A1 e A2

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA</p><p>FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA</p><p>Curso de Graduação em Engenharia Mecânica</p><p>Sistemas de Controle Hidráulicos e Pneumáticos</p><p>Marcello Felipe de Moura Santos - 12011EMC041</p><p>Matheus Henrique de Moura Santos - 12011EMC042</p><p>ANPT 1 E 2 - Introdução à Hidráulica, Pneumática, Vácuo e a Elétrica</p><p>Uberlândia, junho de 2024.</p><p>Marcello Felipe de Moura Santos - 12011EMC041</p><p>Matheus Henrique de Moura Santos - 12011EMC042</p><p>ANPT 1 E 2 - Introdução à Hidráulica, Pneumática, Vácuo e a Elétrica</p><p>Atividade para a obtenção de nota parcial na disciplina Sistemas de Controle Hidráulico e Pneumático.</p><p>Solicitante: Prof. João Cícero da Silva</p><p>Uberlândia, junho de 2024.</p><p>Questão 1.</p><p>a. Quais as primeiras aplicações da hidráulica industrial e quem é considerado o pai da hidráulica industrial?</p><p>As primeiras aplicações da hidráulica industrial remontam a várias civilizações antigas que utilizavam sistemas hidráulicos para diversas funções práticas. Na irrigação, civilizações antigas, como os egípcios e mesopotâmicos, desenvolveram sistemas de irrigação para a agricultura. Utilizavam canais, diques e dispositivos como o shaduf (semelhante a um guindaste manual) para elevar a água de rios para as plantações mais altas.</p><p>Os gregos e romanos antigos também usavam a força da água para movimentar moinhos, que eram usados para moer grãos, serrar madeira e realizar outras tarefas mecânicas. Há de se destacar que os romanos, famosos pelos seus aquedutos, transportavam água de fontes distantes até as cidades, que era usada para banhos públicos, irrigação e esgoto. Nas cidades romanas, sistemas hidráulicos eram usados para fontes ornamentais e para saneamento, através de redes de esgoto.</p><p>No entanto, foi na Revolução Industrial que a hidráulica industrial se consolidou como uma força motriz. Um dos marcos mais importantes foi o desenvolvimento das prensas hidráulicas no século XIX, que revolucionaram a fabricação de peças e produtos ao permitirem a moldagem e o forjamento de metais com maior precisão e força, impulsionando diversos setores, como a indústria automobilística, têxtil e de construção naval. Outra aplicação pioneira foi na elevação de cargas, onde gruas hidráulicas, elevadores e plataformas hidráulicas surgiram como alternativas mais eficientes e seguras para o transporte vertical de materiais pesados.</p><p>Ao longo do século XX, a hidráulica industrial continuou a se desenvolver, impulsionada por avanços em bombas hidráulicas, válvulas e materiais. Sistemas hidráulicos mais potentes e precisos possibilitaram a criação de máquinas mais complexas e automatizadas, abrindo caminho para a automação industrial e a produção em massa.</p><p>O título de pai da Hidráulica Industrial é frequentemente atribuído a Harry Franklin Vickers (1898-1977), um inventor e industrial americano que fundou a Vickers Petroleum Equipment Company em 1921 e se tornou líder global em sistemas hidráulicos para diversas aplicações industriais. Ele foi responsável por diversas inovações cruciais na área, como o desenvolvimento de válvulas de alívio de pressão e bombas hidráulicas de alta pressão. Seus projetos aprimoraram significativamente a eficiência, precisão e confiabilidade dos sistemas hidráulicos, tornando-os indispensáveis para uma ampla gama de máquinas e equipamentos industriais.</p><p>b. Calcule a pressão barométrica em Uberlândia utilizando a expressão 6 descrita a seguir:</p><p>Questão 2.</p><p>a. Contextualize os dispositivos apresentados nas imagens a seguir:</p><p>Os equipamentos apresentados acima se trata de compressores. Tais equipamentos, utilizam-se do ar, sob determinadas condições (pressão e qualidade), como fonte de energia para o acionamento de automatismos, ou seja, aqueles meios, instrumentos, máquinas, ferramentas ou recursos capazes de potencializar, reduzir, e/ou eliminar a ação humana dentro de um processo produtivo, de forma a otimizar e melhorar a produtividade.</p><p>Sendo ambos compressores do tipo volumétrico ou deslocamento positivo, tem por princípio a elevação da pressão por meio da redução do volume ocupado pelo gás admitido. O que difere um do outro, é o elemento submetido ao movimento rotacional. No primeiro caso, se trata de rotores (parafusos helicoidais) que giram em sentidos opostos sob uma condição de engrenamento. Ao admitir o gás, este é selado entre o rotor e as paredes da carcaça. A condição de engrenamento, faz com que o gás se desloque para frente, reduzindo o espaço disponível e consequentemente comprimido até que seja expelido.</p><p>No segundo caso, o compressor é do tipo espiral, também conhecido como scroll. Neste, o elemento submetido à movimentação trata-se de espirais, sem um fixo e o outro móvel, que se movimenta de forma orbital. O gás permanece aprisionado e devido à forma como ocorre a movimentação das espirais, é transportado em pequenas bolsas de ar crescentes para o centro dela. O movimento do espiral em órbita cria uma sucção que puxa o gás admitido, sendo então comprimido ao que se move em direção ao centro do sistema, onde é descarregado.</p><p>b. Faça a abordagem dos subitens “d” e “e” da imagem a seguir:</p><p>Questão 3.</p><p>a. Quais são os primeiros experimentos da aplicação da energia de vácuo?</p><p>O vácuo é um conceito que fascinou filósofos e cientistas ao longo da história. Foi apenas no século XVII, que a possibilidade de produzir uma região do espaço sem ar ou com uma quantidade muito pequena começou a ser estudada. Galileu Galilei, a fim de se obter mais informações do motivo de bombas aspirantes não serem capazes de elevar a água a alturas maiores do que 10,3 m, realizou um experimento onde pesou dois balões de vidro: um com ar e outro aquecido, onde houve redução da quantidade de ar. Por notar pesos diferentes nos recipientes, concluiu que a ar tinha peso. No entanto, ele não desenvolveu um trabalho mais profundo sobre este tema e concluiu que a coluna de água acabava por romper-se por seu próprio peso.</p><p>Desde os tempos de Aristóteles, acreditava-se que o vácuo era impossível, mas isso mudou quando Evangelista Torricelli realizou sua famosa experiência com um tubo de mercúrio. Torricelli, aluno de Galileu, deu continuidade no tema, mostrando que poderia haver um espaço “vazio” acima da coluna de mercúrio e que a pressão atmosférica poderia ser medida pela altura dessa coluna. Esse marco levou ao desenvolvimento da tecnologia de vácuo, essencial para a ciência e a indústria modernas. Entre suas contribuições está a de estabelecer uma técnica metrológica para a medição da pressão atmosférica por meio de um equipamento que deu origem ao barômetro, que permitiu verificar que ao usar mercúrio no lugar da água, a coluna era de cerca de 76 cm. Observou que a razão entre as alturas da coluna de água e de mercúrio era igual a razão entre as densidades dos dois materiais. O barômetro de Torricelli consiste em um tubo fechado em uma de suas extremidades o qual é cheio de mercúrio. A extremidade aberta é, então momentaneamente fechada e o tubo é emborcado com essa extremidade em uma vasilha de mercúrio. O nível de mercúrio desce, então, até chegar a 76 cm aproximadamente entre o nível de mercúrio da vasilha e o do tubo. A interpretação é que a pressão do ar atmosférico sobre a superfície livre equilibra a coluna de mercúrio.</p><p>Hoje, temos bombas de vácuo, medidores e componentes específicos para lidar com diferentes pressões. Além disso, o vácuo é usado em uma variedade de aplicações, desde processos industriais até experimentos científicos. A tecnologia de vácuo continua a evoluir, impulsionando avanços em várias áreas.</p><p>Otto von Guericke, na Alemanha, desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento da tecnologia de vácuo. Seus experimentos pioneiros, iniciados em 1640, levaram à criação da primeira bomba mecânica de vácuo. Em seus primeiros experimentos, o cientista utilizou uma bomba d’água modificada para esvaziar um barril d’água, mas teve dificuldade. Sendo assim, modificou a bomba para retirar o ar do barril, mas com a impossibilidade</p><p>de vedação, ele utilizou hemisférios de cobre selados com tiras de couro. Von Guericke demonstrou a possibilidade de utilizar o vácuo para exercer grandes forças, sendo o experimento dos hemisférios de Magdeburgo de 1654, o mais famoso. Neste experimento, 8 cavalos tentaram separar os hemisférios, mas não conseguiram. Guericke, continuou a aperfeiçoar a bomba de vácuo, melhorando sua vedação e aperfeiçoando a válvula de saída.</p><p>Outros experimentos acerca do desenvolvimento histórico da ciência e tecnologia de vácuo pode ser visto abaixo.</p><p>b. Defina blister e cluster, surge e stall em máquinas de fluxos. Ilustre.</p><p>Em máquinas de fluxos, blister e cluster são formações indesejáveis que podem afetar a qualidade do funcionamento do sistema. De modo geral, blister é uma pequena bolha ou protuberância na superfície de um filme do fluido. É formado por ar ou algum gás que fica preso durante o processo de produção. Podem ser causados por vários fatores, como umidade excessiva, temperatura incorreta do processo, fluxo de ar irregular. O cluster, por sua vez, é uma aglomeração de blisters e é formado quando os blisters se agrupam em uma área específica. Estes podem ser causados pelos mesmos fatores que os blisters, além de superfície irregular ou contaminação do fluido de alimentação.</p><p>Surge e stall são termos usados para descrever as mudanças repentinas na velocidade do fluxo de material em uma máquina de fluxos. O surge é um aumento repentino na velocidade do fluxo. Já o stall é uma diminuição repentina na velocidade do fluxo. Ambos podem ser causados por mudanças na velocidade do fluido, assim como obstrução no fornecimento dele, além de falhas no sistema de controle.</p><p>Questão 4.</p><p>a. Faça a síntese sobre a imagem apresentada a seguir com os respectivos parâmetros e variáveis.</p><p>A imagem acima se trata de um diagrama de um sistema de ar comprimido. O primeiro símbolo (triângulo) visto da esquerda para direita, se refere ao suprimento de ar a ser enviado ao dispositivo de compressão, geralmente ar atmosférico. Por outro lado, o segundo símbolo (círculo + triângulo) se refere dispositivo que realiza a compressão, neste caso o compressor. Em uma vista rápida, nota-se a ausência da representação do elemento filtrante. As siglas e seus significados são expressos abaixo:</p><p>QLT: vazão livre teórica;</p><p>ηV: rendimento volumétrico;</p><p>ηk: rendimento termodinâmico;</p><p>ηm: rendimento mecânico;</p><p>DLE: descarga livre efetiva;</p><p>RC: razão de compressão;</p><p>DE: descarga efetiva;</p><p>Pman: pressão manométrica;</p><p>Pbar: pressão atmosférica;</p><p>b. Quais são os tipos ou classificação dos filtros?</p><p>Os filtros têm por principal objetivo reter qualquer material contaminante de um fluido, que mesmo quando pequenos tem efeitos degradantes, podendo ocasionar falhas no sistema e diminuindo a vida útil dele.</p><p>De acordo com (FIALHO, 2013) existem dois tipos de filtros, químico e mecânico. O primeiro é constituído de um reator que quando em contato com o fluido, gera uma reação química, transformando o contaminante em água e cloreto de sódio, no caso de sistemas hidráulicos, para posterior separação. Já o segundo é constituído de malhas ou poros com diferentes espaçamentos entre os fios, capaz de reter o contaminante. Geralmente, quando um filtro é especificado em tantos micrometros, estamos nos referindo a sua especificação nominal, isto é, se ele for de 10 micrômetros, o filtro reterá partículas com esta dimensão ou superior.</p><p>Num sistema hidráulico, o filtro pode estar localização em três posições diferentes, são eles: na linha de sucção, na linha de pressão ou na linha de retorno. Sua localização pode ser vista na imagem a seguir.</p><p>Em um sistema hidráulico, o sistema de filtragem pode ser posicionado em seções diferentes dele, sendo mais comum na linha de sucção, na linha de pressão ou na linha de retorno. Quando na linha de sucção, determina uma resistência hidráulica e, consequentemente, uma perda de pressão no ponto mais delicado do circuito, onde a diferença de pressão disponível é equivalente à de 1 atmosfera. A principal vantagem, é assegurar o processo de filtragem antes que ele atinja outros equipamentos.</p><p>O filtro na linha de pressão por sua vez, é normalmente utilizado quando se deseja obter melhor filtragem do fluido, a fim de se aumentar o máximo possível a vida útil de um determinado componente do sistema. Já o filtro na linha de retorno, é responsável pela filtragem de todo o fluido que retoma ao tanque, carregado de impurezas que se infiltraram no ciclo.</p><p>Questão 5.</p><p>a. Defina a filtragem de superfície e de profundidade.</p><p>A filtragem é um processo responsável pela retenção de possíveis contaminações existentes em fluidos. Geralmente, é especificado um ótimo nível de limpeza requerido nos componentes do sistema da máquina de fluxo, interferindo diretamente no tempo final de operação do sistema. Este é possível por meio do acoplamento de um dispositivo filtrante em alguma parte do sistema. Cabe ressaltar que o material usado na confecção de um filtro varia de acordo com o elemento a ser filtrado, aplicação, temperatura, entre outras informações. A principal diferença entre a filtragem de superfície e de profundidade é a maneira como ocorre a captura de impurezas e o tamanho delas.</p><p>Na filtragem de superfície, a retenção das impurezas é feita pelo meio exterior do filtro, através de um caminho direto para a passagem do meio filtrante, geralmente feito de tela. Uma vez que o processo de entrelaçamento dos fios pode ser controlado com precisão, as dimensões dos poros formados é o que determinará a o nível de filtragem do fluido, sendo este do tamanho da maior partícula que passará através do elemento sob teste em condições específicas. No entanto, com a formação do contaminante de superfície (item 3), permitirá ao meio filtrante capturar partículas menores do que a faixa de tamanho do poro. Normalmente, este tipo de filtração é mais eficaz para retenção de partículas com tamanho médio de até 25 mícrons e é mais comum em mecanismos de colisão ou peneiramento. No entanto, este sistema tem como desvantagem a maior rapidez com que se chega à saturação, ou seja, diminuindo a eficiência de filtragem.</p><p>Por sua vez, na filtragem de profundidade, o fluido deve tomar caminhos indiretos através do material que forma o meio filtrante. Sendo assim, a retenção das impurezas é feita principalmente pela deposição dentro dos poros do elemento filtrante, geralmente de tamanhos variados, constituído principalmente por microfibras entrelaçadas, que formam uma área maior de filtragem e retenção e que possuem granulometria bem pequena e que consegue reter partículas microscópicas, com tamanho médio de até 2 mícrons. Este tipo de filtração é mais comum em mecanismos de embaralhamento. A principal vantagem deste sistema é a maior capacidade volumétrica de filtragem, maior retenção de partículas e qualidade final do fluido mais acurada.</p><p>Cabe ressaltar que não há pior ou melhor sistema de filtragem em engenharia. O que irá determinar sua escolha, são os requisitos estabelecidos durante a fase de projeto, a exemplo da vazão, pressão de trabalho, viscosidade, temperatura, tipo de operação (contínuo ou batelada), compatibilidade química entre o fluido e o meio filtrante, e principalmente a qualidade final do fluido a ser utilizado e seu destino.</p><p>b. Identifique os componentes do diagrama elétrico aplicado no acionamento dos sistemas hidráulicos, pneumáticos e vácuo e verifique se há inconsistências, quais e ilustre os componentes com imagens reais.</p><p>Motor elétrico trifásico.</p><p>Relê térmico.</p><p>Contator.</p><p>Fusível.</p><p>Bobina do contator.</p><p>Referências Bibliográficas</p><p>· https://www.atlascopco.com/pt-br/compressors/wiki/compressed-air-articles/scroll-compressors</p><p>· https://www.pocfiltros.com.br/blog/filtro-superficie-filtro-profundidade/#:~:text=O%20que%20difere%20o%20filtro,alguns%20j%C3%A1%20v%C3%AAm%20de%20f%C3%A1brica.</p><p>· https://www.luboleo.com.br/post/filtra%C3%A7%C3%A3o-de-superf%C3%ADcie-x-filtra%C3%A7%C3%A3o-de-profundidade</p><p>· https://www.tecnoflexpe.com.br/wp-content/uploads/2017/02/Manual-de-Filtragem-Hidr%C3%A1ulica-Parker.pdf</p><p>· https://www.parker.com/literature/Brazil/M2001_2_P_06.pdf</p><p>· http://www.sbvacuo.org.br/noticias/o-que-e-vacuo.pdf</p><p>· https://sites.ifi.unicamp.br/labvacrio/files/2015/07/Cap-1.pdf</p><p>image5.png</p><p>image6.png</p><p>image7.png</p><p>image8.png</p><p>image9.png</p><p>image10.png</p><p>image11.png</p><p>image12.png</p><p>image13.png</p><p>image14.jpeg</p><p>image15.png</p><p>image16.png</p><p>image17.png</p><p>image18.png</p><p>image19.png</p><p>image1.png</p><p>image2.jpg</p><p>image3.jpg</p><p>image4.png</p>