AULA 01 CONCEITOS INICIAIS

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17/08/2017 1 
Sistemas Pneumáticos 
Conceitos Básicos de 
Fluidodinâmica 
ENERGIA MECÂNICA 
 Boa força; 
 Velocidades medianas; 
 Ótima precisão; 
 Custo baixo; 
 Baixa exigência de qualificação de M.O. 
ENERGIA HIDRÁULICA 
 Ótima força; 
 Baixas velocidades; 
 Boa precisão; 
 Custo alto; 
 Grande exigência de qualificação de M.O. 
ENERGIA ELETRICA 
 Força variável; 
 Altas velocidades; 
 Baixa precisão; 
 Custo alto; 
 Grande exigência de qualificação de M.O. 
ENERGIA PNEUMÁTICA 
 Força limitada; 
 Altas velocidades; 
 Baixa precisão; 
 Custo baixo; 
 Baixa exigência de qualificação de M.O. 
...vê-se a distribuição igual da 
pressão, através da compressão 
de um fluído. Ao Aplicar a força 
em um ponto, há 
transferência imediata 
uma 
desta 
pressão no recipiente. 
Blayse Pascal observou o comportamento da ação de uma dada força em 
corpos líquidos (gasosos e líquidos). Em resultado deste estudo, foi chegado a 
seguinte observação: “A pressão exercida em um ponto qualquer de um 
líquido estático é a mesma em todas as direções, e exerce forças iguais em 
áreas iguais”. 
 
- Vamos supor um recipiente cheio de um líquido, o qual é praticamente 
incompressível... 
Força é qualquer influência (externa ou interna) capaz de produzir uma 
alteração no movimento de um corpo, gerando trabalho. Esta, muitas vezes, é 
confundida com os conceitos e unidades de pressão (qual estudaremos 
adiante). 
 
Força é geralmente simbolizado pela letra “F”. 
 
Temos como unidade de medida de força o Newton (N), ou Quilograma força 
(kgf). 
 
 
Onde: 
 F = força (N ou kgf); 
 m = massa (kg); 
 a = aceleração (m/s²). 
M = 10 kgf 
F = m x a 
100 = 10 x a 
a = 100/10 
a = 10 m/s 
M = 10 kgf F = 0 
Se: ; 
logo: 
 
 
F = 100N 
F = m x a 
0 = 10 x a 
a = 0/10 
a = 0 m/s 
Assim como a força, é muito comum as pessoas confundirem os conceitos de 
pressão, e vice-versa. 
 
A pressão, no entanto, é muita mais ampla no sentido de definição e 
aplicação prática, pois ela leva em conta não só a força, mas também a área 
em que ela atua. Em suma, pressão na verdade é uma aplicação direta de 
uma força, sob uma unidade de área. 
 
Pressão é geralmente simbolizado pela letra “P”. 
P = F 
 A Onde: 
 P = pressão (kgf/cm² ou Bar); 
 F = força (kgf); 
 A = área (cm²). F = P x A 
Área Maior 
Pressão Menor 
(dissipação da força) 
Área Menor 
Pressão Maior 
(concentração da força) 
Pressão 
 kgf/cm² - Quilograma-força por centímetro quadrado; 
 N/m² - Newton por metro quadrado; 
 lbf/pol² - Libra-força por polegadas quadradas; 
 psi – Pounds per Square Inch (idem a lbf/pol² ); 
 Pa – Pascal; 
 kPa – Quilo Pascal; 
 MPa – Mega Pascal; 
 bar – Bar; 
 Atm – Atmosfera; 
 mmHg – Milímetro de coluna de mercúrio; 
 m.c.a. – Metro de coluna d’água. 
Fonte: JACUZZI. 
Bernoulli, com base nos princípios estudados por Pascal, e em conjunto a 
tese de Conservação de Energia, de Lavoisier, “ no universo nada se cria, 
nada se perde, tudo se transforma”; chegou a uma descoberta prática: 
 
“A pressão aplicada em um cilindro de menor diâmetro é proporcional ao de 
maior diâmetro, com suas forças devidamente relacionadas a estes, isto é, se 
aplicarmos a equação de Pascal (P = F/A), em um circuito composto por 2 
cilindro de áreas diferentes, podemos obter valores de multiplicados, isto é, de 
aumento da pressão no outro cilindro”. 
Aplicação do Conceito de Multiplicação de Forças – 
Macaco Hidráulico 
Exemplo: 
Quando aplicamos uma força de 100 kgf em uma área de 1 cm², obtemos como 
resultado uma pressão interna de 10 kgf/cm², agindo em toda a parede do 
recipiente com a mesma intensidade. 
 
Portanto: 
=> P1 = 10 kgf/cm² P1 = F1 => P1 = 100 (kgf) 
A1 1 (cm²) 
Temos então o fato que a pressão, agindo em todos os sentidos internamente 
na câmara da prensa, é de 10 Kgf/cm². 
 
Esta pressão deverá suportar um peso de 1000 Kgf, para isso a área A2 deverá 
ser tal para se fazer a relação de multiplicação. 
 
Sendo: 
P = F 
A 
Logo: 
 
F = P x A 
 
 
Temos: 
F2 = P1 ∙ A2 => F2 = 10 (kgf/cm²) x 100 (cm²) => F2 = 1000 kgf 
Se aplicarmos uma força de 150 kgf em uma área de 2 cm² (A1), Qual será a 
pressão interna do sistema em kgf/cm², que irá atuar em toda a parede do 
recipiente com a mesma intensidade? 
Exercício 
Se o diâmetro o cilindro que 
suporta o veiculo (A2) for de 12,4 
cm,, qual é a carga máxima que 
pode ser elevada? 
Calcular a força de avanço e de retorno de um atuador pneumático que tem 
êmbolo de Ø100 mm e haste de Ø20 mm, a 7 bar de pressão (Considerar 1 bar 
= 1 kgf/cm²) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Calcular o diâmetro de um atuador pneumático que irá atuar com 6 bar de 
pressão para movimentar uma carga de 500 kgf 
Exercício 
média de O termo velocidade normalmente refere-se à velocidade 
escoamento de um fluído através de um conduto conhecido. 
vazão pela área da secção 
Velocidade é dada geralmente pela letra “v”. 
 
Ela pode ser determinada dividindo-se a 
considerada. 
v = Q 
A 
Onde: 
 v = velocidade (m/s); 
 Q = vazão (l/s); 
 A = área (cm²). 
 m/min - metros por minuto; 
 cm/s – centímetros por segundo; 
 m/s - metros por segundo; 
 ft/s - pés por segundo. 
Vazão é outro conceito também muito confundido pelas pessoas. Esta tem 
muita confusão para com a velocidade. 
 
Vazão é o volume (quantidade) de determinado fluído (ar comprimido) que 
passa por uma determinada seção de um conduto que pode ser livre ou 
forçado por uma unidade de tempo. Ou seja, vazão é a rapidez com a qual um 
volume escoa. 
 
Vazão é geralmente simbolizada pela letra “Q”. 
Q = V 
t 
Q = v X A 
Onde: 
 Q = vazão (L/h); 
 V = volume (cm³); 
 v = velocidade (m/s); 
 A = área (cm²); 
 t = tempo (s). 
 m³/h – Metros cúbicos por hora. 
 L/h – Litros por hora. 
 L/min – Litros por minuto. 
 L/s – Litros por segundo. 
 gpm – Galões por minuto. 
 gph – Galões por hora. 
 pcm – Pés Cúbicos por Minuto; 
 cfm – Cubic feet minutes (idem a pcm). 
Relação: Volume - Vazão 
Volume 
V = S X A 
Vazão 
 
Q = v X A 
Conceitos Elementares, 
Essencialmente Aplicados à 
Pneumática Industrial 
A superfície terrestre é totalmente cercada por uma camada protetora, 
formada exclusivamente por ar. Este ar, que é de interesse vital, é uma mistura 
gasosa da seguinte composição: 
 
 Nitrogênio (N), aproximadamente 77% do volume; 
 Oxigênio (O), aproximadamente 20% do volume. 
 
Além disso, o ar contém resíduos de outros gases, representando 3%, sendo 
eles: Dióxido de Carbono (CO2), Monóxido de Carbono (CO), Argônio 
(Ar), Hidrogênio (H), Neônio (Ne), Hélio (He), Criptônio (Cp) e Xenônio 
(Xe). 
 
Apesar de insípido, inodoro e incolor, percebemos o ar pelos seus efeitos, 
através: dos ventos, aviões e pássaros que nele flutuam e se movimentam; 
sentimos também o seu impacto sobre o nosso corpo. Concluímos facilmente 
que o ar tem existência real e concreta, ocupando lugar no espaço. 
O AR 
A - Troposfera - 12 Km 
B - Estratosfera - 50 Km 
C - Mesosfera - 80 km 
D - Termosfera/Ionosfera - 500 Km 
E - Exosfera - 800 a 3000 Km 
0,710 kgf/cm² 
 
 
 
 
 
1,033 kgf/cm² 
 
 
 
 
 
1,067 kgf/cm² 
Sabemos que o ar tem peso, portanto, vivemos sob esse peso. A atmosfera 
exerce sobre nós uma força equivalente ao seu peso, mas não a sentimos, pois 
ela atuaem todos os sentidos e direções com a mesma intensidade. 
Pressão Atmosférica 
A pressão atmosférica varia proporcionalmente 
à altitude considerada. Esta variação pode ser 
notada nas várias facetas da crosta (relevos). 
A C 
D B 
E 
Pressão absoluta: é a soma da pressão atmosférica mais a 
sobrepressão (aquela indicada pelo manômetro). A pressão é 
especificada em Pascal [Pa] de acordo com o Sistema Internacional 
SI. Porém, em termos práticos, a designação “bar” ainda é comum. 
 
Pressão relativa: também chamada de sobrepressão (aquela 
indicada pelo manômetro), não está incluída a pressão atmosférica. 
Na tecnologia de ar comprimido, a pressão é normalmente 
especificada como pressão indicada em “bar” e sem o índice “g”. 
 
Pressão atmosférica: é a pressão exercida por uma coluna de 
mercúrio (Hg) de 76 cm de altura, a 0ºC de temperatura, ao nível do 
mar (barômetro de Torricelli). 
Torricelli 
Torricelli 
Conceitos de Pneumática 
Os conceitos físicos pertinentes à hidráulica, valem em totalidade para 
pneumática, já que trata-se de um meio fluídico, de comportamento parecido. 
Neste, estudaremos os princípios de: pressão, vazão, volume, força e velocidade. 
P1 x V1 = P2 x V2 
T1 T2 
Conceitos de Pneumática 
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Efeito combinado entre as três variáveis físicas: 
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. 
Assim, podemos encerrá-lo num recipiente com volume determinado e 
posteriormente provocar-lhe uma redução de volume usando uma de suas 
propriedades - a compressibilidade. 
 
Podemos concluir que o ar permite reduzir o seu volume quando sujeito à 
ação de uma força exterior. 
Compressibilidade 
Propriedade que possibilita ao ar voltar ao seu volume inicial uma vez extinto 
o efeito (força) responsável pela redução do volume. 
Elasticidade 
Propriedade do ar que lhe permite misturar-se homogeneamente com qualquer 
meio gasoso que não esteja saturado. 
Difusibilidade 
Propriedade do ar que lhe possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer 
recipiente, adquirindo o seu formato. 
Expansibilidade 
Como toda matéria o ar tem peso. Um litro de ar, a 0ºC e ao nível do mar, pesa 
1,293 x 10-3 Kgf. 
Peso do Ar 
Quando aquecido, o ar torna-se mas leve que o ar normal, atmosférico frio, pois 
sua densidade torna-se menor (menos densa que o ar frio).