O documento discute conceitos fundamentais de perímetro, área e volume, além de apresentar exercícios sobre esses tópicos. Também aborda pressão, composição do ar atmosférico, unidades de pressão e exercícios relacionados. Por fim, explica conceitos básicos de sistemas pneumáticos industriais.
2. Perímetro x Área x Volume
Perímetro se refere ao
comprimento linear cuja
unidade é o metro (m).
Área é a quantidade de espaço
bidimensional. Em quadrados e
retângulos, é a multiplicação dos
lados. A unidade de área é o
metro quadrado (m2).
Volume é a área com uma altura
(h). Sua unidade é o metro
cúbico (m3).
4. Exercício 2
Calcule o Perímetro da base, a Área da base e o volume
dos sólidos abaixo:
5. Exercício 3
Qual é o volume de um tanque quadrado de 1m de
largura, 1m de profundidade e 1m de altura?
6. Exercício 4
Calcule o Perímetro da base, a Área da base e o volume
do sólido abaixo:
7. Composição do Ar Atmosférico
O ar atmosférico é composto por um conjunto de gases
que são:
Nitrogênio – 78%
Oxigênio – 21%
Gases Raros – 1%
como (Argônio, Hélio, etc.)
8. Pressão
Pressão é uma grandeza que expressa a relação entre uma
determinada força exercida sobre uma área.
9. Pressão - Conceito
Logo pode ser expressa pela fórmula:
𝑝 =
𝐹
𝐴
Onde:
p = Pressão (em Kgf/cm2)
F = Força (em Kgf)
A = Área (em cm2)
10. Exercício 5
Aplica-se uma força de 80 Newtons em uma placa de 1
metro quadrado. Qual é a pressão em N/m2?
A pressão será maior ou menor se a placa tivesse 0,8 de
metro quadrado?
11. Exercício 6
Qual a pressão exercida por um tanque de água que
pesa 1000 N, sobre a sua base que tem uma área de 2,0
m2?
Se o tanque tivesse 3000N e a base fosse de de 6,0m2, a
pressão seria maior ou menor?
12. Exercício 7
A água contida num tanque exerce uma pressão de 40
N/m2 sobre a sua base. Se a base tem uma área de 10
m2, calcule a força exercida pela água sobre a base.
13. Exercício 8
Qual é a pressão (em Kgf/cm2) embaixo de um tanque cujo
raio tem 80cm e 1,5m de altura?
14. Unidades de Pressão
kgf/cm² representa o peso normal do ar ao nível do
mar por cm², sendo 1 kgf/cm² = 98066,52 Pa.
Bar é um múltiplo da bária, onde 1 bar = 106 bárias.
PSI (pound per square inch), libra por polegada
quadrada, é a unidade de pressão no sistema
inglês/americano, onde 1 psi = 0,07 bar.
15. Unidades
Conversões:
1 kgf/cm2 = 14,22 lbf/pol2 (psi)
1 kgf/cm2 = 0,98 bar
1 bar = 1,0196 Kgf/cm2.
1 bar = 14,503 psi
1 psi = 0,0703Kgf/cm2.
1 psi = 0,0689 bar
16. Exercício 9
Faça a conversão dos valores abaixo
5 Kgf/cm2 = bar.
12 Kgf/cm2 = psi.
20 bar = psi.
30 bar = Kgf/cm2.
355,5 psi = Kgf/cm2.
150 psi = bar
17. Exercício 10
Faça a conversão dos valores abaixo
78 Kgf/cm2 = bar.
35 Kgf/cm2 = psi.
48 bar = psi.
56 bar = Kgf/cm2.
480 psi = Kgf/cm2.
520 psi = bar
18. Exercícios
Calcular a força utilizando uma pressão de 6 bar em
uma área 5 cm2.
Calcule a área de um cilindro para uma pressão de 200
psi e uma força de 500 Kgf.
Calcular o diâmetro do cilindro para uma pressão de 6
bar, utilizando uma força de 500 Kgf.
19. Exercícios
Calcular o diâmetro do cilindro para uma pressão de 6
bar, utilizando uma força de 500 Kgf.
20. Calcular a força de avanço e de retorno para um
cilindro de ø 100 mm do êmbolo e ø 20 mm da
haste, utilizando uma pressão de 7 bar.
21. Lei de Pascal e o Elevador Hidráulico
Quando uma força é aplicada a uma área, surge uma
pressão. Esta pressão é exercida por todos os pontos do
sistema.
Êmbolos com diâmetros diferentes são submetidos a uma
mesma pressão.
22. Exercício 10
Calcule a pressão de um sistema de dois pistões P1 e P2 onde o
raio de P1 é 3 cm e o de P2 é 10 cm. Sobre o pistão 1, coloca-se um
peso de 80Kgf. Verifique se P2 será capaz de erguer um veículo de
1000Kg e converta os valores de pressão em Bar e psi.
23. Exercício 11
Qual deve ser o diâmetro do cilindro P2 para erguer o
veículo de 1000 kg?
24. Exercício 12
Um bloco de 900 kgf é colocado sobre um elevador hidráulico
como mostra a figura abaixo. A razão entre o diâmetro do
pistão (P2) que segura a base do elevador e o diâmetro (P1)
onde deve-se aplicar a força F é de P2 / P1 = 30. Encontre a
força necessária para se levantar o bloco com velocidade
constante.
25. Exercício 13
Para suspender um carro de 1500 kg usa-se um macaco
hidráulico, que é composto de dois cilindros cheios de óleo,
que se comunicam. Os cilindros são dotados de pistões,
que podem se mover dentro deles. O pistão maior tem um
cilindro com área 50cm2 , e o menor tem área de 2,5cm².
Qual deve ser a força aplicada ao pistão menor, para
equilibrar o carro?
26. Exercício 14
Para se erguer um carro em um elevador hidráulico, utiliza-se 45 psi de ar
comprimido sobre um cilindro hidráulico A1 com 5 cm de raio. Esta
pressão é transmitida pelo óleo hidráulico ao cilindro maior A2 com 12
cm de raio. Se o sistema está em equilíbrio, calcule o peso do carro.
27.
28. Pneumática e Automação
Pneumatos (pneumatos): sopro, vento, ar;
Pneumática: Estudo e Aplicação do Ar Comprimido para
transmissão e transformação de energia
Uso do ar na indústria: década de 1950
Automatização da Manufatura
Filosofia: Substituir o homem em trabalhos cansativos e
repetitivos
Operações: fixação, corte, montagem, abertura e fechamento,
manipulação
MOVIMENTO
Outras aplicações: transporte pneumático; ferramentas
pneumáticas, etc.
29. O sistema Pneumático Industrial
Um sistema industrial compõe-se de três partes principais:
Produção
Armazenamento
Distribuição
30. Fluidos
Fluidos são substâncias que não têm forma própria, e que,
se estiverem em repouso não resistem à tensões de
cisalhamento.
Os fluidos também são substâncias com capacidade de
escoamento.
Classificação dos Fluidos:
Líquidos
São Incompressíveis
Admitem superfície livre
Não são dilatáveis
Gasosos
São Compressíveis
Não admitem superfície livre
São dilatáveis
31. Unidades e Manômetro
Na indústria as unidades mais utilizadas são:
Kgf/cm2
Bar
Psi ou libras
O instrumento utilizado para medição de pressão é o
Manômetro.
32. O compressor de Ar
Um compressor é composto por:
Filtro de Ar na entrada para impedir entrada de partículas (pó).
Cabeçote com pistões e válvulas de entrada e de saída.
Motor elétrico para acionamento dos pistões.
Tanque de ar comprimido para armazenamento.
Pressostato para ligar o motor elétrico quando a pressão do
tanque estiver baixa e desligar o motor quando a pressão chegar
no valor de trabalho.
Válvula de segurança para o caso do pressostato por algum
motivo, não desligar o motor.
Válvula de dreno para drenagem da água acumulada dentro do
tanque.
Manômetro do tanque.
Regulador de saída com manômetro.
35. Pressostato com válvula de Alívio
e válvula de Segurança
Válvula de Alívio
Pressostato com
Válvula de Alívio
Ligação e funcionamento da Válvula de Alívio
Válvula de
Segurança
36. Unidade de Conservação (Lubrifil)
O ar comprimido utilizado em ferramentas e
dispositivos pneumáticos deve ser isento de partículas
e umidade. E ainda deve conter um pouco de óleo para
lubrificação das partes móveis.
Em cada ponto de uso, deve ser colocada uma unidade
de conservação ou Lubrifil, que recebe o ar
comprimido da linha primária e tem três componentes
importantes:
Filtro de partículas e umidade.
Regulador de pressão
Lubrificador
37. Unidade de Conservação (Lubrifil)
Filtro com purgador
Filtro com purgador
Regulador de Pressão
com Manômetro
Lubrificador
Lubrificador
38. Atuadores Pneumáticos
Atuadores pneumáticos
lineares:
Cilindros de simples ação
com retorno por mola.
Cilindros de dupla ação.
Atuadores pneumáticos
rotativos:
Atuador de giro controlado.
Atuador de giro livre ou tipo
motor.
Simbologia
39. Válvulas Direcionais
Válvulas direcionais são elementos muito importantes
porque orientam, com lógica, o caminho do ar
comprimido dentro do sistema.
De acordo com a NBR 8897 e DIN ISO 1219, as válvulas
direcionais são sempre representadas por um
retângulo que é divido em quadrados. Na simbologia, o
número de quadrados representa o número de
posições que a válvula pode assumir.
40. Válvulas Direcionais – nº de vias
O número de vias de uma válvula se refere a soma de
todas as entradas e saídas da mesma. E dois símbolos
são utilizados dentro dos quadrados:
Esta seta simboliza a passagem de ar e conta duas vias.
Bloqueio de ar. Conta uma via.
A leitura e desenho de esquemas pneumáticos deve
utilizar somente o quadrado do lado direito da válvula.
41. Identificação das Vias
A identificação é feita pelo primeiro número que se refere
ao número de vias e o segundo ao número de posições.
Exemplo: As válvulas abaixo são 5/2 vias. Cinco vias e duas
posições.
Exaustão
42. Identificação das vias
Existem duas normas para a identificação das vias. A
DIN ISO 5599 que utiliza números e é a utilizada no
Brasil e a DIN ISO 1219 que utiliza letras e é utilizada
na Europa.
44. Acionamento de Válvulas
Válvulas direcionais podem ser acionadas de diversas
formas. Segue as mais utilizadas.
45. Válvulas de Bloqueio
Estas válvulas bloqueiam o ar comprimido seguindo
uma lógica de programação. São dividas em:
a) Válvula Alternadora
ou Válvula “OU”.
b) Válvula de Simultaneidade
ou Válvula “E”.
c) Válvula de Sentido Único.
46. Válvulas de controle de Fluxo Variável
Válvulas de Controle de Fluxo Variável podem ser de
dois tipos:
Unidirecional
Bidirecional
47. Questionário
Quais são as principais unidades de pressão utilizadas na
indústria e qual é o instrumento que faz a medição de
pressão?
Porque o tanque de ar comprimido se enche de água e por
qual dispositivo se retira esta água?
Qual a diferença entre pressostato e sensor de pressão?
Qual é a função do pressostato no compressor?
Se o pressostato não desligar o motor do compressor o que
acontece? Qual é o mecanismo de proteção?
Quando o ar é comprimido, a temperatura aumenta ou
diminui?
Qual é o gás mais abundante na atmosfera?
48. Questionário
Qual válvula deve-se utilizar quando se deseja que o
avanço de um cilindro pneumático seja lento e o seu
retorno seja rápido?
Quais são as funções de uma unidade de conservação?
Qual é a condição necessária para que uma pressão se
forme na saída de uma bomba hidráulica?
Quais são as principais partes de um sistema
pneumático industrial?
Quantos quilos e quantos litros de água limpa tem
1m3?
Notas do Editor
Atmosfera (atm) é a pressão correspondente a 0,760m (760mm) de Mercúrio (Hg), com densidade de 13,5951 g/cm³ a uma aceleração gravitacional de 9,80665 m/s².
Bária é a unidade de pressão no Sistema CGS de unidades e vale uma dyn/cm².
mmHg, também chamada de Torricelli, é uma unidade de pressão antiga inventada com o surgimento do barômetro, onde 1 mmHg = 133,332 Pa.
mH2O é uma unidade relativa a pressão necessária para elevar em um metro o nível de uma coluna de água em um barômetro, sendo 1 mH2O = 9806,65 Pa.
Ainda sobre o pressostato, existe um detalhe sobre seu funcionamento. Alguns pressostatos são vendidos com uma pequena válvula lateral chamada “Válvula de Alívio”, outros modelos vem sem esta válvula. Por quê se chama Válvula de Alívio? Porque no final da operação de enchimento do cilindro, no momento em que o pressostato desliga o motorzinho de geladeira, esta válvula de alívio se abre, liberando o ar existente no interior do cano de cobre que vem do motorzinho e entra na válvula unidirecional (ou de retenção), ALIVIANDO, a força que o motorzinho terá pra dar a primeira bombeada de ar numa próxima ativação do motorzinho pelo pressostato. Este procedimento é automático: No instante em que os contatos do pressostato desligam o motor, a válvula de alívio é aberta, deixando escapar o ar (no circuito entre o motorzinho e a válvula unidirecional) que “atrapalharia” o motor no seu próximo bombeamento de ar.