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Engenharias / Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 
Universidade Estácio de Sá 
Engenharias 
SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 
Professor Leonardo Santos Azevedo 
Engenharias / Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 
Metodologia de trabalho 
•A integração do conhecimento acadêmico com as aplicações das tecnologias no campo, usando catálogos 
técnicos de fabricantes e cases, buscando uma formação mais completa possível; 
 
•Além do material didáticos adotaremos softwares com simulação de projetos e práticas na bancada. 
 
•A avaliações 
1ª Parte – AV1 + Práticas de laboratório + Atividades 
2ª Parte – AV2 + Práticas de laboratório + Atividades 
3ª Parte - AV3 
As atividades serão através de exercícios (individuais e em grupo) e case de sistemas práticos 
 
Considerações Iniciais 
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Contextualização da Disciplina 
• O domínio das tecnologias hidráulicas e pneumáticas é de fundamental importância para o profissional da 
área de Automação; 
• Estas tecnologias possuem dispositivos para atuação mecânica rotacional e translacional para uma vasta 
faixa de forças, torque e velocidades; 
• Esta disciplina irá qualificar o aluno para atuar em diversas áreas onde a hidráulica e a pneumática estão 
presentes; 
• Os conceitos físicos, técnicos e as ferramentas abordadas, no decorrer do curso, são fundamentais para a 
evolução e atualização do profissional. 
Considerações Iniciais 
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Ementa 
• Esta disciplina tem a função de transmitir aos alunos os conceitos físicos envolvidos na hidráulica e 
pneumática e apresentar as características e o 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, 
eletrohidráulico, pneumático e eletropneumático. 
Considerações Iniciais 
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Objetivos gerais 
 
• Compreender os conceitos físicos envolvidos nas tecnologias hidráulica e pneumática, associando esses 
conceitos às características de cada tecnologia; 
 
• Reconhecer como as tecnologias hidráulicas e pneumáticas são utilizadas em processos automatizados. 
Considerações Iniciais 
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Objetivos específicos 
• Identificar as funções dos componentes de sistemas de circuitos hidráulicos e pneumáticos interpretando 
sua simbologia; 
• Elaborar circuitos hidráulicos, eletrohidráulicos, pneumáticos e eletropneumáticos; 
• Montar e simular o funcionamento de circuitos hidráulicos, pneumáticos, eletrohidráulicos e 
eletropneumáticos em bancada e software apropriado; 
Considerações Iniciais 
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•Bibliografia Básica 
 FIALHO, A. B. Automação hidráulica, projetos, dimensionamento e análise de circuitos. São Paulo: Érica, 2002. 
FIALHO, A. B. Automação pneumática, projetos, dimensionamento e análise de circuitos. São Paulo: Érica, 2003. 
 BONACORSO, N. G. e NOLL, V. Automação eletropneumática. São Paulo: Érica, 2009. 
 
•Bibliografia Complementar 
 CATTANI, M.S. Elementos de mecânica dos fluidos. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2005 
PARKER TRAINING. Tecnologia Hidráulica Industrial. São Paulo, 2015. 
 _______. Tecnologia Eletropneumático Industrial. São Paulo, 2014. 
_______. Tecnologia Eletrohidráulica Industrial. São Paulo, 2015. 
SCHRADER PARKER BELLOWS. Automação Pneumática. São Paulo, 2009. 
Considerações Iniciais 
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Temas 
Pneumática 
1 
Eletropneumática 
2 
Hidráulica 
3 
EletroHidráulica 
4 
Sistemas 
Pneumáticos 
Hidráulicos 
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O termo pneumática é derivado do grego Pneumos ou Pneuma (respiração, sopro) e é definido como a parte 
da Física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos relacionados com os gases ou vácuos. É também 
o estudo da conversão da energia pneumática em energia mecânica, através dos respectivos elementos de 
trabalho. 
Fluido 
É qualquer substância capaz de escoar e assumir a forma do recipiente que a contém. Para a pneumática o 
fluido utilizado é o ar. 
 
Pneumática / Fluido 
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• Quantidade de ar. 
• Velocidades. 
• Segurança contra sobrecarga. 
• Limpeza. 
• Simplicidade de manipulação. 
• Facilidade de implantação. 
• Redução dos custos operacionais. 
 
Vantagens 
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• Velocidades muito baixas são difíceis de ser obtidas. 
• Ruído. 
• Preparação. 
Desvantagens 
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• Compressibilidade 
• Elasticidade 
• Expansibilidade 
• Difusibilidade 
 
Propriedades físicas do ar 
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• Compressibilidade 
 
Propriedades físicas do ar 
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• Elasticidade 
Propriedades físicas do ar 
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• Difusibilidade 
Propriedades físicas do ar 
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• Expansibilidade 
Propriedades físicas do ar 
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Força 
É toda causa capaz de modificar o estado de movimento ou causar deformações. É uma grandeza vetorial, e 
para ser caracterizada devemos conhecer sua intensidade, sentido e direção 
 
Unidade de força nos sistemas 
• Internacional Newton 
• Técnico Kgf 
• Inglês lb (libra força) 
 
 
Efeitos combinados entre três variáveis físicas nos gases 
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Área 
Conceito matemático que pode ser definida como quantidade de espaço bidimensional, ou seja, de 
superfície. 
 
Unidade de área nos sistemas 
• Internacional m2 
• Técnico cm2 
• Inglês Pol2 
 
 
Efeitos combinados entre três variáveis físicas nos gases 
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Pressão 
Quando o ar ocupa um recipiente exerce sobre suas paredes uma força igual em todos os sentidos e direções. 
Ao se chocarem as moléculas produzem um tipo de bombardeio sobre essas paredes, gerando assim um 
pressão. 
 
Unidade de pressão nos sistemas 
• Internacional Pa 
• Técnico Kgf/cm2 
• Inglês PSI ou lb/pol2 (pound per square inch) 
 
Efeitos combinados entre três variáveis físicas nos gases 
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Princípio de Pascal 
Observando-se as propriedades físicas do ar vistas até agora, podemos concluir que o ar tem grande 
compressibilidade sob a ação de pequenas forças. Estando dentro de um recipiente fechado, o ar irá exercer 
uma pressão igual sobre as paredes em todos os sentidos. 
Assim, temos o enunciado por Blaise Pascal: “A pressão exercida, em um líquido confinado em forma 
estática, atua em todos os sentidos e direções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas 
iguais.” 
 
 
Efeitos combinados entre três variáveis físicas dos gases 
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P = F / A 
 
No SI No MKS 
F – Newton (Força) F - kgf (Força) 
P – Newton/m2 (Pressão) P – kgf/cm2 (Pressão) 
A – m2 (Área) A – cm2 (Área) 
 
 
 
Efeitos combinados entre três variáveis físicas dos gases 
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Fatores de conversão 
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Atmosfera 
Camada formada por gases, principalmente por oxigênio (O2 ) e nitrogênio (N), que envolve toda a superfície 
terrestre. 
 
Pressão atmosférica 
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Pressão Atmosférica 
A atmosfera exerce sobre nós uma força equivalente ao seu peso, mas não a sentimos, pois ela atua em 
todos os sentidos e direções com a mesma intensidade. Portanto, a Força (peso) que o ar exerce sobre toda 
a superfície terrestre é denominada Pressão Atmosférica. O aparelho responsável por medir a pressão 
atmosférica é o Barômetro. 
Pressão atmosférica 
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Pressão 
Usando o zero absoluto (vácuo) como ponto de referência, os dados de pressão se definem como pressão 
absoluta, enquanto que usando a pressão atmosférica como ponto de referência os dados de pressão se 
definem como pressão relativa. Note que a pressão relativa pode ser positiva ou negativa, mas a pressão 
absoluta é sempre positiva. 
 
Pressão atmosférica 
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Pressão Relativa 
 
Quando queremos medir a pressão em algum vaso usamos o Manômetro, Portanto o manômetro é o 
instrumento que mede pressão relativa. Assim, podemos conceituar pressão relativa como sendo “a pressão 
aferida no manômetro”. 
Pressão 
../../Materiais diversos/ANIMAÇÕES DIDÁTICAS/9 Manômetro bordon Bar.exe
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Lei Geral dos Gases Perfeitos 
As leis de Gay Lussac, Charles e Boyle-Mariotte referem-se a transformações físicas de estado, onde uma das 
variáveis irá permanecer constante no processo. 
 
p1 x V1 /T1 = p2 x V2/T2 
Efeitos combinados entre três variáveis físicas dos gases 
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Vazão 
Em pneumática, dispondo nas extremidades de uma tubulação uma diferença de pressão, obtendo um fluxo 
de ar diretamente proporcional a aquela diferença de pressão. A intensidade desse fluxo pode ser expressa 
pela vazão (volumétrica) 
 Q = V /t (m3/s) 
1 m3 = 1000 litros 
1 m3 / h = 1000/360 = 2,28 litros/s 
1 m3 / h = 1000/60 = 16,67 litros/minutos 
 
 
Efeitos combinados entre três variáveis físicas dos gases 
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Forças de Avanço e Retorno de um Cilindro Pneumático 
 
Os cilindros pneumáticos são atuadores lineares e neles podemos identificar dois tipos de movimentos: 
 
 
Força 
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Força de Avanço 
É a força exercida no cilindro deslocando o êmbolo para o movimento de avanço. É definida pela fórmula : 
Fav = P x 0,785 x D² 
Onde: 
Fav = força de avanço 
P = pressão 
D = diâmetro 
 
Força 
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Força de Retorno 
É a força exercida no cilindro deslocando o êmbolo para o movimento de retorno. È definida pela fórmula : 
Fret = P x 0,785 x (D²- d²) 
Onde: 
Fret = força de retorno 
P = pressão 
D = diâmetro 
d = diâmetro da haste 
Força 
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Exercícios 
 
Calcule as forças de avanço e de retorno de um cilindro pneumático que tem como diâmetro do embolo 
150mm e o diâmetro da haste do embolo 0,06 m. Sabendo também que a pressão de trabalho é de 9bar. 
 
Calcule as forças de avanço e de retorno de um cilindro pneumático que tem como diâmetro do embolo 
200mm o diâmetro da haste do embolo 4 cm. Sabendo também que a pressão de trabalho é de 130,5 PSI 
 
Calcule o diâmetro do êmbolo de um cilindro pneumático em que a força de retorno é 5.102,5 Kgf, a 
pressão de trabalho é 100 bar e o diâmetro da haste do êmbolo é de 0,04m. 
Força 
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Exercícios 
 
Considere a figura onde um gás ideal contido num cilindro hermeticamente fechado por um embolo que se 
pode mover livremente. A massa do êmbolo é de 0,5Kg e a área em contato com o gás tem 10cm2 Admita 
g=9,81m/s2 
a) Qual é a pressão que o embolo exerce sobre o gás? 
b) Se h=5cm a 27ºC, qual será a altura se o gás for aquecido a 177ºC 
 
Força 
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Exercícios 
 
Um cilindro, de área de seção transversal reta A, é provido de um êmbolo móvel, podendo-se variar, assim, o 
volume de um gás (ideal) contido no cilindro. Quando o êmbolo está na marca de 0,30 (figura) a temperatura 
é de 300K e a pressão é P. Levando o embolo até a marca 0,20 e aumentando a temperatura para 400K, a 
nova pressão do gás será: 
 
Força 
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Proporcionar o estudo prévio de alguns preceitos básicos para o projeto e instalação de um mecanismo de 
ar comprimido. 
 
•Interferências externas nos equipamentos pneumático. 
•Tratamento em uma usina geradora de ar comprimido. 
•Trocador de calor do ar comprimido 
•Secador de ar comprimido. 
•Lubrefil 
 
 
 
 
Preparação do ar comprimido 
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Interferências externas nos equipamentos pneumático. 
 
Umidade 
O ar atmosférico é uma mistura de gases, principalmente de oxigênio e nitrogênio, e contém contaminantes 
de três tipos básicos: água, óleo e poeira. 
As partículas de poeira, em geral abrasivas, e o óleo queimado no ambiente de lubrificação do compressor, 
são responsáveis por manchas nos produtos. 
A água é responsável por outra série de inconvenientes. 
 
 
 
Preparação do ar comprimido 
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Interferências externas nos equipamentos pneumático. 
 
Umidade 
O compressor, ao admitir ar, aspira também os seus compostos e, ao comprimir, adiciona a esta mistura o 
calor sob a forma de pressão e temperatura, além de adicionar óleo lubrificante. 
Os gases sempre permanecem em seu estado nas temperaturas e pressões normais encontradas no 
emprego da pneumática. Componentes com água sofrerão condensação e ocasionarão problemas. 
 
Preparação do ar comprimido 
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Interferências externas nos equipamentos pneumático. 
 
Umidade 
A presença desta água condensada nas linhas de ar, causada pela diminuição de temperatura, terá como 
consequências: 
•Oxida a tubulação e componentes pneumáticos. 
•Prejudica a produção de peças. 
•Impossibilita a aplicação em equipamentos de pulverização. 
•Provoca golpes de ariete nas superfícies adjacentes,etc. 
 
Preparação do ar comprimido 
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Central de Compressão 
 
 
Produção e Distribuição do Ar comprimido 
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Filtro de ar 
Instalado na aspiração do compressor tem a função de reter as partículas sólidas que venham danificar o 
compressor. 
 
 
 
Produção e Distribuição do Ar comprimido 
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Compressores 
 
Os compressores são equipamentosque elevam a pressão de certo volume de ar até a pressão de operação 
dos sistemas. Normalmente, partem da pressão atmosférica até a pressão determinada pelas suas 
características construtivas; 
 
 
Produção e Distribuição do Ar comprimido 
http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=compressor+de+ar&source=images&cd=&cad=rja&docid=6zeom9B9tLMmYM&tbnid=_Rxcq2lXmWRQhM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.imcmaquinas.com.br/&ei=y-IwUbr5CpHo8wSVxIHgCg&bvm=bv.43148975,d.dmQ&psig=AFQjCNHt87Sir6NJUT_LDAa1F1D4S9pPzQ&ust=1362244662898587
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Compressores (tipos) 
 
 
 
Produção e Distribuição do Ar comprimido 
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Compressores 
Deslocamentos positivos ou volumétricos 
 - Alternativos 
 - Pistão 
- Rotativos 
 - Roots 
 - Palhetas 
 - Parafuso 
 
 
 
 
Deslocamentos dinâmicos 
 - Fluxo radial 
 - Fluxo axial (pás) 
 
 
 
 
 
 
 
Produção e Distribuição do Ar comprimido 
Controle e Automação/compressores/29 Processo de Compressão.exe
Controle e Automação/compressores/Air Compressor.avi
Controle e Automação/compressores/30 COMPRESSOR ROTATIVO.exe
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Compressores de deslocamento positivo. 
Baseia-se fundamentalmente na redução de volume de ar em suas câmaras . O ar é admitido em uma 
câmara isolada do meio exterior, onde seu volume é gradualmente diminuído, processando-se a 
compressão. Quando uma certa pressão é atingida, provoca a abertura de válvulas de descarga, ou 
simplesmente o ar é empurrado para o tubo de descarga durante a contínua diminuição do volume da 
câmara de compressão. 
 
Produção e Distribuição do Ar comprimido 
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Compressores de pistão. 
Um dos compressores mais comuns de deslocamento positivo é o tipo alternativo ou pistão (êmbolo). 
Neste, a maioria de suas pequenas unidades é de simples efeito, isto é, o pistão executa somente uma 
aspiração e uma compressão por revolução do eixo de manivelas. 
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Compressores de pistão de duplo efeito 
As unidades maiores são geralmente de duplo efeito, o pistão possui duas faces e executa duas vezes mais o 
trabalho por rotação do eixo de manivelas, fazendo duas aspirações e duas compressões, ou seja, as duas 
faces do êmbolo aspiram e comprimem. 
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Classificação dos compressor tipo pistão 
Quanto aos estágios 
 Simples estágio (é aquele em que o ar é comprimido uma só vez); e 
 Múltiplos estágios (é aquele em que o ar é comprimido duas ou mais vezes em um ou mais cilindros 
de diâmetros diferentes). 
 
Produção e Distribuição do Ar comprimido 
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Classificação dos compressor tipo pistão 
 
Quanto ao trabalho dos pistões 
 Simples efeito (é quando o ar é comprimido apenas em uma só face do pistão); e 
 Duplo efeito (é aquele em que a compressão do ar é efetuado nas duas faces do pistão). 
 
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Compressores rotativos 
 
•Parafusos 
 
•Roots 
 
•Palhetas 
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Compressores rotativos tipo palheta 
 Este tipo de compressor consiste em uma carcaça dentro da qual é montado excentricamente um 
rotor. As palhetas se movem radialmente nas ranhuras do rotor e são forçadas por molas ou pela 
força centrífuga contra as paredes internas da carcaça ou contra os anéis guias que evitam contato 
direto com a carcaça. 
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Compressores rotativos tipo parafuso 
Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. Um dos 
rotores possui lóbulos convexos, o outro uma depressão côncava e são denominados, respectivamente, 
rotor macho e rotor fêmea. 
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Compressores rotativos tipo roots 
Consta de uma carcaça, dentro da qual giram em sentido opostos dois rotores, sincronizados por meio de 
engrenagens e não há contato entre os rotores e a carcaça. Os compressores tipo lóbulos não trabalham 
com pressão interna, o ar é meramente bombeado como uma bomba de engrenagens (por isso são 
chamados também de sopradores 
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Dimensionamento de um compressor volumétrico 
O tipo de compressor vem escolhido com base em vazão, pressão e tipo de acionamento. 
 
Acionamento: 
Os compressores geralmente são acionados por motores elétricos (monofásicos / trifásicos). Em localidades 
remotas ou sem disponibilidade de eletricidade são usados motores a combustão. 
 
 
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Dimensionamento de um compressor volumétrico 
Vazão 
Geralmente um compressor abastece uma vazão efetiva dada da soma ∑Qc do consumo de varias cargas 
(cilindros, motores pneumáticos e outros equipamentos) 
 
Q= ∑Qc x 100 x K/I (%) 
Q= Vazão efetiva 
K = Fator (1,2-1,5) (leva em consideração eventuais vazamento do fluido na tubulação ou eventuais 
ampliações) 
I% = Coeficiente de inserção 
 
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Dimensionamento de um compressor volumétrico 
Coeficiente de inserção (I%) 
No caso de um reservatorio de armazenamento, o valor calculado deve considerar o coeficiente de inserção 
definido por: 
 I %= [Tt/(Tt + Ts)} x 100 
Tt = Tempo de trabalho do compressor 
Ts = Tempo de parada do compressor 
I% = Coeficiente de inserção 
Se o acionamento for elétrico, normalmente considerar I = 50% (por exemplo, 30 minutos ligado e 30 
minutos parada a cada hora, visando a salvaguarda do contator de manobra. 
Se o acionamento for motor a combustão considerar I no máximo 70% 
 
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Dimensionamento de um compressor volumétrico 
Pressão 
Considerando a pressão típica de trabalho com ajuda do gráfico podemos dimensionar o compressor pela 
vazão efetiva e pressão de trabalho. 
 
 
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Dimensionamento de um compressor volumétrico 
Exercício 
Considere uma instalação pneumática com carga compressiva de ∑Qc = 150m3/h. Utilizando K =1,2 (20%) 
O tempo de trabalho deve ser no maximo de 1h, seguido de um tempo de repouso de 30 min. 
Dimensione o tipo de compressor e vazão efetiva. 
 
 
 
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Dimensionamento de um compressor volumétrico 
Exercício (Resolução) 
Considere uma instalação pneumática com carga compressiva de ∑Qc = 150m3/h. Utilizando K =1,2 (20%) 
O tempo de trabalho deve ser no maximo de 1h, seguido de um tempo de repouso de 30 min. 
Dimensione o tipo de compressor e vazão efetiva. 
a) Calculandoo coeficiente de inserção I 
I %=[Tt/(Tt + Ts)} x 100 
I %= [1/(1 + 0,5)} x 100 = 66% 
b) Calculando a vazão do compressor 
Q= ∑Qc x 100 x K/I (%) 
Q = 150 x 100 x 1,2 / 66 = 272 m3 / h 
 
 
 
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Resfriamento 
 
O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor utilizado para resfriar o ar comprimido. 
Como consequência deste resfriamento, permite- se retirar cerca de 75% a 90% do vapor de água contido no 
ar, bem como vapores de óleo; além de evitar que a linha de distribuição sofra uma dilatação, causada pela 
alta da temperatura de descarga do ar. 
 
 
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Resfriamento 
 
 
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Reservatório 
 
Os tanques de armazenamento, também chamados de tanques “pulmão” acumuladores de gás, são vasos 
de pressão instalados após os compressores para armazenamento do ar comprimido; 
Como todo vaso de pressão, são normalizados pela NR-13; 
Possuem um dreno, em sua parte mais baixa, que pode ser manual ou automático, válvula de segurança, 
tampa de acesso ao seu interior e manômetro; 
Em geral, o reservatório possui as seguintes funções: 
- Armazenar o ar comprimido. 
- Compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição. 
- Controlar as marchas dos compressores 
 
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Reservatório 
 
 
Produção e Distribuição do Ar comprimido 
SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 
Engenharias / Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Filtragem 
 
A filtragem do ar consiste na aplicação de dispositivos capazes de reter as impurezas suspensas no fluxo de 
ar, e em suprimir ainda mais a umidade presente. 
 
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Filtragem 
 
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Desumidificação do Ar ou Secador 
 
Uma parte importante no tratamento do ar comprimido é cumprida pela retirada da água do ar comprimido. 
Esta ação é denominada secagem do ar comprimido. A secagem oferece inúmeras vantagens aos usuários de 
ar comprimido, em termos de qualidade, durabilidade e manutenção 
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Desumidificação do Ar ou Secador 
 
 
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Unidades de condicionamento - Lubrefil 
 
O uso do ar comprimido, nos processos produtivos, deve estar adequado a cada uma das aplicações; 
No caso das aplicações, que envolvam ferramentas rotativas ou atuadores pneumáticos tipo lineares ou 
rotativos, precisamos retirar água e particulados do ar assim como introduzir certa quantidade de óleo; 
As unidades de condicionamento Lubrefil aliam um conjunto composto por três componentes: filtro, 
regulador de pressão e lubrificador. 
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Unidades de condicionamento - Lubrefil 
 
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