Circuitos fluido mecânicos aula 1

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Circuitos fluido mecânicos aula 1 
Contrato acadêmico 
� É proibido atender celular em sala de aula. 
� Havendo necessidade de manter celular ligado deixar no modo “vibra” e atender fora 
da sala de aula. 
� É proibido fotografar e filmar as aulas. 
Pneumática - Histórico 
� O termo pneumática é derivado do grego Pneumos ou Pneuma (respiração, sopro) e é 
definido como a parte da Física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos 
relacionados com os gases ou vácuos. 
� Em Alexandria, foram construídas as primeiras máquinas reais, no século III a. C. Neste 
mesmo período, Ctesibios fundou a Escola de Mecânicos, também em Alexandria, 
tornando-se, portanto, o precursor da técnica para comprimir o ar. 
� Heron de Alexandria (Egito) constrói um dispositivo esférico, que girava movido pela 
pressão de escape do vapor (Princípio de ação e reação). 
� Denominou o seu invento de Eulópila. 
 
� Uma das grandes façanhas de Heron foi o projeto um dispositivo para a abertura dos 
portais de um templo egípcio. 
� O ar aquecido pela chama do templo, pressurizava um recipiente subterrâneo com 
água, provocando o escoamento de porte dela para um balde, cujo peso finalmente 
movia o dispositivo de abertura. As portas do templo ficavam, portanto, 
“automaticamente”, abertas enquanto a chama sagrada, no interior do altar, 
permanecesse acesa! 
 
� É de Heron também o desenvolvimento de um órgão acionado pneumaticamente: 
� Um pistão movido por uma hélice do tipo moinho de vento comprimia ar para dentro 
de um reservatório em forma de sino, do qual se encaminhava o ar para os tubos do 
árgão. 
� É o primeiro registro de construção de um reservatório de ar comprimido objetivando 
a uniformização da pressão e do fluxo do ar. 
 
� Durante um longo período, o desenvolvimento da energia pneumática sofreu 
paralisação, renascendo apenas nos séculos XVI e XVII, com as descobertas dos 
grandes pensadores e cientistas como Galileu, Otto Von Guericke, Robert Boyle, Bacon 
e outros, que passaram a observar as leis naturais sobre compressão e expansão dos 
gases. 
� No decorrer dos séculos, desenvolveram-se várias maneiras de aplicação do ar 
comprimido, com o aprimoramento da técnica e novas descobertas. 
 
Revisão de conceitos fundamentais 
� Após uma beve introdução sobre as origens da aplicação do ar comprimido pelo 
homem se faz necessário uma pequena revisão de conceitos fundamentais que serão 
aplicados ao longo do semestre. 
� Pressão é uma grandeza que expressa a relação entre uma determinada força exercida 
sobre uma área. 
 
� Aplica-se uma força de 80 Newtons em uma placa de 1 metro quadrado. Qual é a 
pressão em N/m2? 
Resposta : 80N/m² 
� A pressão será maior ou menor se a placa tivesse 0,8 de metro quadrado? 
Resposta: 100N/m² portanto maior . 
� Qual a pressão exercida por um tanque de água que pesa 1000 N, sobre a sua base 
que tem uma área de 2,0 m2? 
Resposta : P= F ==> A ==> P = 1000N ==> P= 500 N/ m² 
 A 2m² 
� Se o tanque tivesse 3000N e a base fosse de 6,0m2, a pressão seria maior ou menor? 
Resposta : P= F ==> A ==> P = 3000N ==> P= 500 N/ m² 
 A 6m² 
� A água contida num tanque exerce uma pressão de 40 N/m2 sobre a sua base. Se a 
base tem uma área de 10 m2, calcule a força exercida pela água sobre a base. 
Resposta : P= F ==> F = P X A ==> 40 N . 10 m² ==> F = 400 N 
 A m² 
� Qual é a pressão (em Kgf/cm2) embaixo de um tanque cujo raio tem 80cm e 1,5m de 
altura? 
Resposta : Este slide havia sido colocado para raciocínio da equipe, neste caso faltam 
dados para calcular a pressão no fundo do tanque. Como dito em sala, se fosse 
informado o material armazenado poderíamos fazer o cálculo, pois uma vez sabendo o 
peso específico do material multiplicaríamos pela aceleração da gravidade e altura da 
coluna do líquido o que nos daria a pressão exercida no fundo do tanque. 
 
Fatores de conversão de Unidades de pressão 
1 kgf/cm2 = 14,22 lbf/pol2 (psi) 
1 kgf/cm2 = 0,98 bar 
1 bar = 1,0196 Kgf/cm2. 
1 bar = 14,503 psi 
1 psi = 0,0703Kgf/cm2. 
1 psi = 0,0689 bar 
Faça a conversão dos valores abaixo 
 
* 
* Calcular a força utilizando uma pressão de 6 bar em uma área 5 cm2. 
Resposta: 
6 bar = 6,1176 kgf/ cm² 
F = P X A ==> 6,1176 kgf X 5 cm² ==> F = 30,59 Kgf 
 cm² 
 
* Calcule a área de um cilindro para uma pressão de 200 psi e uma força de 500 Kgf. 
Resposta: 
200 psi = 14,06 kgf/cm² 
A = F : P ==> A = 500 Kgf ==> A 35,56 cm² 
 14,06 kgf/cm² 
 
* Calcular o diâmetro do cilindro para uma pressão de 6 bar, utilizando uma força de 500 
Kgf. 
Resposta: 6 bar = 6,1176 kgf / cm² 
A = F : P ==> A = 500 kgf ==> 81,73 cm² 
 6,1176 kgf/cm² 
 
A= pi xD² == > 4 X 81,73 cm² = 3,1416 X D² ==> D² = 326,92 ==> D² = 104,0616 
 4 3,1416 
 
D = 10,20cm 
 
* Calcular a força de avanço e de retorno para um cilindro de ø 100 mm do êmbolo e ø 
20 mm da haste, utilizando uma pressão de 7 bar. 
 
 
Diâmetro do êmbolo 100 mm = 10 cm 
Diâmetro da haste 20 mm = 2 cm 
Área do êmbolo em cm² (avanço do cilindro)==> pi xD² ==> 3,1416 x 10² = 78,54 cm² 
 4 4 
 
Área da haste em cm² ==> pi xD² ==> 3,1416 x 2² = 3,1416 cm² 
 4 4 
 
Área do retorno = Área do êmbolo – Área da haste = 78,54 cm² - 3,1416 cm² = 75,40 cm² 
 
7bar = 7,1372 kgf/cm² 
 
Força de avanço = Pressão X Área avanço (êmbolo) ==> 7,1372 kgf X 78,54 cm² = 560,55 kgf 
 cm² 
 
Força de retorno = Pressão X Área retorno ==> 7,1372 kgf X 75,39 cm² = 538,14 kgf 
 cm²