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Sistemas
Pneumáticos e
Hidráulicos
Professor: Yhasmani Barcelos Cabral
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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.
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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)
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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".
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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
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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:
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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?
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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.
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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.
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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:
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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:
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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.
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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.
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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
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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 .
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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
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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