MHP Aula 1 Indianópolis

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Máquinas Hidráulicas e 
Pneumáticas
Aula 1
Prof. Dr. Fábio Sevegnani
Conteúdo da disciplina
- Automação Pneumática
- Aplicações e limitações da pneumática;
- Tipos de compressor e unidades de geração de ar
comprimido;
- Rede de distribuição de ar comprimido;
- Simbologias pneumáticas;
- Tipos de atuadores;
- Válvulas pneumáticas;
- Exercícios com um atuador pneumático;
- Exercícios com mais de um atuador pneumático.
Conteúdo da disciplina
- Automação Hidráulica
- Aplicações e limitações da hidráulica;
- Grupo de acionamento hidráulico;
- Tipos de bombas hidráulicas;
- Simbologias hidráulicas;
- Tipos de atuadores;
- Válvulas hidráulicas;
- Exercícios com um atuador hidráulico.
Bibliografia e material
- Slides disponibilizados no TEAMS
- Livros:
- Automação Pneumática: Projetos,
Dimensionamento e Análise de Circuitos. Arivelto
Bustamante Fialho. Disponível na biblioteca
virtual
Bibliografia e material
- Livros:
- Automação Hidráulica: Projetos,
Dimensionamento e Análise de Circuitos. Arivelto
Bustamante Fialho. Disponível na biblioteca
virtual
Softwares de apoio
- FluidSim P (Pneumática)
- FluidSim H (Hidráulica)
Critérios de avaliação
- P1 e P2 – 0 a 8 pontos com conteúdos de teoria e
laboratório. 0 a 2 pontos de exercícios.
- SUB – 0 a 10 pontos, com conteúdo do semestre
todo.
- Exame – 0 a 10 pontos, com conteúdo do semestre
todo.
Pneumática
Definição: Ciência que trata do comportamento dos
gases e seu emprego para transmissão de energia.
Todos os gases são facilmente compressíveis, e é esta a
propriedade que mais os diferencia dos líquidos como
meio de transmissão de energia. Praticamente qualquer
gás pode ser usado num sistema pneumático, mas, por
razões óbvias, o ar (mistura de 78% nitrogênio e 21%
oxigênio, aproximadamente), é o mais usual.
Pneumática
Aplicações do Ar Comprimido:
- Indústria de mineração
- Construção civil
- Indústria ferroviária (freio a ar comprimido)
- Máquinas automatizadas em geral
Introdução na indústria, devido a necessidade, de
automatização e racionalização dos processos de
trabalho. Hoje em dia, o ar comprimido tornou-se
indispensável em diversas aplicações.
Vantagens do Ar Comprimido
- Quantidade: encontra-se em praticamente todos os
lugares
- Transporte: fácil transporte através de tubulações,
mesmo em distâncias grandes. Não há preocupação com
o retorno do ar.
- Armazenamento: Não é necessário que o compressor
esteja ligado continuamente, pois o ar pode ser
armazenado em reservatórios.
- Temperatura: o trabalho é insensível às oscilações de
temperatura, podendo ser executado em situações
extremas.
Vantagens do Ar Comprimido
- Segurança: Não existe grande perigo de explosões,
quando seguidas as normas de segurança.
- Limpeza: o Ar Comprimido é limpo. O ar que escapa
não polui o ambiente. Limpeza é exigida nas indústrias
alimentícias, madeireiras, têxteis e químicas.
- Construção dos elementos: simples e de custo
vantajoso.
- Velocidade: o Ar Comprimido é um meio de trabalho
rápido, permitindo alcançar altas velocidades. Cilindros,
entre 1 e 2 m/seg.
Desvantagens do Ar Comprimido
- Preparação: requer boa preparação. Impureza e
umidade devem ser evitadas, pois provocam desgastes
nos elementos pneumáticos.
- Compressibilidade: Não é possível manter uniforme e
constante as velocidades dos cilindros e motores
pneumáticos mediante Ar Comprimido.
- Forças: o Ar Comprimido é econômico somente até
uma determinada força, limitado pela pressão normal de
trabalho de 700kPa (7 bar).
- Escape de ar: Escape de ar ruidoso, porém com
silenciadores o problema foi minimizado.
Instalações de produção
A produção de ar comprimido é feita através de
compressores, os quais comprimem o ar até a pressão
desejada.
Na maioria das instalações é encontrada uma central de
distribuição de ar comprimido que fornece ar
comprimido através de tubulações. Porém existem
instalações móveis utilizadas em máquinas que
frequentemente mudam de local.
Instalações de produção
No projeto de instalações de geração de ar comprimido é
muito importante sobredimensionar a mesma prevendo
futuras ampliações, evitando que a linha fique
sobrecarregada. A modificação de uma instalação já
existente é muito onerosa.
Muito importante também é o grau de pureza do ar, o
que garante longa vida útil da instalação.
Para isso deve-se verificar a utilização correta dos
diversos tipos de compressores.
Tipos de compressor
Definição: Compressores são máquinas destinadas a
elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas
condições atmosféricas, até uma determinada pressão,
exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar
comprimido.
Dois tipos básicos de compressor:
- Princípio de redução de volume. Através da sucção do
ar para um ambiente fechado e posterior diminuição
deste ambiente. (Compressor de êmbolo ou pistão).
- Princípio do de fluxo. Sucção do ar de um lado e
compressão no outro, por aceleração da massa (turbina).
Tipos de compressor
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Compressor de pistões
Compressor de simples ação de um pistão: apropriado
para baixas e médias pressões.
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Compressor de pistões
Compressor de simples ação de dois ou mais pistões:
- Para se obter pressões mais elevadas são necessários
compressores de vários estágios (pistões).
- O ar aspirado é comprimido pelo 1º pistão, refrigerado
imediatamente e logo em seguida é comprimido pelo
segundo pistão. O volume da segunda câmara é menor
do que o da primeira. Nesta compressão gera-se uma
quantidade de calor que deve ser eliminada pela
refrigeração a ar ou água.
Compressor de pistões
Compressor de simples ação de dois ou mais pistões:
- até 4 bar: 1 estágio
- até 15 bar: 2 estágios
- acima de 15 bar: 3 ou mais estágios
Fonte: Livro – Automação Pneumática 
- Fialho
Compressor de pistões
Compressor de dupla ação de um pistão:
Fonte: Livro – Automação 
Pneumática - Fialho
Compressor de membrana
- O ar não tem contato com as peças móveis
- O Ar Comprimido está isento de resíduos de óleo
- Utilização em indústrias alimentícias, farmacêuticas e
químicas. Fonte: Apostila FESTO Didatic
Compressor Rotativo Multicelular
- Isento de lubrificação
- Não atinge alta pressão
- Compressão contínua
- Pode ser usado como bomba de vácuo
Fonte: Apostila FESTO 
Didatic
Compressor Duplo Parafuso
- Isento de lubrificação
- Alta vazão
- Baixa Manutenção
- Custo Elevado
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Compressor de lóbulos (tipo Roots)
- Isento de lubrificação
- Não atinge alta pressão
- Compressão contínua
Fonte: Livro – Automação 
Pneumática - Fialho
Compressor Axial
- Isento de lubrificação
- Alta vazão
- Baixa pressão
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Compressor Radial
- Isento de lubrificação
- Alta vazão
- Baixa pressão
Fonte: Apostila 
Parker
Seleção de um compressor
As seguintes características devem ser sempre
observadas quando é feita a escolha de um compressor:
Volume de ar fornecido
- Volume teórico: produto do volume cilíndrico pelo número de
rotações do compressor. Não é de grande importância, pois
precisamos considerar também o rendimento do compressor.
- Volume efetivo: volume que efetivamente é enviado para o
acionamento dos diversos sistemas pneumáticos. Varia em função
do rendimento dos compressores, de acordo com seu tipo.
Seleção de um compressor
Pressão
- Pressão de regime ou pressão de linha: pressão efetivamente
fornecida pelo compressor e que se distribui por toda a linha,
alimentando todos os pontos de utilização. É portanto a pressão
do reservatório do compressor.
- Pressão de trabalho: é a pressão necessária para o acionamento
da máquina pneumática em questão. É portanto uma pressão
menor que a pressão de regime. Esta pressão é regulada na
unidade de conservação.
Seleção de um compressor
Acionamento
- Motor elétrico
- Motor a explosão
Sistema de regulagem
- Regulagem por descarga
- Regulagem por fechamento
- Regulagem por garras
- Regulagem intermitente
Regulagem de um compressor
Paracombinar o volume fornecido com o consumo de ar é
necessária uma regulagem dos compressores. As pressões máxima
e mínima influenciam o volume.
Regulagem por descarga
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Regulagem de um compressor
Regulagem por fechamento
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Regulagem de um compressor
Regulagem por garras
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Regulagem de um compressor
Regulagem intermitente
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Rede de distribuição de ar comprimido
Circuito aberto
Circuito fechado (anel) Fonte: Apostila FESTO Didatic
Rede de distribuição de ar comprimido
Circuito combinado
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Rede de distribuição de ar comprimido
Posicionamento de drenos nas linhas de distribuição
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Secagem do ar comprimido
Secagem por absorção
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Secagem do ar comprimido
Secador por adsorção (regenerativo)
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Secagem do ar comprimido
Secagem por resfriamento
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Filtragem do ar comprimido
Filtro de ar comprimido
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Filtragem do ar comprimido
Filtro de ar comprimido com regulador de pressão
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Lubrificação do ar comprimido
Filtro de ar comprimido com regulador de pressão
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Unidade de conservação
Filtro de ar comprimido com regulador de pressão (unidade de
conservação)
Fonte: Apostila FESTO Didatic
Distribuição do ar comprimido
O diâmetro da tubulação deve ser escolhido de maneira que, se o
consumo aumentar, a queda de pressão entre o reservatório e o
consumidor não ultrapasse 0,3 a 0,5 bar. Se a queda de pressão
ultrapassar esse valor, o rendimento do sistema á prejudicado
diminuindo consideravelmente sua capacidade. No projeto de
novas instalações deve-se prever uma futura ampliação para
maior consumo de ar.
A escolha do diâmetro da tubulação é realizada considerando-se:
- a vazão de ar comprimido
- o comprimento da tubulação
- a queda do pressão (admissível)
- a pressão de trabalho
- o número de pontos de estrangulamento na rede
Distribuição do ar comprimido
Na prática é utilizado um nomograma para facilitar a averiguação
da queda do pressão ou o diâmetro do tubo na rede.
No nomograma 1 deve-se unir o valor da coluna A, com o valor da
coluna B com um traço, prolongando até a coluna C obtendo um
ponto de intersecção. Então, deve-se unir o valor da coluna E, com
o valor da coluna G passando por cima da coluna F obtendo-se
então um ponto de intersecção. Pelos pontos dos eixos 1 e 2
passar um traço unindo-os e obtendo-se assim, na coluna D um
valor inicial da tubulação.
Distribuição do ar comprimido (nomograma 1)
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Distribuição do ar comprimido
Para os elementos estranguladores do fluxo (válvula de gaveta, de
passagem, de assento, peças em “T”, cotovelos, etc.), as
resistências são transformadas em comprimentos equivalentes.
Como comprimentos equivalentes compreende-se comprimento
linear de tubo reto, cuja resistência à passagem do ar seja igual à
resistência oferecida pelo elemento em questão. A secção
transversal do tubo do “comprimento equivalente” é a mesma do
tubo, utilizado na rede.
Por meio do nomograma 2 poderão ser determinados os
“comprimentos equivalentes”.
Distribuição do ar comprimido (nomograma 2)
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Esquema geral de um sistema de geração de Ar 
Comprimido
Fonte: Apostila 
Parker
Cadeia de comandos na Pneumática
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Elementos Pneumáticos de Trabalho 
(atuadores)
Movimentos lineares
- cilindros de simples ação
- cilindros de dupla ação
Movimentos rotativos
- motores de giro continuo
- cilindros de giro limitado
Cilindro de Simples Ação com retorno por mola
Movimento de avanço é executado recebendo ar somente de um
dos lados. O movimento de retorno é feito através da mola.
O curso está limitado ao comprimento da mola, devido a isto não
são fabricados cilindros de simples ação com atuação por mola
com mais de 100mm.
Utilizados em operações que envolvam fixação, expulsão, extração
e prensagem.
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Cilindro de Simples Ação com retorno por força 
externa
A vantagem está na redução de atrito, porém a força é limitada.
Utilizados especialmente em situações de pouco espaço
disponíveis para operação de fixação de peças.
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Cilindro de Dupla Ação (sem amortecimento)
Realizam trabalho recebendo ar em ambos os lados, realizando
assim, avanço e retorno.
Limitações ligadas a deformações da haste quanto à flexão e a
flambagem.
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Cilindro de Dupla Ação com amortecimento 
regulável
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Cilindro com Haste Passante
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Cilindro de múltiplas posições
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Cilindro sem haste
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Cilindro rotativo
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Cilindro rotativo DSR
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Motores pneumáticos
Motores de palhetas
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Válvulas direcionais
Válvulas que interferem na trajetória do fluxo de ar, desviando-o
para onde for mais conveniente em um determinado momento
por ação de um acionamento externo.
Para representação das válvulas direcionais utiliza-se a
simbologia normalizada conforme norma DIN ISO 1219 (NBR
8896). Esta norma nos dá a função da válvula e não considera a
construção da mesma.
Desenvolvimento simbológico das válvulas 
direcionais
- Um quadrado representa a posição de comutação
- O número de quadrados mostra quantas posições a válvula
possui
- Setas indicam a direção da passagem de ar
- Os bloqueios são representados por “Ts” nas vias
- As conexões são indicadas por traços na parte externa, na
posição à direita da válvula em válvulas de duas posições, ou ao
centro em válvulas de três posições
- A posição de repouso é aquela em que a válvula se encontra
quando não está acionada. Para válvulas de 2 posições, a posição
de repouso é aquela que está situada à direita da válvula e para
válvulas de 3 posições, a posição de repouso é a posição central.
Exemplos simbológicos das válvulas direcionais
Válvula de duas vias, duas posições, normal
fechada (NF)
Válvula de três vias, duas posições, normal
fechada (NF)
Válvula de cinco vias, duas posições
Identificação das conexões
Conforme DIN ISO 5599 temos a representação através de
números e segundo a norma DIN ISO 1219 temos a
representação por letras.
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Tipos de acionamento das válvulas direcionais
A comutação das válvulas direcionais depende de acionamentos
externos, podendo ser: mecânicos, manuais, elétricos,
pneumáticos ou combinados.
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Tipos de acionamento das válvulas direcionais
Fonte: Apostila 
FESTO Didatic
Exemplos simbológicos das válvulas direcionais
Válvula de duas vias, duas posições, normal
fechada (NF), acionamento por botão,
retorno por mola.
Válvula de três vias, duas posições, normal
fechada (NF), acionamento por rolete,
retorno por mola.
Válvula de cinco vias, duas posições,
acionamento por duplo piloto pneumático
	Slide 1: Máquinas Hidráulicas e Pneumáticas
	Slide 2: Conteúdo da disciplina
	Slide 3: Conteúdo da disciplina
	Slide 4: Bibliografia e material
	Slide 5: Bibliografia e material
	Slide 6: Softwares de apoio
	Slide 7: Critérios de avaliação
	Slide 8: Pneumática
	Slide 9: Pneumática
	Slide 10: Vantagens do Ar Comprimido
	Slide 11: Vantagens do Ar Comprimido
	Slide 12: Desvantagens do Ar Comprimido
	Slide 13: Instalações de produção
	Slide 14: Instalações de produção
	Slide 15: Tipos de compressor
	Slide 16: Tipos de compressor
	Slide 17: Compressor de pistões
	Slide 18: Compressor de pistões
	Slide 19: Compressor de pistões
	Slide 20: Compressor de pistões
	Slide 21: Compressor de membrana
	Slide 22: Compressor Rotativo Multicelular
	Slide 23: Compressor Duplo Parafuso
	Slide 24: Compressor delóbulos (tipo Roots)
	Slide 25: Compressor Axial
	Slide 26: Compressor Radial
	Slide 27: Seleção de um compressor
	Slide 28: Seleção de um compressor
	Slide 29: Seleção de um compressor
	Slide 30: Regulagem de um compressor
	Slide 31: Regulagem de um compressor
	Slide 32: Regulagem de um compressor
	Slide 33: Regulagem de um compressor
	Slide 34: Rede de distribuição de ar comprimido
	Slide 35: Rede de distribuição de ar comprimido
	Slide 36: Rede de distribuição de ar comprimido
	Slide 37: Secagem do ar comprimido
	Slide 38: Secagem do ar comprimido
	Slide 39: Secagem do ar comprimido
	Slide 40: Filtragem do ar comprimido
	Slide 41: Filtragem do ar comprimido
	Slide 42: Lubrificação do ar comprimido
	Slide 43: Unidade de conservação
	Slide 44: Distribuição do ar comprimido
	Slide 45: Distribuição do ar comprimido
	Slide 46: Distribuição do ar comprimido (nomograma 1)
	Slide 47: Distribuição do ar comprimido
	Slide 48: Distribuição do ar comprimido (nomograma 2)
	Slide 49: Esquema geral de um sistema de geração de Ar Comprimido
	Slide 50: Cadeia de comandos na Pneumática
	Slide 51: Elementos Pneumáticos de Trabalho (atuadores)
	Slide 52: Cilindro de Simples Ação com retorno por mola
	Slide 53: Cilindro de Simples Ação com retorno por força externa
	Slide 54: Cilindro de Dupla Ação (sem amortecimento)
	Slide 55: Cilindro de Dupla Ação com amortecimento regulável
	Slide 56: Cilindro com Haste Passante
	Slide 57: Cilindro de múltiplas posições
	Slide 58: Cilindro sem haste
	Slide 59: Cilindro rotativo
	Slide 60: Cilindro rotativo DSR
	Slide 61: Motores pneumáticos
	Slide 62: Válvulas direcionais
	Slide 63: Desenvolvimento simbológico das válvulas direcionais
	Slide 64: Exemplos simbológicos das válvulas direcionais
	Slide 65: Identificação das conexões
	Slide 66: Tipos de acionamento das válvulas direcionais
	Slide 67: Tipos de acionamento das válvulas direcionais
	Slide 68: Exemplos simbológicos das válvulas direcionais