Sistemas
Pneumáticos e
Hidráulicos
Professor: Yhasmani Barcelos Cabral
Dispositivo de Medição de
Pressão
O valor da pressão é normalmente indicado com
um manômetro, do qual existem diferentes
dispositivos internos de comando, sendo mais
usado o tipo “tubo de Bourdon” que consiste de
um tubo oco de forma elíptica que tende a se
esticar quando lhe é aplicado pressão e, quando
cessa esta pressão o tubo volta a sua posição
inicial de repouso. Neste tubo é preso um
ponteiro que ao se movimentar passa por uma
escala graduada de indicação de pressão.
Para evitar que os manômetros não sejam
danificados por oscilações e choques abruptos de
pressão, a pressão até ele é conduzida através de
um estrangulamento na sua conexão de entrada.
Também um amortecimento através de um fluido
(glicerina) , é muito usado.
Figura 7 - Manômetro (símbolo)
Atuadores Pneumáticos
São dispositivos que convertem a energia
(pressão) contida no ar comprimido, em
trabalho. Nos circuitos pneumáticos, os
atuadores são ligados mecanicamente à carga a
ser movimentada e assim, ao ser influenciado
pelo ar comprimido, sua energia é convertida
em força ou torque, que é transmitida à carga.
São os cilindros, os motores pneumáticos. A
energia pneumática será transformada, por
cilindros pneumáticos, em movimentos
retilíneos e pelos motores pneumáticos em
movimentos rotativos.
Na atuação linear encontramos na pneumática os
seguintes tipos de cilindros: cilindro de ação
simples (retorno por mola), cilindro de ação dupla
com haste simples , cilindro de ação dupla com
haste dupla e eventualmente algum outro tipo de
cilindro semelhante à um destes citados, porém
com alguma variação interna, como veremos mais
adiante. Na atuação linear encontramos na
pneumática os seguintes tipos de cilindros:
cilindro de ação simples (retorno por mola),
cilindro de ação dupla com haste simples , cilindro
de ação dupla com haste dupla e eventualmente
algum outro tipo de cilindro semelhante à um
destes citados, porém com alguma variação
interna, como veremos mais adiante.
Classificação dos Atuadores
Pneumáticos Os que produzem movimentos lineares: são
constituídos de componentes que convertem a
energia pneumática em movimento linear ou
angular. São representados pelos Cilindros
Pneumáticos. Dependendo da natureza dos
movimentos, velocidade, força ou tipo, haverá
um tipo adequado para cada função
Os que produzem movimentos rotativos:
convertem a energia pneumática em energia
mecânica, através de momento torsor (torque)
contínuo. São representados pelos Motores
Pneumáticos e asTurbinas Pneumáticas.
Os que produzem movimentos oscilantes:
convertem energia pneumática em energia
mecânica, através do movimento torsor
(torque) limitado por um número de graus ou
movimentos. São representados pelos
Osciladores Pneumáticos ou Atuadores
Giratórios.
Critérios para Seleção de
Atuador Pneumático Tipo de movimento a executar: rotativo ou
linear
Sentido de rotação e inversão
Número de rotações e velocidade
Torque e Força a executar
Potência a desenvolver
Uniformidade da força e velocidade
Características em relação às influências
ambientais internas e externas
Aspectos ergonométricos
Pesquisa:
1- Explique o que são manômetros e cite 3 tipos
explicando seu funcionamento.
2- O que são Atuadores Pneumáticos?
3- Explique os tipos de atuadores pneumáticos:
a) Atuadores lineares
b) Atuadores rotativos
c) Atuadores oscilantes
4- Cite 3 critérios para seleção de atuador
Pneumático
Princípio de Pascal.
Constata-se que o ar é muito compressível sob
ação de pequenas forças. Quando contido em
um recipiente fechado, o ar exerce uma pressão
igual sobre as paredes, em todos os sentidos.
Por Blaise Pascal temos: "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".
1 - Suponhamos um recipiente cheio de um líquido,
o qual é praticamente incompressível;
2 - Se aplicarmos uma força de 10 Kgf num êmbolo
de 1 cm² de área;
3 - O resultado será uma pressão de 10 Kgf/cm² nas
paredes do recipiente
Exercício 1:
Uma força de 200 N é aplicada sobre uma
área de 0,05 m². A pressão exercida sobre
essa área é igual a:
a) 10 Pa
b) 2.103 Pa
c) 4.103 Pa
d) 200 Pa
e) 0,05 Pa
Letra C
A fórmula utilizada para definir pressão é apresentada abaixo:
Considerando os dados fornecidos pelo enunciado do texto,
teremos o seguinte cálculo:
Exercício 2
Calcule:
A) A pressão exercida pelos pés de uma mulher
de massa igual a 60,0 kg. Considere que a mulher
encontra-se em pé e que a área total de seus pés
seja de 120 cm².
Dados: g = 10 m/s².
B) Assuma agora que a mulher esteja usando
sapatos de salto alto e que a área total desses
saltos seja de, aproximadamente, 4 cm². Nesse
caso, qual será o módulo da pressão exercida
sobre o solo?
Resolução:
a) Como sabemos, a pressão é dada pela razão entre a força aplicada e
a área de contato. A força, no caso do exercício, é a força peso, definida pelo
produto da massa da mulher (60,0 kg) pela gravidade local (10 m/s²). Além disso, a
área de contato deve ser expressa no sistema internacional de unidades, ou seja, em
m². Para tanto, basta dividirmos a área de 120 cm² pelo fator (10²)², resultando em
0,012 m². Dessa forma, teremos o seguinte cálculo:
b) No caso em que a mulher está usando saltos altos, podemos calcular a pressão
exercida no solo para a nova área de 4 cm² (0,0004 m²):
Pelos resultados encontrados acima, é possível perceber que a pressão pode sofrer
grandes variações de acordo com a área de contato entre os corpos. No caso do
exemplo, a pressão variou enormemente, saindo de 50.000 Pa para 1.500.000 Pa.
Exercícios 3Um cubo maciço, assim como o da figura abaixo,
de aresta 3,0 cm e massa igual a 10,0 g
encontra-se apoiado sobre uma superfície lisa e
horizontal. Sendo a aceleração da gravidade
local g = 10 m/s², calcule a pressão que esse
objeto exerce sobre a superfície.
Resolução Começaremos dando atenção às unidades fornecidas
pelo enunciado do exercício. Para tanto, devemos
lembrar que todas elas devem ser expressas
no sistema internacional de unidades(S.I.). Dessa
forma, a aresta do cubo tem comprimento de 0,03
m (3 cm), e sua massa é de 0,010 kg (10,0 g).
Para calcularmos a pressão exercida pela face inferior
do cubo, aquela sobre a qual se apoia, utilizaremos a
definição mais simples de pressão:
Como já sabemos, a força exercida pelo cubo é a
força normal de compressão, que, no caso de uma
superfície horizontal, é numericamente igual ao
seu peso. Portanto:
Exercícios 4:
Qual a pressão causada por uma força de
intensidade 12N aplicada sobre uma
superfície retangular de dimensões 15cm x
5cm?
e a área do retângulo é dada pela multiplicação dos seus lados e convertendo as unidades para SI:
Exercício 5:Compare a pressão exercida, sobre o solo, por uma
pessoa com massa de 80 kg, apoiada na ponta de
um único pé, com a pressão produzida por um
elefante, de 2.000 kg de massa, apoiado nas quatro
patas. Considere de 10 cm2 a área de contato da
ponta do pé da pessoa, e de 400 cm2 a área de
contato de cada pata do elefante. Considere
também g = 10 m/s2 .A pressão exercida pela pessoa no solo é dada pelo seu peso, dividido pela área da ponta do pé:
A pressão exercida pelo elefante é dada por:
Comparando as duas pressões, temos que a pressão exercida pela pessoa é 6,4 vezes a pressão exercida pelo elefante.
Exercício 6:Aplica-se uma força de intensidade 10 N
perpendicularmente sobre uma superfície
quadrada de área 0,5 m2. Qual devera ser a
pressão exercida sobre a superfície?
(A) 5 N.m2
(B) 5 N/m2
(C) 20 N/m2
(D) 10 N/m2
(E) n.d.a.
Exercício 7
Um tijolo de peso 32 N tem dimensões
16cm x 8,0 cm x 4,0cm. Quando apoiado
em sua face de menor área, a pressão que
ele exerce na superfície de 16 cm apoio é,
em N/cm2 :
(A) 4,0
(B) 2,5
(C) 2,0
(D) 1,0
(E) 0,50
Exercício 8
Uma caixa de 500 N tem faces
retangulares e suas arestas medem 1,0 m,
2,0 m e 3,0 m. Qual a pressão que a caixa
exerce quando apoiada com sua face
menor sobre uma superfície horizontal?
(A) 100 N/m2 .
(B) 125 N/m2 .
(C) 167 N/m2 .
(D) 250 N/m2 .
(E) 500 N/m2 .
Exercício 9
O salto de um sapato masculino em área de 64
cm2. Supondo-se que a pessoa que o calce tenha
peso igual a 512 N e que esse peso esteja
distribuído apenas no salto, então a pressão
média exercida no piso vale:
(A) 120 kN/m2
(B) 80 kN/m2
(C) 60 kN/m2
(D) 40 kN/m2
(E) 20 kN/m2
Exercício 10:
Uma pessoa com peso de 600 N e que calça um
par de sapatos que cobrem uma área de 0,05
m2 não consegue atravessar uma região nevada
sem se afundar, porque essa região não suporta
uma pressão superior a 10.000 N/m2.
Responda:
a) Qual a pressão exercida por essa pessoa sobre
a neve?
b) Qual deve ser a área mínima de cada pé de um
esqui que essa pessoa deveria usar para não
afundar