Aula Introdução aos Princípios físicos

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Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Princípios físicos 
GUILHERME VELOSO 
1.0 INTRODUÇÃO 
Um sistema de automação industrial é constituído de três tipos de elementos: 
 
• Controladores (comando e regulação); 
• Atuadores (acionamento); 
• Sensores ; 
 
Cada um desses elementos pode ser implementado usando-se três tipos de energia: 
 
• Pneumática; 
• Hidráulica; 
• Elétrica; 
 
No entanto existem situações em que somente a energia hidráulica e a pneumática 
oferecem uma soluções mais eficientes, seguras e com grandes forças de acionamento, 
como na hidráulica. 
 
Eventualmente encontraremos equipamentos em que ocorre uma combinação do uso 
das energias acima. 
 
TABELA 
COMPARATIVA 
ENTRE AS 
ENERGIAS 
HIDRAULICA 
E 
 PNEUMATICA 
Hidráulica: grandes 
forças e precisão de 
movimentos. 
 
Pneumática: grandes 
variações de velocidade 
de forças (de pequenas 
a moderadas forças). 
2.0 PNEUMÁTICA 
. Expressão originada dos gregos, que significa fôlego, vento, sopro. 
 
. Estuda os movimentos e os fenômenos dos gases, no caso, o ar 
comprimido, que é a conversão da energia pneumática em energia 
mecânica, através dos respectivos elementos de trabalho. 
 
Substância fluida: aquela que quando submetida a uma ação, deforma-
se continuamente, no caso, aplica-se ao ar . 
 
 
O ar da atmosfera é uma mistura de gases composto de 78% de 
Nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de outros gases. O ar contém 
adicionalmente água em forma de vapor. 
2.1 APLICAÇÕES DA PNEUMÁTICA 
2.2 APLICAÇÕES DA PNEUMÁTICA 
Atualmente existem várias aplicações da pneumática no meio industrial 
e mesmo na nossa vida diária. Entre alguns exemplos de aplicações 
atuais de pneumática podemos citar: 
 
• prensas pneumáticas; 
• dispositivos de fixação de peças em máquinas ferramenta e esteiras; 
• acionamento de portas de um ônibus urbano ou dos trens do metrô; 
• sistemas automatizados para alimentação de peças; 
• robôs industriais para aplicações que não exijam posicionamento 
 preciso; 
• freios de caminhão; 
• parafusadeiras e lixadeiras; 
• broca de dentista; 
• pintura de peças; 
 
2.3 PROPRIEDADES DO AR COMPRIMIDO 
Vantagens: 
A. facilidade de obtenção, pois o ar está em quantidades ilimitadas; 
B. transportável e não há preocupação com o retorno de ar; 
C. fácil armazenamento em reservatórios; 
D. não existe o perigo de explosões; 
E. é inodoro, atóxico e limpo; 
F. fluido compressível; 
G. velocidades são altas de 1 a 2 metros/seg, podendo chegar a 4 m/s; 
H. insensível a mudanças de temperatura; 
I. acionamentos podem ser sobrecarregados até a parada; 
J. alto rendimento. 
 
Desvantagens: 
a. Presença de umidade e impurezas provocam corrosão e desgaste; 
b. o ar tem baixa viscosidade e ,portanto, pode escoar por pequenos orifícios, 
ocasionando vazamentos. 
c. Não há uniformidade de velocidade dos cilindros devido a expansão do ar; 
d. Escape de ar é ruidoso; 
e. custo alto devido o gasto de eletricidade; 
 
3.0 PRINCÍPIOS FÍSICOS DO AR 
Compressibilidade: ar permite reduzir o seu volume quando sujeito à ação de 
uma força exterior. 
 
Elasticidade: uma vez extinto o efeito (força) responsável pela redução do 
Volume, o ar voltar ao seu volume inicial. 
 
Expansibilidade: possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente, 
adquirindo o seu formato. 
 
Peso do ar : Como toda matéria concreta, o ar tem massa e, portanto, tem peso. 
O ar quente é mais leve que o ar frio. 
 
 
4.0 PRESSÃO ATMOSFÉRICA 
Camada formada por gases, principalmente por oxigênio (O2 ) e nitrogênio (N2), 
que envolve toda a superfície terrestre, responsável pela existência de vida 
no planeta. 
4.1 SISTEMAS DE UNIDADES 
 
 
4.2 UNIDADES DE PRESSÃO 
[1 pé = 12 polegadas = 12 in (inch) ] [utm = 9,81 kg] [1 slug= 14,62 kg] [ 1 kgf= 9,81 N] [ 1 lbf = 0,454 kgf] 
5.0 PRESSÃO ESTÁTICA 
5.1 TRANSMISSÃO DE FORÇA EM PRESSÃO ESTÁTICA 
PRESSÃO DINÂMICA 
 é a quantidade de energia necessária para manter o fluido em movimento, vencendo 
resistências. Neste casos, fluido em movimento, aplica-se a equação da energia. 
 
 
5.1 UNIDADES EQUIVALENTES DE PRESSÃO 
6.0 VAZÃO 
Vazão é o volume deslocado por unidade de tempo, dado em galões por minuto 
(gpm) ou litros por minuto (lpm) ou ainda em m3/seg. 
 
 Q = volume/tempo ou Q = VELOCIDADE X ÁREA TRANSVERSAL 
 
1 dm3 = 1 litro (água) 
1M3 = 1000 LITROS 
1 GALÃO = 3,78 LITROS 
Aplicação da hidráulica ou pneumática? 
Aplicação da hidráulica ou pneumática? 
Capacidade de 400 toneladas 
Aplicação da hidráulica ou pneumática? 
Capacidade de 40.000 toneladas de forjamento 
Aplicação da hidráulica ou pneumática? 
Laboratório para simulação de terremoto 
Aplicação da hidráulica ou pneumática? 
Instrumentação odontológica – até 500.000 rpm 
Aplicação da hidráulica ou pneumática? 
Aplicação da hidráulica ou pneumática? 
Aplicação da hidráulica ou pneumática? 
Aplicação da hidráulica ou pneumática?