Compressibilidade do ar (1)

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SISTEMAS DE HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS
PROF. FRANCISCO SOBRINHO
2022.2
TECNOLOGIA PNEUMÁTICA 
INDUSTRIAL
AULA 01 – PNEUMÁTICA INDUSTRIAL
INTRODUÇÃO
Pneumática é o ramo da engenharia que estuda a aplicação do ar comprimido para a
tecnologia de acionamento e comando. De acordo com a ISO 5598 – Sistemas e
Componentes Hidráulicos e Pneumáticos – Terminologia: a pneumática refere-se à
ciência e tecnologia que trata do uso do ar ou gases neutros como meio de transmissão
de potência.
A partir disso podemos identificar dois âmbitos tecnológicos diferentes:
• O primeiro refere-se à produção, condicionamento e distribuição do ar comprimido,
envolvendo o estudo de processos de compressão, filtragem e secagem;
• O outro mostra o desenvolvimento tecnológico e dimensionamento dos componentes
para realizar tais funções.
INTRODUÇÃO
• IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA PNEUMÁTICO:
• VANTAGENS:
• Incremento da produção com investimento relativamente pequeno;
• Redução dos custos operacionais;
• Robustez dos componentes pneumáticos;
• Facilidade de implantação;
• Resistência a ambientes hostis;
• Simplicidade de manipulação;
• Segurança;
• Redução do número de acidentes.
• LIMTAÇÕES:
• O ar comprimido necessita de uma boa preparação para realizar o trabalho proposto;
• Os componentes pneumáticos são normalmente projetados e utilizados a uma 
pressão máxima de 1723,6 kPa;
• Velocidades muito baixas são difíceis de ser obtidas com o ar comprimido devido às 
suas Propriedades físicas;
• O ar é um fluido altamente compressível.
PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR
Apesar de insípido, inodoro e incolor, percebemos o ar através dos ventos, aviões e
pássaros que nele flutuam e se movimentam; sentimos também o seu impacto sobre o
nosso corpo. Concluímos facilmente que o ar tem existência real e concreta, ocupando
lugar no espaço.
Para entender as características dos sistemas pneumáticos é necessário estudar
comportamento do ar. Para isso são apresentados os seguintes conceitos:
• Pressão 
Em termos de pneumática, define-se pressão como sendo a força exercida em função da
compressão do ar em um recipiente, por unidade de área interna dele. Sua unidade S.I. é
dada em N/m² ou Pa (pascal), embora seja comum ainda a utilização de unidades como
(atm, bar, kgf/mm², Psi, etc).
A pressão atmosférica ao nível do mar vale 
1,013 bar (=1,013 .10-³ N/m2 = 103 Pa). 
PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR
PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR
• Para uma melhor compreensão das vantagens da utilização da pneumática como meio
de automação, serão estudadas a seguir algumas propriedades físicas do ar que dão a
Pneumática o status de meio de automatização de custo baixo, limpo e altamente
rentável.
Podemos concluir que o ar permite 
reduzir o seu volume quando sujeito à 
ação de uma força exterior.
Propriedade do ar que lhe permite misturar-
se homogeneamente com qualquer meio 
gasoso que não esteja saturado.
PROPRIEDADES FISICAS DO AR
Propriedade que possibilita ao ar voltar 
ao seu volume inicial uma vez extinto o 
efeito (força) responsável pela redução 
do volume.
Propriedade do ar que lhe possibilita 
ocupar totalmente o volume de qualquer 
recipiente, adquirindo o seu formato.
PROPRIEDADES FISICAS DO AR
• Peso do Ar
Como toda matéria concreta, o ar tem peso. A experiência abaixo mostra a existência do 
peso do ar. Temos dois balões idênticos, hermeticamente fechados, contendo ar com a 
mesma pressão e temperatura. Colocando-os numa balança de precisão, os pratos se 
equilibram.
De um dos balões, retira-se 
o ar através de uma bomba
de vácuo.
Coloca-se outra vez o balão
na balança (já sem o ar) e
haverá o desequilíbrio
causado pela falta do ar.
Um litro de ar, a 0°C e ao
nível do mar, pesa 1,293 x
10-3 Kgf.
Diferença entre os 
balões com e sem ar.
PROPRIEDADES FISICAS DO AR
• O Ar Quente é Mais Leve que o Ar Frio • Atmosfera
Pelo fato do ar ter peso, as camadas inferiores são comprimidas pelas camadas
superiores. Assim as camadas inferiores são mais densas que as superiores. Concluímos,
portanto, que um volume de ar comprimido é mais pesado que o ar à pressão normal ou
à pressão atmosférica. Quando dizemos que um litro de ar pesa 1,293 X 10-3 Kgf ao nível
do mar, isto significa que, em altitudes diferentes, o peso tem valor diferente.
INTRODUÇÃO
• A Pressão Atmosférica:
A pressão atmosférica varia proporcionalmente 
à altitude considerada. Esta variação pode ser 
notada.
PROPRIEDADES FISICAS DO AR
• Variação da Pressão Atmosférica com Relação à Altitude:
Medição da Pressão Atmosférica
A pressão atmosférica ao nível do mar mede 
ou é equivalente a 760 mm de mercúrio. 
Qualquer elevação acima desse nível deve 
medir evidentemente menos do que isso. 
PROPRIEDADES FISICAS DO AR
• Efeitos Combinados entre as 3 Variáveis Físicas do Gás:
• Lei Geral dos Gases Perfeitos:
As leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay Lussac referem-
se a transformações de estado, nas quais uma das
variáveis físicas permanece constante. Geralmente, a
transformação de um estado para outro envolve um
relacionamento entre todas, sendo assim, a relação
generalizada é expressa pela fórmula:
PROPRIEDADES FISICAS DO AR
• Princípio de Pascal:
Constata-se que o ar é muito compressível sob ação de pequenas forças. Quando contido
em um recipiente fechado, o ar exerce uma pressão igual sobre as paredes, em todos os
sentidos. Por Blaise Pascal temos: "A pressão exercida em um líquido confinado em forma
estática atua em todos os sentidos e direções, com a mesma intensidade, exercendo forças
iguais em áreas iguais".
No S.I.
F - Newton (Força)
P - Newton/m2 (Pressão)
A - m2 (Área)
No MKS* F - kgf (Força)
P - kgf/cm2 (Pressão)
A - cm2 (Área)
Temos que: 1 kgf = 9,8 N
Nota: Pascal não faz menção ao fator atrito, 
existente quando o líquido está em 
Movimento, pois baseia-se na forma estática e 
não nos líquidos em movimento.
EXERCICIOS SOBRE O PRINCIPIO DE PASCAL
1) Considere que, no esquema mostrado abaixo, a área do pistão 1 seja de 10 cm², e a do
pistão 2 seja de 25 cm². Se uma força de 45 N for aplicada ao pistão 1, espera-se que
sobre o pistão 2 atue uma força de qual intensidade?
Resolução:
Para resolver esse tipo de exercício, é necessário
aplicar o princípio de Pascal, o qual é presentado
na fórmula abaixo:
EXERCICIOS SOBRE O PRINCIPIO DE PASCAL
2) O funcionamento do dobrador de chapas baseia-se no avanço de um atuador de dupla
ação de diâmetro de 50mm que dobra as peças para baixo, retornando em seguida à sua
posição inicial para realizar uma nova dobra. A rede de ar comprimido oferece uma
pressão de 7 bar. Determine a força máxima que o cilindro pode oferecer e qual a força
de retorno sabendo-se que a haste do cilindro mede 20mm de diâmetro.
Força
Solução:
F=AxP
A=ΠD²/4
A=π.(0,05)²/4
A= 0,00196m²
F=0,00196 x 700000= 1372N
No retorno:
A=π(D²-d²)/4
A=π(0,05²- 0,02²)/4=0,00164m²
F=AxP
F=0,00164 x 70000= 1154,53N
1bar=100000N/m²
• Bibliografia 
1. Hasebrink, J.P, "Manual de Pneumática - Fundamentos", Vol.1 Parte 1, Rexroth -
Divisão Pneumática, Diadema, SP, Brasil, 1990. 
2. Meixner, H. e Kobler, R., "Introdução à Pneumática", Livro Didático, FESTO Didactic, 
São Paulo, SP, Brasil, 1977. 
3. "Manutenção de Instalações e Equipamentos Pneumáticos", Livro Didático, FESTO 
Didactic, São Paulo, SP, Brasil, 1977. 
4. Moreira, I. S., "Técnicas de Comando Pneumático", SENAI-SP, São Paulo, SP, Brasil, 
1991.