé só poderá ser energizado 
quando o anterior já estiver aberto.
4°
Conforme a sequência de ações prossegue, os relés são ligados e mantidos 
um a um.
5°
Quando termina a última ação da sequência, devemos ativar o último relé, que 
não tem função de autossustentação, e o primeiro relé da cadeia estacionária 
deverá ser fechado.
6º
Como a regra é habilitar o relé anterior para habilitar o próximo, quando o 
último relé da cadeia desligar o primeiro, este desligará o segundo, depois 
desligará o terceiro e assim por diante,até que todos sejam desligados.
7°
O número de relés auxiliares usados na cadeia estacionária é igual ao número 
de movimentos na sequência + 1.
8º
O movimento simultâneo dos dois cilindros na sequência de comando deverá 
ser considerado na mesma etapa. Portanto, apenas um relé é necessário para 
tais movimentos.
9º
Quando um cilindro realiza mais de dois movimentos no mesmo ciclo, a chave 
fim de curso ou sensor ativado por ele deverá estar fora da cadeia estacionária, 
e um relé auxiliar separado é ativado. Seus contatos serão usados na cadeia, 
no lugar em que os elementos emissores de sinais seriam postos.
FONTE: O autor
QUADRO 2 – SEQUÊNCIA DOS ACIONAMENTOS
Conforme PARKER (2005), ao dividir a sequência em setores, o cilindro A deverá 
avançar na Etapa 1 e retornar na Etapa 2. Por outro lado, o cilindro B deverá avançar na 
Etapa 3 e retornar na Etapa 4. Ao construir uma tabela contendo sequências de ativação 
para comandar o movimento e alterar a alimentação elétrica entre os setores, conforme 
apresentado no Quadro 2, teremos:
Etapa Comando Acionamento Setor
1° Botão de partida S1 Avanço do cilindro A K1
2° Chave fim de curso S2 Retorno do cilindro A K2
108
3° Chave fim de curso S3 Avanço do cilindro B K3
4° Chave fim de curso S4 Retorno do cilindro B K4
5° Chave fim de curso S5
Desliga a cadeia estacionária – 
Fim do ciclo
K5
FONTE: Parker (2005, p. 120)
Ainda que a divisão da sequência se apresente indicando quatro etapas, 
sabemos que cinco relés auxiliares serão utilizados: um para cada etapa e um para 
o fechamento da cadeia estacionária ao final do ciclo. Na primeira etapa, o botão de 
partida S1 acionará o relé K1, que deverá realizar as funções de auto retenção do próprio 
relé K1; habilitação do próximo relé auxiliar, no caso K2 e o avanço do cilindro A, no 
primeiro movimento da sequência.
Apenas quando ocorrer a primeira etapa, no final do curso de avanço do cilindro 
A, a chave fim de curso S2 confirmará o fim da ação e o relé K2 será energizado. Assim 
como K1 e K2, aqui também deve-se cumprir três funções: autossustentação do próprio 
relé K2, acionamento do próximo relé auxiliar, no caso de K3 e retorno do cilindro A, no 
segundo movimento da sequência.
Quando ocorre a segunda etapa, o curso de retorno do cilindro A termina, a 
chave fim de curso S3 confirma o fim da ação e o relé K3 é energizado. Da mesma forma 
que ocorreu com K1 e K2, K3 também deve-se executar três funções: a auto retenção 
do próprio relé K3; a ativação do próximo relé auxiliar (no caso de K4), e o movimento de 
avanço do cilindro B, o terceiro movimento da sequência.
De maneira igual, quando a terceira etapa ocorre, no final do curso de avanço 
do cilindro B, a chave limitadora S4 confirmará o final do movimento e energizará o relé 
K4. Assim como K1, K2 e K3, K4 também se deve realizar três funções: autorretenção do 
próprio relé K4; habilitar o próximo relé auxiliar, no caso de K5; e o retorno do cilindro B, 
o quarto e último movimento da sequência.
Quando o último passo tiver ocorrido, no final do curso de retorno do cilindro B, 
a chave fim de curso S5 confirmará o término do movimento e energizará o relé K5. Ao 
contrário do que ocorreu com os quatro relés anteriores, K5 deverá efetuar apenas uma 
função, ou seja, desligar o primeiro relé da cadeia estacionária, no caso K1.
Uma vez que K5 é dependente de K4, K4 é dependente de K3, K3 é dependente 
de K2 e K2 é dependente de K1, devido à ativação contínua de um para o outro, uma vez 
que K1 é fechado, todos são fechados e a cadeia estacionária retornará para a posição 
inicial, fechando a sequência de ciclos de movimento. 
109
4 PROGRAMAÇÃO CONVENCIONAL DE CLPs 
O controlador lógico programável (CLP) é uma forma especial de controlador 
baseado em microprocessador que usará uma memória programável para armazenar 
instruções e implementar funções como lógica, sequenciamento, tempo, contagem e 
aritmética para controlar máquinas e processos (Figura 29) e são projetados para serem 
operados por engenheiros com talvez um conhecimento limitado de computadores e 
linguagens de computação. 
FIGURA 29 – CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL 
FONTE: O autor
Eles não foram projetados para que apenas os programadores de computador 
possam configurar ou alterar os programas. Assim, os projetistas do CLP os pré-progra-
maram de modo que o programa de controle pudesse ser inserido usando uma forma 
de linguagem simples e bastante intuitiva. 
O termo lógica é usado porque a programação está primariamente preocupada 
com a implementação de lógica e comutação. Por exemplo: se A ou B ocorrer, ligue C; se A 
e B ocorrer, ligue D. Dispositivos de entrada, como sensores, interruptores e dispositivos 
de saída no sistema sendo controlado; motores, válvulas etc. são conectados ao CLP, e 
o operador insere uma sequência de instruções, ou seja, um programa, na memória do 
CLP. O controlador, então, monitora as entradas e saídas, de acordo com este programa 
e executa as regras de controle para as quais ele foi programado.
Os CLPs têm a grande vantagem de que o mesmo controlador básico poderá ser 
usado com uma ampla variedade de sistemas de controle. Para modificar um sistema de 
controle e as regras que devem ser usadas, tudo o que é necessário é que um operador 
digite um conjunto diferente de instruções. Não há necessidade de religar. O resultado é 
um sistema flexível e econômico, que poderá ser usado com sistemas de controle, que 
variam amplamente em sua natureza e complexidade.
Os CLPs são semelhantes aos computadores, mas enquanto os computadores 
são otimizados para tarefas de cálculo e exibição, os CLPs são otimizados para tarefas 
de controle e para o ambiente industrial. Assim, os CLPs são:
110
• Robusto e projetado para suportar vibrações, temperatura, umidade e ruído.
• Ter interface para entradas e saídas já dentro do controlador.
• São facilmente programados e possuem uma linguagem de programação de fácil 
compreensão, que se preocupa principalmente com a lógica e as operações de 
comutação.
O primeiro CLP foi desenvolvido em 1969. Eles agora são amplamente usados e 
se estendem de pequenas unidades independentes para uso com talvez 20 entradas 
e saídas digitais a sistemas modulares que podem ser usados para muitas entradas e 
saídas, lidar com entradas digitais ou analógicas e saídas, e também realizar modos de 
controle proporcional-integral-derivativo.
Normalmente, um sistema CLP tem os componentes funcionais básicos de 
unidade de processador, memória, unidade de fonte de alimentação, seção de interface 
de entrada e saída, interface de comunicação e dispositivo de programação. Com 
relação ao arranjo básico, tem-se que:
• A unidade processadora ou unidade central de processamento (CPU) é a unidade 
que contém o microprocessador. Essa interpretará os sinais de entrada e realizará 
as ações de controle, de acordo com o programa armazenado em sua memória, 
comunicando as decisões como sinais de ação às saídas.
• A fonte de alimentação é necessária para converter a corrente eléctrica a.c. tensão 
para baixo DC tensão (5 V), necessária para o processador e os circuitos nos módulos 
de interface de entrada e saída.
• O dispositivo de programação é usado para inserir o programa necessário na memória 
do processador. O programa é desenvolvido no dispositivo e depois transferido para 
a unidade de memória do CLP.
• A unidade de memória é o local no qual o programa é armazenado e que deverá 
ser usado para as ações de controle a serem exercidas pelo microprocessador e os 
dados armazenados da entrada para processamento e para a saída.
As seções de entrada e saída são o local no qual o processador receberá 
informações de dispositivos externos e as comunica a dispositivos externos. As entradas 
podem, portanto, ser de interruptores, ou outros sensores, como células fotoelétricas, 
como no mecanismo de um contador, sensores de temperatura ou sensores de fluxo 
etc. As saídas podem ser para bobinas de partida do motor,válvulas solenoides etc. Os 
dispositivos de entrada e saída podem ser classificados como fornecendo sinais que são 
discretos, digitais ou analógicos (Figura 30). Dispositivos que fornecem sinais discretos 
ou digitais são aqueles em que os sinais estão desligados ou ligados.
111
FIGURA 30 – TIPOS DE SINAIS: (A) ANALÓGICO; (B) DISCRETO; (C) DIGITAL
FONTE: <https://slideplayer.com.br/slide/344272/>. Acesso em: 30 set. 2021.
A interface de comunicação é usada para receber e transmitir dados em redes 
de comunicação de ou para outros CLPs remotos. Ela se preocupa com ações como ve-
rificação de dispositivo, aquisição de dados, sincronização entre aplicativos de usuário 
e gerenciamento de conexão.
Os dispositivos de programação podem ser um dispositivo portátil, um console de 
desktop ou um computador. Somente quando o programa é projetado no dispositivo de pro-
gramação e está pronto, ele é transferido para a unidade de memória do CLP. Os dispositivos de 
programação portáteis normalmente contêm memória suficiente para permitir que a unidade 
retenha programas enquanto é transportada de um lugar para outro. Os consoles de desktop 
provavelmente têm uma unidade de exibição visual com teclado completo e exibição de tela.
Os computadores pessoais são amplamente configurados como estações de traba-
lho de desenvolvimento de programas. Alguns CLPs requerem apenas que o computador 
tenha o software apropriado; outros requerem placas de comunicação especiais para fazer 
a interface com o PLC. Uma grande vantagem de usar um computador é que o programa 
poderá ser armazenado no disco rígido ou em um CD e as cópias podem ser feitas facilmente.
Diante de todos os conhecimentos visto até aqui, você sabe da importância 
de conhecer conceitos primordiais sobre acionamentos elétricos, além de ter adquirido 
conhecimentos básicos sobre os componentes dos circuitos elétricos e dos métodos de 
construção de circuitos. Por fim, conceitos relativos aos controladores lógicos progra-
máveis (CLPs) também foram vistos.
112
PROCESSO DE MANUFATURA IMPLEMENTADO EM HARDWARE 
RECONFIGURÁVEL PARA SIMULAÇÃO DE CONTROLADOR LÓGICO 
PROGRAMÁVEL 
Vitor Alexandre Santos 
Carlos Raimundo Erig Lima
1 INTRODUÇÃO
Na última década, assuntos relacionados ao campo da automação industrial 
têm se destacado no setor fabril. Questões como otimização de processos, segurança 
humana em máquinas, redução de custos, qualidade final dos produtos entre outros, 
têm colocado em evidência esse tema. A partir dessa condição do cenário industrial em 
relação à automação, a necessidade por mão de obra especializada é elevada.
Relacionando essa necessidade prática do mercado de trabalho com o ensino na 
área de automação, estudos apresentam que atividades práticas de laboratório se mostram 
como fato- res imprescindíveis na formação dos alunos. O desenvolvimento de atividades 
práticas relacionadas à criatividade é uma etapa importante durante a aprendizagem.
Tomando como ponto de partida os pontos levantados sobre o processo de 
aprendizagem, e relacionando os mesmos com o estudo na área de controlador lógico 
programável (CLP), a necessidade de atividades em torno de tal assunto se mostra 
relevante para o domínio pleno dentro da área da automação. No entanto, tais atividades 
demandam laboratórios mais complexos, maiores espaços físicos e, com isso, acabam 
agregando custos elevados.
A partir desse ponto, uma forma de auxílio no processo de aprendizagem de 
CLP que não traduza em despendimento de grandes valores monetários e não possua 
demanda de grande espaço físico, é a utilização de métodos de simulação. Como 
desvantagens, a simulação requer treinamento especializado, os resultados são de 
difíceis interpretações, o software poderá consumir um tempo computacional elevado 
durante a execução, entre outras.
A proposta deste trabalho é apresentar um modelo implementado em hardware 
reconfigurável para simulação de uma planta industrial, e assim o desenvolvimento de 
automação fundamentada em CLP. Como exemplo, é utilizado parte de um protótipo 
desenvolvido para tal estudo. Os resultados obtidos são apresentados para validação 
LEITURA
COMPLEMENTAR
113
do método empregado, no entanto, somente com o modelo de planta implementado na 
FPGA, conectada ao CLP, já é possível verificar o processo de controle sendo executado, 
através de sinalizadores conectados à FPGA.
2 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Dentro do cenário industrial, é importante salientar que o CLP é um equipamento 
de elevada aceitação. O CLP é um dispositivo eletrônico tratado como computador 
industrial capaz de armazenar instruções para desenvolver funções de controle como 
sequências lógicas, contagem, temporização, entre outras. Atua em operações lógicas 
e aritméticas, manipula dados em redes e possui grande aceitação em sistemas 
automatizados industriais.
A partir do CLP, três questões de grande relevância para um sistema automatizado 
e para o trabalho proposto devem ser tratadas: desenvolvimento de programa de CLP, 
redes de comunicação com terminais remotos e sistemas de supervisão.
2.1 Desenvolvimento de Programa de CLP
Sobre o desenvolvimento de aplicações para CLP, um método utilizado, 
principalmente na indústria de manufatura é o GRAFCET, modelo customizado baseado 
em conceitos teóricos como Máquina de Estados e Redes de Petri. O método GRAFCET 
é fundamentado em etapas, ações e transições. Em determinado instante do sistema 
uma etapa poderá estar ativa ou inativa. A ação associada somente é realizada se a etapa 
estiver ativa. A transição que conecta a etapa precedente à próxima etapa, representa a 
mudança de estado do sistema. A Figura 1 mostrará um exemplo de GRAFCET.
FIGURA 1 – EXEMPLO DE GRAFCET UTILIZADO PARA PARTIDA DIRETA DE MOTOR
FONTE: Santos e Lima (2015, p. 2)
114
2.2 Redes de Comunicação com Terminais Remotos
De acordo com as descrições técnicas da Profibus e da Profinet, ambas dispo-
nibilizadas no site da Associação Profibus Brasil, sistemas distribuídos, tanto em pro-
cessamento ou em pontos de entradas e saídas de dados possuem grande aceitação 
de mercado. O controle distribuído através de terminais remotos viabiliza as ligações de 
sensores e atuadores, reduzindo a demanda de cabos condutores em grandes distân-
cias de acionamentos.
2.3 Sistemas de Supervisão
Os sistemas de supervisão ou sistemas supervisórios, como também são 
conhecidos, são sistemas digitais para monitoramento e operação de uma planta em 
que gerenciam variáveis de processo. Essas variáveis são monitoradas continuamente, 
com uma taxa definida pelo desenvolvedor e podem ser armazenadas em banco de 
dados para registro histórico. 
Os sistemas de supervisão permitem acesso local e remoto, assim como os 
servidores de dados. Normalmente são desenvolvidos a partir de IHM (Interface Homem 
Máquina) ou sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), aquisição de 
dados e controle supervisório.
3 COMPUTAÇÃO RECONFIGURÁVEL
Sistemas baseados em computação reconfigurável são sistemas que alteram 
parte de seu software ou hardware a fim de adaptação a uma tarefa. Sistemas de 
software reconfigurável são comuns, nos quais somente uma alteração de dados de 
memória poderá fazer com que o sistema se comporte de maneira diferente. A utilização 
de software reconfigurável tem como vantagem a flexibilidade na alteração, entretanto, 
sua velocidade de execução é limitada. De acordo com a necessidade do sistema, os 
tempos de processamento dos softwares poderão não ser aceitáveis.
A utilização de hardware reconfigurável, como exemplo a FPGA (Field 
Programmable Gate Array), mantém a vantagem da flexibilidade do desenvolvimento 
e modificação da aplicação e não insere tempos de execução elevados, possuindo 
melhor desempenho. Tratando de uma das desvantagens, sobre os tempos elevados de 
execução na simulação baseada em software, a utilização de FPGA tem como motivação 
principal o maior desempenho e, com isso, melhores resultados.
4 PLANTA FÍSICA E MODELODESENVOLVIDO
O método utilizado para testar a simulação é o recolhimento dos dados de uma 
planta física, composta de botões, sensores, motores e sinalizadores e, assim, comparar 
com os dados do modelo implementado na FPGA. A planta é controlada por um CLP 
S7-1200 CPU 1214C da família Simatic da Empresa Siemens. O conceito de automação 
115
distribuída é utilizado tendo uma unidade remota ET200S - IM151-3 também da família 
Simatic da Empresa Siemens conectada ao CLP. A rede utilizada para a comunicação 
do CLP com a unidade remota é a Profibus DP. Para isso, acoplado ao CLP, tem-se um 
módulo mestre da rede Profibus DP, o CM 1243-5.
Por meio de uma rede Profinet o CLP se comunica com um sistema de supervisão 
desenvolvido para o controle e monitoração da planta. Esse sistema é desenvolvido 
com a ferramenta Elipse E3 da Empresa Elipse Software.
No ambiente de supervisão, um banco de dados é desenvolvido para registro de 
histórico, o qual é configurado por registro através de eventos. A partir desse banco de 
dados, os registros são impressos em uma planilha para análise dos resultados.
A planta construída é composta de diversos componentes encontrados em uma 
automação de manufatura, no entanto, para tratar uma porção menor de informações, é 
utilizada somente uma parte da totalidade da planta.
O segmento utilizado nos testes possui uma esteira para movimentação de peças, 
a qual, por meio de um comando por botão, encaminha a peça para uma máquina ferra-
menta de marcação de ponto de referência. Ao chegar ao processo de marcação de pontos, 
a esteira é desligada e um sistema acionado por servomotor faz a marcação. Depois de 
marcada, a peça é retirada com auxílio de outro servomotor, finalizando o processo.
A esteira utilizada possui controle de velocidade e monitoração por meio de 
sensor de pulso acoplado no eixo da engrenagem final. Sensores de posição identificam 
a posição da peça e sinalizadores informam a etapa que o processo se encontra. A 
Figura 2 mostrará a parte da planta física utilizada.
FIGURA 2 – PLANTA FÍSICA UTILIZADA
FONTE: Santos e Lima (2015, p. 3)
116
Para o desenvolvimento do programa do CLP é utilizado o método de GRAFCET, 
já que esse auxilia no desenvolvimento de sistemas de automação sequencial. A 
automação contempla o controle manual e automático do processo físico presente, 
no entanto, para simulação do processo manual, apenas chaves e sinalizadores são 
suficientes para a monitoração. Para o processo automático, variáveis da planta são 
necessárias, podendo ser visualizado através do sistema de supervisão. A Figura 3 
mostrará o GRAFCET do programa do CLP para a planta desenvolvida.
FIGURA 3 – GRAFCET DO PROGRAMA DO CLP
FONTE: Santos e Lima (2015, p. 3)
A partir das considerações físicas da planta, como comprimento total da esteira, 
velocidade linear da saída da redução utilizada na esteira, entre outros, são desenvolvidos 
módulos para simulação. Como exemplo, temos o módulo da esteira; módulo para 
comportamento de acionamento do sensor fotoelétrico de presença de peça na esteira; 
comportamento do sensor fotoelétricos de presença de peça na máquina ferramenta 
dos servomotores para marcação de pontos e retirada de peça.
117
FIGURA 4 – RESULTADO DA ESTEIRA DA PLANTA PARA TRÊS PROCESSOS REGISTRADOS
5 ANÁLISE DOS RESULTADOS
Depois de colocado em funcionamento, o sistema de supervisão gerencia o 
CLP conectado primeiramente à planta física e, depois, ao circuito da FPGA. O banco 
de dados do sistema de supervisão registra o momento em que o botão de início de 
processo é pressionado, o acionamento e desacionamento da esteira, a contagem do 
sensor de pulso, a presença de peça no início da esteira e na máquina ferramenta, os 
acionamentos dos servomotores de marcação e retirada de peça e dos sinalizadores.
São registrados três processos completos para a planta física e três para 
o modelo da FPGA. Como o volume de informações é elevado, a análise deles por 
meio de tabelas é deficiente, ficando a visualização mais fácil com métodos gráficos. 
Primeiramente serão mostrados, na Figura 4, os gráficos da esteira de três processos 
registrados. É possível verificar que o comportamento da esteira é semelhante em todos 
os processos, e que o intervalo entre eles foi de cinco minutos.
FONTE: Santos e Lima (2015, p. 4)
118
Nesse gráfico, temos no eixo horizontal uma estampa de tempo, e no eixo 
vertical o acionamento em questão. O valor 1 no eixo vertical representa que a esteira 
está acionada, e o valor 0 que está desacionada. Considerando que essa análise 
apresentou o mesmo perfil de resultado para todos os dispositivos componentes da 
planta, é realizada uma média aritmética dos tempos de acionamentos e retirado o valor 
que mais se repetiu durante o ciclo para os acionamentos e desacionamentos.
Uma consideração sobre o modelo foi observada na simulação de carregamento 
da esteira. Como uma chave ligada em uma entrada digital da FPGA foi utilizada para tal 
simulação, é possível verificar a interferência no acionamento dela. Ao enviar o comando 
de início de processo, oriundo de entradas digitais da FPGA, também apresentou 
resultados com interferências, devido à chave.
6 CONCLUSÃO
Este trabalho comtempla um método de simulação de processo industrial 
para desenvolvimento de aplicação fundamentada em CLP. Tanto do ponto de vista do 
ensino de disciplinas dos cursos voltados para automação industrial quanto laboratórios 
de desenvolvimento, um método de simulação poderá contribuir significativamente.
Em situações de desenvolvimento de programa de CLP, muitas vezes, a 
automação ficará para o estágio final de uma obra, pois ela depende diretamente da 
infraestrutura física, instalações elétricas e mecânicas. Com o auxílio de um sistema 
de simulação real, testes de validação de programas podem ser realizados em etapas 
iniciais de desenvolvimento.
A análise de parâmetros de chão de fábricas pode ser identificada com antece-
dência, assim como ensaios em torno de otimização de sistemas, já que, com os sistemas 
em pleno funcionamento, uma intervenção poderá dispender quantidades significativas 
em valores em função das matérias primas utilizadas. Muitas vezes, desenvolvedores dei-
xam de testar novos parâmetros para não pôr o processo produtivo em risco.
Com a análise dos resultados, foi possível verificar que em nível lógico de 
sistemas sequenciais de manufatura o método de simulação respondeu de forma 
positiva. No entanto, diversos formatos de automação ainda devem ser testados, 
ficando como sugestão para novos trabalhos. Como exemplo, a automação de sistemas 
contínuos deve ser analisada, utilizando estratégias de controle sobre variáveis, como 
pressão, vazão, nível e temperatura.
Como resultado, é verificado que esse método pode ser aplicado em situações 
práticas de ensino e desenvolvimento. No entanto, permite diversas alterações e 
melhorias, tanto em nível de modelos implementados quanto soluções industriais que 
demandem tal necessidade.
FONTE: <http://www.sbai2015.dca.ufrn.br/download/artigo/274>. Acesso em: 2 out. 2021. 
119
RESUMO DO TÓPICO 3
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como:
• O método de minimização de contato, também denominado de método em cascata 
ou ainda de sequência mínima, poderá reduzir muito o número de relés auxiliares 
usados no controle elétrico. É utilizado principalmente em circuitos de sequência 
elétrica acionados por válvulas direcionais de duplo solenoide.
• O método de minimização de contato inclui a subdivisão dos comandos elétricos em 
múltiplos setores, que serão energizados ao mesmo tempo para evitar possível sobre-
posição do sinal elétrico, principalmente quando a sequência de movimento do cilin-
dro for indireta. Este método poderá ser usado para evitar a sobreposição desneces-
sária de sinais de comando, que é exclusivo para sequências de movimento indireto.
• Se ambos os lados da divisão forem iguais, ou seja, as letras são iguais e a ordem é a 
mesma, tem-seuma sequência direta. O circuito de comando poderá ser facilmente 
construído por métodos intuitivos, e não haverá problema de sobreposição de sinal. 
• Para a situação de os dois lados dos traços serem diferentes, tal que suas letras ou 
a ordem for diferente, tem-se uma sequência indireta. Claro, haverá sobreposição 
de sinais de comando em um ou mais passos de movimento. 
• Uma vez determinado que a sequência é indireta e escolhido o circuito de controle 
elétrico para ser construído pelo método em cascata, o primeiro passo é dividir a 
sequência em partes secundárias, o que determinará o tamanho da cascata e o 
número de relés auxiliares que serão usados.
• O método de maximização de contatos, também denominado de método passo a pas-
so ou, ainda, método de cadeia estacionária, é diferente do método em cascata por não 
ter a característica de reduzir o número de relés auxiliares usados no comando elétrico.
• O método de maximização de contatos poderá ser aplicado com segurança a todo e qual-
quer circuito sequencial eletropneumático, independentemente de a válvula de controle 
direcional ser ativada por uma única válvula solenoide ou por uma válvula solenoide dupla.
• O controlador lógico programável (CLP) é uma forma especial de controlador 
baseado em microprocessador que usa uma memória programável para armazenar 
instruções e implementar funções como lógica, sequenciamento, tempo, contagem 
e aritmética para controlar máquinas e processos.
• Os CLPs têm a grande vantagem de que o mesmo controlador básico poderá ser 
usado com uma ampla variedade de sistemas de controle.
120
1 O controlador lógico programável (CLP) é uma forma especial de controlador baseado 
em microprocessador que usa uma memória programável para armazenar instruções 
e implementar funções. Com relação aos CLPs, assinale a alternativa CORRETA: 
a) ( ) Os projetistas dos CLPs o pré-programaram de modo que o programa de controle 
possa ser inserido usando uma forma de linguagem complexa.
b) ( ) Os CLPs têm a desvantagem de que o mesmo controlador básico não poderá ser 
usado com uma ampla variedade de sistemas de controle.
c) ( ) Somente quando o programa for projetado no dispositivo de programação e 
estiver pronto, ele será transferido para a unidade de memória do CLP. 
d) ( ) Enquanto os CLPs são otimizados para tarefas de cálculo e exibição, os 
computadores são otimizados para tarefas de controle e para o ambiente industrial.
2 Para construir o circuito de comando por meio de método de maximização de conta-
tos, algumas diretrizes devem ser seguidas. Com relação a tais diretrizes, assinale a 
alternativa CORRETA:
a) ( ) Cada elemento de sinal, seja um botão, chave fim de curso ou sensor de proximi-
dade, não deve ser energizado para relés auxiliares, temporizadores ou contato-
res, e sempre deve-se energizar diretamente os solenoides.
b) ( ) Cada relé auxiliar da cadeia estacionária deverá cumprir duas funções: auto 
retenção e fechamento do solenoide, conforme a sequência de ações.
c) ( ) Habilitar o próximo relé significa que o próximo relé só poderá ser energizado 
quando o anterior já estiver fechado. 
d) ( ) O número de relés auxiliares usados na cadeia estacionária é igual ao número de 
movimentos na sequência + 1.
3 Seja qual for o método construtivo utilizado para a construção do circuito pneumático, 
todos partem de um ponto, que é o requisito final do equipamento. Com relação aos 
métodos de minimização e maximização de contatos, classifique V para as sentenças 
verdadeiras e F para as falsas:
( ) O método de maximização de contatos é diferente do método em cascata por não ter 
a característica de reduzir o número de relés auxiliares usados no comando elétrico.
( ) O método de minimização de contato, também denominado de método em cas-
cata ou, ainda, de sequência mínima, poderá aumentar muito o número de relés 
auxiliares usados no controle elétrico.
( ) O método de minimização de contato inclui a subdivisão dos comandos elétricos 
em múltiplos setores, que serão energizados ao mesmo tempo para evitar possível 
sobreposição do sinal elétrico.
AUTOATIVIDADE
121
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – F – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 O método de minimização de contato, durante sua construção, precisa determinar 
se há uma sequência direta ou indireta. Diante do exposto, disserte sobre como 
identificar o tipo de sequência nesse método de construção.
5 O método de maximização de contatos é também denominado de método passo a 
passo ou, ainda, método de cadeia estacionária. Disserte sobre quais vantagens esse 
método de construção apresenta.
122
REFERÊNCIAS
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ção, Ciência e Tecnológica do Rio Grande do Norte: Curso de Eletrotécnica, 2009.
VASCONCELOS, N. de O. et al. Análise comparativa entre os métodos “intuiti-
vo” e “cascata” para resolução de problemas em pneumática. In: SEGET – SIM-
PÓSIO DE EXCELÊNCIA EM GESTÃO E TECNOLOGIA, 12., 2015, Resende. Anais 
[...]. Resende: Faculdades Dom Bosco, 2015. p. 1-14. Disponível em: https://bit.
ly/3zpwUjW. Acesso em: 1 out. 2021.
YIN, Y. Electro hydraulic control theory and its applications under extreme 
environment. Oxford: Elsevier; Butterworth-Heinemann, 2019.
123
ACIONAMENTOS 
HIDRÁULICOS E CIRCUITOS 
PARA AUTOMATIZAÇÕES 
INDUSTRIAIS
UNIDADE 3 — 
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• conhecer acionamentos hidráulicos e circuitos para automatizações industriais;
• abordar conceitos básicos sobre transmissão hidráulica de força e energia, fluido e 
reservatório hidráulico;
• descrever tipos de mangueiras e conexões utilizadas, tipos de circuitos hidráulicos, 
servoválvulas e transmissores hidrostáticos;
• analisar circuitos para automatizações industriais, que usam controle lógico e sequencial.
Esta unidade está dividida em quatro tópicos. No decorrer dela, você encontrará 
autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado.
TÓPICO 1 – INTRODUÇÃO À HIDRÁULICA
TÓPICO 2 – RESERVATÓRIO E CIRCUITO HIDRÁULICO
TÓPICO 3 – SERVOVÁLVULAS E TRANSMISSORES HIDROSTÁTICOS
TÓPICO 4 – CIRCUITOS PARA AUTOMATIZAÇÕES INDUSTRIAIS: CONTROLE LÓGICO E 
SEQUENCIAL
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TÓPICO 1 — 
INTRODUÇÃO À HIDRÁULICA
UNIDADE 3
1 INTRODUÇÃO
O circuito hidráulico é composto por vários componentes, como motor elétrico 
que converte energia elétrica em energia mecânica, a bomba converte energia mecânica 
em energia hidráulica e o atuador converte de volta a energia hidráulica em energia 
mecânica. Elementos de controle como válvulas são usados para controlar o fluido no 
circuito, como válvulas de controle de direção, válvulas de controle de fluxo e válvulasde alívio de pressão, entre outros tipos.
A indústria hoje está se tornando cada vez mais dependente da automação, a fim 
de aumentar a produtividade. A energia hidráulica ou fluida pode ser considerada o 'mús-
culo' da automação e, portanto, está sendo amplamente utilizada em várias aplicações. 
Os sistemas hidráulicos podem transmitir energia de maneira mais econômica do que os 
sistemas mecânicos, a uma distância maior. Como no caso dos sistemas mecânicos, os 
sistemas hidráulicos não são prejudicados pela geometria dos componentes do sistema.
Portanto, torna-se importante que cada componente utilizado para acionamento 
hidráulico seja conhecido minuciosamente, antes de selecionar um sistema hidráulico 
visando a uma eficiência satisfatória. Assim, é necessário discutir algumas das aplicações 
mais importantes e comuns do sistema hidráulico.
Diante desse cenário, queremos que você saiba a importância dos acionamentos 
hidráulicos e circuitos para automatizações industriais, de modo a saber como usá-
los corretamente, além de aprender os tipos existentes, características e propriedades 
principais. Uma discussão sobre servoválvulas e transmissores hidrostáticos também é 
necessária para o entendimento do sistema em questão.
Nos subtópicos seguintes, abordaremos os acionamentos e circuitos hidráulicos, 
bem como alguns conceitos básicos sobre transmissão hidráulica de força e energia, flui-
do e reservatório hidráulico, além dos tipos de mangueiras e conexões utilizadas nesse 
sistema, e, por fim, serão abordados alguns circuitos para automatizações industriais, que 
usam controle lógico e sequencial, tão necessários para o funcionamento do sistema.
2 CONCEITOS BÁSICOS
Para entender e estudar a energia hidráulica em detalhes, é necessário primeiro 
entender o termo "hidráulica". O termo hidráulica é derivado da raiz grega Hidro, que 
significa água. Portanto, hidráulica é entendida como todas as leis e comportamentos 
126
relacionados à água ou outros fluidos, em outras palavras, a Hidráulica estuda as 
características e usos dos fluidos sob pressão. Para entender a hidráulica e suas 
aplicações, iremos estudar alguns conceitos físicos básicos.
• Força: é qualquer agente físico capaz de alterar quaisquer efeitos do movimento de 
um objeto. Tem-se o newton (N) que é a unidade de medida de força.
• Resistência: essa é uma força que pode parar ou retardar o movimento de um 
corpo, tais como, por exemplo, o atrito e a inércia.
• O Atrito como Resistência: a resistência por atrito ocorre sempre que existe um 
contato entre dois objetos, de modo que as suas superfícies se desloquem uma 
contra a outra.
• A Inércia como Resistência: a inércia é a relutância do corpo em aceitar mudanças 
em seus movimentos. A inércia está diretamente relacionada à quantidade de 
material no corpo. Quanto maior a massa ou substância de um objeto, mais pesado 
ele é e, portanto, mais difícil de se mover.
• Energia: é um conceito relacionado a uma força que pode causar o deslocamento 
de um corpo.
• O Estado Cinético da Energia: a energia no estado cinético está em movimento. Ela 
causa o movimento quando toca a superfície do objeto. A equação que representa 
tal estado é dada por:
 Sendo: Ec a energia cinética, m a massa do corpo e v a velocidade do corpo.
• O Estado Potencial da Energia: quando em estado de energia potencial, a energia se acu-
mula e fica pronta para aguardar a ação, transformando-se em energia cinética a cada 
oportunidade. A energia potencial tem a propriedade de se transformar em energia ciné-
tica por possuir um componente físico, ou seja, por estar localizada acima de um determi-
nado ponto de referência. Devido à altitude, a água de uma torre de água, por exemplo, é 
uma energia potencial. Tem as características de uma torneira que flui por gravidade em 
casas de níveis mais baixos. A equação que representa esse estado é dada por:
 Sendo: Ep a energia potencial, m a massa do corpo, g a gravidade e h a altura em que 
o corpo se encontra em relação ao referencial.
Além desses conceitos, deve-se ter em mente o princípio da conservação da 
energia, que traz um princípio exposto por Lavoisier: "Na natureza nada se cria e nada se 
perde, tudo se transforma". Em vez de destruir ou criar energia, coisa que não é possível, 
a energia se transforma em uma nova forma de energia. Quando queremos multiplicar, 
forçar significa que teremos, por exemplo, o pistão maior, movido pelo fluido deslocado 
pelo pistão menor, e a distância de cada pistão é inversamente proporcional à sua área. 
O que é ganho em força deve ser sacrificado em distância ou velocidade.
127
3 TRANSMISSÃO HIDRÁULICA DE FORÇA E ENERGIA
Ao selecionar os fluidos hidráulicos, as seguintes características devem ser conside-
radas: Viscosidade, índice de viscosidade e ponto de fluidez. Essas características determi-
nam a funcionalidade dos fluidos. Antes de investigar diretamente a transmissão de energia 
por meio de líquidos, é necessário revisar o conceito de hidráulica estudando as propriedades 
dos líquidos, a fim de saber como a força será transferida por meio de líquidos no futuro. Por-
tanto, o líquido é uma substância composta por moléculas. Ao contrário dos gases, nos líqui-
dos, as moléculas se atraem de maneira compacta. Por outro lado, ao contrário dos sólidos, as 
moléculas não são atraídas até o ponto em que uma posição rígida é obtida.
As moléculas do líquido estão em movimento constante. Mesmo que 
o líquido esteja em repouso, elas deslizarão uma sobre a outra. Esse 
movimento das moléculas é chamado de energia molecular. O líqui-
do tem qualquer forma e as moléculas deslizam umas sobre as ou-
tras constantemente, de modo que o líquido pode assumir a forma 
do recipiente em que se encontra.
ATENÇÃO
Os líquidos são relativamente incompressíveis. Como as moléculas estão em 
contato umas com as outras, o líquido exibe as características de um sólido. É relativa-
mente improvável que os líquidos sejam comprimidos. Uma vez que o líquido é relativa-
mente incompressível e pode ter a forma de um recipiente, ele tem certas vantagens na 
transmissão de força.
Em termos de transmissão de força, existem quatro formas de transmissão de 
energia: mecânica, elétrica, hidráulica e pneumática, que podem transmitir força estática 
(energia potencial) e energia cinética. Quando a força estática é transferida em um líquido, 
essa transferência ocorre de maneira especial. Para ilustrar esse ponto, vamos comparar 
como transmitir sólidos e líquidos em recipientes fechados, conforme ilustra a Figura 1. 
128
FIGURA 1 – TRANSFORMADOR ELÉTRICO
FONTE: Faria (2000, p. 122)
A força através do sólido é transmitida em uma direção. Se empurrarmos um sólido 
em uma direção, a força será transmitida diretamente para o outro lado. Por outro lado, se 
empurrarmos a tampa de um recipiente cheio de líquido, o líquido no recipiente sempre trans-
mitirá a pressão da mesma forma, independentemente de como é gerado e da sua forma.
4 MANÔMETRO
O manômetro é um aparelho que mede um diferencial de pressão. Dois tipos de 
manômetros são utilizados nos sistemas hidráulicos: o de Bourdon e o de núcleo móvel. 
O manômetro de Bourdon (Figura 2) consiste em uma escala calibrada em unidades de 
pressão e de um ponteiro ligado, através de um mecanismo, a um tubo oval. Esse tubo 
é ligado à pressão a ser medida.
129
FIGURA 2 – MANÔMETRO DE BOURDON
FONTE: <https://www.termometrorc.com.br/manometro-de-bourdon>. Acesso em: 2 jul. 2021.
FIGURA 3 – MEDIDOR DE PRESSÃO DE NÚCLEO MÓVEL
FONTE: Faria (2000, p. 123)
À medida que a pressão aumenta, o núcleo é empurrado em direção à mola de 
retração. Esse movimento faz com que o ponteiro conectado ao núcleo se mova, e o 
valor da pressão é registrado no mostrador graduado. Com relação aos medidores de 
núcleo móvel, esses são mais duráveis e econômicos. O medidor de pressão de núcleo 
móvel (Figura 3) consiste em um núcleo conectado ao sistema de pressão, uma mola 
retrátil, um ponteiro e uma escalagraduada em kgf / cm² ou psi.
O funcionamento do manômetro de núcleo móvel ocorre de maneira similar 
ao manômetro de Bourdon, à medida que a pressão aumenta, o núcleo é empurrado 
em direção à mola de retração. Esse movimento faz com que o ponteiro conectado ao 
núcleo se mova, registrando assim o valor da pressão no mostrador graduado.
130
5 VISCOSIDADE
Viscosidade é a resistência ao fluxo do fluido. Quanto maior a viscosidade maior será 
a resistência ao escoamento, maior contribuição da temperatura do fluido e maior consumo 
de energia. A baixa viscosidade pode danificar o sistema e a geração de pressão será menor. 
A viscosidade muda com a temperatura e a pressão, conforme ilustra a figura 4, portanto, é 
necessário que o grau de viscosidade corresponda à temperatura de operação do sistema. 
FIGURA 4 – INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA VISCOSIDADE 
FONTE: Faria (2000, p. 124)
A determinação do grau correto de viscosidade envolve:
• Viscosidade inicial da temperatura ambiente mínima.
• Temperatura máxima de operação esperada que influencia a temperatura 
ambiente máxima.
• Faixa de viscosidade ótima permitida para o sistema.
O índice de viscosidade é a medida da variação da viscosidade em relação à 
variação da temperatura. Quando o número do índice de viscosidade é alto, ele mantém 
a viscosidade na faixa mais ampla de temperatura. Os óleos de alto índice de viscosidade 
são usados onde os sistemas são operados em altas temperaturas extremas. 
6 VELOCIDADE X VAZÃO 
Em um sistema dinâmico, o fluido que passa pelo tubo se move a uma 
determinada velocidade, sendo essa a velocidade do fluido, geralmente, medida em 
centímetros por segundo (cm/s). O volume de fluido que passa pela tubulação em um 
determinado tempo é a vazão, dada por Q = V x A, sendo a vazão medida usualmente 
em litros por segundo (L/s). A relação entre velocidade e fluxo é mostrada na Figura 5.
131
FIGURA 5 – RELAÇÃO ENTRE VELOCIDADE E VAZÃO
FONTE: O autor
Para que um recipiente de 20 litros em um minuto seja enchido, tem-se que 
o volume de fluido no tubo de grande diâmetro deve passar a uma velocidade de 300 
cm/s. Em um tubo de pequeno diâmetro, o volume deve passar a uma velocidade de 
600 cm/s para encher o recipiente em um minuto. Nas duas situações, a vazão é de 20 
litros/min, mas a velocidade do fluido é diferente.
Em relação ao atrito, tem-se que em um sistema hidráulico haverá movimentação 
do fluxo ao decorrer da tubulação, de modo a gerar atrito e calor. Assim, tem-se que 
quanto maior for a velocidade do fluido, mais calor será gerado. Outro modo de geração 
de calor ocorre na mudança na direção do fluxo. Nesse caso, em tubulações de fluxo 
de fluido, desde que o fluido encontre uma curva na tubulação, o calor será gerado. O 
fator de aquecimento é o atrito que ocorre pelo impacto gerado quando as moléculas 
encontram um obstáculo na curva. Dependendo do diâmetro do tubo, um cotovelo de 
90°, por exemplo, pode gerar tanto calor quanto alguns metros de tubo. 
7 FLUIDO DE RESERVATÓRIO HIDRÁULICO 
O fluido de trabalho é o componente mais importante de qualquer sistema 
hidráulico. Ele serve como um lubrificante, meio de transferência de calor, selante e, 
o mais importante de tudo, um meio de transferência de energia. As características 
dos fluidos desempenham um papel crítico na determinação do desempenho e da vida 
útil do equipamento. Os fluidos hidráulicos são basicamente não compressíveis por 
natureza e, portanto, podem assumir a forma de qualquer recipiente. Essa tendência do 
fluido faz com que ele exiba uma certa vantagem na transmissão de força através de um 
sistema hidráulico (DODDANNAVAR; BARNARD; MACKAY, 2005). 
132
O uso de um fluido limpo e de alta qualidade é um pré-requisito essencial para 
obter uma operação eficiente do sistema hidráulico. Embora os primeiros sistemas 
hidráulicos empregassem o meio de água para a transferência de energia hidráulica, 
existem sérias limitações associadas a ele, tais como:
• seu ponto de congelamento relativamente alto (a água congela a 0 °C ou 32 °F 
quando a pressão é atmosférica);
• sua tendência a se expandir quando congelado;
• sua natureza corrosiva;
• suas propriedades de lubrificação pobres;
• sua capacidade de dissolver mais oxigênio, levando a fenômenos como a corrosão 
por oxigênio.
Isso exigiu o desenvolvimento de fluidos modernos projetados especificamente 
para aplicação em sistemas hidráulicos. Embora, os tipos de fluido hidráulico variem de 
acordo com a aplicação, os quatro tipos comuns são:
• Fluidos à base de petróleo que são os mais comuns de todos os tipos de fluidos e 
amplamente usados em aplicações onde a resistência ao fogo não é necessária.
• Fluidos de água glicol usados em aplicações que requerem fluidos de resistência ao fogo.
• Fluidos sintéticos usados em aplicações onde é necessária resistência ao fogo e 
não condutividade.
• Fluidos ecológicos que acabam causando efeito mínimo no meio ambiente em caso 
de derramamento.
Os fluidos hidráulicos têm as quatro funções primárias essenciais de transmissão 
de energia, dissipação de calor, lubrificação e vedação e para realizá-las, eles devem 
possuir as seguintes propriedades:
• viscosidade ideal;
• boa lubricidade;
• baixa volatilidade;
• não toxicidade;
• baixa densidade;
• estabilidade ambiental e química;
• alto grau de incompressibilidade;
• resistência ao fogo;
• boa capacidade de transferência de calor;
• resistência à espuma e o mais importante;
• fácil disponibilidade e custo-benefício.
É bastante óbvio que nenhum fluido pode atender a todos os requisitos citados 
e, portanto, é essencial que apenas o fluido que mais se aproxime de satisfazer a maioria 
desses requisitos seja selecionado para uma aplicação particular. Assim, examinamos 
em detalhes as várias propriedades dos fluidos hidráulicos que ajudam a determinar o 
133
desempenho e a eficiência do sistema. Existem duas outras características importantes, 
que também desempenham um papel relevante para um fluido hidráulico, que são: 
prevenção de oxidação e corrosão e número de neutralização.
A oxidação é o processo resultante da reação química do oxigênio do ar com 
o óleo. Isso pode reduzir drasticamente a vida útil de um fluido hidráulico. Os óleos 
de petróleo são particularmente suscetíveis à oxidação porque o oxigênio se une 
prontamente às moléculas de carbono e hidrogênio. 
A maioria dos produtos de oxidação são solúveis em óleo, bem como de 
natureza ácida, e podem causar danos graves aos componentes do sistema por meio 
da corrosão. Os produtos de oxigênio incluem gomas insolúveis, lama e verniz e tendem 
a aumentar a viscosidade do óleo. Existem vários parâmetros que aceleram a taxa de 
oxidação assim que ela começa, alguns dos mais importantes são o calor, a pressão, os 
contaminantes, a água e as superfícies metálicas.
Todavia, a oxidação é mais afetada pela temperatura. Vários aditivos são 
incorporados aos óleos hidráulicos para inibir a taxa de oxidação. Como os aditivos 
aumentam o custo do óleo, eles devem ser especificados apenas se necessário, com 
base na temperatura e em outras condições ambientais.
É importante destacar que ferrugem e corrosão são dois fenômenos 
completamente diferentes, embora ambos contaminem o óleo e promovam o desgaste. 
A ferrugem é a reação química entre o ferro ou aço e o oxigênio. A presença de umidade 
no sistema hidráulico fornece o oxigênio necessário. Uma fonte primária de oxigênio é o 
ar atmosférico, que entra no reservatório pela tampa do respiro. 
A corrosão, por outro lado, é a reação química entre um metal e um ácido. Por causa 
da ferrugem ou corrosão, as superfícies metálicas dos componentes hidráulicos são corro-
ídas. Isso resulta em vazamento excessivo através das partes afetadas, como vedações. A 
ferrugem e a corrosão podem ser resistidas por aditivos, que formam uma camada proteto-
ra nas superfícies metálicas e, assim, evitam a ocorrência de uma reação química.
Já o número de neutralização é uma medida da acidezou alcalinidade relativa 
de um fluido hidráulico e é especificado pelo nível de pH. Um fluido com um número de neu-
tralização menor é recomendado, pois o fluido de alta acidez ou alto alcalino pode causar 
corrosão de peças de metal, bem como deterioração da vedação e das juntas de vedação. 
Para um fluido ácido, o número de neutralização é igual ao número de miligramas 
(mg) de hidróxido de potássio necessários para neutralizar o ácido em uma amostra de 
1 g. No caso de um fluido alcalino, o número de neutralização é igual à quantidade de 
ácido clorídrico alcoólico necessária para neutralizar o álcali em uma amostra de 1 g 
de fluido hidráulico. Com o uso, o fluido hidráulico normalmente tende a se tornar mais 
ácido do que básico. Com relação aos tipos gerais de fluidos temos:
134
• Fluidos à base de petróleo: a primeira categoria importante de fluidos hidráulicos 
é o fluido à base de petróleo, que é o tipo mais amplamente utilizado. O óleo cru 
que é refinado de qualidade pode ser usado para serviços leves. Aditivos devem ser 
adicionados a esses fluidos para manter as seguintes características: 
o boa lubricidade; 
o alto índice de viscosidade;
o resistência à oxidação. 
 A principal desvantagem de um fluido à base de petróleo é que ele é inflamável. Para 
cuidar disso, foram desenvolvidos fluidos hidráulicos resistentes ao fogo.
• Óleos lubrificantes: são óleos convencionais do tipo motor. Devido as suas melho-
res propriedades de lubrificação, aumentam a vida útil dos componentes hidráulicos. 
Esses óleos contêm aditivos antidesgaste usados para evitar o desgaste do motor em 
cames e válvulas. Sua lubrificação aprimorada também oferece resistência ao des-
gaste para componentes hidráulicos altamente carregados, como bombas e válvulas.
• Ar: o ar também é um dos fluidos usados em sistemas hidráulicos. No entanto, os 
sistemas que usam ar como meio são conhecidos como sistemas pneumáticos. As 
vantagens de usar o ar são: 
o o ar não queima;
o pode ser facilmente disponibilizado de forma limpa com o uso de filtros;
o qualquer vazamento de ar do sistema não é bagunçado, pois simplesmente 
irrompe na atmosfera;
o o ar também pode ser transformado em um excelente lubrificador adicionando 
uma névoa fina de óleo usando um lubrificador;
o o uso de ar no sistema elimina as linhas de retorno, pois o ar pode ser simples-
mente expelido de volta para a atmosfera. 
 O ar também tem algumas desvantagens importantes, algumas delas são: 
o sua compressibilidade;
o sua lentidão e falta de rigidez; 
o sua corrosividade devido à presença de oxigênio e água.
Para resumir, o único componente mais importante em um sistema de energia 
de fluido é o fluido de trabalho. Nenhum fluido contém todas as características ideais 
necessárias. O projetista deve selecionar o fluido com as propriedades mais próximas 
das exigidas por uma aplicação específica. 
Diante dos conceitos vistos até aqui, é importante ressaltar que os conheci-
mentos relativos aos acionamentos e circuitos hidráulicos, devem primeiramente ter um 
embasamento em conceitos básicos vistos, tais como força, resistência, atrito, inércia, 
energia cinética e potencial. Entender tais conceitos foi fundamental, para a posterior 
discussão sobre transmissão hidráulica de força e energia, além da discussão sobre 
fluidos de reservatório hidráulico.
135
RESUMO DO TÓPICO 1
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como:
• A hidráulica é entendida como todas as leis e comportamentos relacionados à água 
ou outros fluidos, em outras palavras, a hidráulica estuda as características e usos 
dos fluidos sob pressão.
• Ao selecionar os fluidos hidráulicos, as seguintes características devem ser consi-
deradas: viscosidade, índice de viscosidade e ponto de fluidez. Essas características 
determinam a funcionalidade dos fluidos.
• O líquido é uma substância composta por moléculas. Ao contrário dos gases, nos lí-
quidos, as moléculas se atraem de maneira compacta. Por outro lado, ao contrário dos 
sólidos, as moléculas não são atraídas até o ponto em que uma posição rígida é obtida.
• Os líquidos são relativamente incompressíveis. Como as moléculas estão em 
contato umas com as outras, o líquido exibe as características de um sólido. É 
relativamente improvável que os líquidos sejam comprimidos. Uma vez que o líquido 
é relativamente incompressível e pode ter a forma de um recipiente, ele tem certas 
vantagens na transmissão de força.
• Em termos de transmissão de força, existem quatro formas de transmissão de 
energia: mecânica, elétrica, hidráulica e pneumática, que podem transmitir força 
estática (energia potencial) e energia cinética.
• O manômetro é um aparelho que mede um diferencial de pressão. Dois tipos de 
manômetros são utilizados nos sistemas hidráulicos: o de Bourdon e o de núcleo 
móvel. O manômetro de Bourdon consiste em uma escala calibrada em unidades de 
pressão e de um ponteiro ligado, através de um mecanismo, a um tubo oval. Esse 
tubo é ligado à pressão a ser medida.
• Com relação aos medidores de núcleo móvel, esses são mais duráveis e econômicos 
(o de Bourdon e o de núcleo móvel). O medidor de pressão de núcleo móvel consiste 
em um núcleo conectado ao sistema de pressão, uma mola retrátil, um ponteiro e 
uma escala graduada em kgf / cm² ou psi.
• Viscosidade é a resistência ao fluxo do fluido. Quanto maior a viscosidade maior será 
a resistência ao escoamento, maior contribuição da temperatura do fluido e maior 
consumo de energia. A baixa viscosidade pode danificar o sistema e a geração de 
pressão será menor. A viscosidade muda com a temperatura e a pressão.
136
• Em um sistema dinâmico, o fluido que passa pelo tubo se move a uma determinada 
velocidade, sendo essa a velocidade do fluido, geralmente medida em centímetros 
por segundo (cm/s). O volume de fluido que passa pela tubulação em um determi-
nado tempo é a vazão, dada por Q = V x A, a vazão é medida, usualmente, em litros 
por segundo (L/s).
• O fluido de trabalho é o componente mais importante de qualquer sistema hidráulico. 
Ele serve como um lubrificante, meio de transferência de calor, selante e, o mais 
importante de tudo, um meio de transferência de energia. O uso de um fluido limpo 
e de alta qualidade é um pré-requisito essencial para obter uma operação eficiente 
do sistema hidráulico.
• Existem duas outras características importantes, que também desempenham 
um papel relevante para um fluido hidráulico, que são: prevenção de oxidação e 
corrosão e número de neutralização.
137
1 Sabe-se que existem quatro formas de transmissão de energia: mecânica, elétrica, 
hidráulica e pneumática, que podem transmitir força estática (energia potencial) e 
energia cinética. Com relação à força estática que é transferida em um líquido, assi-
nale a alternativa CORRETA:
a) ( ) A força através do líquido é transmitida em uma direção. 
b) ( ) Se empurrarmos um líquido em uma direção, a força será transmitida diretamente 
para o outro lado.
c) ( ) Se empurrarmos a tampa de um recipiente cheio de líquido, o líquido no recipiente 
sempre transmitirá a pressão da mesma forma, independentemente de como é 
gerado e da sua forma. 
d) ( ) Se empurrarmos a tampa de um recipiente cheio de líquido, o líquido no recipiente 
transmitirá a pressão conforme sua forma.
2 Ao selecionar os fluidos hidráulicos, as características que devem ser consideradas são a 
viscosidade e o índice de viscosidade, que são fundamentais para determinar a funcio-
nalidade dos fluidos. A respeito dessas propriedades, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) Viscosidade é a resistência ao fluxo do fluido. A viscosidade muda com o tempo e 
a pressão.
b) ( ) Quanto maior a viscosidade menor será a resistência ao escoamento, maior 
contribuição da temperatura do fluido e maior consumo de energia.
c) ( ) O índice de viscosidade é a medida da variação da viscosidade em relação à 
variação da temperatura.
d) ( ) A elevada viscosidade pode danificar o sistema e a geraçãode pressão será menor. 
3 O fluido de trabalho é o componente mais importante de qualquer sistema hidráuli-
co. Ele serve como um lubrificante, meio de transferência de calor, selante e, o mais 
importante de tudo, um meio de transferência de energia. Acerca desse tema, classi-
fique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Os fluidos hidráulicos são basicamente não compressíveis por natureza e, portanto, 
podem assumir a forma de qualquer recipiente. Essa tendência do fluido faz com que ele 
exiba uma certa vantagem na transmissão de força através de um sistema hidráulico.
( ) Uma das limitações associadas ao uso da água para a transferência de energia 
hidráulica é sua natureza corrosiva e suas propriedades de lubrificação pobres.
( ) O único componente mais importante em um sistema de energia de fluido é o fluido 
de trabalho. Nenhum fluido contém todas as características ideais necessárias. O 
projetista deve selecionar o fluido com as propriedades mais próximas das exigidas 
por uma aplicação específica.
AUTOATIVIDADE
138
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – V – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 Com relação aos tipos gerais de fluidos tem-se que os mais usados são os fluidos à 
base de petróleo, os óleos lubrificantes e o ar. Descreva as características principais 
de cada um desses fluidos.
5 Sabe-se que existem duas outras características importantes, que também desem-
penham um papel relevante na vida de um fluido hidráulico, que são: prevenção de 
oxidação e corrosão e número de neutralização. Disserte sobre os conceitos princi-
pais que giram em torno dessas características. 
139
RESERVATÓRIO E CIRCUITO HIDRÁULICO
1 INTRODUÇÃO
O 'reservatório', como o nome sugere, é um tanque que fornece o fornecimento 
ininterrupto de fluido ao sistema, armazenando a quantidade necessária de fluido. O 
fluido hidráulico, conforme visto anteriormente, é considerado o componente mais 
importante de um sistema hidráulico ou, em outras palavras, seu próprio coração. Como 
o reservatório retém o fluido hidráulico, seu design é considerado bastante crítico.
O reservatório além de armazenar o fluido hidráulico, desempenha várias 
outras funções importantes, como dissipar o calor pelas paredes, condicionar o fluido 
ajudando a assentar os contaminantes, auxiliando na fuga de ar e fornecendo suporte 
de montagem para a bomba e vários outros componentes. O projeto adequado de um 
reservatório para um sistema hidráulico é essencial para o desempenho geral e a vida 
útil dos componentes individuais.
Além dos reservatórios hidráulicos, é fundamental conhecer e compreender 
os conceitos relativos aos circuitos hidráulicos, que compreendem de um grupo de 
componentes, como bombas, atuadores, válvulas de controle e condutores dispostos 
para executar uma tarefa útil. Ao analisar ou projetar um circuito hidráulico, as seguintes 
pontuações devem ser levadas em consideração: segurança de operação, desempenho 
da função desejada e eficiência de operação.
Diante desse cenário, queremos que você, acadêmico, conheça os principais con-
ceitos relacionados aos reservatórios e circuitos hidráulicos. Portanto, a seguir, serão vistos 
os fundamentos sobre os reservatórios e circuitos hidráulicos, além de alguns dos compo-
nentes principais que são necessários para o funcionamento adequado desses sistemas. 
UNIDADE 3 TÓPICO 2 - 
2 RESERVATÓRIOS HIDRÁULICOS
Além do projeto adequado de um reservatório, para um sistema hidráulico ser 
fundamental e para que o sistema funcione com eficiência, ele também se torna o 
principal local onde o fluido pode ser condicionado a fim de aumentar sua adequação. 
Lama, água e matérias estranhas, como lascas de metal têm a tendência de se 
depositar no fluido armazenado, enquanto o ar capturado pelo óleo pode escapar para o 
reservatório. Isso torna a construção e o projeto de reservatórios hidráulicos ainda mais 
cruciais. A Figura 6 ilustra o esquema de um reservatório hidráulico.
140
FIGURA 6 – RESERVATÓRIO HIDRÁULICO
FONTE: <https://bit.ly/2Znk7Ap>. Acesso em: 12 jul. 2021.
Algumas das características essenciais de qualquer bom reservatório incluem 
componentes como:
• placa defletora para evitar que o fluido de retorno se insira na entrada da bomba;
• tampa de inspeção para acesso de manutenção;
• filtro de respiro para troca de ar;
• abertura de enchimento protegida;
• indicador de nível para monitoramento do nível do fluido;
• conexões para linhas de sucção, descarga e drenagem.
Muitos fatores são levados em consideração ao selecionar o tamanho e 
a configuração de um reservatório hidráulico. O volume do fluido em um 
tanque varia de acordo com a temperatura e o estado dos atuadores do 
sistema. O volume de fluido no reservatório é mínimo com todos os cilindros 
estendidos e máximo em altas temperaturas com todos os cilindros retraídos.
INTERESSANTE
Normalmente, um reservatório é projetado para conter cerca de três a quatro ve-
zes o volume do fluido consumido pelo sistema a cada minuto. Um espaço substancial 
acima do fluido no reservatório deve ser incluído para permitir a mudança de volume, ven-
tilação de qualquer ar retido e para evitar que qualquer espuma na superfície se espalhe.
Um reservatório adequadamente projetado também pode ajudar a dissipar o 
calor do fluido. Para obter o resfriamento máximo, o fluido é forçado a seguir as paredes 
do tanque desde a linha de retorno. Isso normalmente é realizado fornecendo uma placa 
defletora na linha de centro. O nível de fluido em um reservatório é crítico. Se o nível 
141
estiver muito baixo, existe a possibilidade de o ar ficar preso na tubulação de saída do 
reservatório e indo para a sucção da bomba. Isso pode levar à cavitação da bomba, 
resultando em danos à bomba.
O monitoramento da temperatura do fluido no reservatório também é importante. 
No mínimo, um termômetro visual simples, cuja faixa de temperatura ideal é em torno 
de 45°C a 50°C, deve ser fornecido no reservatório. Basicamente, existem dois tipos de 
reservatórios: Reservatório não pressurizado e Reservatório pressurizado.
Reservatório não pressurizado, como o nome sugere, é um tipo de 
reservatório que não é pressurizado, o que significa que a pressão no reservatório, em 
nenhum momento, irá ultrapassar a pressão atmosférica. Muito utilizados em sistemas 
hidráulicos, esses reservatórios são dotados de um suspiro para garantir que a pressão 
interna não ultrapasse o valor atmosférico. A Figura 7 mostra a construção típica de tal 
reservatório em conformidade com os padrões da indústria.
FIGURA 7 – RESERVATÓRIO NÃO PRESSURIZADO
FONTE: Adaptado de Doddannavar, Barnard e Mackay (2005, p. 134)
Esses reservatórios são construídos com placas de aço soldadas. As superfí-
cies internas são pintadas com um selante, para evitar a formação de ferrugem que 
pode ocorrer devido à presença de umidade condensada. A placa inferior é inclinada e 
contém um plugue de drenagem em seu ponto mais baixo, para permitir a drenagem 
completa do tanque quando necessário. O objetivo da placa defletora é separar a linha 
de entrada da bomba da linha de retorno. Isso é feito para evitar que o mesmo fluido 
circule continuamente dentro do tanque.
142
Para acessar todos os internos para manutenção, são fornecidas tampas 
removíveis. Um indicador de nível, que é uma parte importante do reservatório, também 
está incorporado. Isso permite ver o nível real do fluido no reservatório, enquanto o 
sistema está em operação. Uma tampa de ventilação com tela de filtro de ar ajuda a 
ventilar o ar preso facilmente. A tampa do respiro permite que o tanque respire quando 
o nível do fluido sofre alterações em sintonia com a demanda do sistema.
Embora tenha sido observado que os reservatórios não pressurizados são os 
mais adequados em um sistema hidráulico, determinados sistemas hidráulicos precisam 
ter reservatórios pressurizados devido à natureza de sua aplicação. Por exemplo,os 
sistemas hidráulicos de aeronaves e mísseis da Marinha precisam essencialmente de 
reservatórios pressurizados para fornecer um fluxo positivo de fluido em altitudes mais 
elevadas, onde temperaturas e condições de pressão mais baixas são encontradas.
A pressão necessária no reservatório é mantida por meio de ar comprimido. O ar 
comprimido é geralmente introduzido no reservatório pelo topo a uma pressão especifica-
da pelo fabricante. A fim de controlar essa pressão, um dispositivo de controle de pressão, 
como um regulador de pressão, é fornecido na linha de ar que entra no reservatório. 
A função deste regulador de pressão é manter uma pressão constante no 
reservatório, independentemente do nível e da temperatura do fluido no reservatório. Um 
reservatório pressurizado terá apenas um único ponto de entrada para encher o fluido 
no tanque. Como o reservatório é sempre mantido sob pressão, torna-se importante 
contar com um sistema infalível com válvulas de alívio de segurança, para o enchimento 
do fluido no reservatório. Diretrizes suficientes são fornecidas por todos os fabricantes 
de tais reservatórios pressurizados.
3 RESFRIADORES
Existe um aquecimento inerente em todos os sistemas hidráulicos. Se o reser-
vatório não for suficiente para manter o fluido na temperatura normal, ele sobreaquece-
rá. Para que esse superaquecimento seja evitado, é fundamental o uso de resfriadores 
ou trocadores de calor. Os modelos mais comuns são água-óleo e ar-óleo. Em um res-
friador a ar (Figura 8), o fluido é bombeado por tubos com aletas. Para dissipar o calor, o 
ventilador sopra ar através dos tubos e aletas. Normalmente, os refrigeradores a ar são 
usados onde a água não está facilmente disponível.
143
FIGURA 8 – RESFRIADOR DE AR-ÓLEO
FONTE: Faria (2000, p. 130)
FIGURA 9 – RESFRIADOR DE ÁGUA-ÓLEO
FONTE: Faria (2000, p. 131)
Já o resfriador a água, fundamentalmente, consiste de um monte de tubos 
montados em uma caixa metálica. Nesse tipo de resfriador, o fluido do sistema hidráulico 
geralmente é bombeado por meio do invólucro e por tubos resfriados com água fria. A 
Figura 9 ilustra um resfriador do tipo água-óleo. 
Os resfriadores usualmente funcionam em baixa pressão (10,5 kgf / cm²). Isso 
requer colocá-los na linha de retorno ou no dreno do sistema. Caso não seja possível, 
o resfriador pode ser instalado no sistema de circulação. Para garantir que o aumento 
instantâneo na pressão da tubulação não os danifique, o resfriador é normalmente 
conectado em paralelo ao sistema com uma válvula de retenção de pressão de ruptura 
de 4,5 kgf/cm² (FARIA, 2000). 
144
4 BOMBAS E FILTROS 
O único propósito de uma bomba em um sistema hidráulico é fornecer fluxo. 
Uma bomba, que é o coração de um sistema hidráulico, converte energia mecânica, que 
é principalmente energia rotacional de um motor elétrico ou motor, em energia hidráu-
lica. Enquanto a potência rotacional mecânica é o produto do torque e da velocidade, a 
potência hidráulica é a pressão vezes o fluxo.
A bomba pode ser projetada de forma que o fluxo ou a pressão sejam fixos, en-
quanto o outro parâmetro pode oscilar com a carga. Em outras palavras, ao fixar o fluxo da 
bomba, a pressão sobe conforme a restrição de carga é aumentada. Por outro lado, o fluxo 
diminui com um aumento na restrição de carga quando a bomba fornece pressão fixa.
A ação de bombeamento, ilustrada na Figura 10, é a mesma para todas as 
bombas. Devido à ação mecânica, a bomba cria um vácuo parcial na entrada. Isso faz 
com que a pressão atmosférica force o fluido na entrada da bomba. A bomba, então, 
empurra o fluido para o sistema hidráulico.
FIGURA 10 – AÇÃO DE BOMBEAMENTO DE UMA BOMBA DE PISTÃO SIMPLES
FONTE: Adaptado de Doddannavar, Barnard e Mackay (2005, p. 38)
A bomba contém duas válvulas de retenção. A válvula de retenção 1 está 
conectada à entrada da bomba e permite que o fluido entre na bomba apenas através 
dela. A válvula de retenção 2 está conectada à descarga da bomba e permite que o 
fluido saia apenas por ela. Quando o pistão é puxado para a esquerda, um vácuo parcial 
é criado na cavidade da bomba 3.
145
FIGURA 11 – BOMBAS DE DESLOCAMENTO NÃO POSITIVO
FONTE: <https://bit.ly/2Zhw0YO>. Acesso em: 12 jul. 2021.
Esse vácuo mantém a válvula de retenção 2 contra sua sede e permite que a 
pressão atmosférica empurre o fluido dentro do cilindro através da válvula de retenção 
1. Quando o pistão é empurrado para a direita, o movimento do fluido fecha a válvula de 
retenção 1 e abre a válvula de saída 2. A quantidade de fluido deslocado pelo pistão é 
forçosamente ejetada do cilindro. O volume do fluido deslocado pelo pistão durante o 
curso de descarga é chamado de volume de deslocamento da bomba.
As bombas podem ser amplamente listadas em duas categorias: Bombas de 
deslocamento não positivo e bombas de deslocamento positivo. Bombas de desloca-
mento não positivo (Figura 11) são também conhecidas como bombas hidrodinâmicas. 
Nessas bombas a pressão produzida é proporcional à velocidade do rotor. Em outras 
palavras, o fluido é deslocado e transferido usando a inércia do fluido em movimento. 
Essas bombas são incapazes de suportar altas pressões e, geralmente, 
são usadas para aplicações de baixa pressão e fluxo de alto volume. Normalmente, 
sua capacidade de pressão máxima é limitada a 20-30 kgf/cm². Eles são usados 
principalmente para transportar fluidos de um local para outro e têm pouca utilidade na 
indústria de energia hidráulica ou fluida.
Devido ao menor número de peças móveis, as bombas de deslocamento não 
positivo custam menos e operam com pouca manutenção. Eles fazem uso da primeira 
lei do movimento de Newton para mover o fluido contra a resistência do sistema. Embora 
essas bombas forneçam um fluxo uniforme e contínuo, sua saída de fluxo é reduzida à 
medida que a resistência do sistema (resistência ao fluxo) é aumentada. Na verdade, é 
possível bloquear completamente a saída para interromper todo o fluxo, mesmo quando 
a bomba está funcionando na velocidade projetada.
146
Já as bombas de deslocamento positivo ou hidrostáticas (Figura 12), 
como o nome indica, são bombas que descarregam uma quantidade fixa de óleo por 
rotação do eixo da bomba. Em outras palavras, eles produzem fluxo proporcional ao seu 
deslocamento e velocidade do rotor. A maioria das bombas usadas em aplicações de 
energia fluida pertence a essa categoria.
FIGURA 12 – BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
FONTE: <https://bit.ly/3GkIOyG>. Acesso em: 12 jul. 2021.
Essas bombas são capazes de superar a pressão que resulta das cargas 
mecânicas no sistema, bem como a resistência ao fluxo devido ao atrito. Assim, o fluxo 
de saída da bomba é constante e não depende da pressão do sistema. Outra vantagem 
associada a essas bombas é que as áreas de alta e baixa pressão são separadas e, 
portanto, o fluido não pode vazar de volta e retornar à fonte de baixa pressão. Esses 
recursos tornam a bomba de deslocamento positivo mais adequada e universalmente 
aceita para sistemas hidráulicos.
As vantagens das bombas de deslocamento positivo sobre as bombas de 
deslocamento não positivo são:
• capacidade de gerar altas pressões;
• alta eficiência volumétrica;
• pequeno e compacto com alta relação potência / peso;
• mudanças relativamente menores na eficiência em toda a faixa de pressão;
• faixa de operação mais ampla, ou seja, a capacidade de operar em uma ampla faixa 
de pressão e velocidade.
Conforme discutido anteriormente, é importante entender que as bombas não 
produzem pressão, elas apenas produzem fluxo de fluido. A resistência a esse fluxo 
desenvolvida em um sistema hidráulico é o que determina a pressão. Se uma bomba 
de deslocamento positivo tem sua porta de descarga aberta para a atmosfera, então 
haverá fluxo de fluido, mas nenhuma pressão de descarga acima da pressão atmosférica, 
porque não há resistência ao fluxo.
147
Um sistema hidráulico moderno deve ser altamente confiável e fornecer maio-
res níveis de precisão em sua operação. A chavepara isso é a exigência de componen-
tes usinados de alta precisão. A limpeza do fluido hidráulico é um fator vital na operação 
eficiente dos componentes de potência do fluido. Com o projeto de tolerância estreita 
de bombas e válvulas, os sistemas hidráulicos estão sendo feitos para operar em níveis 
elevados de pressão e eficiência.
A limpeza do fluido é um pré-requisito essencial para que esses componen-
tes funcionem conforme projetado e, também, para maior confiabilidade do sistema e 
manutenção reduzida. O pior inimigo desses componentes de alta precisão é a conta-
minação do fluido. Essencialmente, a contaminação é a presença de qualquer material 
estranho no fluido, o que resulta na operação prejudicial de qualquer um dos compo-
nentes em um sistema hidráulico.
Para manter o fluido livre de todos esses contaminantes e para evitar fenômenos 
como o assoreamento, são utilizados no sistema hidráulico dispositivos chamados filtros. 
Um filtro é um dispositivo cuja função primária é remover contaminantes insolúveis do 
fluido, através de um meio poroso. 
Os cartuchos de filtro têm elementos substituíveis feitos de tecido de nylon, 
papel, tecido de arame ou tecido de nylon de malha fina entre camadas de arame grosso. 
Esses materiais removem partículas indesejadas, que se acumulam no lado de entrada 
do elemento de filtro. Quando saturado, o elemento é substituído. A localização do filtro 
em um sistema hidráulico é crítica para garantir níveis aceitáveis de limpeza do fluido e 
proteção adequada dos componentes.
Além dos filtros, outros importantes componentes são os respiradores. A função 
dos respiradores em um sistema hidráulico é evitar a entrada de partículas transportadas 
pelo ar que são atraídas para o sistema devido às mudanças no nível do fluido do 
reservatório. Eles geralmente são montados no reservatório. Componentes como 
servoválvulas, que estão localizados imediatamente a jusante do filtro, são protegidos 
contra desgaste e problemas relacionados ao assoreamento por filtros de pressão.
Esses filtros de pressão são projetados para suportar altas pulsações da bomba 
e a pressão do sistema. Já os filtros de retorno fornecem proteção contra a entrada 
de partículas quando o fluido retorna ao tanque. Um filtro off-line também conhecido 
como loop de rim é frequentemente fornecido em um sistema hidráulico, especialmente 
quando a circulação de fluido através do filtro de linha de retorno é mínima.
Os filtros off-line operam continuamente. A principal vantagem associada a 
esses filtros é a flexibilidade que oferecem em relação ao seu posicionamento. Como 
esses filtros são independentes do sistema principal, sua localização em um circuito 
hidráulico pode ser escolhida de forma a garantir uma fácil manutenção.
148
5 CIRCUITO HIDRÁULICO
Neste subtópico, daremos uma olhada em alguns tipos de circuitos hidráulicos, 
que são projetados para uma operação eficiente. Iremos examinar os seguintes circuitos:
• Controle de cilindro hidráulico de dupla ação.
• Circuito regenerativo.
• Circuito de descarga da bomba.
• Circuito de sequenciamento do cilindro hidráulico.
• Sistema servo hidráulico mecânico. 
Em relação ao controle de cilindro hidráulico de dupla ação, mostramos 
através da Figura 13 como ele é projetado. Quando a válvula de quatro vias está na 
posição centrada na mola, o cilindro é travado hidraulicamente. Além disso, a bomba é 
carregada de volta para o tanque à pressão atmosférica.
FIGURA 13 – CONTROLE DE CILINDRO HIDRÁULICO DE DUPLA AÇÃO
FONTE: <https://bit.ly/3vNs9iu>. Acesso em: 15 jul. 2021.
Quando a válvula de quatro vias é acionada na configuração do caminho de fluxo 
do envelope esquerdo, o cilindro é estendido contra sua carga de força F, conforme o 
óleo flui da porta P através da porta A. O óleo na extremidade da haste do cilindro é livre 
para fluir de volta para o reservatório através da válvula de quatro vias da porta B até a 
porta T. O cilindro não se estenderá se o óleo na extremidade da haste não puder fluir de 
volta para o reservatório.
Quando a válvula de quatro vias é desativada, o envelope centrado na mola 
prevalece e o cilindro é novamente travado hidraulicamente. Quando a válvula de quatro 
vias é acionada na configuração correta do envelope, o cilindro retrai, conforme o óleo 
149
FIGURA 14 – CIRCUITO REGENERATIVO
FONTE: <https://bit.ly/3GmUUXR>. Acesso em: 15 jul. 2021.
flui da porta P através da porta B. O óleo na extremidade em branco pode fluir de volta 
para o reservatório da porta A através da porta T dos quatro -Válvula de via. No final do 
curso, não há demanda do sistema por óleo. 
Portanto, o fluxo da bomba passa pela válvula de alívio na pressão definida, a 
menos que a válvula de quatro vias seja desativada. Em qualquer caso, o sistema está 
protegido contra sobrecargas do cilindro. A válvula de retenção evita que a carga retraia 
o cilindro, enquanto ele está sendo estendido usando a configuração do caminho de 
fluxo do envelope esquerdo.
Em relação ao circuito regenerativo, conforme ilustrado na Figura 14, é usado 
para acelerar a velocidade de extensão do cilindro hidráulico de dupla ação. Nesse 
sistema, ambas as extremidades do cilindro hidráulico são conectadas em paralelo e 
uma das portas da válvula de quatro vias é bloqueada. A operação do cilindro durante o 
curso de retração é a mesma de um cilindro regular de dupla ação.
O fluido flui através da VCD (válvula de controle direcional) através do envelope 
direito durante o curso de retração. Nesse modo, o fluido da bomba ignora o VCD e entra 
na extremidade da haste do cilindro. O fluido na extremidade vazia é drenado de volta 
para o tanque através do VCD conforme o cilindro se retrai.
Quando o VCD é deslocado para a configuração do envelope esquerdo, o cilindro 
se estende. A velocidade de extensão é maior do que a de um cilindro normal de dupla 
ação. Isso ocorre porque o fluxo da extremidade da haste se regenera com o fluxo da 
bomba para fornecer uma taxa de fluxo total, que é maior do que a taxa de fluxo da 
bomba para a extremidade em branco do cilindro.
150
Já o circuito de descarga da bomba, ilustrado na Figura 15, mostra um 
circuito usado para descarregar uma bomba usando uma válvula de descarregamento.
FIGURA 15 – CIRCUITO DE DESCARGA DA BOMBA
FONTE: <https://bit.ly/3GlEMWU>. Acesso em: 15 jul. 2021.
Nesse circuito, a válvula de descarga abre quando o cilindro atinge o final de 
seu curso de extensão. Isso ocorre porque a válvula de retenção mantém o óleo de alta 
pressão na linha piloto da válvula de descarga. Quando o VCD é deslocado para retrair o 
cilindro, o movimento do cilindro reduz a pressão na linha piloto da válvula de descarga.
Isso reinicializa a válvula de descarga até que o cilindro esteja totalmente re-
traído no ponto onde a válvula de descarga descarrega a bomba. É assim, visto que a 
válvula de descarga descarrega a bomba no final dos cursos de extensão e retração, 
bem como na posição centrada na mola do VCD.
Analisando o circuito de sequenciamento do cilindro hidráulico, ilustrado na 
Figura 16, tem-se que o circuito contém um sistema hidráulico no qual duas válvulas de se-
quência são usadas para controlar a sequência de operação de dois cilindros de dupla ação.
151
FIGURA 16 – CIRCUITO DE SEQUENCIAMENTO DO CILINDRO HIDRÁULICO
FONTE: <https://bit.ly/3b8Gaxx>. Acesso em: 15 jul. 2021.
Quando o VCD é deslocado para o invólucro esquerdo, o cilindro esquerdo 
se estende completamente e, em seguida, o cilindro direito se estende. Se o VCD for 
deslocado para o invólucro direito, o cilindro direito se retrai totalmente seguido pelo 
cilindro esquerdo. Essa sequência de operação do cilindro é controlada pelas válvulas 
de sequência. A posição centrada da mola do VCD bloqueia ambos os cilindros no lugar.
Por fim, o último sistema de nossa discussão, o sistema servo hidráulico 
mecânico, ilustrado na Figura 17, mostra um servo sistema hidráulico mecânico com 
direção hidráulica automotiva, cuja operação sequencialocorre da seguinte forma:
• o sinal de entrada ou comando é o giro do volante;
• isso resulta no movimento da luva da válvula, que leva óleo para o atuador (cilindro 
de direção); 
• a haste do pistão move as rodas através da articulação da direção;
• o carretel da válvula é preso à articulação.
152
FIGURA 17 – SISTEMA SERVO HIDRÁULICO MECÂNICO
FONTE: <https://bit.ly/3Edbvvy>. Acesso em: 15 jul. 2021.
Quando o carretel da válvula se move para longe o suficiente, ele corta o fluxo de 
óleo através do cilindro. Isso interrompe o movimento do atuador. É, portanto, claro que o 
feedback mecânico centra novamente a válvula (servo válvula) a fim de parar o movimento 
no ponto desejado, que por sua vez é determinado pela posição do volante. O movimento 
adicional do volante é necessário para causar mais movimento das rodas de saída. 
Diante dos conceitos vistos até aqui, é importante ressaltar que os conhecimentos 
relativos aos reservatórios e circuitos hidráulicos, bem como dos resfriadores e bombas 
hidráulicas foram discutidos em detalhes, de modo a construir um embasamento dos 
conceitos básicos vistos com eficácia. Entender tais conceitos foi fundamental, para 
que o leitor assimile o funcionamento adequado desses sistemas.
153
RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como:
• Além do projeto adequado de um reservatório para um sistema hidráulico ser fun-
damental, a fim de que o sistema funcione com eficiência, ele também se torna o 
principal local onde o fluido pode ser condicionado para aumentar sua adequação.
• Normalmente, um reservatório é projetado para conter cerca de três a quatro vezes o 
volume do fluido consumido pelo sistema a cada minuto. Um espaço substancial acima 
do fluido no reservatório deve ser incluído para permitir a mudança de volume, ventila-
ção de qualquer ar retido e para evitar que qualquer espuma na superfície se espalhe.
• Reservatório não pressurizado, como o nome sugere, é um tipo de reservatório 
que não é pressurizado, o que significa que a pressão no reservatório em nenhum 
momento irá ultrapassar a pressão atmosférica. Muito utilizados em sistemas 
hidráulicos, esses reservatórios são dotados de um suspiro para garantir que a 
pressão interna não ultrapasse o valor atmosférico.
• Embora tenha sido observado que os reservatórios não pressurizados são os mais ade-
quados em um sistema hidráulico, determinados sistemas hidráulicos precisam ter re-
servatórios pressurizados devido à natureza de sua aplicação. Por exemplo, os sistemas 
hidráulicos de aeronaves e mísseis da Marinha precisam essencialmente de reservató-
rios pressurizados para fornecer um fluxo positivo de fluido em altitudes mais elevadas, 
onde temperaturas e condições de pressão mais baixas são encontradas.
• Existe um aquecimento inerente em todos os sistemas hidráulicos. Se o reservatório 
não for suficiente para manter o fluido na temperatura normal, ele sobreaquecerá. 
Para que esse superaquecimento seja evitado, é fundamental o uso de resfriadores 
ou trocadores de calor. Os modelos mais comuns são água-óleo e ar-óleo.
• Em um resfriador a ar, o fluido é bombeado por tubos com aletas. Para dissipar o calor, 
o ventilador sopra ar através dos tubos e aletas. Normalmente, os refrigeradores a ar 
são usados onde a água não está facilmente disponível.
• O resfriador a água fundamentalmente consiste de um monte de tubos montados 
em uma caixa metálica. Nesse tipo de resfriador, o fluido do sistema hidráulico 
geralmente é bombeado por meio do invólucro e por tubos resfriados com água fria. 
• O único propósito de uma bomba em um sistema hidráulico é fornecer fluxo. Uma bom-
ba, que é o coração de um sistema hidráulico, converte energia mecânica, que é prin-
cipalmente energia rotacional de um motor elétrico ou motor, em energia hidráulica.
154
• Para manter o fluido livre de todos esses contaminantes e para evitar fenômenos 
como o assoreamento, são utilizados no sistema hidráulico dispositivos chamados 
filtros. Um filtro é um dispositivo cuja função primária é remover contaminantes 
insolúveis do fluido, por meio de um meio poroso. 
• Os principais tipos de circuitos hidráulicos, que são projetados para uma operação 
eficiente são: controle de cilindro hidráulico de dupla ação; circuito regenerativo; 
circuito de descarga da bomba; circuito de sequenciamento do cilindro hidráulico; 
sistema servo hidráulico mecânico.
155
1 Lama, água e matérias estranhas, como lascas de metal, têm a tendência de se 
depositar no fluido armazenado, enquanto o ar capturado pelo óleo pode escapar para 
o reservatório. Isso torna a construção e o projeto de reservatórios hidráulicos ainda 
mais cruciais. Com relação aos conceitos relacionados aos reservatórios hidráulicos, 
assinale a alternativa correta:
a) ( ) O volume do fluido em um tanque varia de acordo com a pressão e o estado dos 
atuadores do sistema. 
b) ( ) O volume de fluido no reservatório é mínimo com todos os cilindros estendidos e 
máximo em baixas temperaturas com todos os cilindros retraídos.
c) ( ) Normalmente, um reservatório é projetado para conter cerca de três a quatro 
vezes o volume do fluido consumido pelo sistema a cada minuto. 
d) ( ) Um espaço substancial abaixo do fluido no reservatório deve ser incluído para 
permitir a mudança de volume, ventilação de qualquer ar retido e para evitar que 
qualquer espuma na superfície se espalhe.
2 Uma bomba, que é o coração de um sistema hidráulico, converte energia mecânica, 
que é principalmente energia rotacional de um motor elétrico ou motor, em energia 
hidráulica. Sobre as bombas hidráulicas, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) A bomba pode ser projetada de forma que o fluxo ou a pressão sejam fixos, 
enquanto o outro parâmetro pode oscilar com a carga.
b) ( ) Bombas de deslocamento positivo são também conhecidas como bombas 
hidrodinâmicas. Nessas bombas a pressão produzida é inversamente proporcional 
à velocidade do rotor.
c) ( ) Bombas de deslocamento não positivo são capazes de suportar altas pressões e 
geralmente são usadas para aplicações de alta pressão e fluxo de alto volume.
d) ( ) Bombas de deslocamento não positivo ou hidrostáticas são bombas que 
descarregam uma quantidade constante de óleo por rotação do eixo da bomba.
3 Com o projeto de tolerância estreita de bombas e válvulas, os sistemas hidráulicos 
estão sendo feitos para operar em níveis elevados de pressão e eficiência. A limpeza 
do fluido é um pré-requisito essencial para que esses componentes funcionem 
conforme projetado e para maior confiabilidade do sistema e manutenção reduzida. 
Com relação ao tema, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
AUTOATIVIDADE
156
( ) Essencialmente, a contaminação é a presença de qualquer material estranho no 
fluido, o que resulta na operação prejudicial de qualquer um dos componentes em 
um sistema hidráulico.
( ) A função dos filtros em um sistema hidráulico é evitar a entrada de partículas 
transportadas pelo ar que são atraídas para o sistema devido às mudanças no nível 
do fluido do reservatório.
( ) Componentes como servoválvulas, que estão localizados imediatamente a jusante 
do filtro, são protegidos contra desgaste e problemas relacionados ao assoreamento 
por filtros de pressão.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – F – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 Os circuitos hidráulicos devem ser projetados para fornecer uma operação eficiente 
ao sistema. Disserte sobre a diferença entre controle de cilindro hidráulico de dupla 
ação e circuito de descarga da bomba.
5 Para manter o fluido livre de todos esses contaminantes e também para evitar 
fenômenos como o assoreamento, são utilizados no sistema hidráulico dispositivos 
chamados filtros. Disserte sobre os tipos de filtros.
157
TÓPICO 3 - 
SERVOVÁLVULAS E TRANSMISSORES 
HIDROSTÁTICOS 
1 INTRODUÇÃO
Podemos definir uma transmissão hidrostáticacomo uma transmissão de energia 
por meio de um fluido ao se utilizar bombas volumétricas e motores. A bomba é acionada 
pelo motor principal. Embora os motores a diesel ou a gasolina sejam os mais comumente 
usados, o motor principal pode ser um motor elétrico. A energia fornecida ao motor principal 
da bomba é convertida em um fluido de alta pressão, que é transferido para o motor por meio 
de mangueiras e / ou conduítes, e a energia é convertida de volta em energia mecânica.
Quando mudanças contínuas de velocidade são necessárias, a transmissão 
hidrostática é denominada de um bom transmissor de energia. A transmissão 
hidrostática é amplamente utilizada em máquinas pesadas, como por exemplo nos 
tratores. A transmissão hidrostática tem a versatilidade do controle variável, permitindo 
a configuração da transmissão de força como principal vantagem, de modo a permitir 
que o motor primário trabalhe dentro de sua faixa ótima de trabalho, e fazendo com que 
a carga tenha características adequadas as suas necessidades.
Portanto, a controlabilidade da transmissão hidrostática de energia é o seu principal 
diferencial, embora tenha a desvantagem de possuir um baixo potencial de produção de 
energia. Em comparação com a transmissão mecânica, a principal desvantagem é sua efici-
ência, pois a eficiência típica da transmissão mecânica é superior a 90%, enquanto a eficiên-
cia de uma transmissão hidrostática bem projetada praticamente não irá ultrapassar 85%.
Nos subtópicos seguintes, nós abordaremos as transmissões hidrostáticas 
rotativas, além dos tipos de transmissão hidrostática e suas caraterísticas. Serão vistos 
também os tipos de controles existentes para o funcionamento das transmissões 
hidrostáticas, além de aplicações dessas transmissões. 
UNIDADE 3
2 TRANSMISSÕES HIDROSTÁTICAS ROTATIVAS
O controle da velocidade de rotação por transmissão hidrostática com bomba e 
motor de deslocamento variável é amplamente utilizado em diversos campos de aplica-
ções industriais que requerem excelente resposta transitória, bom ganho e alta potên-
cia específica. Discutiremos a seguir os diferentes tipos de transmissões hidrostáticas 
e as configurações existentes em cada tipo de transmissão, de modo a demonstrar as 
suas caraterísticas relacionadas às vantagens e desvantagens na sua utilização.
158
2.1 TIPOS DE TRANSMISSÃO HIDROSTÁTICA E SUAS 
CARATERÍSTICAS 
Na transmissão hidrostática, a energia mecânica é convertida em energia 
hidráulica usando uma ou mais bombas, e a energia hidráulica é convertida de volta em 
energia mecânica usando um ou mais motores. Essa combinação de diferentes tipos 
de bombas e diferentes tipos de motores permite a construção de circuitos hidráulicos 
com diferentes capacidades. Na primeira etapa da classificação do tipo de transmissão, 
são caracterizados de acordo com o padrão de circulação do fluxo na transmissão em 
circuito aberto ou em circuito fechado (CUNHA, 2015). 
FIGURA 18 – CONFIGURAÇÃO DE UM CIRCUITO ABERTO (ESQUERDA) E DE UM CIRCUITO FECHADO (DIREITA)
FONTE: Cunha (2015, p. 14)
Em um circuito aberto, a sucção do óleo do tanque é realizada pela bomba e o 
motor envia o mesmo óleo de volta ao reservatório. Na transmissão de circuito aberto, o 
fluxo da bomba pode ser controlado, de acordo com Cunha (2015), de quatro maneiras:
• por variação da velocidade de rotação do motor primário;
• pela utilização de válvulas de regulação (reguladora de caudal ou estranguladora de caudal);
• pela regulação da cilindrada da bomba;
• pela regulação da cilindrada do motor.
O fluxo do motor de volta ao reservatório também pode ser controlado por 
uma válvula. A transmissão hidrostática rotativa pode ser composta por um motor de 
acionamento, uma bomba e um motor de cilindrada fixa. Existe uma válvula direcional 
entre a bomba e o motor para alterar o sentido de rotação do motor. 
A vazão é constante, assim como a velocidade de saída do eixo do motor. Para 
poder controlar a velocidade em tais circuitos, podem ser utilizados conversores de 
frequência, por exemplo, tentando ajustar a velocidade do motor de acionamento, o que 
resulta em alterações no fluxo da bomba.
159
Outra solução de circuito para transmissão hidrostática rotativa é um circuito fecha-
do, que inclui o retorno de todo o fluido do motor para a linha de sucção da bomba. Como o 
fluxo na saída do motor retorna para a entrada da bomba, esse fato traz algumas vantagens:
• tanto a linha de saída da bomba como a linha de entrada da bomba podem estar 
sujeitas à alta pressão;
• a reversibilidade pode ser alcançada sem válvula. Uma possibilidade é usar uma 
bomba de deslocamento variável com inversão de cilindrada.
O controle de velocidade em circuito fechado composto por uma bomba e um 
motor de deslocamento fixo pode ser realizado alterando a velocidade do motor principal 
e do motor, conforme descrito na análise anterior do circuito aberto, por meio do uso de 
um conversor de frequência.
3 TIPOS DE CONTROLES EXISTENTES NAS 
TRANSMISSÕES HIDROSTÁTICAS 
Depois de se referir às configurações e tipos de transmissões hidrostáticas, é 
necessário analisar os diferentes tipos de controles neste tipo de transmissão para atingir as 
características requeridas, o que torna esse tipo de transmissão adequado para diferentes 
aplicações, mais fácil e conveniente. A transmissão hidrostática pode ser controlada das 
seguintes maneiras: por controle manual e por controle através de servoválvulas. 
O controle manual envolve o posicionamento da placa da bomba de pistão axial 
de deslocamento variável usando uma alavanca para garantir o posicionamento da 
placa. Quando é desejado que haja o controle de uma bomba de cilindrada elevada, essa 
função tem algumas limitações, pois requer um grande torque na alavanca e transmite 
a vibração da alavanca para o usuário.
A fim de realizar o controle da bomba de maior cilindrada, as servoválvulas podem 
ser usadas para garantir o controle do posicionamento da placa. Por meio desse canal, a 
transmissão da vibração da placa para o usuário pode ser eliminada. O uso da servoválvula 
não só elimina o canal de vibração no controle do disco, mas também permite que o 
usuário execute o controle remoto. No caso de controle por meio de servoválvulas, três 
tipos diferentes de sinais de acionamento são listados: mecânica; hidráulica e elétrica.
O controle mecânico é superior ao acionamento indireto porque o alto torque não é 
necessário para garantir o posicionamento da placa de bombas de êmbolos de cilindradas 
altas ou média, ou controle manual (alavanca) de bombas de deslocamento variável. Através 
do sinal da fonte hidráulica, pode-se adicionar válvulas lógicas ("E" e "OU") e controlar 
o acionamento das servoválvulas com baixa pressão. Outro tipo de sinal de comando é o 
comando eletrônico, que combina a poderosa capacidade de controle da energia hidráulica e 
a flexibilidade do comando eletrônico, que favorece a automação do sistema (CUNHA, 2015).
160
4 APLICAÇÕES DE TRANSMISSÕES HIDROSTÁTICAS
A transmissão hidrostática fornece soluções ideais para várias atividades, 
tais como na agricultura, pesca e indústria, por exemplo. Na agricultura, esse tipo de 
transmissão é usado para a tração das rodas dos tratores, como se pode ver na Figura 
18, devido a sua flexibilidade na mudança de sentido.
FIGURA 19 – SISTEMA DE TRANSMISSÃO HIDROSTÁTICA DA TRAÇÃO DAS RODAS DE UM TRATOR
FONTE: <https://bit.ly/3CfrQPV>. Acesso em: 20 jul. 2021.
FIGURA 20 – TAMBOR DE ENROLAMENTO DE REDES DE UMA EMBARCAÇÃO PESQUEIRA
FONTE: Cunha (2015, p. 26)
Tal tipo de transmissão na pesca tem certas aplicações por causa de suas 
características, como é o caso do carretel de enrolamento de rede e do guincho. O 
tambor de enrolamento (Figura 20) contém esse tipo de transmissão e, portanto, 
necessita de uma boa resposta às mudanças de velocidade e sentido de rotação, além 
de uma boa resposta à presença ou ausência de carga.
161
O guincho hidráulico também é um bom exemplo de transmissão hidros-tática, uma boa demonstração do comportamento dessa transmissão 
contra cargas de arrasto (no caso de coleta de redes de pesca) e cargas de 
trator (quando as redes são lançadas ao mar).
NOTA
Na atividade industrial a transmissão hidrostática é bastante utilizada, por 
exemplo, nos empilhadores em circuito fechado, de modo a conferir algumas vantagens 
para o sistema, tal como uma condução suave, além de desgaste mínimo, aumento da 
vida útil dos componentes e baixo consumo de combustível.
Diante dos conceitos vistos até aqui, é importante ressaltar que os conhecimentos 
relativos às transmissões hidrostáticas rotativas, além dos tipos de transmissão 
hidrostática e suas caraterísticas, foram discutidos em detalhes, de modo a construir 
um embasamento dos conceitos básicos vistos com eficácia. Deve-se entender, 
além dos conceitos citados, os tipos de controles existentes para o funcionamento 
das transmissões hidrostáticas, para que uma correta transmissão hidrostática seja 
realizada. Foram discutidas também algumas aplicações dessas transmissões. 
162
RESUMO DO TÓPICO 3
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como:
• Podemos definir uma transmissão hidrostática como uma transmissão de energia 
por meio de um fluido ao se utilizar bombas volumétricas e motores. A bomba é 
acionada pelo motor principal. Embora os motores a diesel ou a gasolina sejam os 
mais comumente usados, o motor principal pode ser um motor elétrico. 
• A energia fornecida ao motor principal da bomba é convertida em um fluido de alta 
pressão, que é transferido para o motor por meio de mangueiras e/ou conduítes, e 
a energia é convertida de volta em energia mecânica.
• O controle da velocidade de rotação por transmissão hidrostática com bomba e motor de 
deslocamento variável é amplamente utilizado em diversos campos de aplicações indus-
triais que requerem excelente resposta transitória, bom ganho e alta potência específica.
• Na transmissão hidrostática, a energia mecânica é convertida em energia hidráulica 
usando uma ou mais bombas, e a energia hidráulica é convertida de volta em energia 
mecânica usando um ou mais motores. Essa combinação de diferentes tipos de 
bombas e diferentes tipos de motores permite a construção de circuitos hidráulicos 
com diferentes capacidades. 
• Em um circuito aberto, a sucção do óleo do tanque é realizada pela bomba e o motor 
envia o mesmo óleo de volta ao reservatório. Na transmissão de circuito aberto, o 
fluxo da bomba pode ser controlado de quatro maneiras: por variação da velocidade 
de rotação do motor primário; pela utilização de válvulas de regulação (reguladora 
de caudal ou estranguladora de caudal); pela regulação da cilindrada da bomba; 
pela regulação da cilindrada do motor.
• Outra solução de circuito para transmissão hidrostática rotativa é um circuito 
fechado, que inclui o retorno de todo o fluido do motor para a linha de sucção da 
bomba. Como o fluxo na saída do motor retorna para a entrada da bomba, esse fato 
traz algumas vantagens, tais como: tanto a linha de saída da bomba como a linha 
de entrada da bomba podem estar sujeitas à alta pressão; A reversibilidade pode 
ser alcançada sem válvula. Uma possibilidade é usar uma bomba de deslocamento 
variável com inversão de cilindrada.
• O controle manual envolve o posicionamento da placa da bomba de pistão axial 
de deslocamento variável usando uma alavanca para garantir o posicionamento da 
placa. Quando é desejado que haja o controle de uma bomba de cilindrada elevada, 
essa função tem algumas limitações, pois requer um grande torque na alavanca e 
também transmite a vibração da alavanca para o usuário.
163
• A fim de realizar o controle da bomba de maior cilindrada, as servoválvulas podem 
ser usadas para garantir o controle do posicionamento da placa. Por meio desse 
canal, a transmissão da vibração da placa para o usuário pode ser eliminada. 
• O uso da servoválvula não só elimina o canal de vibração no controle do disco, mas 
também permite que o usuário execute o controle remoto. No caso de controle por 
meio de servoválvulas, três tipos diferentes de sinais de acionamento são listados: 
mecânica; hidráulica e elétrica.
• O controle mecânico é superior ao acionamento indireto porque o alto torque não 
é necessário para garantir o posicionamento da placa de bombas de êmbolos 
de cilindradas altas ou média, ou controle manual (alavanca) de bombas de 
deslocamento variável.
164
1 Sabe-se que os diferentes tipos de controles na transmissão hidrostática tornam esse 
tipo de transmissão adequado para diferentes aplicações, mais fácil e conveniente. 
Com relação a esses tipos de controle, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) O controle manual envolve o posicionamento da placa da bomba de pistão radial 
de deslocamento constante usando uma alavanca para garantir o posicionamento 
da placa. 
b) ( ) O controle de uma bomba de cilindrada elevada tem algumas limitações, pois 
requer um baixo torque na alavanca e também transmite a vibração da alavanca 
para o usuário.
c) ( ) As servoválvulas podem ser usadas para garantir o controle do posicionamento 
da placa. Por meio desse canal, a transmissão da vibração da placa para o usuário 
pode ser eliminada. 
d) ( ) O controle mecânico é inferior ao acionamento indireto porque o alto torque 
é necessário para garantir o posicionamento da placa de bombas de êmbolos 
de cilindradas altas ou médias, ou controle manual (alavanca) de bombas de 
deslocamento variável.
2 A controlabilidade da transmissão hidrostática de energia é seu principal diferencial, 
embora tenha a desvantagem de possuir um baixo potencial de produção de energia. 
Com relação à transmissão hidrostática, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) O controle da velocidade de rotação por transmissão hidrostática com bomba e 
motor de deslocamento variável é amplamente utilizado em diversos campos de 
aplicações industriais.
b) ( ) Em comparação com a transmissão mecânica, a principal vantagem da trans-
missão hidrostática é sua eficiência, que é superior a 90%, enquanto a eficiência 
da transmissão mecânica bem projetada praticamente não irá ultrapassar 85%.
c) ( ) Na transmissão hidrostática, a energia hidráulica é convertida em energia 
mecânica usando uma ou mais bombas.
d) ( ) Na transmissão hidrostática, a energia mecânica é convertida de volta em energia 
hidráulica usando um ou mais motores. 
3 Quando mudanças contínuas de velocidade são necessárias, a transmissão 
hidrostática é denominada de um bom transmissor de energia. Sobre os conceitos 
relacionados ao tema, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
AUTOATIVIDADE
165
( ) Através do sinal da fonte hidráulica, pode-se adicionar válvulas lógicas ("E" e "OU") 
e controlar o acionamento das servoválvulas com baixa pressão.
( ) Através do sinal da fonte hidráulica, pode-se adicionar válvulas lógicas ("E" e "OU") 
e controlar o acionamento das servoválvulas com alta pressão.
( ) A combinação de diferentes tipos de bombas e diferentes tipos de motores permite 
a construção de circuitos hidráulicos com diferentes capacidades.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – F – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 Na transmissão hidrostática para que haja uma transmissão facilitada e adequada 
para diferentes aplicações, os controles hidrostáticos são necessários. Disserte sobre 
tipos de controle.
5 Existem diversos tipos de controle, sendo um deles o sinal por comando eletrônico. 
Disserte sobre a vantagem de usar esse tipo de comando.
166
167
TÓPICO 4 - 
CIRCUITOS PARA AUTOMATIZAÇÕES 
INDUSTRIAIS: CONTROLE LÓGICO E 
SEQUENCIAL
1 INTRODUÇÃO
O controlador lógico programável (CLP) é tratado como o primeiro bloco de 
construção dos sistemas de automação. Um CLP é uma forma especial de controlador 
baseado em microprocessador que usa uma memória programável para armazenar ins-
truções e implementar funçõescomo lógica, sequenciamento, temporização, contagem 
e aritmética para controlar máquinas e processos.
Os CLPs têm a vantagem de permitir o uso do mesmo controlador básico com 
uma ampla variedade de sistemas de controle. O sistema de controle e as regras a serem 
usadas podem ser facilmente modificados por um operador simplesmente digitando um 
conjunto diferente de instruções. Isso resulta em um sistema flexível e econômico sem 
religamento, que pode ser usado com sistemas de controle que variam amplamente em 
sua natureza e complexidade.
Um CLP é projetado para ser relativamente 'amigável'. Em um sistema baseado 
em CLP, botões, interruptores de limite e outros componentes convencionais podem 
ser usados como dispositivos de entrada para o CLP. Da mesma forma, contatores, relés 
auxiliares, solenoides, lâmpadas indicadoras podem ser conectados diretamente como 
saída para um CLP. 
Nos subtópicos seguintes, serão abordadas as noções básicas de controladores 
programáveis, além do funcionamento e classificação dos controladores lógicos, de 
modo a analisar em detalhes seus funcionamentos, conceitos principais e em quais 
situações cada uma será mais conveniente. 
UNIDADE 3
2 NOÇÕES BÁSICAS DE CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS
O Controlador Programável (CP), também chamado de Controlador Lógico 
Programável (CLP), e, pela sigla em inglês PLC (Programmable Logic Controller), foi 
criado em função das necessidades da indústria automotiva. No passado, painéis 
eletromecânicos eram usados para controle lógico, por isso era difícil alterar e ajustar 
sua lógica de operação, de forma que a montadora gastasse mais tempo e dinheiro em 
cada mudança na linha de produção.
168
No ano de 1968, a empresa General Motors criou o primeiro controlador lógico pro-
gramável, que tinha grande versatilidade de programação e facilidade de uso, e tem sido 
continuamente aprimorado para atender as suas várias aplicações atuais em automação de 
processos. Conforme a definição da Associação Nacional de Fabricantes de Equipamentos 
Elétricos dos Estados Unidos da América (National Electrical Manufacturers Association – 
NEMA), CLP é um dispositivo eletrônico digital que usa memória programável para armaze-
nar instruções internamente e implementar funções específicas, como lógica, sequencia-
mento, temporização, contagem, aritmética, de modo a controlar, através de módulos de 
entrada e saída, diversos tipos de máquinas ou processos (ZANCAN, 2011).
Embora semelhantes aos computadores pessoais em termos de hardware, 
uma série de recursos específicos dos CLPs os tornam adequados para aplicações de 
controle industrial, tais como:
• A programação é realizada na forma de lógica de progressão, a partir de um controlador 
portátil local ou de um terminal tradicional, dependendo da complexidade do controlador.
• Os canais de entrada e saída podem ser conectados diretamente do CLP ao sistema 
externo sem nenhuma interface adicional.
• Depois de carregado o programa, ele pode ser guardado de forma permanente 
no CLP, para que, uma vez colocado em uso, o CLP se torne parte integrante da 
máquina e seja transparente para o operador.
• A estrutura do programa permite fácil reprogramação e permite mesclar modificações 
e revisões com o mínimo de tempo de inatividade em comparação com os problemas 
associados às alterações de fiação ao usar sistemas lógicos com fio.
Fornecer uma série de canais de entrada/saída adequados é um elemento 
importante de todo o conceito de CLP, pois eles formam uma interface direta com o 
dispositivo controlado. Para fornecer essa capacidade, uma variedade de pacotes de 
entrada/saída está disponível no mercado, incluindo entrada nominal de 5 V CC ou 24 V 
CC e saída nominal de 24 V CC e 100 mA ou 110 V CA, 1 A ou 240 V CA, 2 A. Ao especificar 
um CLP, o projetista precisa entender os requisitos do sistema.
É uma prática padrão isolar opticamente os canais de entrada/saída para for-
necer alto grau de isolamento, mas os relés são geralmente usados para saída CA de 
alta potência. Em pequenos CLPs independentes, a entrada e a saída estão fisicamen-
te localizadas no mesmo gabinete e geralmente têm a mesma classificação. Em um 
CLP modular, vários módulos de entrada/saída com diferentes classificações podem ser 
configurados para se adequar à aplicação.
Os CLPs mais avançados têm recursos adicionais de entrada/saída; em parti-
cular, eles têm a capacidade de lidar com informações analógicas e comunicações com 
computadores remotos. A capacidade de manipulação analógica é útil no monitora-
mento direto das informações do processo (por exemplo, de temperatura ou pressão), 
com as saídas sendo usadas como uma demanda de velocidade para o acionamento 
motorizado ou para o controle do elemento de aquecimento.
169
3 FUNCIONAMENTO E CLASSIFICAÇÃO DOS 
CONTROLADORES LÓGICOS 
Com relação ao funcionamento básico de um CLP, ele é dividido em três partes básicas, 
que são: entradas, unidade central de processamento e saídas, conforme ilustra a Figura 21.
FIGURA 21 –TRÊS PARTES BÁSICAS DE UM CLP
FONTE: Zancan (2011, p. 17)
FIGURA 22 – CICLO DE VARREDURA DE UM CLP
FONTE: Zancan (2011, p. 18)
Os transdutores são conectados às entradas do CLP, e esses dispositivos infor-
mam eletricamente à Unidade Central de Processamento (CPU) das variáveis do pro-
cesso. Por sua vez, analisa as informações de entrada, a lógica de operação do processo 
programado pelo usuário e ativa ou desativa a saída do CLP. A saída do CLP é conectada 
ao elemento atuador, que é o dispositivo que interage com o processo para controlar o 
processo. O controle e o processamento das informações de entrada e saída são con-
cluídos em sequência ao longo do ciclo de varredura, conforme ilustrado na Figura 22.
170
Ao ligar o CLP, ele verificará a existência das funções e programas da CPU, 
memória e circuitos auxiliares, desabilitando todas as saídas. O CLP lê o status de 
cada entrada e verifica se alguma entrada está ativada. Esse processo leva alguns 
microssegundos. Após a leitura do status de entrada, o CLP armazena as informações 
obtidas em uma memória chamada "memória de imagem de entrada e saída". Durante o 
processamento do programa do usuário, o CLP consultará essa memória.
Quando o programa do usuário é executado, o CLP consulta a memória da 
imagem de entrada de acordo com as instruções do programa do usuário e atualiza 
a memória da imagem de saída. Após atualizar a memória da imagem de saída, o CLP 
atualiza a interface ou o módulo de saída e, a seguir, inicia um novo ciclo de varredura. 
De acordo com Zancan (2011), usualmente os CLPs são classificados conforme 
sua capacidade de entradas/saídas:
• Micro CLP: possui até 16 entradas/saídas, geralmente em um único módulo.
• CLP de médio porte: possui até 256 entradas/saídas, que podem ser compostas por 
um módulo básico expansível.
• CLP de grande porte: possui até 4096 entradas/saídas, estrutura modular e sua 
configuração e agrupamento de módulos são definidos de acordo com as necessi-
dades do processo.
4 INSTALAÇÃO DE UM CLP
Para entender o modelo geral de instalação do CLP, consideremos um CLP com 
fonte de alimentação 24 Vcc. Ele possui oito entradas digitais, duas entradas analógicas 
de 0 a 10 V, quatro saídas digitais à relé e duas saídas analógicas de 0 a 10 V. Observe 
que na Figura 23, três entradas digitais, uma entrada analógica, três saídas digitais e 
uma saída analógica estão sendo usadas.
171
FIGURA 23 – MODELO GENÉRICO DE INSTALAÇÃO DE UM CLP
FONTE: Zancan (2011, p. 36)
Com relação à Figura 23, de acordo com Zancan (2011), as seguintes observações 
podem ser feitas:
• Um número menor de entradas/saídas disponíveis pode ser usado. Eles não são 
usados em nenhuma ordem, o programa irá definir quais são usados.
• As entradas digitais I1, I3 e I6 receberão 0 V (nível baixo) ou 24 V (nível alto), depen-
dendo do estado aberto ou fechado dos contatos correspondentes ao interruptor, 
chaves fim de curso e sensores indutivos. Observe queos contatos normalmente 
abertos (NA) de interruptores e sensores indutivos e os contatos normalmente fe-
chados (NF) da chave fim de curso são usados. Isso significa que para aumentar as 
entradas I1 e I6, o interruptor ou a parte metálica do sensor de proximidade devem 
ser pressionados respectivamente.
• Com relação à chave fim de curso, é utilizado um contato normalmente fechado 
NF, ou seja, a entrada I3 está sempre em nível alto, e só irá parar quando uma 
determinada parte dela tocar na chave fim de curso.
• A entrada analógica IA1 recebe o sinal do sensor de fluxo. O intervalo de alteração do 
sinal é de 0 V a 10 Vcc, que corresponde ao limite de fluxo do dispositivo. O sinal de 
tensão é recebido pelo CLP em apenas um terminal, e o terminal negativo da fonte 
de alimentação é usado como referência.
172
• A saída do relé digital muda de forma independente, acionando o circuito conectado 
a ela. Observe que a saída Q1 fornece um contator de tensão 220 Vca quando 
fechado. Por outro lado, a saída Q3 recebe o sinal de 24 Vcc do soft-starter e retorna 
o sinal ao soft-starter quando fechado, o que corresponde à solicitação do CLP. Por 
outro lado, a saída Q4 fornece uma luz de sinal com uma tensão de 127 Vca.
• A saída analógica QA2 gera um sinal de 0 a 10 Vcc, que é recebido pelo inversor, que 
controla a rotação do motor de indução com base nas informações do CLP.
Como a função principal de um CLP é o controle lógico de um processo, 
suas saídas possuem limitação de potência. É importante consultar a 
capacidade máxima de tensão e corrente das saídas fornecidas pelo 
fabricante, utilizando sempre dispositivos auxiliares para o acionamento 
de equipamentos elétricos de potência.
IMPORTANTE
Diante dos conceitos vistos até aqui, é importante ressaltar que os conheci-
mentos relativos às noções básicas de controladores programáveis foram discutidos 
em detalhe, além do funcionamento e classificação dos controladores lógicos, de modo 
a construir um embasamento dos conceitos básicos vistos com eficácia. Foram discuti-
dos em detalhe o funcionamento, conceitos principais e em quais situações cada uma 
será mais conveniente. 
173
PROGRAMAÇÃO EM LADDER DE MISTURAS QUÍMICAS EM TANQUES PARA 
PRODUÇÃO DE TINTAS
Grazielma Ferreira de Melo
José Sandro da Silva Filho 
1 INTRODUÇÃO
O processo de automatização de indústrias tornou-se algo essencial diante das 
diferentes tomadas de decisões operacionais e a competitividade comercial. A 
automação industrial consiste em técnicas responsáveis por interligar processos, atra-
vés de sistemas ativos, ocorrendo a execução de tarefas pelo processo de conversão 
de energia elétrica ou mecânica em trabalho, tendo como características: minimização 
de erros, padronização de processos, melhoria contínua, redução de gastos, seguran-
ça operacional e qualidade nos produtos finais. A automação pode atuar de modo fixo, 
flexível ou programável, contudo os elementos comumente presentes na automação 
são os sensores, transdutores, atuadores e controladores. Entre os controladores, des-
taque-se o controle lógico programável (CLP), que são associações de hardwares e sof-
twares que atuam controlando e monitorando processos. A composição básica do CLP 
dá-se através de uma Unidade de Processamento Central (CPU) e conexões de sinais 
de entrada e saída do sistema.
Há inúmeras linguagens utilizadas para fazer o uso do CLP e normas que regem 
essas linguagens, resultando em padrões de execução. A linguagem Ladder (LD) faz uso 
de entradas, saídas e blocos, representando cada comando por símbolos, para atingir 
sequências lógicas dos processos através dos diagramas, sendo essa linguagem a 
responsável de realizar o funcionamento interno do CLP.
Portanto, objetivando otimizar especificamente o processo de misturas das 
matérias-primas nos tanques operacionais, levando em conta que comumente essa 
etapa operacional é realizada manualmente em muitas empresas e podem ocorrer 
acidentes, diminuição de qualidade do produto por falhas humanas e não-
-padronização, a pesquisa em questão busca desenvolver através do controle lógico 
programável, fazendo o uso da linguagem Ladder no software SoMachine Basic em 
sua versão para estudantes, linhas de comandos para o processo de pré-misturas 
químicas das matérias-primas na produção de tintas.
LEITURA
COMPLEMENTAR
174
2 REVISÃO DA LITERATURA
A linguagem Ladder foi desenvolvida inicialmente com a proposta de simular 
diagramas elétricos. Contudo, essa linguagem é constituída por linhas verticais que 
representam polos, negativo e positivo, de uma bateria ou de uma fonte de alimentação, 
as representações gráficas podem ser diferentes, pois dependem das instruções de 
cada fabricante. A principal característica dessa linguagem é a compactação de blocos e 
o processamento dos comandos de modo gradativo e lógico, tendo seu processamento 
de modo cíclico. De modo característico, as linhas horizontais são sentenças lógicas, de 
entradas e saídas. A Figura 23 mostra a equivalência de contatos elétricos para símbolos 
utilizados na programação em Ladder.
FIGURA 3 – ELEMENTOS DO DIAGRAMA DE CONTATO
FONTE: De Melo et al. (2021, p. 47)
Para atingir a sequência lógica das linhas de comando, os contatos atuam 
concedendo estados aos elementos a sua direita. As principais funções atuantes são 
and e or. A função and, representa as chaves de entradas das linhas que são individuais 
e os contatos encontram-se em série, já a função or representa a presença dos contatos 
em paralelo e o funcionamento dá-se por um contato ou outro.
Há instruções utilizadas para armazenamento de sinais, essas instruções são os 
comandos set e reset, que respectivamente representam o ligar de uma saída e mesmo 
que ocorra o desligamento da fonte de alimentação mantém-se ligado, e o desligar de 
uma saída. Comumente, essa linguagem é utilizada devido à facilidade de transformar 
a programação em Ladder em circuitos elétricos, assim como a associação indireta a 
outras linguagens de programação.
Somachine basic®
O software SoMachine Basic é um simulador gratuito da Schneider Eletric, que 
visa criar e testar programas sem a presença de um controlador lógico programável e 
módulos de expansão, podendo conectar a um CLP físico e ir adequando simultanea-
mente o código desenvolvido, modificando valores de entradas e rastreando as saídas. 
Os estágios de desenvolvimento de um projeto no software são mostrados na Figura 24.
175
FIGURA 4 – ESTÁGIOS COMUMENTE UTILIZADOS NO PROGRAMA SOMACHINE BASIC
FONTE: De Melo et al. (2021, p. 48)
O SoMachine Basic faz o uso das linguagens: linguagem Ladder, linguagem da 
lista de instruções, grafcet (Lista) e grafcet (SFC). A versão utilizada na pesquisa em 
questão foi o programa SoMachine BasicV1.3 SP3 eLearning.
Processo de produção de tintas 
Tintas são soluções homogêneas, compostas por substâncias químicas e 
aditivos, que tem como finalidades: decorar e proteger superfícies. As matérias primas 
constituintes nos processos de produção de tintas são os aditivos, solventes, cargas, 
ligantes e pigmentos. O Brasil é um dos maiores produtores de tintas, sendo essas 
indústrias brasileiras, de grande, médio e pequeno porte.
O processo de fabricação de tintas ocorre em lotes, com o intuito de facilitar 
os ajustes e diferenciais de coloração. Os processos operacionais são realizados em 
etapas físicas e químicas. Nas etapas físicas, têm-se como misturas, dispersão, envase 
das tintas e filtração, já que as etapas físicas ocorrem como através dos processos de 
reações necessárias de reagente em produtos.
A pré-mistura é caracterizada pela transferência dos insumos a um tanque, e 
em sequência realizado o processo de preparação das substâncias. Os produtos que 
estão pré-dispersos são direcionados para o processo de dispersão. Sequencialmente, 
são misturados os produtos de dispersão aos outros componentes da tinta, sendo 
realizado os ajustesefetuados para adequar-se ao controle de qualidade exigido para 
comercialização das tintas. Posteriormente, a tinta é filtrada e envasada.
3 DESCRIÇÃO DO SISTEMA
Os tanques misturadores são equipamentos industriais frequentemente 
utilizados na indústria química, atuam realizando misturas de componentes de forma 
automatizada e segura. São cobrados de acordo com as funções operacionais ao qual 
será aplicada. Contudo, em indústrias de tintas, comumente os processos operacionais 
de misturas das matérias-primas são realizados manualmente, de modo não tão efetivo 
e controlado. O sistema proposto é o índice na Figura 25.
176
FIGURA 5 – SISTEMA DO TANQUE MISTURADOR PROPOSTO PARA AUTOMAÇÃO
FONTE: De Melo et al. (2021, p. 49)
TABELA 1 – ELEMENTOS DO SISTEMA PROPOSTO
Os constituintes do sistema são identificados na Tabela 1. As eletroválvulas são 
responsáveis por, sequencialmente, despejar as matérias primas no momento correto, 
minimizar riscos de acidentes operacionais e iniciar o processo de padronização da 
produção de tintas. Os sensores de níveis indicarão o quantitativo correto operacional, 
e o misturador torna a solução homogênea.
ELEMENTOS DESCRIÇÃO
Motor MOTOR_
Sistema SISTEMA
Eletroválvula com resinas EV_1
Eletroválvula com solventes EV_2
Eletroválvula com aditivos EV_3
Eletroválvulas com pigmentos EV_4
Eletroválvula de saída EV_5
Botão liga BL
Botão desliga BD
177
Reset RESET
Sensor de nível baixo SNB
Sensor de nível médio baixo SNMB
Sensor de nível médio SNM
Sensor de nível médio alto SNMA
Sensor de nível alto SNA
FONTE: De Melo et al. (2021, p. 50)
O sistema desenvolvido é ideal para uma etapa de pré-mistura das matérias-
primas da produção de tintas. A automação do tanque garantia maior de segurança nas 
etapas operacionais posteriores, sendo realizada pela programação lógica em Ladder.
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para os processos de misturas das matérias-primas na produção de tintas, 
comumente se faz o uso de tanques misturadores, propôs-se o processo de mistura 
de matérias-primas de modo automatizado, fazendo necessárias as especificações de 
código programáveis para o processo. Para o sistema proposto na pesquisa em questão, 
foi desenvolvido, utilizando linguagem Ladder no software SoMachine Basic, o comando 
lógico definido na Figura 26.
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FIGURA 6 – LINHAS DE CÓDIGO DESENVOLVIDO EM LADDER, NENHUM SOFTWARE SOMACHINE BASIC, 
PARA A PRÉ-MISTURA DAS MATÉRIAS-PRIMAS DE TINTAS EM TANQUES AUTOMATIZADOS
FONTE: De Melo et al. (2021, p. 51)
Posteriormente ao acionamento do sistema, se fez a verificação das linhas de 
comando sucessivos, como mostra a Figura 27.
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FIGURA 7 – ACIONAMENTO DO SISTEMA PROPOSTO
FONTE: De Melo et al. (2021, p. 52)
A funcionalidade das linhas de código por método da linguagem Ladder, para 
o sistema proposto, foi eficiente, à medida que atingiu a excelência dos comandos 
propostos e segurança operacional, sendo capaz de propagar padronização nos 
processos de produção de tintas, minimizando custos.
CONCLUSÃO 
A pesquisa em questão teve como objetivo principal propor linhas de código 
lógico, utilizando a linguagem Ladder no software SoMachine Basic, para implementação 
do CLP, no sentido de atingir a otimização e melhoria contínua do processo de misturas 
de substâncias químicas na produção de tintas, em tanques misturadores. Os resultados 
indicaram excelência para execução do sistema e funcionalidades aplicáveis. Como 
método de melhor otimização da produção, indica-se a automação geral de toda 
produção de tintas, pois resulta em padronização do processo, minimizando custos e 
atingindo bons parâmetros de qualidade nos produtos.
FONTE: Adaptada de <https://bit.ly/3eWnFyl>. Acesso em: 15 out. 2021. 
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RESUMO DO TÓPICO 4
Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: 
• O controlador lógico programável (CLP) é tratado como o primeiro bloco de 
construção dos sistemas de automação. Um CLP é uma forma especial de 
controlador baseado em microprocessador que usa uma memória programável 
para armazenar instruções e implementar funções como lógica, sequenciamento, 
temporização, contagem e aritmética para controlar máquinas e processos.
• Os CLPs têm a vantagem de permitir o uso do mesmo controlador básico com uma 
ampla variedade de sistemas de controle. O sistema de controle e as regras a serem 
usadas podem ser facilmente modificados por um operador simplesmente digitando 
um conjunto diferente de instruções.
• CLP é um dispositivo eletrônico digital que usa memória programável para armaze-
nar instruções internamente e implementar funções específicas, como lógica, se-
quenciamento, temporização, contagem, aritmética, de modo a controlar através de 
módulos de entrada e saída, diversos tipos de máquinas ou processos.
• Fornecer uma série de canais de entrada/saída adequados é um elemento 
importante de todo o conceito de CLP, pois eles formam uma interface direta com 
o dispositivo controlado.
• É uma prática padrão isolar opticamente os canais de entrada/saída para fornecer 
alto grau de isolamento, mas os relés são geralmente usados para saída CA de alta 
potência. Em pequenos CLPs independentes, a entrada e a saída estão fisicamente 
localizadas no mesmo gabinete e geralmente têm a mesma classificação.
• Os CLPs mais avançados têm recursos adicionais de entrada/saída; em particular, 
eles têm a capacidade de lidar com informações analógicas e comunicações com 
computadores remotos.
• Com relação ao funcionamento básico de um CLP, ele é dividido em três partes 
básicas, que são: entradas, unidade central de processamento e saídas.
• Os transdutores são conectados às entradas do CLP, e esses dispositivos informam 
eletricamente à Unidade Central de Processamento (CPU) das variáveis do processo. 
Por sua vez, analisa as informações de entrada, a lógica de operação do processo 
programado pelo usuário e ativa ou desativa a saída do CLP.
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RESUMO DO TÓPICO 4 • A saída do CLP é conectada ao elemento atuador, que é o dispositivo que interage com o processo para controlar o processo. O controle e o processamento das informações 
de entrada e saída são concluídos em sequência ao longo do ciclo de varredura.
• Usualmente os CLPs são classificados conforme sua capacidade de entradas/saídas 
em: Micro CLP: possui até 16 entradas/saídas, geralmente em um único módulo; CLP 
de médio porte: possui até 256 entradas/saídas, que podem ser compostas por um 
módulo básico expansível; CLP de grande porte: possui até 4096 entradas/saídas, 
estrutura modular e sua configuração e agrupamento de módulos são definidos de 
acordo com as necessidades do processo.
182
1 O Controlador Programável (CP), também chamado de Controlador Lógico Progra-
mável (CLP), e, pela sigla em inglês PLC (Programmable Logic Controller), foi cria-
do em função das necessidades da indústria automotiva. Com relação aos CLPs, 
assinale a alternativa CORRETA: 
a) ( ) CLP é um dispositivo mecânico digital que usa memória programável para 
armazenar instruções internamente e implementar funções específicas.
b) ( ) O controlador lógico programável (CLP) é tratado como o bloco final de construção 
dos sistemas de automação.
c) ( ) Os CLPs têm a vantagem de permitir o uso do mesmo controlador básico com 
uma ampla variedade de sistemas de controle. 
d) ( ) O sistema de controle e as regras a serem usadas não podem ser modificados por 
um operador simplesmente digitando um conjunto diferente de instruções.
2 Embora semelhantes aos computadores pessoais em termos de hardware, uma série 
de recursos específicos dos CLPs os tornam adequados para aplicações de controle 
industrial. Sobre tais recursos, assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) Os canais de entrada e saída podem ser conectados indiretamente do CLP ao 
sistema externo com uma interface adicional.
b) ( ) A programação é realizada na forma de lógica de progressão, mas não pode ser 
realizada a partir de um controlador portátil local ou de um terminal tradicional.c) ( ) A estrutura do programa permite fácil reprogramação e permite mesclar modifi-
cações e revisões com o mínimo de tempo de inatividade em comparação com os 
problemas associados às alterações de fiação ao usar sistemas lógicos com fio. 
d) ( ) Depois de carregado o programa, ele pode ser guardado de forma provisória no CLP, 
para que, uma vez colocado em uso, o CLP se torne parte integrante da máquina.
3 No ano de 1968, a empresa General Motors criou o primeiro controlador lógico 
programável, que tinha grande versatilidade de programação e facilidade de uso. 
Com relação aos CLPs, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
AUTOATIVIDADE
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( ) Fornecer uma série de canais de entrada/saída adequados é um elemento 
importante de todo o conceito de CLP, pois eles formam uma interface direta com 
o dispositivo controlado.
( ) É uma prática padrão isolar opticamente os canais de entrada/saída para fornecer 
um alto grau de isolamento, mas os relés são geralmente usados para saída CC de 
baixa potência.
( ) Em pequenos CLPs independentes, a entrada e a saída estão fisicamente 
localizadas no mesmo gabinete e geralmente têm a mesma classificação.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
a) ( ) V – F – F.
b) ( ) V – F – V.
c) ( ) F – V – F.
d) ( ) F – F – V.
4 Em relação ao funcionamento básico de um CLP, ele é dividido em três partes básicas, 
que são: entradas, unidade central de processamento e saídas. Disserte sobre o 
funcionamento dessas três partes.
5 Ao ligar o CLP, ele verificará a existência das funções e programas da CPU, memória 
e circuitos auxiliares, desabilitando todas as saídas. Disserte sobre o que acontece a 
partir do ligamento do CLP. 
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REFERÊNCIAS
CUNHA, S. F. M. Controlo de uma transmissão hidrostática rotativa. 2015,139f. 
Dissertação (Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de En-
genharia Universidade do Porto, Porto, 2015.
DODDANNAVAR, R.; BARNARD, A.; MACKAY, S. Hydraulic pumps. In: DODDAN-
NAVAR, R.; BARNARD, A.; MACKAY, S. (eds.). Practical Hydraulic Systems. Oxford: 
Newnes, 2005. Disponível em: https://bit.ly/3EYXOAv. Acesso em: 25 out. 2021.
DE MELO, G. F.; DA SILVA FILHO, J. S. Programação em ladder de misturas quími-
cas em tanques para produção de tintas. Revista Brasileira de Processos Quími-
cos, [s. l.], v. 2, n. 1, p. 43-55, 2021. Disponível em: https://bit.ly/3eWnFyl. Acesso 
em: 15 out. 2021. 
FARIA, A. L. de. Acionamentos hidráulicos e pneumáticos. Apostila do Curso 
Técnico em Mecatrônica. Cataguases, MG: Editora Senai, 2000, 147p. 
ZANCAN, M. D. Controladores programáveis. 3. ed. – Santa Maria: Universidade 
Federal de Santa Maria: Colégio Técnico Industrial de Santa Maria, 2011. 54 p.