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SISTEMAS HIDRÁULICOS & PNEUMÁTICOS
Professor: José Antonio S. Corbacho
Hidráulica e Pneumática - são
tecnologias associadas a geração,
controle e transmissão de fluídos
pressurizados.
Conceitos e princípios básicos Hidráulica e Pneumática
pressurizados.
Fluído - substância que se deforma
continuamente sob a aplicação de uma
pressão (tensão de cisalhamento), não
importando quão pequena possa ser.
Existem situações em que somente a
energia hidráulica e/ou pneumática
oferece uma solução mais eficiente e de
baixo custo, pois em algumas aplicações
Conceitos e princípios básicos Hidráulica e Pneumática
baixo custo, pois em algumas aplicações
não é permitido a ocorrência de faíscas
elétricas (pintura de automóvel, mina de
carvão, fábrica de armamentos, etc.).
Conceitos e princípios básicos Hidráulica e Pneumática
Conceitos e princípios básicos Hidráulica e Pneumática
A seleção da tecnologia para atuação depende de vários aspectos como
custos, condições ambientais, mantenabilidade, confiabilidade, etc.
Sob o ponto de vista de requisitos técnicos, o gráfico apresenta os
domínios de utilização dos sistemas em função Força x Velocidade de
atuação:
São acionamentos que utilizam o fluido líquido sob
pressão.
São utilizados quando cargas da ordem de até
centenas de toneladas estão envolvidas.
Sistemas Hidráulicos
centenas de toneladas estão envolvidas.
Exemplo: tratores, guindastes.
Ou quando se deseja uma alta precisão de
posicionamento.
Exemplo: máquinas de usinagem de precisão, micro
manipuladores, etc., que em geral não podem ser
obtidos com motores e sistemas elétricos.
São acionamentos que utilizam o fluido gasoso sob
pressão.
São utilizados quando estão envolvidas cargas da
ordem de até uma tonelada onde se deseja
Sistemas Pneumáticos
ordem de até uma tonelada onde se deseja
movimentos de duas posições (início e fim)
limitadas por batentes mecânicos, como em
máquinas de fixação ou transporte de peças, ou
quando se deseja altas rotações (milhares de
r.p.m.), como no caso de fresadoras pneumáticas,
broca de dentista, etc.
Introdução à pneumática
Pneumática - parte da física que se ocupa da
dinâmica e dos fenômenos físicos
relacionados com os gases ou vácuos.
Pneumática - estudo da conservação da
energia pneumática em energia mecânica,
através dos respectivos elementos de
trabalho.
O termo pneumática é derivado do grego
Pneumos ou Pneuma (respiração, sopro).
Introdução à pneumática
Como meio de racionalização do trabalho, o
ar comprimido vem encontrando, cada vez
mais, campo de aplicação na indústria,
assim como a água, a energia elétrica, etc.assim como a água, a energia elétrica, etc.
Somente na segunda metade do século XIX
é que o ar comprimido adquiriu importância
industrial.
Sua utilização é anterior ao inventor
Leonardo Da Vinci, que em diversos inventos
dominou e usou o ar.
Introdução à pneumática
No velho testamento, são encontradas
referências ao emprego do ar comprimido:
na fundição de prata, ferro, chumbo e
estanho.estanho.
A história demonstra que há mais de 2000
anos os técnicos construíam máquinas
pneumáticas, produzindo energia
pneumática por meio de um pistão - como
instrumento de trabalho utilizavam um
cilindro de madeira dotado de êmbolo.
Introdução à pneumática
Um longo caminho foi percorrido, das máquinas
impulsionadas por ar comprimido na Alexandria -
centro cultural vigoroso no mundo helênico - onde
foram construídas as primeiras máquinas reais, no
século III a. C., aos engenhos pneumoeletrônicosséculo III a. C., aos engenhos pneumoeletrônicos
de nossos dias - Evangelista Torricelli, o inventor
do barômetro, um tubo de mercúrio para medir a
pressão atmosférica, James Watts - com a
invenção da máquina a vapor, tendo início a era da
máquina, entre outros nomes.
Introdução à pneumática
Portanto, o homem sempre tentou aprisionar
esta força para colocá-la a seu serviço, com
um único objetivo: controlá-la e fazê-la
trabalhar quando necessário.trabalhar quando necessário.
Atualmente, o controle do ar suplanta os
melhores graus da eficiência, executando
operações sem fadiga, economizando
tempo, ferramentas e materiais, além de
fornecer segurança ao trabalho.
Introdução à pneumática
Na pratica, pneumática é uma técnica em
que o ar comprimido é empregado como
principal elemento de trabalho.
A energia pneumática provém da
compressão do ar atmosférico por meios
mecânicos, confinado em um reservatório,
transformando-o em ar comprimido a uma
dada pressão de trabalho.
Introdução à pneumática
Vantagens da pneumática
Quantidade - o ar existe em quantidades
ilimitadas;
Incremento da produção - com
investimento relativamente pequeno;
Transporte - o ar comprimido é transportado
por meio de tubulações, não existe a
necessidade de linhas de retorno como nos
sistemas hidráulicos;
Vantagens da pneumática
Armazenagem - o ar pode ser comprimido e
armazenado em um reservatório sem a
necessidade do compressor trabalhar
continuamente.continuamente.
O compressor somente irá operar quando a
pressão no reservatório cair a um
determinado valor mínimo ajustado em um
pressostato.
No caso da hidráulica, há a necessidade do
contínuo trabalho da bomba;
Vantagens da pneumática
Segurança - o ar comprimido não apresenta
perigos de explosão ou incêndio.
A pressão do ar comprimido utilizado na
pneumática é relativamente baixa (6 a 12
bar) comparada a hidráulica (350 bar);
Temperatura - o ar é insensível às variações
de temperatura.
Já o óleo tem sua viscosidade afetada pela
temperatura;
Vantagens da pneumática
Limpeza - como o fluido de utilização é o ar
comprimido, não há risco de poluição ambiental,
mesmo com eventuais vazamentos.
Este fato torna a pneumática a opção maisEste fato torna a pneumática a opção mais
eficiente para as indústrias alimentícias e
farmacêuticas;
Construção - o custo construtivo é relativamente
menor comparado aos sistemas hidráulicos.
Isso se deve ao fato das pressões serem mais
baixas possibilitando que os elementos sejam
menos robustos e mais leves.
Vantagens da pneumática
Velocidade - o ar comprimido permite alta
velocidade de deslocamento, entre 1 e 2m/s, pode
chegar a 10m/s em cilindros especiais e 500.000
r.p.m. em turbinas pneumáticas;r.p.m. em turbinas pneumáticas;
Regulagem - as velocidades e forças são
reguláveis conforme a necessidade da aplicação;
Segurança contra sobrecarga – os elementos
pneumáticos podem ser solicitados em carga até
parar sem danificá-los.
Desvantagens da pneumática
Preparação - para que se tenha um ar de boa qualidade,
isento de impurezas e umidade, é necessário uma boa
preparação do ar, isso é possível através da utilização de
filtros e purgadores;
Compressibilidade - esta é uma característica de todos osCompressibilidade - esta é uma característica de todos os
gases, o que impossibilita a utilização da pneumática com
velocidades precisas, constantes e uniformes, além disso, é
impossível obter paradas intermediárias;
Força - os elementos pneumáticos são normalmente
projetados para uma pressão relativamente baixa, as forças
envolvidas são pequenas se comparadas a outros sistemas;
Desvantagens da pneumática
Escape de ar - sempre que o ar é expulso de um
atuador provoca um ruído relativamente alto, este
problema pode ser atenuado através do uso de
silenciadores;silenciadores;
Custos - os custos de produção (compressão),
armazenamento, distribuição e manutenção podem
ser considerados significativos.
Entretanto o custo da energia é em parte
compensado pelos elementos de preços
vantajosos e da rentabilidade do equipamento;
Propriedades físicas do ar
O ar, assim como todos os gases, tem a
propriedade de ocupar todo o volume de qualquer
recipiente, adquirindo seu formato, já que não tem
forma própria.forma própria.