Dimensionamento de um sistema hidráulico .

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
COLEGIADO DE ENGENHARIA MECÂNICA
COMANDOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS
PROF. ALAN CHRISTIE DANTAS
HELDER LOPES DA SILVA
LENNON GOMES LOPES
WILLIAN FIGUEIREDO
JUAZEIRO
2013

2. Compressore
s
Volumétricos
Alternativos
Rotativos
Palhetas
Parafusos
Lóbulos
(roots)
Dinâmicos
Centrífugos
Axiais
INTRODUÇÃO
A pneumática vem do grego pneuma, que significa fôlego, vento ou sopro, dessa forma
é conceituada como sendo a ciência que trata dos movimentos e fenômenos dos gases.
Comparada a hidráulica a pneumática pode ser considerada um sistema mais simples
que possui um maior rendimento e um menor custo de aplicação, porém apresenta
também alguns pontos negativos. Para que o sistema pneumático obtenha um bom
rendimento, é necessário que o ar seja bem preparado, ou seja, não pode haver
impurezas e principalmente umidade.
Pressão, quando aplicada a pneumática pode ser definida como a fora exercida em
função da compressão do ar em um recipiente por unidade de área interna. Assim suas
principais unidades de medida são N/m² (Nilton por metro quadrado) ou Pa (Pascal).
O ar possui diversas características que tonam a pneumática um sistema capaz de
solucionar diversos problemas de automatização. Umas das características é a facilidade
de transporte que pode ser feito por tubulações, dispensando a necessidade de uma linha
exclusiva para retorno, como é exigida no sistema hidráulico. Uma outra característica
relevante em relação a hidráulica é a capacidade do ar de não variar sua viscosidade
quando há diferenças de temperatura, isso permite um sistema mais seguro até mesmo
em condições extremas. O ar não é inflamável e utiliza uma pressão baixa entre 6 e 12
bar. O ar permite também atingir altas velocidades de deslocamento, em condições
normais entre 1 e 2m/s chegando até 10m/s.
Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar,
admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na execução
dos trabalhos realizados pelo ar comprimido. Os compressores são classificados
segundo a figura abaixo.
Figura 01 – Quadro geral de compressores industriais.

3. Em aplicações industriais, normalmente são usados compressores com reservatórios
devidamente dimensionados afim de atender a grande demanda de pontos de utilização
e atuadores, todos interligados por uma rede tubular possibilitando uma distribuição de
forma igualitária e sem perdas significativas.
DIMENSIONAMENTO
Instalar uma rede de distribuição de ar comprimido requer alguns cuidados específicos
como a localização do compressor, sistema de arrefecimento se necessário,
dimensionamento da rede, sistemas de montagem e fixação da rede, tratamento do ar e a
identificação das linhas de transmissão.
Escolha do compressor
Os compressores podem ser selecionados levando em consideração a vazão máxima da
rede, sendo assim, de acordo com os cálculo realizados chegamos a uma vazão máxima
de 13,7m³/h. De acordo com a literatura os compressores mais usados para vazões
máximas de até 200m³/h, são os compressores a pistão, portanto o compressor usado
será um compressor de pistão de um estágio.
Localização do compressor
O local onde o compressor será instalado deve ser uma área localizada na parte externa
da fábrica, devidamente coberta, isenta de contaminantes como poeira e outros. Deve
também ser um local onde a temperatura ambiente possa se manter entre 20 e 25°.
Dimensionamento do volume do reservatório do compressor.
O volume do reservatório foi dimensionado levando em consideração o tipo de
compressor e a vazão máxima requerida pela rede, sendo assim, para compressores a
pistão o volume do reservatório é 20% da vazão total da rede em m³/min, o que
calculando resultará em um reservatório de 0,05m³.
Implantação da rede de distribuição
A rede de distribuição pode ser aberta ou fechada, a depender da distribuição dos pontos
por onde irão passar as linhas de alimentação de ar.
Neste dimensionamento iremos usar a rede do tipo fechada, pois esta possibilita uma
melhor distribuição e implantação de novos pontos, caso seja solicitado, além de
permitir uma alimentação uniforme em todos os pontos. Figura 02 do anexo.

4. Dimensionamento da linha tronco
A tubulação deve ser dimensionada com intuito de atender a pressão e vazão necessárias
ao diversos pontos de alimentação solicitados. Segundo a literatura, deve-se considerar
alguns itens importantes como:
 Volume de ar corrente (vazão);
 Comprimento total da linha tronco;
 Queda de pressão admissível;
 Número de pontos de estrangulamento;
 Pressão de regime.
 Volume de ar corrente (Vazão) (Q):
Dando início ao dimensionamento, tem-se o cálculo do consumo total de ar, ou seja a
vazão de ar solicitada pela empresa. Com base na tabela abaixo temos:
Tabela 01 – Distribuição dos pontos de utilização.
SETOR CARACTERÍSTICAS
1 5 Pontos de utilização – 4 l/min
2 10 Pontos de utilização - 3 l/min
3 4 Pontos de utilização - 10 l/min
4 10 Pontos de utilização - 5 l/min
5 1 Ponto de utilização - 20 l/min
6 2 Pontos de utilização - 15 l/min
Total 32 pontos de utilização – 190 l/min
Convertendo a unidade de l/min para m³/h, unidade padrão usada em distribuições
pneumáticas temos uma vazão máxima exigida de 11,4 m³/h de ar. Visando uma
possível ampliação futura, será adicionada 30% a vazão máxima, totalizando 13,7 m³/h.
 Comprimento total da linha:
Sabendo que o comprimento total da linha tronco é a soma do comprimento linear e o
comprimento equivalente gerado pelos pontos de estrangulamento como tês e curvas.
Para este cálculo usaremos a tabela abaixo.
Singularidade
QT
D
Comprimento
equivalente
[m]
Total [m]
Curva de 90° de raio longo 4 0,83 3,32
Tês de fluxo pelo ramal 27 2,0 54
Válvula tipo gaveta 10 0,25 2,5
Total 41 59,82
Com base na tabela e sabendo que o perímetro da área a ser aplicada as tubulações é de
300m, temos:

5. ¿=L1+L2
¿=300,00+59,82
¿=359,82m
Onde:
 L1 é o comprimento linear total da linha [m].
 L2 é o comprimento equivalente [m].
 Queda de pressão admitida (ΔP):
Sabendo que para que se obtenha um desempenho satisfatório da rede a queda de
pressão não deve exceder 0,3kgf/cm², contudo como estamos tratando de uma rede com
uma dimensão um pouco maior considera-se então uma perda de carga máxima de
0,5kgf/cm².
 Pressão de regime (P):
Sabendo que a pressão armazenada no reservatório pode variar de 7 a 12 [kgf/cm²],
porém a pressão considerada econômica industrialmente é de 6 [kgf/cm²].
 Cálculo do diâmetro do tubo (d):
d=10[5
√1,663785 x 10
−3
x Q
1,85
x Lt
ΔP x P ]
d=10[5
√1,663785x 10
−3
x 13,7
1,85
x 359,82
0,5 x6,0 ]
d=19,08m

6. ▪
Dimensionamento das linhas secundárias
Tomando como base o dimensionamento da linha tronco, usando o mesmo
equacionamento, porém usando o volume de ar corrente dividido pelo número de linhas
secundárias, ajustando também o comprimento Lt. Assim pode-se calcular o diâmetro
da tubulação para esses segmentos.
 Volume de ar corrente por linha secundária (Q):
Q=
359,82
12
Q≅30m
3
/h
 Aplicando a equação:
d=10[5
√1,663785x 10
−3
x 30
1,85
x 20
0,5 x6,0 ]
d=18,8m

7. ANEXOS
Figura 02 – Rede Pneumática.
Figura 03 – Rede Pneumática 3D.

8. REFERENCIAS
FIALHO, ARIVELTO BUSTAMANTE. AUTOMAÇÃO PNEUMÁTICA: PROJETOS
DIMENSIONAMENTO E ANÁLISE DE CIRCUITOS. 7ª SÃO PAULO: ÉRICA LTDA, 2012.
PARKER. LINHA PNEUMÁTICA. TECNOLOGIA PNEUMÁTICA INDUSTRIAL. APOSTILA
M1001 BR. PARKER
HANNIFI IND. COM. LTDA. JACAREÍ, SP., 2000.
PARKER. LINHA PNEUMÁTICA. TECNOLOGIA ELETROPNEUMÁTICA INDUSTRIAL.
APOSTILA M1002-2 BR.
PARKER HANNIFI IND. COM. LTDA. JACAREÍ, SP., 2005.
PAZ, JEFERSON HENTZ. DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA
PNEUMÁTICO PARA UMA MÁQUINA PRODUTORA DE BLOCOS DE
CONCRETO. HORIZONTINA: FACULDADE HORIZONTINA, 2012.