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ACIONAMENTO DE 
DISPOSITIVOS
ATUADORES
SÉRIE AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
VOLUME 2
ACIONAMENTO DE 
DISPOSITIVOS
ATUADORES
SÉRIE AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
VOLUME 2
CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI
Robson Braga de Andrade
Presidente
DIRETORIA DE EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
Diretor de Educação e Tecnologia
SENAI-DN – SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL
Conselho Nacional
Robson Braga de Andrade
Presidente
SENAI – DEPARTAMENTO NACIONAL
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
Diretor-Geral
Gustavo Leal Sales Filho
Diretor de Operações
Regina Maria de Fátima Torres
Diretora Associada de Educação Profissional
SÉRIE AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
ACIONAMENTO 
DE DISPOSITIVOS 
ATUADORES
VOLUME 2
SENAI
Serviço Nacional de 
Aprendizagem Industrial 
Departamento Nacional
Sede
Setor Bancário Norte . Quadra 1 . Bloco C . Edifício Roberto 
Simonsen . 70040-903 . Brasília – DF . Tel.: (0xx61)3317-9190 
http://www.senai.br
© 2015. SENAI – Departamento Nacional
© 2015. SENAI – Departamento Regional do Rio Grande do Sul
2ª edição
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mecânico, fotocópia, de gravação ou outros, somente será permitida com prévia autorização, 
por escrito, do SENAI – Departamento Regional do Rio Grande do Sul.
Esta publicação foi elaborada pela equipe da Gerência de Desenvolvimento Educacional 
– GDE/Núcleo de Educação a Distância – NEAD, do SENAI do Rio Grande do Sul, com 
a coordenação do SENAI Departamento Nacional, para ser utilizada por todos os 
Departamentos Regionais do SENAI nos cursos presenciais e a distância.
SENAI Departamento Nacional
Unidade de Educação Profissional e Tecnológica – UNIEP
SENAI Departamento Regional do Rio Grande do Sul
Gerência de Desenvolvimento Educacional – GDE/Núcleo de Educação a Distância – NEAD
FICHA CATALOGRÁFICA
S491 
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional
Acionamento de dispositivos atuadores / Serviço Nacional de 
Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional; Serviço Nacional de 
Aprendizagem Industrial. Departamento Regional do Rio Grande do Sul. – 2. ed. – 
Brasília: SENAI/DN, 2015.
256 p.: il. v.2. (Automação e Mecatrônica Industrial).
ISBN 978-85-7519-852-0
1. Controlador Programável. 2. Pneumática. 3. Hidráulica. I. Serviço 
Nacional de Aprendizagem Industrial - Departamento Regional do Rio Grande 
do Sul. II. Título. III. Série.
CDU – 621.38
Bibliotecário Responsável: Cristiane Mesquita T. Luvizetto - CRB 10/1266
Lista de ilustrações
Figura 1 - Elevação de plataforma por ar comprimido .......................................................................................19
Figura 2 - Usos do ar ambiente e ar comprimido .................................................................................................20
Figura 3 - Exemplo prático de pressão .....................................................................................................................21
Figura 4 - Manômetro .....................................................................................................................................................21
Figura 5 - Experimento da coluna de mercúrio .....................................................................................................22
Figura 6 - Lei geral do gases .........................................................................................................................................24
Figura 7 - Comparativo entre as escalas de temperatura em Celsius, Fahrenheit e Kelvin ...................26
Figura 8 - Experimento de Pascal ...............................................................................................................................28
Figura 9 - Experimento de Boyle-Mariotte ..............................................................................................................28
Figura 10 - Experimento de Gay-Lussac ...................................................................................................................29
Figura 11 - Experimento de Charles ..........................................................................................................................29
Figura 12 - Produção, preparação e distribuição do ar comprimido .............................................................33
Figura 13 - Compressor tipo pistão (amarelo), com reservatório de 25L (preto). .....................................34
Figura 14 - Divisão dos compressores conforme a sua funcionalidade .......................................................35
Figura 15 - Compressor por pistão ............................................................................................................................35
Figura 16 - Compressor por diafragma ....................................................................................................................36
Figura 17 - Compressor tipo palheta ........................................................................................................................36
Figura 18 - Compressor tipo parafuso ......................................................................................................................37
Figura 19 - Compressor de lóbulo ou roots ............................................................................................................37
Figura 20 - Compressor de anel líquido ...................................................................................................................37
Figura 21 - Compressor radial ......................................................................................................................................38
Figura 22 - Compressor axial ........................................................................................................................................38
Figura 23 - Resfriador posterior com a sua simbologia ......................................................................................44
Figura 24 - Reservatório de ar comprimido com a sua simbologia ...............................................................44
Figura 25 - Secagem por refrigeração ......................................................................................................................47
Figura 26 - Secagem por absorção ............................................................................................................................48
Figura 27 - Secagem por adsorção ............................................................................................................................49
Figura 28 - Esquema da produção, armazenamento e limpeza do ar comprimido.................................50
Figura 29 - a) Rede de ar comprimido com circuito aberto; b) Circuito fechado e circuito misto ......51
Figura 30 - Colocação de dreno e inclinação das tubulações ..........................................................................51
Figura 31 - a) Tubo de polietileno; b) Tubo de nylon ...........................................................................................53
Figura 32 - Conexão instantânea ................................................................................................................................54
Figura 33 - Unidade de conservação com as suas simbologias ......................................................................55
Figura 34 - Distribuição dos componentes de acordo com o tipo de elemento ......................................59
Figura 35 - Atuadores de simples ação com suas respectivas simbologias ................................................60
Figura 36 - Atuador de dupla ação ............................................................................................................................61
Figura 37 - Composição interna de um cilindro de dupla ação ......................................................................61
Figura 38 - a) Atuadorcom giro controlado; b) Atuador tipo motor (motor tipo palheta), 
com suas respectivas simbologias ..............................................................................................................................61
Figura 39 - a) Atuadores com haste passante; b) Tandem; c) Sem haste; d) Com garra; 
e) Com músculos ...............................................................................................................................................................62
Figura 40 - Válvula direcional 5/2 vias com duplo piloto e acionamento manual, com a sua 
simbologia ...........................................................................................................................................................................62
Figura 41 - Válvula direcional com três direções...................................................................................................63
Figura 42 - Válvula direcional com cinco vias ........................................................................................................63
Figura 43 - Utilização de simbologias de leitura ...................................................................................................64
Figura 44 - Representação dos orifícios de uma válvula direcional ...............................................................65
Figura 45 - Válvula 3/2 vias com duplo piloto ........................................................................................................66
Figura 46 - Válvula de controle de fluxo variável unidirecional .......................................................................67
Figura 47 - Válvula de controle de fluxo variável bidirecional .........................................................................67
Figura 48 - Válvula alternadora ...................................................................................................................................68
Figura 49 - Válvula de simultaneidade .....................................................................................................................68
Figura 50 - Válvula de controle de fluxo com escape rápido............................................................................69
Figura 51 - Temporizador com suas simbologias .................................................................................................69
Figura 52 - Contador pneumático com a sua simbologia .................................................................................70
Figura 53 - a) Acionamento direto; b) Acionamento indireto ..........................................................................71
Figura 54 - Tipos de acionamentos musculares ....................................................................................................71
Figura 55 - Acionamento por pino .............................................................................................................................72
Figura 56 - Acionamento por rolete ..........................................................................................................................72
Figura 57 - Acionamento por rolete escamoteável ou gatilho ........................................................................73
Figura 58 - Posicionamento dos acionamentos mecânicos. a) por pino; b) por rolete; 
c) por rolete escamoteável .............................................................................................................................................73
Figura 59 - Acionamentos pneumáticos: piloto negativo .................................................................................74
Figura 60 - Acionamentos pneumáticos: piloto positivo ...................................................................................74
Figura 61 - Acionamento combinado por eletroímã e válvula de pré-comando interno .....................75
Figura 62 - Acionamento combinado por eletroímã e válvula de pré-comando externo ....................75
Figura 63 - Acionamento combinado por solenoide e piloto ou botão ......................................................75
Figura 64 - Válvula direcional 2/2 vias NF com acionamento por rolete e retorno por mola ...............79
Figura 65 - Princípio de funcionamento de um vácuo .......................................................................................81
Figura 66 - Princípio do efeito de Venturi e ventosas..........................................................................................82
Figura 67 - Simbologias das ventosas de acordo com a sua aplicação ........................................................83
Figura 68 - Exemplo para aplicação da representação dos movimentos ....................................................85
Figura 69 - Diagrama trajeto-passo ...........................................................................................................................87
Figura 70 - Exemplo de diagrama trajeto-passo ...................................................................................................87
Figura 71 - Diagrama trajeto-tempo .........................................................................................................................87
Figura 72 - Diagrama de comando ............................................................................................................................88
Figura 73 - Divisão de um circuito pneumático, utilizando uma representação numérica e 
por letras ...............................................................................................................................................................................90
Figura 74 - Exemplo para utilizar o método intuitivo: transporte de produtos ........................................90
Figura 75 - Sequência de funcionamento pelo método intuitivo ..................................................................91
Figura 76 - Acionamento indireto para avanço e retorno dos cilindros A e B............................................92
Figura 77 - Circuito pneumático com a representação em forma de letras e numérica ........................92
Figura 78 - Circuito 1 .......................................................................................................................................................93
Figura 79 - Circuito 2 .......................................................................................................................................................93
Figura 80 - Circuito 3 .......................................................................................................................................................94
Figura 81 - Circuito 4 .......................................................................................................................................................94
Figura 82 - Circuito 5 .......................................................................................................................................................95
Figura 83 - Circuito 6 .......................................................................................................................................................95
Figura 84 - Circuito 7 .......................................................................................................................................................96
Figura 85 - Circuito 8 .......................................................................................................................................................97
Figura 86 - Roda d’água .................................................................................................................................................99
Figura 87 - Princípio de uma prensa hidráulica .................................................................................................. 101
Figura 88 - Aplicação da lei de Stevin ....................................................................................................................101
Figura 89 - Força exercida sobre um objeto com sólido e sobre objeto com líquido .......................... 103
Figura 90 - Exemplo de um intensificador de pressão .................................................................................... 103
Figura 91 - Reservatórios de água ........................................................................................................................... 104
Figura 92 - Reservatório de água com três furos ............................................................................................... 104
Figura 93 - Aplicação do princípio de Bernouli .................................................................................................. 105
Figura 94 - Exemplo de fluxo laminar e turbulento .......................................................................................... 105
Figura 95 - a) Reservatório; b) Filtros ...................................................................................................................... 108
Figura 96 - Esquema de um reservatório ............................................................................................................. 110
Figura 97 - Tipos de reservatórios ........................................................................................................................... 110
Figura 98 - Resfriadores .............................................................................................................................................. 111
Figura 99 - Válvula direcional de centro aberto ................................................................................................. 112
Figura 100 - Válvula direcional de centro fechado ............................................................................................ 113
Figura 101 - Válvula direcional de centro em tandem ..................................................................................... 113
Figura 102 - Válvula direcional de centro aberto negativo ............................................................................ 114
Figura 103 - a) Válvula de desaceleração; b) Simbologia ................................................................................ 115
Figura 104 - a) Válvula reguladora de pressão; b) Um circuito utilizando uma válvula 
reguladora de pressão .................................................................................................................................................. 115
Figura 105 - a) Válvula controladora de vazão com pressão compensada; b) Simbologia ............... 116
Figura 106 - Tipos de válvulas redutoras de pressão ........................................................................................ 116
Figura 107 - Acumulador ............................................................................................................................................ 117
Figura 108 - a) Atuador telescópico; b) Simbologia ......................................................................................... 120
Figura 109 - Circuito de descarga ............................................................................................................................ 121
Figura 110 - Circuito regenerativo .......................................................................................................................... 122
Figura 111 - Válvula limitadora de pressão de descarga diferencial ........................................................... 123
Figura 112 - Circuito de descarga de um acumulador .................................................................................... 124
Figura 113 - Circuito com aproximação rápida e avanço controlado ........................................................ 125
Figura 114 - Descarga automática da bomba..................................................................................................... 126
Figura 115 - Sistema alta-baixa ................................................................................................................................ 127
Figura 116 - Circuito de controle de entrada do fluxo ..................................................................................... 128
Figura 117 - Circuito de controle de saída de fluxo .......................................................................................... 129
Figura 118 - Controle de vazão por desvio do fluxo ......................................................................................... 130
Figura 119 - Válvula de contrabalanço .................................................................................................................. 131
Figura 120 - Circuito com redução de pressão ................................................................................................... 132
Figura 121 - Válvula de contrabalanço diferencial ............................................................................................ 133
Figura 122 - Válvula de retenção pilotada ............................................................................................................ 134
Figura 123 - Gráfico para estabelecer o diâmetro interno de uma mangueira ...................................... 157
Figura 124 - a) Funcionamento de uma botoeira; b) Botão pulsador; c) Botão giratório 
com trava; d) Botão cogumelo com trava. ........................................................................................................... 166
Figura 125 - a) Chave fim de curso tipo rolete; b) Chave fim de curso do tipo rolete 
escamoteável (gatilho) ................................................................................................................................................. 166
Figura 126 - a) Sensor capacitivo; b) Sensor indutivo; c) Sensor óptico de barreira. As imagens 
estão acompanhadas de suas simbologias .......................................................................................................... 167
Figura 127 - Sensor magnético acoplado a um atuador com êmbolo magnético ............................... 167
Figura 128 - Pressostato com a sua simbologia ................................................................................................. 168
Figura 129 - a) Temporizador TON; b) Temporizador TOF. ............................................................................. 169
Figura 130 - Contador com a sua simbologia ..................................................................................................... 169
Figura 131 - Válvula direcional 3/2 vias NF. a) Acionamento por solenoide; b) Retorno por mola
 com a sua simbologia .................................................................................................................................................. 169
Figura 132 - Funcionamento de um solenoide com a sua simbologia ...................................................... 170
Figura 133 - Resolução do circuito 1 ...................................................................................................................... 170
Figura 134 - Resolução do circuito 2 ...................................................................................................................... 171
Figura 135 - Resolução do circuito 3 ...................................................................................................................... 171
Figura 136 - a) Circuito A; b) Circuito B; c) Circuito C; d) Circuito D ............................................................. 172
Figura 137 - a) Circuito A; b) Circuito B .................................................................................................................. 174
Figura 138 - a) Circuito A; b) Circuito B .................................................................................................................. 175
Figura 139 - a) Circuito A; b) Circuito B .................................................................................................................. 177
Figura 140- Diagrama trajeto-passo do circuito proposto ............................................................................ 178
Figura 141 - Sequência de funcionamento pelo método intuitivo ............................................................ 178
Figura 142 - Resolução do circuito 8 ...................................................................................................................... 179
Figura 143 - Diagrama trajeto-passo do circuito proposto ............................................................................ 180
Figura 144 - Sequência de funcionamento pelo método intuitivo ............................................................ 180
Figura 145 - Circuito 9 ................................................................................................................................................. 180
Figura 146 - Circuito de dois setores ...................................................................................................................... 182
Figura 147 - Circuito de três setores ....................................................................................................................... 182
Figura 148 - Circuito de quatro setores ................................................................................................................. 183
Figura 149 - Circuito de cinco setores.................................................................................................................... 183
Figura 150 - Circuito pelo método intuitivo ........................................................................................................ 184
Figura 151 - Circuito com a divisão em setores .................................................................................................. 184
Figura 152 - Fazendo a “transição” de um setor para outro ........................................................................... 185
Figura 153 - Fazendo a ativação ou desativação do contator K1 ................................................................ 185
Figura 154 - Fazendo a transição de um setor para outro .............................................................................. 186
Figura 155 - Esquema do circuito ............................................................................................................................ 187
Figura 156 - Sistema de controle utilizando um CP.......................................................................................... 194
Figura 157 - Dispositivos de entrada e saída que podem ser conectados ao CP .................................. 194
Figura 158 - Estrutura interna de um CP ............................................................................................................... 196
Figura 159 - a) Entrada CC; b) Entrada CA ............................................................................................................ 199
Figura 160 - Saídas digitais: a) Relé; b) Transistor; c) Triac .............................................................................. 200
Figura 161 - Saída analógica ..................................................................................................................................... 200
Figura 162 - CP compacto .......................................................................................................................................... 204
Figura 163 - Arquitetura de um CP modular ....................................................................................................... 204
Figura 164 - CP modular ............................................................................................................................................. 204
Figura 165 - Diagrama em blocos do princípio de funcionamento de um CP ....................................... 205
Figura 166 - Representação dos contatos: a) NA; b) NF .................................................................................. 212
Figura 167 - Estrutura de um diagrama Ladder ................................................................................................. 213
Figura 168 - Possíveis combinações das entradas para habilitar uma saída ........................................... 214
Figura 169 - Repetibilidade de entradas e saídas .............................................................................................. 215
Figura 170 - Representação de um circuito com relés eletromecânicos .................................................. 215
Figura 171 - a) Lógica Ladder simplificada; b) Lógica Ladder do circuito elétrico da figura 170. .... 216
Figura 172 - Ligação das entradas e saídas do CP ............................................................................................. 217
Figura 173 - Leitura de um programa de CP ....................................................................................................... 217
Figura 174 - Entradas dependente da energização dessa entrada ............................................................. 218
Figura 175 - Contato selo de um circuito em um diagrama Ladder ........................................................... 219
Figura 176 - Instruções SET e RESET ....................................................................................................................... 219
Figura 177 - Representação da porta lógica AND com o diagrama Ladder ............................................ 221
Figura 178 - Representação da porta lógica OR com o diagrama Ladder ................................................ 221
Figura 179 - Representação da porta lógica NOT com o diagrama Ladder ............................................. 222
Figura 180 - Representação da porta lógica XOR com o diagrama Ladder ............................................. 222
Figura 181 - Simplificação da tabela verdade pelo mapa de Karnaugh ................................................... 223
Figura 182 - Representação do circuito simplificado (pelo mapa de Karnaugh) com o 
diagrama em Ladder ..................................................................................................................................................... 223
Tabela 1: Conversão de pressão e vazão volumétrica ..........................................................................................27
Tabela 2: Consumo de potência de acordo com furos em tubulações de pneumática .........................52
Tabela 3: Comparação entre as normas ....................................................................................................................66
Tabela 4: Tamanho relativo das partículas ............................................................................................................. 109
Tabela 5: Comprimento de tubo equivalente à perda de carga por singularidades em metros ....... 139
Tabela 6: Comprimento de tubo equivalente à perda de carga por singularidades em metros ....... 140
Tabela 7: Tubo de aço para condução de fluidos e outros fins ...................................................................... 141
Tabela 8: Catálogo de cilindros FESTO .................................................................................................................... 146
Tabela 9: Catálogo de cilindros PARKER HANNIFIN – forças (N)..................................................................... 147
Tabela 10: Tabela de velocidades.............................................................................................................................. 154
Tabela 11: Tabela de valores ....................................................................................................................................... 155
Tabela 12: Tabela verdade da porta lógica AND .................................................................................................. 220
Tabela 13: Tabela verdade da lógica OR ................................................................................................................. 221
Tabela 14:Tabela verdade da lógica NOT .............................................................................................................. 221
Tabela 15: Tabela verdade da lógica XOR .............................................................................................................. 222
Tabela 16: Tabela verdade ........................................................................................................................................... 223
Quadro 1 - Propriedades físicas do ar comprimido ..............................................................................................23
Quadro 2 - Tipos de compressores ..............................................................................................................................34
Quadro 3 - Tipo de Compressores ...............................................................................................................................39
Quadro 4 - Critérios para escolha de compressores .............................................................................................40
Quadro 5 - Consequências da presença de água condensada nas linhas de ar .........................................43
Quadro 6 - Principais funções dos componentes da unidade de conservação ..........................................55
Quadro 7 - Identificação dos orifícios da válvula direcional ..............................................................................65
Quadro 8 - Representação simbólica dos componentes ....................................................................................80
Quadro 9 - Anotação em forma de quadro ..............................................................................................................86
Quadro 10 - Principais unidades utilizadas na hidráulica ................................................................................ 107
Quadro 11 - Composição de um sistema hidráulico ......................................................................................... 107
Quadro 12 - Composição de um sistema hidráulico ......................................................................................... 108
Quadro 13 - Comparação entre os tipos filtrantes hidráulicos ...................................................................... 109
Quadro 14 - Quadro comparativo entre os centros das válvulas direcionais ........................................... 114
Quadro 15 - Elementos construtivos das mangueiras ...................................................................................... 118
Quadro 16 - Dicas para instalação de mangueiras ............................................................................................. 119
Quadro 17 - Dicas para instalação de mangueiras ............................................................................................. 120
Quadro 18 - Fator de correção ................................................................................................................................... 145
Quadro 19 - Aplicações de cargas de Euler ........................................................................................................... 145
Quadro 20 - Comparação entre os sistemas elétrico, pneumático e hidráulico ..................................... 160
Quadro 21 - Comparação entre os sistemas pneumáticos, eletro-mecanico e eletrônicos ................ 160
Quadro 22 - Vantagens da utilização do sistema pneumático ...................................................................... 161
Quadro 23 - Vantagens da utilização do sistema hidráulico ........................................................................... 162
Quadro 24 - Mapeamento de posições de memória de um CP .................................................................... 211
Quadro 25 - Símbolos Ladder para contatos NA e NF para diferentes tipos de fabricantes ............... 212
Quadro 26 - Símbolos Ladder para saídas de diferentes tipos de fabricantes ......................................... 213
Quadro 27 - Representação das entradas e saídas de acordo com a função mostrada na 
figura 170. ......................................................................................................................................................................... 215
Quadro 28 - Letras para utilização nas entradas e saídas ................................................................................ 216
Quadro 29 - Funcionamento do SET e RESET ....................................................................................................... 220
Quadro 30 - Representação de portas lógicas ..................................................................................................... 220
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................................................15
2 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA E DO AR COMPRIMIDO ......................................................................19
2.1 Pneumática: características do ar comprimido ................................................................................20
2.2 Propriedades físicas do ar comprimido ..............................................................................................22
2.2.1 As leis utilizadas na pneumática ..........................................................................................23
3 PRODUÇÃO, PREPARAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO ...........................................................33
3.1 Produção do ar comprimido ...................................................................................................................33
3.1.1 Compressores .............................................................................................................................34
3.1.2 Sistema de refrigeração ..........................................................................................................41
3.2 Preparação do ar comprimido ...............................................................................................................42
3.2.1 Umidade .......................................................................................................................................42
3.2.2 Resfriador posterior..................................................................................................................43
3.2.3 Reservatório de ar comprimido ...........................................................................................44
3.2.4 Filtros de ar comprimido ........................................................................................................45
3.2.5 Secadores de ar..........................................................................................................................46
3.2.6 Esquema completo de produção, armazenamento e limpeza do ar 
comprimido ...........................................................................................................................................50
3.3 Distribuição do ar comprimido ..............................................................................................................50
3.3.1 Rede de distribuição ................................................................................................................50
3.3.2 Materiais utilizados nas redes de pressão ........................................................................53
4 ELEMENTOS PNEUMÁTICOS......................................................................................................................................59
4.1 Elementos pneumáticos de trabalho ..................................................................................................59
4.1.1 Atuadores pneumáticos .........................................................................................................60
4.2 Elementos de comando ............................................................................................................................624.2.1 Válvulas direcionais ..................................................................................................................62
4.3 Elementos de processamento de sinais..............................................................................................66
4.3.1 Temporizadores .........................................................................................................................69
4.3.2 Contadores ..................................................................................................................................70
4.4 Elementos de sinais ...................................................................................................................................70
4.4.1 Comandos diretos e indiretos ..............................................................................................70
4.4.2 Acionadores ................................................................................................................................71
Sumário
5 SIMBOLOGIAS DA PNEUMÁTICA E TECNOLOGIA DO VÁCUO .......................................................................79
5.1 Representação simbólica de acordo com o tipo de acionamento ...........................................79
5.1.1 Definição das posições (conforme VDI 3260) .................................................................79
5.1.2 Simbologia gráfica de circuitos pneumáticos conforme norma ISO 1219 (NBR 
8896) ........................................................................................................................................................80
5.2 Tecnologia do vácuo ..................................................................................................................................81
5.2.1 Efeito Venturi ..............................................................................................................................81
6 COMANDOS PNEUMÁTICOS SEQUENCIAIS E CIRCUITOS PRÁTICOS ..........................................................85
6.1 Formas de representação .........................................................................................................................86
6.1.1 Diagramas de movimentos ...................................................................................................87
6.1.2 Diagrama de comando ...........................................................................................................88
6.2 Representação da numeração das simbologias de um circuito pneumático ......................88
6.2.1 Elementos de produção, tratamento e distribuição ....................................................89
6.3 Método intuitivo de construção de circuitos pneumáticos ........................................................90
6.4 Circuitos pneumáticos práticos .............................................................................................................93
7 HIDRÁULICA: CARACTERÍSTICAS, COMPONENTES E CIRCUITOS PRÁTICOS ............................................99
7.1 Hidrostática ................................................................................................................................................ 100
7.1.1 Leis aplicadas à hidráulica .................................................................................................. 100
7.1.2 Outras características da hidráulica ................................................................................ 102
7.2 Hidrodinâmica .......................................................................................................................................... 104
7.2.1 Velocidade x vazão ................................................................................................................ 104
7.3 Composição de um sistema hidráulico ............................................................................................ 107
7.3.1 Filtros .......................................................................................................................................... 109
7.3.2 Reservatórios hidráulicos .................................................................................................... 110
7.3.3 Resfriadores (trocadores de calor) ................................................................................... 110
7.3.4 Bombas hidráulicas ............................................................................................................... 111
7.3.5 Válvulas direcionais ............................................................................................................... 112
7.3.6 Válvula de desaceleração .................................................................................................... 115
7.3.7 Acumuladores ......................................................................................................................... 117
7.3.8 Mangueiras ............................................................................................................................... 117
7.3.9 Atuadores hidráulicos .......................................................................................................... 119
7.4 Circuitos hidráulicos práticos............................................................................................................... 120
8 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PNEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS ..................................................... 137
8.1 Dimensionamento de sistemas pneumáticos ............................................................................... 137
8.2 Dimensionamento de sistemas hidráulicos ................................................................................... 150
9 COMPARAÇÃO ENTRE OS SISTEMAS ELÉTRICOS, PNEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS ............................ 159
10 ELETROPNEUMÁTICA E ELETRO-HIDRÁULICA .............................................................................................. 165
10.1 Principais componentes dos sistemas eletropneumáticos e eletro-hidráulicos ........... 165
10.1.1 Equipamento de saída de sinal ...................................................................................... 169
10.2 Circuitos eletropneumáticos práticos ............................................................................................ 170
10.3 Método cascata elétrica ...................................................................................................................... 181
10.3.1 Etapas da cascata elétrica ................................................................................................. 182
11 HISTÓRIA DOS SISTEMAS DE CONTROLE, CONCEITO E UTILIZAÇÃO DO CP ..................................... 191
11.1 A era dos controladores de lógica programável ........................................................................ 193
11.2 Utilização de um CP .............................................................................................................................. 193
12 CAPACIDADE E TIPOS DE CP ................................................................................................................................ 203
12.1 Classificação dos CPS .......................................................................................................................... 203
12.2 Modos de operação de um CP.......................................................................................................... 204
12.2.1 Princípio de funcionamento: diagrama em blocos ................................................. 205
12.2.2 Modos para verificar se o programa está certo e limpar o CP ............................. 206
12.3 Comparação do CP com outros sistemas de controle ............................................................. 206
13 LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO .................................................................................................................... 209
13.1 Norma IEC 61131-3 ...............................................................................................................................209
13.2 Lógica de contatos ................................................................................................................................ 212
13.2.1 Símbolos básicos ................................................................................................................. 212
13.3 Diagrama de contatos em Ladder ................................................................................................... 213
13.3.1 Ligação de um CP ................................................................................................................ 217
13.3.2 Representação de portas lógicas com o diagrama Ladder .................................. 220
13.3.3 Utilização do mapa de Karnaugh para a simplificação de circuitos em Ladder ...222
14 Referências ................................................................................................................................................................ 227
15 APÊNDICES ................................................................................................................................................................ 232
16 Minicurrículo do Autor .......................................................................................................................................... 250
17 Índice ........................................................................................................................................................................... 251
A Unidade Curricular Acionamentos de Dispositivos Atuadores compõe o Módulo 
Introdutório comum aos Cursos de Habilitação Profissional da Área de Automação e 
Mecatrônica Industrial. 
O Curso Técnico em Mecatrônica tem o objetivo formar Técnicos em Mecatrônica com sólidos 
conhecimentos para atuar no desenvolvimento de sistemas automatizados de manufatura e 
na implementação e manutenção de máquinas e equipamentos automatizados, respeitando 
procedimentos e normas técnicas, bem como normas de qualidade, de saúde, de segurança e 
de meio ambiente. 
Esta Unidade Curricular tem o objetivo de familiarizar o aluno com as características 
e o funcionamento de dispositivos atuadores em sistemas de controle e automação. 
Considera conhecimentos relativos à eletricidade industrial, pneumática, hidráulica e 
controladores programáveis. 
Desse modo, trabalharemos com as principais características da pneumática e do ar 
comprimido, e os processos relacionados para sua utilização em um sistema industrial. 
Conheceremos a produção, a preparação e a distribuição do ar comprimido, mostrando as 
etapas e características de geração do ar comprimido, ate seu estagio final. Abordaremos os 
principais elementos pneumáticos, suas diferenças e aplicações para o funcionamento em 
um circuito pneumático. Estudaremos as principais simbologias da pneumática utilizadas 
em um diagrama esquemático de um circuito pneumático real, além de mostrarmos o 
funcionamento da tecnologia do vácuo. Conheceremos, também, os comandos sequenciais 
pneumáticos e os circuitos práticos que podem ser utilizados na indústria, detalhando seu 
funcionamento e apresentaremos as principais características da hidráulica, da hidrostática 
e da hidrodinâmica, mostrando os principais componentes e alguns circuitos práticos 
hidráulicos que podem ser utilizados na indústria. Apresentaremos os conceitos e cálculos 
necessários para o dimensionamento dos componentes hidráulicos e pneumáticos e 
faremos a comparação dos sistemas elétricos, pneumáticos e hidráulicos, suas semelhanças 
e diferenças e suas aplicações na indústria. 
INTRODUÇÃO
1
16 AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
Estudaremos, ainda, a eletropneumática e a eletro-hidráulica, mostrando suas principais vantagens 
com relação à pneumática e a hidráulica, bem como a simplificação dos circuitos, o método cascata elétrica 
e os principais circuitos que podem ser feitos com a elétrica. Em relação aos controladores programáveis, 
conheceremos o histórico dos sistemas de controle, o conceito e a utilização do CP, mostrando as gerações 
desses equipamentos, conceitos e suas principais utilizações. Estudaremos os tipos de controladores 
programáveis que existem, os seus modos de operação, a comparação dos CPs com outros sistemas 
de controle, além do principio de funcionamento dos controladores programáveis. Aprenderemos 
as linguagens de programação utilizadas na indústria abordando as características de cada uma e 
especificando a lógica Ladder. Concluindo, entenderemos a transformação de uma cascata elétrica em um 
programa de CP, mostrando as etapas dessa transformação.
Anotações:
CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA E 
DO AR COMPRIMIDO
2
O interesse pela Pneumática acompanha a humanidade há muito tempo. Desde a antiga 
Grécia, os princípios hidráulicos e pneumáticos têm sido utilizados em benefício da sociedade. 
O termo pneumática, que é de origem grega (pneumos ou pneuma), significa respiração, 
sopro. A Física sempre se interessou por estudar os fenômenos dinâmicos relacionados aos 
gases e aos vácuos. Atualmente, uma forma de utilizar a energia do ar para gerar energia 
mecânica pode ser vista nos elevadores de plataformas de cadeiras de rodas de alguns 
ônibus urbanos (FIGURA 1).
Figura 1 - Elevação de plataforma por ar comprimido
Fonte: SENAI-RS
A constante evolução tecnológica impulsiona o desenvolvimento de técnicas de trabalho 
que possibilitam o aprimoramento dos processos e dos equipamentos. Para isso, é fundamental 
o conhecimento acerca dos meios de transmissão de energia. Podemos transmitir energia de 
um meio para outro de forma pneumática, hidráulica, mecânica, elétrica e eletrônica.
Em nosso estudo sobre as características dos sistemas pneumáticos, vamos descobrir como 
eles são criados, como são armazenadas e transmitidas as energias do ar, para que servem 
essas energias e como você pode utilizá-las.
20 AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
Você deve saber que o ar atmosférico é constituído por uma mistura de diversos gases, por impurezas 
decorrentes de poluição (poeira, partículas de carbono provenientes de combustões incompletas, dióxido de 
enxofre e outros) e por vapor d’água. Enquanto o ar é um elemento abundante na natureza e, de certa forma, 
gratuito, o ar atmosférico comprimido é a energia dos equipamentos pneumáticos.
Embora os conceitos básicos da Pneumática e sua aplicação sejam bastante conhecidos pela 
humanidade, foi preciso aguardar até o século XIX para o estudo contínuo de seu comportamento e 
de suas características. A introdução da pneumática na indústria só ocorreu em 1950. Antes dessa data, 
já havia alguns campos de aplicação e de aproveitamento da pneumática, por exemplo, a indústria de 
mineração, da construção civil e a indústria ferroviária (freios a ar comprimido). 
A introdução da pneumática na indústria começou com a necessidade de automatização e de 
racionalização dos processos de trabalho. Apesar de sua rejeição inicial, normalmente devido à falta de 
conhecimento e de instrução, a pneumática foi aceita, e a variedade de campos de aplicação aumentou 
cada vez mais com o passar do tempo. Como essa área de conhecimento é bastante ampla, vamos iniciar 
nosso estudo com algumas informações básicas. Começaremos com as características do ar comprimido.
2.1 PNEUMÁTICA: CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO
Para que possamos obter ar comprimido, é necessária a combinação de força e de pressão. Mas, o que é 
ar comprimido? Como o nome já diz, é o ar atmosférico que encontramos normalmente na natureza sobre 
pressão em um objeto confinado. Comprimimos o ar em um objeto, que pode ser grande ou pequeno, para 
utilizar sua força de várias maneiras. 
Uma corneta, um frasco de desodorante spray, a porta do ônibus, um amortecedor de carro, todos esses 
objetos e equipamentos usam a força do ar que está confinado em reservatórios confinados. Usamos os 
princípios da pneumática quando sopramos em uma corneta (FIGURA 2), para gerar o som, utilizamos a 
força do ar que sai dosnossos pulmões. Uma forma mais fácil de gerar um som semelhante é usando uma 
corneta de ar comprimido, o ar atmosférico fica comprimido no frasco e, quando apertamos o botão, ele 
sai com força e pressão maior do que a produzida pelos nossos pulmões.
Figura 2 - Usos do ar ambiente e ar comprimido
Fonte: SENAI-RS
Então, como vimos, para transformar o ar comum em ar comprimido, precisamos combinar força e 
pressão. A seguir, vamos relembrar os conceitos relacionados a essas duas grandezas.
2 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA E DO AR COMPRIMIDO 21
Força 
É qualquer influência capaz de produzir uma alteração no movimento de um corpo. Quando 
alguém empurra um carro, por exemplo, uma força é gerada para que ocorra o deslocamento 
do veículo. Quanto mais pessoas ajudarem a empurrar o carro, maior será a força aplicada e, 
consequentemente, o deslocamento do veículo será maior em determinado período de tempo. No 
ramo industrial podem existir empurradores para expulsar um material de cima de uma esteira. Eles 
devem ter uma força maior do que a força que deixa o material em cima da esteira.
Pressão 
É a força exercida por unidade de superfície. Quando enchemos um pneu de bicicleta temos um 
exemplo prático da pressão. Quanto mais enchemos um pneu, mais “duro” ele fica, aumentando, 
assim, sua pressão interna (FIGURA 3). Para podermos encher o pneu, a força do ar que entra deverá 
ser maior do que a força do ar que sai dele. Assim podemos enchê-lo. 
Figura 3 - Exemplo prático de pressão
Fonte: SENAI-RS
Em um ambiente ou local confinado em que a área é fixa, quanto maior for a pressão que exercermos 
maior será a força resultante. Veja o exemplo de um empurrador que funciona na indústria: quanto maior 
for a pressão do expulsador, maior será sua força. Ou seja, um material mais pesado pode ser expulso com 
o aumento da pressão, desde que o expulsador aceite aquela pressão exercida nele.
Quando estudamos pressão, devemos levar em conta a pressão absoluta, que é a soma das pressões 
atmosférica e relativa. A pressão relativa, também conhecida como sobrepressão, pressão manométrica ou 
pressão instrumental, é a pressão medida no manômetro, conforme demonstra a Figura 4.
50
0
100
150
psi 350
400
300
250
200
Figura 4 - Manômetro
Fonte: SENAI-RS
22 AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
A pressão atinge tudo o que está na a Terra. Sobre a superfície do planeta há uma camada de ar que 
exerce uma determinada pressão, mas que não é constante. Essa pressão muda de acordo com a situação 
geográfica e as condições atmosféricas. O zero de pressão absoluta é o ponto em que não existe pressão 
alguma, conhecido como vácuo.
A atmosfera exerce sobre nós uma força equivalente ao seu peso, mas não a sentimos, pois ela atua em 
todos os sentidos e direções com a mesma intensidade. A pressão atmosférica pode ser medida de diversas 
maneiras, mas todos os seus valores são equivalentes. Podemos medir a pressão atmosférica das seguintes 
formas: método da coluna de mercúrio, bar, Pascal ou quilograma-força (FIGURA 5).
Figura 5 - Experimento da coluna de mercúrio
Fonte: SENAI-RS
O valor da pressão atmosférica ao nível do mar a uma temperatura de 20°C e a uma umidade relativa 
de 36% é de: 
a) 1 atm (atmosfera) = 760 mm (torricelli, coluna de mercúrio);
b) 1 atm (atmosfera) = 1 bar;
c) 1 atm (atmosfera) = 14,5 lbf/pol² (libras por polegadas);
d) 1 atm (atmosfera) = 100.000 (105Pa) – Pascal (do físico Blaise Pascal);
e) 1 atm (atmosfera) = 1 kgf/cm² (quilogramas por centímetros).
Agora, vamos ver como a indústria utiliza a pressão relativa, que é a pressão dos sistemas pneumáticos. 
Assim, entenderemos como a força do ar é utilizada nos processos da indústria.
 FIQUE 
 ALERTA
A pressão de trabalho na pneumática é perigosa e necessita de equipamentos de 
proteção para o seu correto manuseio.
2.2 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR COMPRIMIDO
Por causa de algumas propriedades físicas muito interessantes do ar comprimido, ele é utilizado na 
indústria em processos que precisam ser automatizados; isto é, algumas máquinas precisam trabalhar 
de forma automática exercendo uma força muito grande para empurrar outros objetos, gerar produtos, 
enfim, várias aplicações que vamos ver agora. Como o ar é de graça, a utilização da pneumática é uma 
atividade barata, limpa e rentável. 
Veremos, a seguir, as propriedades do ar comprimido para que tudo isso seja possível. O Quadro 1 
mostra as principais propriedades com exemplos.
2 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA E DO AR COMPRIMIDO 23
COMPRESSIBILIDADE Reduz o volume da estrutura do ar.
F
ELASTICIDADE Possibilita que o ar volte a seu volume inicial após 
aplicar uma força de compressão 
F
DIFUSIBILIDADE Permite a mistura homogênea com qualquer meio 
gasoso que não seja saturado.
PESO DO AR Se colocarmos dois recipientes em uma balança, um 
vazio e o outro com ar, notamos que o recipiente 
sem ar é mais leve do que o recipiente com ar.
PESO DO AR (COM 
TEMPERATURA 
NORMAL E 
AQUECIDO)
Com dois recipientes, um aquecido e outro com 
temperatura ambiente, notaremos que o recipiente 
que teve elevação de temperatura ficou mais leve.
EXPANSIBILIDADE O ar se expande e se adapta a qualquer tipo de 
forma.
Quadro 1 - Propriedades físicas do ar comprimido
Fonte: PARKER HANNIFIN, [2000]
2.2.1 AS LEIS UTILIZADAS NA PNEUMÁTICA
A partir de várias experiências, os físicos verificaram que as propriedades físicas do ar comprimido 
apresentavam alguns padrões; isto é, sempre que se fazia determinada ação, o experimento respondia da 
mesma forma, por exemplo, na experiência do peso do ar. Os físicos notaram que sempre que se aquecia um 
recipiente, ele ficava mais leve do que o outro recipiente que não tinha sido aquecido. Assim, eles fizeram 
várias experiências e registraram os resultados, surgindo, assim, as leis que mostravam o comportamento 
de cada experiência. 
Essas leis são muito importantes, pois nos ajudam a saber como um equipamento vai se comportar se 
agirmos de determinado modo. Para trabalhar em uma máquina pneumática, você deve saber algumas 
dessas leis. Vamos ver a lei geral dos gases, pois esses princípios se aplicam a todas as leis.
24 AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
Lei geral dos gases ideais
Esta lei leva em consideração que o volume (V), a temperatura (T) e a pressão (P) são variáveis. Assim, 
para o caso de dois gases diferentes, de acordo com a lei geral dos gases (FIGURA 6), temos: 
P1.V1 P2.V2
T1 T2=
Nessa fórmula temos as seguintes definições:
P1 = pressão de um dos gases (em atm);
P2 = pressão do outro gás (em atm);
 V1 = volume de um dos gases (em litros ou dm³);
 V2 = volume do outro gás (em litros ou dm³);
T1 = temperatura de um dos gases (em kelvin);
 T2 = temperatura do outro gás (em kelvin).
Condições iniciais de
pressão volume 
temperatura
Transformação
Condições �nais de
pressão volume 
temperatura
(a) (b)
Figura 6 - Lei geral do gases
Fonte: SENAI-RS
Ou seja, em relação a um gás, se multiplicarmos a pressão (P) pelo volume (V) e dividirmos por sua 
temperatura (T), o resultado desse cálculo terá um valor constante idêntico para qualquer outro gás ideal. 
Nesse tipo de transformação, é necessário saber qual o tipo de gás que está sendo utilizado, para que os 
cálculos possam ser feitos.
Antes de continuar vendo as leis utilizadas na Pneumática, vamos conhecer algumas questões sobre 
transformações e temperaturas que os gases e os líquidos podem sofrer.
Quando você estiver trabalhando com gases, terá de saber como podem ser medidas suas 
temperaturas e as transformações que eles sofrem ao serem aquecidos ou resfriados. Dependo da 
situação, você utilizará as medições baseadas em graus Celsius (°C) Fahrenheit (ºF) ou Kelvin (K). 
Vamos ver cada uma.
Temperatura em graus Celsius (°C)
A escala de temperatura de graus Celsius é dividida em 100 partes iguais. Zero grau Celsius (0°C) 
representa o congelamento da água, enquanto 100 graus Celsius (100°C) representa sua evaporação.
2 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICAE DO AR COMPRIMIDO 25
Temperatura em graus Fahrenheit (ºF)
A escala de temperatura de graus Fahrenheit é dividida em 180 partes iguais. O congelamento da água 
acontece aos 32 graus Fahrenheit (32°F) e a evaporação, aos 212 graus Fahrenheit (212°F).
A escala Fahrenheit foi utilizada principalmente pelos países colonizados pelos bri-
tânicos. Atualmente, seu uso se restringe a poucos países de língua inglesa, como os 
Estados Unidos e Belize. A escala Celsius é utilizada em países que adotam o SI, entre 
eles, o Brasil.
 VOCÊ 
 SABIA?
 CASOS E RELATOS
Nas férias de julho, um casal brasileiro resolveu viajar a Nova Iorque. Compraram as passagens 
de uma companhia aérea norte-americana, pois havia uma boa promoção. Minutos antes de 
pousar no aeroporto da Big Apple, o piloto americano informou aos passageiros a temperatura 
local, que era de 30°.
Ansiosos pela chegada a Nova Iorque, tiraram todos os casacos que vestiam e se prepararam para o 
desembarque. Pegaram as malas, passaram pela alfândega e, quando saíram do aeroporto, tomaram um 
tremendo susto. Estava um frio de bater os queixos! 
Foi aí que eles se lembraram de converter a temperatura que o piloto norte-americano tinha informado 
no avião. Os 30° de temperatura local a que o piloto se referiu era na escala Fahrenheit, que é o padrão 
para os EUA, enquanto no Brasil, o padrão é a escala Celsius. Fazendo rapidamente as contas, eles viram 
que 30°F equivale a 0°C! Estava explicada a confusão.
Temperatura em graus Kelvin (K)
A escala de temperatura de graus Kelvin é dividida em 100 partes iguais. A temperatura em Kelvin 
também é conhecida como “zero absoluto”, pois é a mínima temperatura natural. Nessas condições, não 
ocorre mais a vibração de moléculas, de modo que é impossível chegar a uma temperatura inferior. 
A temperatura mínima em graus Kelvin corresponde a -273,15°C. Esse valor é resultado da conversão 
entre graus Celsius e graus Kelvin: 
0°C = 273,15K
100°C = 373,15K
Relação entre escalas de temperatura
26 AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
Tmax - T
Tmax - Tmin
Nessa fórmula, temos as seguintes definições:
Tmax significa temperatura máxima de uma das escalas;
Tmin significa temperatura mínima de uma das escalas;
T significa temperatura atual de uma das escalas.
100 - ºC 373,15 - K
100 - 0 373,15 - 273,15
= 212 - ºF
212 - 32
=
Como vimos:
ºC significa temperatura em graus Celsius.
ºF significa temperatura em graus Fahrenheit.
K significa temperatura atual em Kelvin.
100 - ºC 373,15 - K
100 100
= 212 - ºF
180
= , dividindo os divisores por 20, temos:
100 - ºC 373,15 - K
5 5
= 212 - ºF
9
=
Comparação entre as escalas
A Figura 7 mostra um comparativo entre as escalas. Notamos que a comparação entre elas é feita 
sempre de acordo com o congelamento e a evaporação da água.
T Evaporação da
água
Congelamento da
água
100 212 373,15
100
divisões
180
divisões
100
divisões
0 32 273,15
Celsius Fahrenheit Kelvin
max
minT
Figura 7 - Comparativo entre as escalas de temperatura em Celsius, Fahrenheit e Kelvin
Fonte: FESTO DIDATIC, 2012a
Fases de transformação da água
Como você sabe, quando aquecemos a água ela se transforma em vapor, e quando a resfriamos, torna-se gelo. A 
esse processo damos o nome de transição de fase ou mudança de fase, que é a transformação de uma fase para outra. 
Uma característica bem interessante que pode ocorrer na mudança de fase é a mudança de temperatura. 
2 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA E DO AR COMPRIMIDO 27
As principais mudanças que ocorrem são:
f ) solidificação - transformação do estado líquido para o sólido;
g) fusão - transformação do estado sólido para o líquido;
h) condensação - transformação do vapor em água;
i) evaporação/ebulição - transformação da água em vapor.
A partir de várias experiências, os físicos criaram algumas medidas para facilitar o processo de análise de 
transformação dos líquidos e da própria água. Essas medidas são dadas por suas siglas: bar; atm (atmosfera); 
kgf (quilograma-força); N (newton); pé (medida de um pé); m (metro); dm (decímetro); gal (galão).
Veja na Tabela 1 as unidades de medida e as equivalências relativas à conversão de pressão e 
vazão volumétrica. Em negrito, marcamos as equivalências que são mais utilizadas.
Tabela 1: Conversão de pressão e vazão volumétrica
Equivalências
1kgf/cm² 14,22lbf/pol²
0,98bar ≈ 1bar
10m.c.a (metros de coluna de água)
0,968atm ≈ 1atm
1atm 1,083kgf/cm² ≈ 1kgf/cm²
14,51psi ≈ 14,7psi
1bar
1bar 1,083kgf/cm² ≈ 1kgf/cm²
14,51psi ≈ 14,7psi
100 kPa
1N/m² 0,0001kgf/cm²
1pé³/min (ft³/min) 28,32 l/min
1m³/min 1000 l/min
35,32pés³/min
264,17ga l/min
1dm³/min
1 Galão/min (gpm)
1 l/min
3,78 l/min
Fonte: PARKER HANNIFIN, 2000
A partir da lei geral dos gases, vamos ver agora as leis aplicadas à Pneumática. Cada lei leva o nome de 
seus descobridores, os físicos Blaise Pascal, Boyle-Marriotte, Gay-Lussac e Charles. 
28 AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
Lei de Pascal
O físico Blaise Pascal formulou a seguinte lei, que leva seu nome: “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”. O que Pascal quer dizer com isso? Ora, como o ar é muito compressível (você se lembra 
da característica da compressibildiade que vimos antes?) quanto está sob a ação de pequenas forças contido 
em um recipiente fechado, ele exerce uma pressão igual sobre as paredes, em todos os sentidos. A experiência 
que Pascal fez está ilustrada na Figura 8. Ele viu que, ao pressionar a tampa da garrafa, a pressão era distribuída 
em todo o recipiente e em todas as direções.
P
F
A
P
A
P
A
P
Figura 8 - Experimento de Pascal
Fonte: SENAI-RS
Lei de Boyle-Mariotte
Pela lei de Boyle-Mariotte podemos saber como ocorre a transformação isotérmica, isto é, a transformação 
que ocorre sobre uma mesma temperatura (“iso”, em grego, significa igual). Como já vimos nas propriedades 
físicas do ar comprimido, o ar tem uma propriedade específica para se tornar comprimido. O ar pode ser 
pressionado, variando seu volume conforme a força exercida em um recipiente. Assim, de acordo com a lei 
de Boyle-Mariotte, “em um sistema isotérmico, quanto menor o volume de um recipiente, maior é a pressão 
aplicada” (FIGURA 9).
Figura 9 - Experimento de Boyle-Mariotte
Fonte: SENAI-RS
Quanto maior a pressão sobre o ar, maior a variação de seu volume. Nesse tipo de ação, notamos que a 
variação do volume e de pressão ocorre com uma temperatura constante. Sabemos que, no sistema isotérmico 
(mesma temperatura), a temperatura do gás 1 é igual à temperatura do gás 2; ou seja: T1 = T2. Assim, utilizando 
a fórmula geral dos gases, temos: P1 . V1 = P2 . V2
2 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA E DO AR COMPRIMIDO 29
Lei de Gay-Lussac 
Pela lei Gay-Lussac podemos saber como ocorre a transformação isobárica, isto é, a transformação que 
ocorre sobre uma mesma pressão. Segundo a Lei de Gay-Lussac, “em uma transformação isobárica, quanto 
maior a temperatura, maior será o volume utilizado” (FIGURA 10).
(1,00 atm) (1,37 atm)
Gelo Água Fervento 
Figura 10 - Experimento de Gay-Lussac
Fonte: SENAI-RS
No sistema isobárico, a pressão do gás 1 é igual à pressão do gás 2, P1 = P2. Assim, utilizando a lei geral 
dos gases, temos:
P1 = P2
T1 > T2 V1 > V2 V2V1
T1 T2=
, ou .
Lei de Charles
Pela lei de Charles podemos saber como ocorre a transformação isocórica, ou isométrica, isto é, a transformação 
que ocorre sobre um mesmo volume. Segundo a lei de Charles, “quanto maior a pressão de um gás aplicada em 
um recipiente com um volume constante, maior será a temperatura desse gás” (FIGURA 11).
Gás Líquido
Figura 11 - Experimento de Charles
Fonte: SENAI-RS
No sistema isocórico (ou isométrico), o volume do gás 1 é igual ao volume do gás 2, V1 = V2. Utilizando a lei 
geral dos gases, temos:
V1 = V2
P1 > P2 T1 > T2 P2P1
T1 T2=
, ou .
30 AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL
 RECAPITULANDO
Estudamos neste capítulo as característicasdos sistemas pneumáticos que são usados, principalmente, 
como elementos de transmissão e força. Vimos as características do ar comprimido, além das características 
do próprio ar, que são atribuídas também ao ar comprimido. 
Conhecemos as formas de transformação de temperatura, pressão e volume que podem interferir na 
eficiência do ar comprimido, além das fases de transformação da água, que interferem também no rendimento 
do ar comprimido.
2 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA E DO AR COMPRIMIDO 31
Anotações:
PRODUÇÃO, PREPARAÇÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO
3
Agora que vimos as características e propriedades do ar comprimido, vamos estudar como 
ele é produzido, preparado e distribuído. Antes de tudo, você deve saber que, na pneumática, 
os gases sempre permanecem em seu estado, nas temperaturas e pressões normais. Isso quer 
dizer que, para produzir, preparar e distribuir o ar comprimido, ele sempre estará em seu estado 
normal, isto é, sem variações. 
Vamos ver como é a instalação de uma rede de ar comprimido. Na Figura 12 você acompanha 
todo o caminho que o ar natural percorre até se transformar em ar comprimido.
1
5 7 8
2 3 4 6 9 10 11
12
1. Compressor
2. Resfriador posterior ar/ar
3. Separador de condensados
4. Reservatório
5. Purgador automático
6. Pré - �ltro coalescente
7. Secador
8. Purgador automático eletrônico
9. Pré - �ltro coalescente grau x
10. Pré - �ltro coalescente grau y
11. Pré - �ltro coalescente z
12. Separador de água e óleo
Figura 12 - Produção, preparação e distribuição do ar comprimido
Fonte: FESTO DIDATIC, 2012a
3.1 PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO
A partir da Figura 12, apresentaremos cada elemento que compõe essa rede, que é formada 
por 12 elementos. 
AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL34
3.1.1 COMPRESSORES
Há vários tipos de compressores. Cada compressor deve ser escolhido de acordo com as características 
do ambiente em que será utilizado. O compressor tem como principais funções:
a) transformar o ar em ar comprimido;
b) filtrar o ar; 
c) armazenar o ar.
A Figura 13 mostra um exemplo de compressor com a sua simbologia. A compressão é feita pelo compressor, e o ar 
é armazenado no reservatório e sua simbologia ao lado direito.
 
Figura 13 - Compressor tipo pistão (amarelo), com reservatório de 25L (preto).
Fonte: SENAI-RS
Tipos de compressores
No Quadro 2, temos os tipos de compressores.
TIPO DESCRIÇÃO
Compressores 
volumétricos ou de 
deslocamento positivo
Trabalham com a ajuda de uma rotação em conjunto com o movimento 
alternado do pistão. Nesses compressores se consegue a elevação da 
pressão por meio da redução do volume ocupado pelo ar. 
O funcionamento é o seguinte: inicialmente, entra uma certa quantidade 
de ar no interior de uma câmara de compressão, na qual ocorre uma 
força para diminuir o volume dessa câmara, aumentando consequente-
mente a pressão do ar. Após essa fase, a câmara é liberada, de modo que 
o ar é liberado com uma pressão muito maior.
Compressores dinâmicos 
ou turbocompressores
Possuem duas partes principais: impelidor e difusor. O impelidor é uma 
parte rotativa munida de pás que transferem ao gás a energia recebida 
pelo acionador. Após essa fase, o escoamento feito pelo impelidor é 
recebido pelo difusor, que tem como principal função transformar a 
energia do gás em entalpia (transformação de energia), tendo assim um 
ganho de pressão.
Quadro 2 - Tipos de compressores
Fonte: PARKER HANNIFIN, [2001]
Os compressores volumétricos (ou de descolamento positivo) e dinâmicos (ou turbocompressores) 
possuem subdivisões. A Figura 14 mostra essa subdivisão.
3 PRODUÇÃO, PREPARAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO 35
Pistão
Diafragma
Palhetas
Radiais
Parafuso
Lóbulos
Anel Líquido
Axiais
Compressores
Alternativos Rotativos
Volumétricos Dinâmicos
Figura 14 - Divisão dos compressores conforme a sua funcionalidade
Fonte: PARKER HANNIFIN, [2001]
A seguir, veremos as características principais de cada tipo de compressor, iniciando pelo compressores 
volumétricos alternativos e os compressores volumétricos rotativos; posteriormente, teremos os 
compressores dinâmicos radiais e os compressores dinâmicos axiais.
Características dos compressores volumétricos alternativos
Compressor de pistão
O compressor de pistão, apresentado na Figura 15, leva o ar por meio do movimento do pistão (para 
cima e para baixo), comprimindo e descarregando o ar. Esses processos são controlados por válvulas de 
entrada e de descarga. Diferentes pressões são geradas por vários estágios de compressão em série e pelo 
uso de vários cilindros, e assim podem produzir diferentes volumes de ar. 
Os compressores de pistão podem ser construídos em vários modelos e com diferentes posicionamentos 
dos cilindros, como: vertical, horizontal, em V, em W ou horizontalmente oposto.
Figura 15 - Compressor por pistão
Fonte: FESTO DIDATIC, 20012a
Compressor de diafragma
O compressor de diafragma (FIGURA 16) usa eixos de ligação e diafragmas elásticos para compressão. Ao 
contrário do compressor de pistão, cujo pistão se move de um lado para outro entre duas posições, o compressor 
de diafragma é induzido a se mover em oscilações não lineares. O diafragma é fixo por sua extremidade e é 
movimentado pelo eixo de ligação, cujo comprimento depende da deformação do diafragma. 
AUTOMAÇÃO E MECATRÔNICA INDUSTRIAL36
Figura 16 - Compressor por diafragma
Fonte: FESTO DIDATIC, 2012a
Características dos compressores volumétricos rotativos
Compressor tipo palheta
O compressor tipo palheta (FIGURA 17) possui um rotor que gira excentricamente 1em relação à carcaça. Esse 
rotor possui rasgos radiais que se prolongam por todo o seu comprimento e nos quais são inseridas palhetas 
retangulares. Quando o rotor gira, as palhetas se deslocam radialmente sob a ação da força centrífuga e se 
mantêm em contato com a carcaça. O ar penetra pela abertura de sucção e ocupa os espaços definidos entre as 
palhetas. Devido à excentricidade do rotor e às posições das aberturas de sucção e descarga, os espaços entre as 
palhetas se reduzem, diminuindo o volume ocupado pelo ar e aumentando sua pressão, liberando-o para fora. 
Figura 17 - Compressor tipo palheta
Fonte: FESTO DIDATIC, 2012a
Compressor tipo parafuso
O compressor tipo parafuso (FIGURA 18) possui dois rotores em forma de parafuso que giram em sentido 
contrário, mantendo entre si uma condição de engrenamento. A conexão do compressor com o sistema é feita 
por meio das aberturas de sucção e descarga diretamente opostas. O ar entra pela abertura de sucção e ocupa 
os intervalos entre os filetes dos rotores. A partir do momento em que há o engrenamento de um determinado 
filete, o ar nele contido fica fechado entre o rotor e as paredes da carcaça. 
A rotação permite que o ponto de engrenamento vá se deslocando para a frente, reduzindo o espaço 
disponível para o ar, aumentando a compressão e, posteriormente, liberando a descarga. 
1 Dentro de um cilindro gira um rotor acionado pelo motor.
3 PRODUÇÃO, PREPARAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO 37
Figura 18 - Compressor tipo parafuso
Fonte: FESTO DIDATIC, 2012a
Compressor de lóbulo ou roots
O compressor de lóbulo ou roots (FIGURA 19) possui dois rotores que giram em sentido contrário, mantendo 
uma folga muito pequena no ponto de tangência entre si e com relação à carcaça. O ar penetra pela abertura de 
sucção e ocupa a câmara de compressão, sendo conduzido até a abertura de descarga pelos rotores. Este subtipo 
de compressor, apesar de ser classificado como volumétrico, não possui compressão interna. Os rotores apenas 
deslocam o ar de uma região de baixa pressão para uma de alta pressão.
Na verdade, a máquina é mais conhecida como soprador roots, sendo utilizada para elevações muito 
baixas de pressão.
Figura 19 - Compressor de lóbulo ou roots
Fonte: FESTO, 2012a
Compressor de anel líquido
O compressor de anel líquido (FIGURA 20) é um compressor de deslocamento rotativo. Um eixo com lâminas