1 Fluidos

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FLUIDOS
Fluidos são substâncias que são capazes de escoar e cujo volume
toma a forma de seu recipiente. Quando em equilíbrio, os fluidos
não suportam forças tangenciais ou cisalhantes. Todos os fluidos
possuem um certo grau de compressibilidade e oferecem
pequenas resistência à mudança de forma.
Os fluidos podem ser divididos em líquidos e gases. A principal
diferença entre eles são: os líquidos são praticamente
incompressíveis, ao passo que os gases são compressíveis; os
líquidos ocupam volumes definidos e tem superfícies livres ao
passo que uma dada massa de gás expande-se até ocupar todas
as parte do recipiente.
FLUIDOS
Quando utilizamos o que chamamos de fluído: água, na
roda d’água e ar, no cata-vento.
Tanto o ar como a água devem atingir as pás da roda
d’água ou do cata-vento com uma certa pressão.
É essa pressão, essa força distribuída sobre a área das pás
que faz com que tanto a roda quanto o cata-vento girem.
FLUIDOS
Dessa forma, podemos usar fluídos (líquidos e gases) para
produzir energia mecânica.
Em outras palavras, podemos transformar a energia de
pressão dos fluidos em energia mecânica.
FLUIDOS
A evolução tecnológica acabou por escolher dois fluidos
para participar dessa transformação: óleo e ar.
O ramo da tecnologia dedicado ao estudo das máquinas
que utilizam óleo sob pressão passou a chamar-se
Hidráulica.
Quando o fluido utilizado é ar sob pressão ou ar
comprimido, como é mais comumente chamado, estamos
no campo da Pneumática.
FLUIDOS
Compressibilidade - Tipos
Incompressíveis – fluídos que sofrem pequena variação da massa
específica mesmo com grande variações de pressão.
Apresentam-se permanentemente no estado líquido.
São utilizados em sistemas hidráulicos.
Ex.: Óleos minerais, fluídos à base de água, fluídos sintéticos.
Compressíveis – fluídos não viscosos, onde não se pode considerar a
massa específica constante.
Apresentam-se no estado gasoso.
São utilizados em sistemas pneumáticos.
Ex.: Ar comprimido, gases.
FLUIDOS - Princípio de Pascal
“Se uma força externa for aplicada sobre uma parcela de
área de um fluído confinado, a pressão decorrente será
transmitida integralmente a todo o fluído e à área do
recipiente que o contém.” (von Linsingen, 2001)
O funcionamento dos sistemas
hidráulicos e pneumáticos é
determinado fundamentalmente pelas
leis que regem o comportamento de
fluidos confinados, tanto em repouso
quanto em movimento constante ou
variável.
FLUIDOS
Este princípio pode ser estendido para demonstrar a
transmissão e multiplicação de forças, onde a aplicação de
uma força F1 de baixa magnitude é capaz de fazer com que
seja suportada uma força F2 de maior magnitude.
FLUIDOS
Tendo pressão igual a força sobre área, podemos
facilmente descobrir a força resultante, igualando as
equações e isolando a força resultante:
f
a
AF ×=
a
f
A
F
=
� = 	
�
�
				[	�	/	
	]
FLUIDOS
Na indústria, para pressurizar o ar ou o óleo, são
necessárias máquinas específicas:
Compressores, no caso de ar.
Bombas hidráulicas, para o óleo.
Os motores elétricos são responsáveis por movimenta
essas máquinas.
Embora em hidráulica e pneumática não se transforme
energia elétrica diretamente em energia mecânica, a
utilização de energia elétrica ocorre numa etapa anterior,
quando a transformamos em energia de pressão do fluido.
FLUIDOS
Porque utilizar Acionamentos 
Pneumáticos e Hidráulicos?
FLUIDOS
Existem situações em que somente a energia hidráulica e
pneumática oferecem uma solução mais eficiente e de
baixo custo.
Em algumas aplicações não é permitido a ocorrência de
faíscas elétricas (pintura de automóvel, mina de carvão,
fábrica de armamentos, etc.).
FLUIDOS
Quando utilizar Acionamentos 
Pneumáticos e Hidráulicos?
FLUIDOS
Hidráulicos
Sãoutilizados quando cargas da ordem de até centenas de 
toneladas estão envolvidas, como por exemplo em tratores, 
guindastes, ou quando se deseja uma alta precisão de 
posicionamento, como em máquinas de usinagem de 
precisão, micromanipuladores, etc., que em geral não 
podem ser obtidos com motores e sistemas elétricos.
FLUIDOS
São utilizados quando estão envolvidas cargas da 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.
Pneumáticos
FLUIDOS
Na pratica, pneumática é uma técnica em que o ar comprimido é
empregado como principal elemento de trabalho.
Ar comprimido: ar atmosférico compactado por meios
mecânicos, confinado em um reservatório, a uma determinada
pressão .
AR COMPRIMIDO 
FLUIDOS
Vantagens do Ar Comprimido
QUANTIDADE : O ar existe em quantidades ilimitadas .
TRANSPORTE : O ar comprimido é transportado por meio de 
tubulações. Não existe a necessidade de linhas de retorno como 
nos sistemas hidráulicos.
FLUIDOS
ARMAZENAGEM : O ar pode ser comprimido e armazenado em um 
reservatório sem a necessidade do compressor trabalhar 
continuamente . O compressor somente irá operar quando a 
pressão no reservatório cair a um determinado valor mínimo 
ajustado em um pressostato. 
Vantagens do Ar Comprimido
FLUIDOS
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 .
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 mais eficiente para as
indústrias alimentícias e farmacêuticas .
Vantagens do Ar Comprimido
FLUIDOS
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.
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 rpm em turbinas pneumáticas.
REGULAGEM : As velocidades e forças são reguláveis conforme a 
necessidade da aplicação
Vantagens do Ar Comprimido
FLUIDOS
Desvantagens do Ar Comprimido
PREPARAÇÃO : para que se tenha um ar de boa qualidade, isto é, 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 os gases, o que impossibilita a
utilização da pneumática com velocidades precisas, constantes e uniformes.
FORÇA: Os elementos pneumáticos são normalmente projetados para uma pressão
relativamente baixa. Portanto, as forças envolvidas são pequenas se comparadas a outros
sistemas.
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.
FLUIDOS
Unidade de conservação
Partículas de pó ou ferrugem e umidade que se condensam nas tubulações
podem ocasionar falhas ou avarias nas válvulas, por isso perto do local de
consumo é colocada uma unidade de conservação que é composta de:
- filtro de ar comprimido;
- regulador de pressão;
- lubrificador de ar comprimido.
FLUIDOS
Unidade de conservação
A pressão de trabalho nunca deve ser superior à indicada no aparelho. A
temperatura ambiente não deve ser maior que 50º C (máximo para copos de
material sintético)
FLUIDOS
Filtro de ar comprimido
A função do filtro de ar comprimido é de reter as partículassólidas e a umidade
condensada existente no ar comprimido.
FLUIDOS
Filtro de ar comprimido
O ar comprimido entra pelo orifício no corpo do filtro e flui através do defletor superior (A) causando uma ação de
turbilhonamento no ar comprimido. A umidade e as partículas sólidas contidas no ar são jogadas contra a parede do
copo (C) devido a uma ação centrífuga do ar comprimido turbilhonado pelo defletor. Tanto a umidade quanto as
partículas sólidas escorrem pela parede do copo devido à força da gravidade. O anteparo (B) assegura que a ação de
turbilhonamento ocorra sem que o ar passe diretamente através do elemento filtrante. O defletor inferior (E) separa a
umidade e as partículas sólidas depositadas no fundo do copo, evitando assim a reentrada das mesmas no sistema de ar
comprimido. Depois que a umidade e as maiores partículas sólidas foram removidas pelo processo de turbilhonamento,
o ar comprimido flui através do elemento filtrante (D) onde as menores partículas são retidas. O ar então retorna para o
sistema, deixando a umidade e as partículas sólidas contidas no fundo do copo, que deve ser drenado antes que o nível
atinja a altura onde possam retornar para o fluxo de ar. Esta drenagem pode ser executada por um Dreno Manual (F), o
qual é acionado por uma manopla (G) girando no sentido anti-horário, ou por um Dreno Automático, que libera o líquido
assim que ele atinja um nível pré-determinado. função do filtro de ar comprimido é de reter as partículas sólidas e a
umidade condensada existente no ar comprimido.
FLUIDOS
Regulador de pressão
O regulador de pressão mantém constante
a pressão de trabalho (secundária),
independentemente da pressão da rede
(primária) e de consumo do ar.
FLUIDOS
Regulador de pressão
O ar comprimido entra por (P) e pode sair por (P) apenas se a
válvula de assento estiver aberta. A secção de passagem regulável
está situada abaixo da válvula de assento (C). Girando totalmente
a manopla (D) no sentido anti horário (mola sem compressão), o
conjunto da válvula de assento (C) estará fechado. Girando a
manopla no sentido horário, aplica-se uma carga numa mola
calibrada de regulagem (A) fazendo com que o diafragma (B) e a
válvula de assento (C) se desloquem para baixo, permitindo a
passagem do fluxo de ar comprimido para a utilização (H). A
pressão sobre o diafragma (B) está balanceada através o orifício
de equilíbrio (G) quando o regulador está em operação. A pressão
secundária, ao exceder a pressão regulada, causará, por meio do
orifício (G), ao diafragma (B), um movimento ascendente contra a
mola de regulagem (A), abrindo o orifício de sangria (F) contido no
diafragma. O excesso de ar é jogado para atmosfera através de um
orifício (E) na tampa do regulador (somente para reguladores com
sangria).
FLUIDOS
Lubrificador de ar comprimido
O lubrificador acrescenta ao ar comprimido uma fina
névoa de óleo que irá se depositar nas válvulas e
cilindros, proporcionando a esses elementos a
necessária lubrificação.
Óleos Recomendados
Shell ...................................... Shell Tellus C-10
Esso ...................................... Turbine Oil-32
Esso ...................................... Spinesso-22
Mobil Oil ................................ Mobil Oil DTE-24
Valvoline ................................ Valvoline R-60
Castrol ................................... Castrol Hyspin AWS-32
Lubrax ................................... HR 68 EP
Lubrax ................................... Ind CL 45 Of
Texaco ................................... Kock Tex-100
FLUIDOS
Lubrificador de ar comprimido
O ar comprimido flui através do lubrificador por dois caminhos. Em baixas
vazões, a maior parte do ar flui através do orifício Venturi (B) e a outra
parte flui defletindo a membrana de restrição (A) e ao mesmo tempo
pressuriza o copo através do assento da esfera da placa inferior. A
velocidade do ar que flui através do orifício do Venturi (B) provoca uma
depressão no orifício superior (F), que, somada à pressão positiva do copo
através do tubo de sucção (E), faz com que o óleo escoe através do
conjunto gotejador. Esse fluxo é controlado através da válvula de regulagem
(G) e o óleo goteja através da passagem (I), encontrando o fluxo de ar que
passa através do Venturi (B), provocando assim sua pulverização. Quando o
fluxo de ar aumenta, a membrana de restrição (A) dificulta a passagem do
ar, fazendo com que a maior parte passe pelo orifício do Venturi (B),
assegurando assim que a distribuição de óleo aumente linearmente com o
aumento da vazão de ar. O copo pode ser preenchido com óleo sem
precisar despressurizar a linha de ar, devido à ação da esfera (C). Quando o
bujão de enchimento (H) é retirado, o ar contido no copo escapa para a
atmosfera e a esfera (C) veda a passagem de ar para o copo, evitando assim
sua pressurização. Ao recolocar o bujão, uma pequena porção de ar entra
no copo e quando este estiver totalmente pressurizado a lubrificação volta
ao normal.
FLUIDOS
FLUIDOS
FLUIDOS
IDENTIFIQUE O ACIONAMENTO
PNEUMÁTICO E HIDRÁULICO? 
FLUIDOS
Vantagens: 
- Matéria prima abundante e de baixo custo; 
- Facilidade no transporte e armazenamento de energia; 
- Não poluente; 
- Resistente a ambientes hostis; 
- Segurança; 
- Boa velocidade dos atuadores; 
- Auto proteção contra sobrecargas. 
Desvantagens:
- Economicamente inviável para pressões acima de 20 kgf/cm2; 
- Escape ruidoso; 
- Pequenas forças; 
- Requer tratamento inicial do ar; 
- Controle de velocidade impreciso. 
FLUIDOS
Vantagens:
- Grandes pressões e forças.
- Possibilidade de variações micrométricas de velocidade.
- Autolubrificação.
- Permitem uma rápida e suave inversão dos movimentos, devido a baixa
inércia.
Desvantagens:
- Alto custo.
- Baixo rendimento (atritos, transformação de energia, vazamentos
internos).
- Sensível às variações de temperatura (variação da viscosidade, risco de
incêndio).
FLUIDOS
Um adestrador quer saber o peso de um elefante. Utilizando um
a prensa hidráulica, consegue equilibrar o elefante sobre um pistão 
de 2000cm2 de área, exercendo uma força vertical F equivalente a 
200N, de cima para baixo, sobre o outro pistão da prensa, cuja área 
é igual a 25cm2. Calcule o peso do elefante. 
FLUIDOS
A figura representa uma prensa hidráulica. Determine o módulo da
força F aplicada no êmbolo A, para que o sistema esteja em
equilíbrio.
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