Ar Comprimido: Vantagens e Desvantagens

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Vantagens e desvantagens do Ar Comprimido
Vantagens
Volume: o ar a ser comprimido se encontra em quantidades ilimitadas
Transporte: é facilmente transportável por tubulações. 
Armazenagem: pode ser armazenado em reservatórios. 
Temperatura: é insensível às oscilações de temperatura.
Segurança: não existe o perigo de explosão ou incêndio.
Construção: os elementos de trabalho são de construção simples.
Velocidade: permite alcançar altas velocidades de trabalho. 
Regulagem: as velocidades e forças são reguláveis sem escala
Segurança contra sobre carga: os elementos de trabalho são carregáveis até a parada final, sem prejuízo para o equipamento. 
Desvantagens
Preparação: impurezas e umidades devem ser evitadas, pois provocam desgastes nos elementos pneumáticos. 
Compressibilidade: não é possível se manter constante as velocidades de elementos de trabalho.
Potência: o ar é econômico até uma determinada força, cujo limite é 3000 Kgf. 
Escape de ar: o escape é ruidoso.
Custos: a produção do ar comprido é onerosa, pois depende de outra forma de energia. O custo do ar comprimido torna-se elevado se na rede de distribuição e nos equipamentos, se houverem vazamentos consideráveis
Propriedades do ar comprimido
 
Compressibilidade: O ar tem a propriedade de ocupar todo o volume de qualquer recipiente, adquirindo ser formato, já que não forma própria. Assim podemos fechá-lo em um recipiente com volume determinado e posteriormente provocar-lhe uma redução de volume usando uma força exterior. 
 
Elasticidade: Possibilita ao ar voltar ao seu volume inicial assim que instinto a força responsável pela redução.
 
Difusibilidade: Permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado.
 
Expansibilidade: Ocupa totalmente o volume de qualquer recipiente, adquirindo seu formato.
 
Peso do ar: Como toda matéria o ar tem peso. Um litro de ar, a 0ºC e ao nível do mar, pesa 1,293 x 10-3 Kgf.
Sistemas de Medidas
Tabela de equivalência entre as unidades
Para efeito de cálculo:
1 kgf/cm² = 1 Bar = 1 Atm = 760 mm/Hg = 100.000 Pa = 10 KPa
Exercícios
Converta as seguintes unidades
 
150 bar				Psi
300 Psi				Kgf/cm²
15 Atm				Psi
195 Kgf/cm²				mm/Hg
3,5 Kgf/cm²				Psi
2000 mm/Hg				Atm
Compressibilidade a temperatura constante (Transformação Isotérmica)
Lei de Boyle-Mariotte
 , ou ainda, e 
Lei de Boyle-Mariotte
Exemplo:
Considerando que na figura anterior o volume e pressão iniciais sejam de, respectivamente, 1,5 m³ e 1 bar, qual seria o volume V3 e a pressão P3?
Lei de Boyle-Mariotte
Transformação Isobárica – Lei de Gay-Lussac
Transformação Isobárica – Lei de Gay-Lussac
Exemplo:
O recipiente mostrado na figura anterior possui inicialmente um volume de 0,5 m³ de gás hélio a 20°C. Qual será o volume ocupado por esse gás quando a temperatura chegar a 35°C?
Transformação Isobárica – Lei de Gay-Lussac
Transformação Isocórica ou Isométrica
Transformação Isocórica ou Isométrica
Exemplo:
O recipiente da figura possui um volume fixo de 0,5 m³ de gás hélio a uma temperatura de 20° e pressão de 6 bar. Qual será a pressão registrada no manômetro quando a temperatura chegar a 35°C?
Transformação Isocórica ou Isométrica
Lei dos Gases ideais
Podem haver situações onde podem existir variações nas três variáveis citadas (volume, temperatura e vazão). Nessas situações podemos utilizar a lei dos gases ideais, que relaciona os estados iniciais e finais de um processo. Essa relação é descrita na equação matemática abaixo:
Lei dos Gases ideais
Exemplo:
Uma certa massa de gás ideal sob pressão de 10 bar e temperatura de 200K ocupa um volume de 0,5 m³. Qual o volume ocupado pela mesma massa de gás sob pressão 20 bar e temperatura de 300K?
Referencial Técnico
Na pneumática são utilizados dois referenciais técnicos para o dimensionamento dos sistemas de armazenamento e distribuição do ar comprimido. São eles:
Temperatura normal (Tn) = 293,15K (20°C)
Pressão normal (Pn) = 101325Pa (101325 N/m² = 1,01325 bar = 1 atm.)
Referencial Técnico
Exemplo:
Um dado reservatório possui volume de 1 m³ e contem em seu interior ar comprimido a uma pressão de 12 bar e temperatura de 26°C. Qual o volume normal de ar comprimido armazenado em seu interior?
Recalculando o volume para a pressão normal utilizando a lei de Boyle-Mariotti:
P1 = 1 atm (1,01325 bar) – estado normal do ar
P2 = 12 bar – pressão absoluta ou pressão do interior do reservatório
V1 = Volume a pressão P1
V2 = 1m³ - Volume do recipiente
Referencial Técnico
Recalculando o volume para a temperatura normal T1 de 20°C (293,15K):
V1 = Volume a temperatura T1
V2 = Volume a temperatura T2
T1 = 293,15 K (20°C)
T2 = 299,15 K (26°C)
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