Atuadores Hidráulicos e Pneumáticos

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ATUADORES
 Pneumático;
 Hidráulico;
 Elétrico;
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ATUADORES – HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS
Quanto ao tipo de fluido empregado, podem ser:
 Pneumáticos: quando utilizam fluido em estado gasoso, geralmente o ar
comprimido;
 Hidráulicos: quando utilizam fluido em estado líquido, geralmente óleos hidráulicos
minerais ou sintéticos
Em um sistema hidráulico ou pneumático, os atuadores são equipamentos
capazes de converter energia hidráulica/pneumática em energia mecânica que é
utilizada para a movimentação de cargas e acionamento de mecanismos em geral.
Os atuadores, hidráulicos ou pneumáticos, podem ser classificados segundo alguns
diferentes critérios:
Quanto ao movimento que realizam, podem ser:
 Lineares: quando realizam deslocamento linear (ou de translação). São
genericamente chamados de cilindros.
 Angulares: quando realizam deslocamento angular limitado. São genericamente
chamados de cilindros giratórios.
 Rotativos: quando realizam deslocamento angular ilimitado (rotação contínua). São
geralmente chamados de motores.
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ATUADORES - PNEUMÁTICOS
 VANTAGENS DO AR COMPRIMIDO. 
 Quantidade. 
 Transporte. 
 Armazenamento. 
 Temperatura. 
 Segurança. 
 Limpeza. 
 Velocidade. 
 Construção dos elementos. 
 Regulagem. 
 Seguro contra sobrecargas. 
 DESVANTAGENS DO AR COMPRIMIDO. 
 Preparação. 
 Compressibilidade. 
 Força. 
 Escape de ar. 
 Custos. 
 Menor Precisão.
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VÍDEO
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VÍDEO - AUTOMATIZAÇÃO
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PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO
ÓleoÁguaParticulado
Consequências da má qualidade do ar
• Oxidação(Água).
• Problemas em vedações por abrasividade (particulado).
• Problemas em vedações por contaminação por água e óleo dos compressores.
• Travamento de válvulas. 
Resultados:
• Vazamentos.
• Baixas velocidades.
• Redução do tempo de vida.
• Redução da confiança na produção.
• Mau funcionamento.
ATUADORES - PNEUMÁTICOS
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ATUADORES - PNEUMÁTICOS
PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO
ÓleoÁguaParticulado
Class Residual de Óleo
µm mg/m³ DTP [°C] g/ m³ mg/m³
1 0,1 0,1 -70 0,003 0,01
2 1 1 -40 0,12 0,1
3 5 5 -20 0,88 1
4 15 8 +3 6,0 5
5 40 10 +7 7,8 25
6 - - +10 9,4 -
7 - - n.d. n.d. -
Partículas Sólidas Residual de Água
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ATUADORES - PNEUMÁTICOS
PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO
Qualidade de ar comprimido classe 5. 4. 4.
Partículas Sólidas: classe 5 
Residual de água: classe 4
Residual de óleo: classe 4 para óleos mineral/ sintético
Ar comprimido de uso geral, recomenda-se:
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PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO
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ATUADORES - PNEUMÁTICOS
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COMPRESSORES
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Compressor de Pistão
Compressor de pistão de simples estágio: Quando o pistão faz o movimento de
descer, é criado um vácuo dentro da camisa do pistão, forçando o ar atmosférico
preencher o volume interno da camisa do pistão. Quando o pistão faz o movimento de
subir, o deslocamento do ar faz com que a válvula de retenção feche, forçando o ar a
se dirigir para o reservatório de ar comprimido.
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ATUADORES - PNEUMÁTICOS
Compressor de Pistão
Compressor de Pistão de Duplo Estágio: O ar é tomado da atmosfera e
passa por dois estágio de compressão. E entre eles o ar é refrigerado, para
eliminar o calor excessivo criado pelo atrito proveniente dos pistões.
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Compressor de Diafragma
Seu funcionamento é similar ao do compressor de pistão, porém, o ar atmosférico não
tem contato com as partes mecânicas do pistão, tão pouco com os componentes
lubrificados de um compressor. Desta forma o ar comprimido gerado pelo compressor
por diafragma é mais limpo que o do compressor de pistão. Este tipo de compressor é
bastante utilizado na indústria farmacêutica e alimentícia.
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ATUADORES - PNEUMÁTICOS
Compressor por Palheta
A força centrípeta promoverá o deslocamento das palhetas, que irão sugar
o ar atmosférico para dentro do compressor. O compressor por palheta tem como
principal característica, ser um compressor com capacidade de gerar um grande
volume de ar comprimido com baixa pressão.
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Compressor de Parafuso
Através do movimento rotativo de dois parafusos, um côncavo e outro convexo, o ar é 
arrastado da atmosfera para dentro do compressor de ar. As principais características 
do compressor de parafuso são:
 Alto rendimento
 Grande vazão
 Pressão contínua
 Isento de óleo
 Baixa índice de manutenção
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VÍDEO
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ATUADORES - PNEUMÁTICOS
FILTROS
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ATUADORES - HIDRÁULICOS
Hidráulica: 
Hidráulica é uma palavra que vem do grego e é a união de hydro = água, e aulos =
condução/aula/tubo é, portanto, uma parte da física que se dedica a estudar o
comportamento dos líquidos em movimento e em repouso. É responsável pelo
conhecimento das leis que regem o transporte, a conversão de energia, a regulagem e o
controle do fluido agindo sobre suas variáveis (pressão, vazão, temperatura,
viscosidade, etc).
Óleo-hidráulica: 
A óleo-hidráulica é definida como o ramo da engenharia que estuda o uso de
fluidos incompressíveis (neste caso o óleo), confinados e sob pressão, para
transmitir potência.
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ATUADORES - HIDRÁULICOS
Compressibilidade:
Uma variação infinitesimal do volume por unidade de variação de pressão.
A compressibilidade dos líquidos é quase nula.
Tipo de Fluxo:
� Laminar Re<2000
� Turbulento Re>2000
νη
ρ DvDv ⋅
=
⋅⋅
=Re
cos
cos
D Diametroda tubulação
densidade
vis idadedinamica
velocidadedo fluido
vis idad cinematica
ρ
η
ν
ν
=
=
=
=
=
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ATUADORES - HIDRÁULICOS
Fundamentos Físicos da Hidráulica
1.1 - Lei de Pascal
“ Toda a pressão aplicada sobre um fluido confinado a um recipiente fechado, age
igualmente em todas as direções, dentro da massa fluida e perpendicularmente as
paredes do recipiente.”
1.Suponhamos uma garrafa cheia de um líquido, o
qual é, praticamente, incompressível
2. Se aplicarmos uma força de 10kgf numa rolha de
1 cm2 de área…
3.O resultado será uma força de 10kgf em cada
centímetro quadrado das paredes da garrafa
4.Se o fundo da garrafa tiver uma área de 20 cm2 e
cada centímetro estiver sujeito a uma força de
10kgf, teremos, como resultante, uma força de
200kgf aplicada ao fundo da garrafa.
Não é possível exibir esta imagem.Fp
A
=F = 
Força
A = 
Área
P = 
Pressão
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ATUADORES - HIDRÁULICOS
Princípio Prensa Hidráulica
Se aplica uma força
de 10kgf em um
pistão de 1 cm2 de
área.
ENTRADA = SAÍDA
Conservação de Energia
1 2p p=
1 2
1 2
F F
A A
=
Fundamentos Físicos da Hidráulica:
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ATUADORES - HIDRÁULICOS
Somente no princípio da 
revolução Industrial, é que um 
mecânico britânico, Joseph 
Bramah, veio utilizar a 
descoberta de Pascal para 
desenvolver uma prensa 
hidráulica. 
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Aplicação
▫ Macaco Hidráulico
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• Aplicação
▫ Perdas de pressão (ou de carga)
Fluído em repouso
0=∆p
Fluído em movimento
+ obstruções
0≠∆p
Fluído em movimento
Sem obstruções
0≠∆p
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Vazão Volumétrica:
1 2
2
1 2
1
Q Q
AV V
A
=
=
VQ
t
=
.Q v A=
A1 A2
V1
V2
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Velocidade Variável: variando o deslocamento da bomba
ou utilizando-se uma válvula controladora de vazão.
Reversibilidade: poucos são os acionadores reversíveis.
Os que o são, normalmente precisam ser quase parados
antes de se poder revertê-los. Os atuadores hidráulicos
podem ser revertidos instantaneamente sem qualquer danos
mesmo em pleno movimento.
Proteção contra sobrecargas: a válvula de segurança
protege o sistema hidráulico contra sobrecargas.
Dimensões reduzidas: Os componentes hidráulicos
possibilitam transmitir um máximo de força num mínimo de
peso e espaço.
Parada instantânea: Se pararmos instantaneamente um
motor elétrico, podemos danificá-lo. Da mesma forma
máquinas não podem ser paradas bruscamente e ter seu
sentido de rotação invertido. Já os atuadores hidráulicos
podem ser parados instantaneamente quando
sobrecarregados.
VANTAGENS:
Aquecimento do fluído: A viscosidade do fluído
varia com a temperatura, dificultando o controle
em algumas situações
Velocidade: São sistemas mais lentos.
Sistema mais “sujo” : Eventual vazamento
Menor Precisão
DESVANTAGENS:
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Fluidos hidráulicos
Qualquer líquido é essencialmente incompressível e assim sendo transmite força em um 
sistema hidráulico instantaneamente.
A primeira prensa hidráulica de Bramah usava água como fluido hidráulico, todavia o 
fluido mais comum utilizado nos sistemas hidráulicos é o derivado de petróleo.
O óleo é mais usado porque serve de lubrificante às peças móveis do componente.
Reservatórios
Seu objetivo é além de reservar espaço suficiente
para comportar todo fluido do sistema e mais
uma reserva, manter o fluido limpo e à
temperatura de operação apropriada.
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ATUADORES - HIDRÁULICOS
RESERVATÓRIOS
Armazenar fluido
Dissipar calor
Sedimentar partículas
Separação do ar
Vista em corte de um reservatório
Dimensionamento do tanque:
Regra Geral:
Volume do tanque = bomba em 
litros/minuto x (2 a 3) litros 
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Bombas Hidráulicas
▫ De Engrenagens
Bombas Hidráulicas
▫ De Palhetas 
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CILINDRO SIMPLES AÇÃO
Os cilindros de simples ação realizam trabalho em apenas um sentido do seu
movimento, recebendo fluido em apenas um de seus lados. Portanto, eles são adequados para
acionamento de mecanismos que requerem força em apenas um sentido de movimento. O
movimento de avanço é, em geral, o mais utilizado.
Nesse tipo de cilindro, a força da mola é calculada para que se possa repor o êmbolo
à posição inicial. Em cilindros de simples ação com mola, o curso do êmbolo é limitado pelo
comprimento desta. Por esta razão não se fabrica cilindros de simples ação com grandes cursos
que raramente ultrapassam 150 mm.
No caso do cilindro representado na figura
ao lado, o fluido sob pressão é admitido na câmara,
deslocando a haste para a direita. Com o alívio da
pressão, a mola restaura a posição inicial da haste. A
inversão do sentido do movimento de atuação
também é possível, dependendo das características
do projeto.
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CILINDRO SIMPLES AÇÃO
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CILINDRO SIMPLES AÇÃO
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• Cilindros Hidráulicos
Cilindro com Retorno com Mola
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ATUADORES – PNEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS
CILINDRO DUPLA AÇÃO
Os cilindros de dupla ação realizam trabalho recebendo fluido em ambos os lados. Desta forma
realizam trabalho nos dois sentidos, tanto no avanço quanto no retorno. Esses cilindros são utilizados onde o
trabalho de “empurrar” é tão importante e necessário quanto o de “puxar”. O curso do êmbolo é limitado
pelos batentes. Sua característica principal, pela definição, é o fato de se poder utilizar tanto o avanço
quanto o retorno para desenvolvimento de trabalho. Existe, porém, uma diferença quanto ao esforço
desenvolvido: as áreas efetivas de atuação da pressão são diferentes; a área da câmara traseira é maior que
a da câmara dianteira, pois nesta há que se levar em conta o diâmetro da haste, que impede a ação do ar
sobre toda a área.
O ar comprimido é admitido e liberado alternadamente por dois orifícios existentes nos
cabeçotes, um no traseiro e outro no dianteiro que, agindo sobre o êmbolo, provocam os movimentos de
avanço e retorno. Quando uma câmara está admitindo ar a outra está em comunicação com a atmosfera.
Esta operação é mantida até o momento de inversão da válvula de comando; alternando a admissão do ar
nas câmaras, o pistão se desloca em sentido contrário.