UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA - UFU

FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA – FEELT

SISTEMAS DE CONTROLE HIDRÁULICOS E

PNEUMÁTICOS

Teste 1

Lucas Ramos Cardoso 11011EEL025

Prof. João Cícero da Silva

Uberlândia, 7 de Junho de 2012

1)Elaborar uma planilha(linhas x colunas) comparando as energias fluídicas com a

elétrica ou eletrônica (10 variáveis).

Características Energia fluídica Elétrica ou eletrônica

Rendimento Baixo Alto

Custo Alto Baixo

Perigo de incêndio Sim Não

Proteção Fácil Difícil

Potência consumida Baixa Alta

Autolubrificante Sim Não

Ocorrências de Faíscas Elétricas

Não Sim

Segurança Fácil Difícil

Variação de Velocidade Fácil Difícil

Reversibilidade Instantânea Fácil Difícil

2)Contextualizar a origem da energia fluídica exemplificando com inventos

primitivos(a.C. e d.C. até o século XVII), (pesquisar sobre Heron, Arquimedes, Ktesíbios,

entre outros).

R: Desde a mesopotâmia, passando pelo Egito e Grécia, conforme citado por Vitrúvio

(séc.II DC) e representado nas figuras anexas, o homem sabia como recalcar a água. A

bomba de parafuso foi inventada por Arquimedes e, basicamente, as que empregamos

hoje em dia usam o mesmo príncipio de então.

Sabiam eles recalcar água também com dispositivos de caçambas interligadas por uma

corrente. Eram sempre acionadas por escravos e animais. Empregavam esses

mecanismos para irrigação, basicamente.

Conheciam, inclusive, a utilização de energia hidráulica para acionar uma mó, com a

qual produziam farinha.

Provavelmente, o dispositivo mais antigo de que se tem conhecimento para gerar

pressão em fluidos e o sistema pistão – cilíndrico. É improvável que se consiga fixar a

data em que esse sistema tenha aparecido no convívio dos homens, mesmo porque

aparece ele em diversas sociedades distanciadas entre si.

A história registra o emprego de seringas pelos médicos, em lavagens intestinais, desde

o tempo do historiador Heródoto.

O sistema pistão – cilíndrico tinha uma característica diferente dos demais sistemas:

era possível com ele criar pressão, e disso se valeu Ktesíbios para inventar uma

máquina de combate a incêndios, constituída por uma grande seringa, que lançava a

distância. Inventou ainda outra máquina que bombeava continuamente água sob

pressão sobre os incêndios, constituída por dois cilindros em paralelo, ligados a um

reservatório comum. Essa máquina perdurou até pouco tempo em todos os Corpos de

bombeiro do mundo, e só foi deslocada pelo surgimento das bombas centrífugas.

Vitrúvio cita Ktesíbios como um dos autores essenciais à formação dos engenheiros e

um dos mecânicos célebres das antiguidades. É Vitrúvio que nos dá uma descrição do

princípio de funcionamento do sistema cilindro – pistão.

O cilindro era dotado de suas válvulas, uma de aspiração e outra de recalque.

Acionando – se o pistão por um sistema de alavanca, podia recalcar água até um

reservatório superior.

Outro documento de Philon de Bizânio, conservado pelos árabes fazia uma descrição

semelhante. É interessante repetir as palavras de Philon se referindo a Ktesíbios, “De

fato, ele mostrou pelos seus teoremas pneumáticos, que o ar é resistente, elástico e

muito móvel, ou seja, quando se aprisiona o ar em um recipiente cilíndrico robusto, ele

pode ser comprimido, e em contrapartida, se distender rapidamente, retomando

exatamente todo o volume do cilindro”.

Ktesíbios teve esse grande mérito: foi capaz de realizar praticamente máquinas de uso

prático e consolidar ao mesmo tempo um princípio científico. O comum por essa

ocasião é que as máquinas fossem inventadas com finalidade de diversão. Somente as

máquinas de guerra (e as de irrigação) tinham um enfoque utilitário.

Baseado em ideias semelhantes. Ktesíbios inventou um órgão, cujos princípios foram

respeitados ao longo de toda a evolução deste instrumento musical. A mulher de

Ktesíbios, Thais, foi a primeira organista da história.

Heron foi outro cientista que contribuiu para o conhecimento dos princípios hidráulicos.

Heron chegou a constituir uma máquina que continha os princípios de uma turbina a

reação, baseado no escape do vapor. O eólipilo consistia de uma panela com água que

era aquecida até produzir vapor. Este, escoando através de dois bicos em oposição,

fazia o tambor central entrar em rotação.

Nos escritos de Philon transparece perfeitamente o conhecimento que os gregos

tinham do vapor sua elasticidade, compressibilidade e expansibilidade. Extraordinário

também era o mecanismo de Heron de sifão flutuante: “Um sifão, que liga dois

recipientes nos quais se tem diferentes níveis de líquido, flutua no nível mais baixo. Em

consequência, o líquido escoará do nível superior para o inferior até que certa diferença

de nível, fixada previamente, seja atingida”. Igualmente importantes eram os sistemas

de regulagem por flutuador e por peso. Os sistemas foram concebidos para se encher

um recipiente até uma altura pré – determinada.

Nesses dois exemplos – sifão e regulador – estão já implícitos dos princípios da auto –

regulagem (feedback). São interessantes como tantos séculos se passaram antes de

serem novamente empregados.

Por que com um conhecimento bastante avançado dos princípios da hidráulica e

pneumática não foram os antigos, particularmente os gregos, capazes de fazer a

revolução industrial?

Conhecia-os uma forma de transformar energia (a máquina de Heron) e uma forma de

recalcar a água. Bastaria que alguém acoplasse os dois para se der início a uma

revolução industrial? Por que essas máquinas não se integravam na vida da

coletividade no sentido de reduzir o trabalho humano?

A análise social deste fenômeno escapa a este trabalho técnico, mas ao que se vê não

bastavam alguns parâmetros a mais para essa alteração social.

A revolução industrial surgiu como resultado do mercantilismo, uma intensificação

maior na troca de produtos, de uma urbanização crescente, de uma classe média

consumidora, de produção em massa. Essa modificação social provocou um aumento

no consumo de carvão para atender a demanda de consumo de energia. Porém as

minas de carvão cada vez mais eram profundas e se inundavam de água. Como retirar

essa água? A propulsão humana ou animal era insuficiente, Necessário se tornou o

invento de máquinas de maior potência. Daí dois grandes impulsos para revolução

industrial, que era moderna teve e que não estavam presentes entre os gregos:

consumo em massa e necessidade de grandes potências concentradas. Acresça-se

também porquanto escrava.

3)Contextualizar as vantagens e desvantagens entre a Pneumática e a

Hidráulica(exemplificar através das diversas aplicações)(mínimo=3 aplicações de cada).

R:

As principais vantagens da utilização dos sistemas pneumáticos:

O ar existe em volume ilimitado (não custa dinheiro);

Quando comprimido pode ser facilmente armazenado para posterior

utilização;

Não arde;

São sistemas não poluentes e “limpos”;

Facilmente se associam a outros sistemas de transmissão de energia;

Grande facilidade na automatização de sistemas;

Nunca apresenta riscos de faíscas em atmosferas explosivas;

Permite alcançar altas velocidades de trabalho

As principais desvantagens da utilização dos sistemas pneumáticos:

O ar é compressível o que dificulta posicionamento preciso;

Estão sujeitos a vibrações espontâneas;

O ar expande-se facilmente o que pode originar acidentes explosivos;

Não permitem a aplicação de forças elevadas já que não é possível

utilizar pressões elevadas;

Têm uma precisão pouco apurada

Impurezas e umidades devem ser evitadas, pois provocam desgastes

nos elementos pneumáticos;

As principais vantagens da utilização dos sistemas hidráulicos:

Os óleos possuem características auto-lubrificantes, evitam a oxidação,

não são corrosivos e não deixam depósitos;

Obtenção de forças elevadas à custa de órgãos de reduzidas dimensões;

Constituídos por órgãos de pequena inércia e elevada relação

peso/potência o que possibilita excelentes acelerações de carga;

Facilidade de associação a outros sistemas de transmissão de energia;

Possibilidade de automação de ciclos de trabalho;

É relativamente fácil garantir a segurança graças à natureza não

expansiva do óleo;

As principais desvantagens da utilização dos sistemas hidráulicos:

São muito mais caros que os sistemas pneumáticos;

Existe um potencial perigo de incêndio (o óleo é combustível);

É normalmente necessário prever sistemas de arrefecimento do óleo, o

que envolve mais investimentos e gastos;

4)Definir a terminologia “Pneumática” e “Hidráulica” e as variações.

R: O termo Hidráulico derivou-se da raiz grega Hidro, que tem o significado de água,

por essa razão entende-se por Hidráulica todas as leis e comportamentos relativos à

água ou outro fluido, ou seja, a Hidráulica é o estudo das características e uso dos

fluidos sob Pressão. Dos antigos gregos o termo Pneumático provem à expressão

PNEUMA que significa fôlego, Vento e, de PNEUMÁTICA: a MATÉRIA dos movimentos

dos gases e fenômenos dos gases. Na prática são utilizados comumente dois fluídos: o

óleo e ar comprimido, portanto, quando se utiliza o termo fluído, entende-se

inicialmente óleo e ar.

5)Da Mecânica dos Fluídos, definir “ariête”,“golpe de ariête” e “ariête

hidropneumático”, paradoxo hidráulico, cavitação, leis e enunciados.

O golpe de ariête, ou martelo hidráulico, é causado pela propagação e reflexão de

ondas acústicas em um líquido confinado, (por exemplo, quando uma válvula é

bruscamente fechada numa tubulação).

A cavitação ocorre quando bolhas ou bolsas de vapor se formam em um escoamento

líquido como conseqüência de reduções locais na pressão (por exemplo, nas

extremidades das pás da hélice de um barco a motor). O crescimento e o colapso ou

implosão de bolhas de vapor em regiões adjacentes a superfícies sólidas podem causar

sérios danos por erosão a estas superfícies.

Referências Bibliográficas

http://publicacoes.pcc.usp.br/PDF/BTs_Petreche/BT100-%20Landi.pdf

http://otsuyama.blogspot.com.br/2012/09/boa-noite-boa-noite.html

http://energiaviva.no.sapo.pt/resume/ActuadoresPneum.pdf

http://eduloureiro.com.br/index_arquivos/mfaula1.pdf

Pneumática e Hidráulica - Harry L.Stewart

PALMIERI, Antonio Carlos - RACINE HIDRÁULICA. Manual de hidráulica básica