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