1 - Sistemas Hidraúlicos e Pneumáticos

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Sistemas Hidráulicos 
e Pneumáticos
Tópicos Gerais
 Período: 10º
 Disciplina: Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos
 Carga Horária Teórica: 36
 Carga Horária Prática: 36
 Atividade Estruturada: 22
 Classificação: Obrigatória
Ementa
Esta disciplina tem a função de transmitir aos alunos os
conceitos físicos envolvidos na hidráulica e pneumática e
apresentar as características e funcionamento dos elementos
que constituem estas tecnologias. Tem a função, também, de
capacitar o aluno para a análise e a criação de projetos de
circuitos hidráulicos, eletro-hidráulico, pneumático e
eletropneumático.
Objetivos Gerais
1. Compreender os conceitos físicos envolvidos nas
tecnologias hidráulica e pneumática, associando esses
conceitos às características de cada tecnologia.
2. Conhecer como as tecnologias hidráulicas e pneumáticas
são utilizadas em processos automatizados.
Objetivos Específicos
1. Identificar e compreender as funções dos componentes
de sistemas de circuitos hidráulicos e pneumáticos e
interpretar sua simbologia.
2. Elaborar e analisar circuitos hidráulicos, eletro-
hidráulicos, pneumáticos e eletropneumáticos.
3. Montar e simular o funcionamento de circuitos
hidráulicos, pneumáticos, eletro-hidráulicos e
eletropneumáticos em bancada e software apropriado.
4. Dimensionar componentes hidráulicos e pneumáticos.
Conteúdos
Unidade 1. Conceitos e princípios básicos de pneumática.
1.1 - Introdução à pneumática.
1.2 - Vantagens e desvantagens da pneumática.
1.3 - Propriedades físicas do ar.
1.4 - Conceitos de força, pressão e temperatura.
1.5 - Cálculo envolvendo a equação geral dos gases.
Unidade 2. Produção e distribuição do ar comprimido.
2.1 - Produção do ar comprimido: etapas, equipamentos e acessórios.
2.2 - Distribuição do ar comprimido: tubulações rígidas/flexíveis e
acessórios.
Unidade 3. Atuadores pneumáticos.
3.1 - Tipos de atuadores lineares e rotativos.
Conteúdos
Unidade 4. Válvulas e suas aplicações.
4.1 - Conceitos e características das válvulas de controle direcional e
controladoras de fluxo.
4.2 - Conceitos e características das válvulas de bloqueio e
controladoras de pressão.
Unidade 5. Circuitos seqüenciais.
5.1 - Diagrama trajeto-passo.
Unidade 6. Elementos de eletropneumática.
6.1 - Válvulas de comando elétrico.
6.2 - Circuitos pneumáticos e eletropneumáticos.
Conteúdos
Unidade 7. Conceitos e princípios básicos de hidráulica.
7.1 - Introdução à hidráulica.
7.2 - Vantagens e desvantagens da hidráulica.
7.3 - Elementos básicos.
Unidade 8. Produção e distribuição do fluído hidráulico.
8.1 - Tipos de bombas hidráulicas.
8.2 - Redes de distribuição.
Unidade 9. Válvulas hidráulicas.
Conteúdos
Unidade 10. Atuadores hidráulicos.
Unidade 11. Fluidos hidráulicos.
Unidade 12. Elementos de eletro-hidráulica.
12.1 - Circuitos hidráulicos e eletro-hidráulicos.
Unidade 13. Projeto de circuitos pneumáticos e hidráulicos.
Bibliografia Básica
1.BONACORSO, N.G. ; NOLL, V. Automação eletropneumática. São
Paulo: Érica, 2009.
2.FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação hidráulica: projetos,
dimensionamento e análise de circuitos. 4. ed. São Paulo: Érica, 2006.
3.PRUDENTE, Francesco. Automação industrial pneumática: teoria e
aplicações. Rio de Janeiro: LTC, 2010.
Bibliografia Complementar
1. CAPELLI, A. Automação industrial: controle de movimento e
processos contínuos. São Paulo: 1.Érica, 2006.
2.CATTANI, Mauro S. D. Elementos de mecânica dos fluidos. 2. ed.
São Paulo: E. Blücher, 2008.
3.FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação pneumática: projetos,
dimensionamento e análise de circuitos. 5. ed. São Paulo: Érica, 2007.
Bibliografia Complementar
4.GILES, Ranald V.; EVETT, Jack B.; LIU, Cheng. Mecânica dos fluidos
e hidráulica. Tradução Luiz Liske. 2. ed. São Paulo: Makron, 1997.
5. SANTOS, Valdir Aparecido dos. Prontuário para manutenção mecânica.
São Paulo: Icone, 2011.
Principais Empresas
Unidade 1. Conceitos e princípios 
Básicos de pneumática.
1.1 - Introdução à pneumática.
 O termo pneumática é derivado do grego Pneumos ou Pneuma (respiração,
sopro).
 Aproximadamente 2550 AC. Fabricação de foles e órgãos para geração de
sons.
Séculos XVI e XVII - 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.
Unidade 1. Conceitos e princípios 
Básicos de pneumática.
Encerrando esse período, encontra-se Evangelista Torricelli, o inventor do
barômetro, um tubo de mercúrio para medir a pressão atmosférica. Com a
invenção da máquina a vapor de Watts, tem início a era da máquina.
Século XIX - primeiras máquinas pneumáticas complexas, as locomotivas e
perfuratrizes (nas minas de carvão).
Século XX - pneumática passou a ser aplicada na automação industrial e se
desenvolveu ao ponto que é conhecida hoje.
No decorrer dos séculos, desenvolveram-se várias maneiras de aplicação do ar,
com o aprimoramento da técnica e novas descobertas.
Evangelista Torricelli (1608-1647), inventor do barômetro.
Unidade 1. Conceitos e princípios 
Básicos de pneumática.
1.1 - Introdução à pneumática.
• Parte da Física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos
relacionados com os gases ou vácuos.
 Pneumática é o ramo da engenharia que estuda a aplicação do ar
comprimido para a tecnologia de acionamento e comando.
Unidade 1. Conceitos e princípios 
Básicos de pneumática.
 É também o estudo da conservação da energia pneumática em energia
mecânica, através dos respectivos elementos de trabalho.
 Atuadores pneumáticos são utilizados quando estão envolvidas cargas da
ordem de até uma tonelada)
 Movimentos com 2 posições limitadas (máquinas de fixação ou transporte
de peças). ou altas rotações (fresadoras pneumáticas, broca de dentista).
Exemplos de aplicações 
Pneumática.
1.1 - Introdução à pneumática.
 prensas pneumáticas;
 dispositivos de fixação de peças em máquinas ferramenta e esteiras;
 acionamento de portas de um ônibus urbano ou dos trens do metrô;
 sistemas automatizados para alimentação de peças;
 robôs industriais para aplicações que não exijam posicionamento preciso;
 freios de caminhão;
 parafusadeiras e lixadeiras;
 broca de dentista;
 pistola de pintura;
1.2 - Vantagens e Desvantagens 
da Pneumática.
Quantidade
O ar comprimido encontra-se em quantidades ilimitadas, praticamente 
em todos os lugares.
Transporte
O ar comprimido é facilmente transportável or tubulações, mesmo para 
distâncias consideravelmente grandes, não existe necessidade de se 
preocupar com o retorno de ar.
Armazenamento
Não é necessário que o compressor esteja em funcionamento contínuo. 
O ar pode ser sempre armazenado em um reservatório e, 
posteriormente retirado. Além disso é possível o transporte em 
resevatórios.
Temperaturas
O trabalho com ar comprimido é insensível às oscilações de 
temperatura. Isto garante, também em situações térmicas extremas 
Segurança
Não existe perigo de explosão ou de incêndio, portanto não são 
necessárias custosas proteções.
1.2 - Vantagens e Desvantagens 
da Pneumática.
Limpeza
O ar comprimido é limpo. O ar, que eventualmente escapa das tubulações ou outros 
elementos inadequadamente vedados, não polui o meio ambiente. Esta limpeza é 
uam exigência, por exemplo, nas indústrias alimentícias. 
Construção
Os elementos de trabalho são de construção simples e, portanto, de custo 
vantajoso.
Velocidade
O ar comprimido é um meio de trabalho muito veloz, e permite alcançar altas 
velocidades de trabalho ( a velocidade de trabalho dos cilindros pneumáticos oscila 
entre 1 e 2 m/s.
Regulagem
As velocidades e forças dos elementos a ar comprimido são recarregáveis sem 
escala.
Seguro contra Sobrecarga
Elementos e ferramentas a ar comprimido são recarregáveis até a parada final e, 
portanto seguros contra sobrecarga.
1.2 - Vantagens e Desvantagens 
da Pneumática.
Redução dos custos operacionais.Resistência a ambientes hostis.
Simplicidade de manipulação.
Não necessita de linhas de retorno (escape para a
atmosfera), ao contrário de sistemas elétricos e hidráulicos;
Robustez dos componentes pneumáticos.
Facilidade de implantação.
1.2 - Vantagens e Desvantagens 
da Pneumática.
Facilidade de obtenção (volume ilimitado);
Não apresenta riscos de faísca em atmosfera
explosiva;
Fácil armazenamento;
Não contamina o ambiente (limpo e atóxico);
Incremento da produção com investimento
relativamente pequeno.
1.2 - Desvantagens da Pneumática.
Preparação
O ar comprimido requer um boa preparação. Impurezas e umidade devem ser evitadas, 
pois provocam desgaste nos elementos pneumáticos. As centrais de produção de ar 
comprimido modernas têm sistemas de filtragem e secagem eficientes.
Compressibilidade
Não é possível manter uniformes e constantes as velocidades dos pistões mediante o ar 
comprimido 
Forças
O ar comprimido é econômico somente até uma certa força. O limite é fixado em 
20.000 - 30.000 N à pressão normal de trabalho de 7 bar (PA), dependendo também do 
curso e da velocidade dos elementos de trabalho.
Escape de ar
O escape de ar é ruidoso, mas com o desenvolvimento de silenciadores, este problema 
pode ser solucionado.
Custos
O ar comprimido é uma fonte de energia muito cara. Porém, o alto custo de energia 
será, em grande parte, compensado pelos elementos de preço vantajoso e pela 
rentabilidade do ciclo de trabalho.
1.2 - Desvantagens da 
Pneumática.
O ar comprimido necessita de uma boa
preparação ( impurezas, umidade).
Forças envolvidas são pequenas se comparadas a
outros sistemas - 1723,6 kPa.
Velocidades muito baixas (difícil obter) – sistemas
mistos.
Poluição sonora – silenciadores.
Compressibilidade – impossibilidade de obter
paradas intermediárias e velocidades uniformes.
1.3 – Propriedades Físicas do Ar
Compressibilidade
1.3 – Propriedades Físicas do Ar
Elasticidade
1.3 – Propriedades Físicas do Ar
Difusibilidade
1.3 – Propriedades Físicas do Ar
Expansibilidade
1.3 – Propriedades Físicas do Ar
Peso do ar
1.3 – Propriedades Físicas do Ar
Peso do ar
A pressão diminui 1 hPa (ou 1 mbar) a cada 8 metros que se sobe.
10 5 N/ m 2 = 100000 Pa = 760 mm/Hg = 1 atm.
1.4 - Conceitos de Força, 
Pressão e Temperatura.
Força: qualquer agente externo que modifica o movimento de um corpo livre ou
causa deformação num corpo fixo.
No Sistema Internacional de Unidades (SI) 1 N = 1 kgm/s2.
Valor Numérico (módulo)
Direção
Sentido
Ponto de aplicação
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades.htm
A pressão é, normalmente, expressa por kgf/cm2, PSI (pounds square inches -
libras por polegadas quadradas), bars ou atmosferas. Porém de acordo com o
sistema internacional de medidas, a pressão deve ser expressa em N/m² que
corresponde a Pa. (Pascal) e seu múltiplos. O Quadro 1 apresenta valores de
conversão das unidades de pressão mais usuais.
PRESSÃO
Sistemas de medida usados na 
Pneumática
Fatores de conversão de 
unidades de Pressão
1.4 - Conceitos de Força,
Pressão e Temperatura.
Variação da Pressão Atmosférica com Relação à Altitude
1.3 – Propriedades Físicas do Ar
Pressão
Medição da Pressão Atmosférica
A pressão atmosférica ao nível do mar vale 1,013 bar (=1,013 103 N/m2 = 103 Pa). 
1.4 - Conceitos de Força,
Pressão e Temperatura.
Escalas de Pressão
Pressão absoluta – Referência: vácuo ou zero absoluto.
Pressão efetiva – Referência: pressão atmosférica.
P absoluta = P atmosférica + P efetiva
1.4 - Conceitos de Força, 
Pressão e Temperatura.
PRESSÃO ABSOLUTA - é a pressão medida em relação ao vácuo absoluto. O
vácuo absoluto sempre tem a pressão igual a zero. A pressão absoluta independe
da pressão atmosférica do local onde ela é medida.
PRESSÃO ATMOSFÉRICA - é a pressão absoluta na superfície terrestre devida
ao peso da atmosfera. A pressão atmosférica depende principalmente da altitude
do local: quanto mais alto, menor é a pressão atmosférica. A pressão atmosférica
depende pouco de outros parâmetros, tais como poluição, umidade da atmosfera,
maré do mar. A pressão atmosférica é também chamada de pressão
barométrica.
PRESSÃO MANOMÉTRICA - é a pressão medida com relação à pressão da
atmosfera. A diferença entre pressão manométrica e pressão absoluta é a
pressão atmosférica. A pressão manométrica também é chamada de pressão
efetiva que é aquela que adota como zero a pressão atmosférica local (pressão
barométrica). Por ser mais barato, pois o sensor é mais simples, geralmente se
mede a pressão manométrica
1.4 - Conceitos de Força, Pressão e 
Temperatura.
A temperatura é uma grandeza física escalar que pode ser definida como a medida
do grau de agitação das moléculas que compõem um corpo. Quanto maior a
agitação molecular, maior será a temperatura do corpo e mais quente ele estará e
vice-versa.
1.4 - Conceitos de Força, Pressão e 
Temperatura.
Escalas termométricas
Atualmente existem três escalas termométricas utilizadas em todo o mundo. Veja
uma tabela para comparação dos pontos de fusão e ebulição para as três escalas e
a equação matemática de conversão entre elas:
Nos exercícios envolvendo a equação dos gases a temperatura deve ser
considerada em Kelvin.
A notação grau (°) não é utilizada na escala Kelvin.
1.5. Equação Geral dos Gases
A equação geral dos gases ou equação da transformação geral dos gases é 
dada por