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.
 Na indústria, a utilização da pneumática está relacionada a um aumento na
produtividade e a um menor custo operacional.
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).
Ar Comprimido
É um produto dotado de alta energia, resultado de uma
transformação termodinâmica sofrida pelo ar atmosférico por
meio do consumo de trabalho mecânico de compressão
realizado por uma máquina térmica, denominada Compressor.
Lembrar: Termodinâmica é a parte da Física que estuda as
transformações e as trocas de energia nos processos com os
gases – e o Ar é um gás. Trata-se da relação entre calor e o
trabalho.
Definição
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 - Facilidade de obtenção (volume ilimitado); pois o ar
comprimido encontra-se em quantidades ilimitadas, praticamente em
todos os lugares.
1.2 - Vantagens e Desvantagens 
da Pneumática.
 TRANSPORTE - O ar comprimido é facilmente transportável por
tubulações, mesmo para distâncias consideravelmente grandes, não
existe necessidade de se preocupar com o retorno de ar.
1.2 - Vantagens e Desvantagens 
da Pneumática.
 ARMAZENAMENTO - Fácil 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
reservatórios.
.
1.2 - Vantagens e Desvantagens 
da Pneumática.
 TEMPERATURAS - O trabalho com ar comprimido pode ser utilizado de
forma flexível em diferentes níveis de temperatura.
Seu transporte pode ser feito por meio de uma rede de ar
comprimido mesmo em condições extremas de temperatura, seja quente,
seja fria.
.
1.2 - Vantagens e Desvantagens 
da Pneumática.
SEGURANÇA – Emuma rede de ar comprimido, o elemento pode ser
carregado com mais segurança sem oferecer risco por não ser
inflamável. Pois não apresenta riscos de faísca em atmosfera explosiva;
1.2 - Vantagens e Desvantagens 
da Pneumática.
LIMPEZA – O ar comprimido e limpo e atóxico. O ar, que eventualmente
escapa das tubulações ou outros elementos inadequadamente vedados,
não polui o meio ambiente.
Esta limpeza é uma exigência, por exemplo, nas indústrias alimentícias.
Outras Vantagens da 
pneumática.
 Redução de Custos Operacionais;
 Simplicidade de manutenção;
 Não necessita de linhas de retorno (escape para a atmosfera), ao
contrário de sistemas elétricos e hidráulicos;
 Os elementos de trabalho são de construção simples e, portanto, de
custo vantajoso.
 Facilidade de implantação. Incremento da produção com investimento
relativamente pequeno.
 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.
1.2 – Vantagens e 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.
1.2 – Vantagens e Desvantagens da 
Pneumática.
POLUIÇÃO SONORA – O trabalho com ar comprimido produz grande
quantidade de ruídos.
CUSTOS - Maiores custos de energia com o ar comprimido, comparados
com os de energia elétrica;
CONTROLE DO MOVIMENTO - Pouco amortecimento, devido à baixa
viscosidade do ar, propiciando oscilações no movimento; impossibilidade
de obter paradas intermediárias e velocidades uniformes.
FORÇAS - Forças envolvidas são pequenas se comparadas a outros
sistemas - 1723,6 kPa.
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.
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