Histórico da pneumática e hidráulica e suas aplicações

Curso Técnico em Mecânica
Comandos Hidráulicos e Pneumáticos

Armando de Queiroz Monteiro Neto
Presidente da Confederação Nacional da Indústria
José Manuel de Aguiar Martins
Diretor do Departamento Nacional do SENAI
Regina Maria de Fátima Torres
Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI
Alcantaro Corrêa
Presidente da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina
Sérgio Roberto Arruda
Diretor Regional do SENAI/SC
Antônio José Carradore
Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC
Marco Antônio Dociatti
Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederação Nacional das Indústrias
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
Curso Técnico em Mecânica
Comandos Hidráulicos e Pneumáticos
Guilherme de Oliveira Camargo
Florianópolis/SC
2010

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio
consentimento do editor. Material em conformidade com a nova ortografia da língua portuguesa.
Equipe técnica que participou da elaboração desta obra
Coordenação de Educação a Distância
Beth Schirmer
Revisão Ortográfica e Normatização
FabriCO
Coordenação Projetos EaD
Maristela de Lourdes Alves
Design Educacional, Ilustração,
Projeto Gráfico Editorial, Diagramação
Equipe de Recursos Didáticos
SENAI/SC em Florianópolis
Autor
Guilherme de Oliveira Camargo
Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis
Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis
C172c
Camargo, Guilherme de Oliveira
Comandos hidráulicos e pneumáticos / Guilherme de Oliveira Camargo. –
Florianópolis : SENAI/SC, 2010.
113 p. : il. color ; 28 cm.
Inclui bibliografias.
1. Hidráulica. 2. Bombas hidráulicas. 3. Pneumática. 4. Pneumática -
Automação. I. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. II. Título.
SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
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Prefácio
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do Conhecimento.

Sumário
Conteúdo Formativo 9
Apresentação 11
12 Unidade de estudo 1
Introdução
Seção 1 - Histórico da
pneumática
Seção 2 - Histórico da
hidráulica
Grandezas Físicas da
Hidráulica e da Pneu-mática
Seção 1 - Princípio de Pascal
Seção 2 - Princípio da multi-plicação
de energia
Seção 3 - Pressão
Seção 4 - Vazão
Características dos
Sistemas Hidráulicos
e Pneumáticos
Seção 1 - Características dos
sistemas pneumáticos
sistemas hidráulicos
Seção 3 - Comparação entre
os sistemas pneumáticos e
hidráulicos
fluidos para sistemas pneu-máticos
e hidráulicos
13
14
Composição de um
Sistema Pneumático
Seção 1 - Compressores
Seção 2 - Reservatório de ar
comprimido
Seção 3 - Preparação do ar
comprimido
Seção 4 - Redes de distribui-ção
do ar comprimido
Seção 5 - Unidade de conser-vação
de ar
Seção 6 - Válvulas direcionais
pneumáticas
Seção 7 - Válvulas pneumá-ticas
Seção 8 - Atuadores para
sistemas pneumáticos
Seção 9 - Designação de
elementos
Seção 10 - Elaboração de
esquemas de comando
Seção 11 - Tecnologia do
vácuo
Composição de um
Sistema Hidráulico
Seção 1 - Fluidos hidráulicos
Seção 2 - Reservatório
Seção 3 - Bombas hidráulicas
Seção 4 - Filtros para siste-mas
hidráulicos
Seção 5 - Válvulas direcionais
Seção 6 - Atuadores
Seção 7 - Válvulas de blo-queio
Seção 8 - Válvulas regulado-ras
de vazão
Seção 9 - Válvulas regulado-ras
de pressão
Seção 10 - Elemento lógico
Seção 11 - Trocador de calor
Seção 12 - Acumuladores
Seção 13 - Intensificador de
pressão
Seção 14 - Instrumentos de
medição e controle
Finalizando 99
Referências 101
Anexo 103
17
17
17
21
25
25
25
26
29
36
37
39
42
43
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54
56
59
65
70
71
75
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83
84
87
89
91
93
94
95
96

Conteúdo Formativo
COMANDOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 9
Carga horária de dedicação
Carga horária: 90 horas
Competências
Interpretar e montar circuitos hidráulicos e pneumáticos em instalações mecânicas.
Conhecimentos
▪▪Simbologia;
▪▪Unidades de medida;
▪▪Grandezas mecânicas;
▪▪Definição e características de componentes hidráulicos e pneumáticos;
▪▪Componentes e acessórios de circuitoshidráulicos e pneumáticos, eletro hidráulicos e eletro
pneumáticos.
Habilidades
▪▪Aplicar normas técnicas e regulamentadoras;
▪▪Ler, interpretar e aplicar manuais, catálogos e tabelas técnicas;
▪▪Aplicar simbologias de comandos hidráulicos e pneumáticos;
▪▪Aplicar conceitos de circuitos hidráulicos e pneumáticos;
▪▪Ler e interpretar circuitos hidráulicos e pneumáticos;
▪▪Dimensionar, especificar e instalar circuitos hidráulicos e pneumáticos;
▪▪Aplicar normas técnicas de saúde, segurança e meio ambiente.
Atitudes
▪▪Assiduidade;
▪▪Pró-atividade;
▪▪Relacionamento interpessoal;
▪▪Trabalho em equipe;
▪▪Cumprimento de prazos;
▪▪Zelo com os equipamentos;
▪▪Adoção de normas técnicas de saúde e segurança do trabalho;
▪▪Responsabilidade ambiental;
▪▪Trabalho em equipe;
▪▪Cumprimento de prazos e horários.

Apresentação
COMANDOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS
A finalidade deste material é proporcionar, aos interessados, uma
visão do mundo da hidráulica e da pneumática. As experiências têm
revelado que, atualmente, os sistemas hidráulicos e pneumáticos são
indispensáveis como métodos modernos de transmissão de energia.
Hoje, entende-se por sistemas hidráulicos e pneumáticos a transmis-são,
controle de forças e movimentos por meio de fluidos. Sabemos
que fluido é toda a substância que flui e toma a forma do recipiente
no qual está confinado.
Com a automatização, os acionamentos e comandos hidráulicos e
pneumáticos ganharam importância através do tempo. Grande parte
das modernas e mais produtivas máquinas e instalações são, hoje,
parcial ou totalmente comandadas por estes sistemas.
Apesar da multiplicidade dos campos de aplicação dos sistemas hi-dráulicos
e pneumáticos, o conhecimento dessa matéria ainda não
está totalmente difundido. Como resultado disso, a aplicação dos
sistemas hidráulicos e pneumáticos tem sido restrita.
O conteúdo aqui apresentado inclui a descrição de sistemas hidráu-licos
e pneumáticos para a transferência de forças ou movimentos,
seus princípios de funcionamento, detalhes construtivos dos com-ponentes
e a montagem de circuitos hidráulicos e pneumáticos.
O que está esperando para conferir todas as descobertas que lhe
reservamos?
Vamos juntos!
Guilherme de Oliveira
Camargo
Guilherme de Oliveira Camargo é
especialista em automação indus-trial,
pelo SENAI/SC, em Florianó-polis,
com formação superior em
automação industrial, pelo SENAI/
SC, em Florianópolis e formação
técnica em mecânica de manuten-ção,
pela escola técnica federal de
Santa Catarina. É colaborador do
SENAI/SC há 20 anos, tendo atuado
como instrutor de ensino industrial
na unidade móvel de acionamen-tos
eletro-hidropneumáticos e no
SENAI/SC nos cursos de tecnologia
e especialização em automação
industrial. Participou, diretamen-te,
na elaboração e organização
de material didático dos cursos de
automação do SENAI/SC. Ministrou
cursos para empresas do Estado e
para os profissionais do SENAI.
11

Unidade de
estudo 1
Seções de estudo
Seção 1 – Histórico da pneumática
Seção 2 – Histórico da hidráulica

ferroviária: Freios a ar com-primido
Introdução
Seção 1
Histórico da
pneumática
O ar comprimido é, provavelmen-te,
uma das mais antigas formas
de transmissão de energia que o
homem conhece, empregada e
aproveitada para ampliar sua ca-pacidade
física. O reconhecimen-to
da existência física do ar, bem
como a sua utilização, mais ou
menos consciente para o trabalho,
são comprovados há milhares de
anos.
O primeiro homem que, com
certeza, sabemos terse interessa-do
pela pneumática, isto é, pelo
emprego do ar comprimido como
meio auxiliar de trabalho, foi o
grego Ktésibios. Há mais de 2000
anos, ele construiu uma catapulta
a ar comprimido. Um dos primei-ros
livros sobre o emprego do ar
comprimido como transmissão
de energia, data do 1º século d.C
e descreve equipamentos que fo-ram
acionados com ar aquecido.
Embora, a base da pneumática
seja um dos mais velhos conheci-mentos
da humanidade, foi preci-so
aguardar o século XIX para que
o estudo de seu comportamento e
de suas características se tornasse
sistemático. Porém, pode-se dizer
que somente após o ano 1950 é
que ela foi, realmente, introduzida
na produção industrial.
Antes, porém, já existiam alguns
campos de aplicação e aproveita-mento
da pneumática, como, por
exemplo, a indústria mineira, a
construção civil e a indústria fer-roviária.
A introdução, de forma mais
generalizada, da pneumática na
indústria, começou com a neces-sidade,
cada vez maior, de auto-matização
e racionalização dos
processos de trabalho.
Apesar de sua rejeição inicial,
quase sempre proveniente da falta
de conhecimento e instrução, ela
foi aceita e o número de campos
de aplicação tornou-se cada vez
maior. Hoje, o ar comprimido
tornou-se indispensável e, nos
mais diferentes ramos industriais,
instalam-se aparelhos pneumáti-cos,
principalmente, na automa-ção.
Automação: a automação retira
do homem as funções de coman-do
e regulação, conservando, ape-nas,
as funções de controle. Um
processo é considerado automa-tizado
quando este é executado
sem a intervenção do homem,
sempre do mesmo modo e com o
mesmo resultado.
Dos antigos gregos pro-vém
a expressão pneuma
que significa fôlego, vento
e, filosoficamente, a alma.
Derivando da palavra pneu-ma,
surgiu, entre outros, o
conceito de “pneumática”:
a matéria dos movimentos
dos gases e fenômenos dos
gases.

14 CURSOS TÉCNICOS SENAI
Seção 2
Histórico da hidráulica
Existem apenas três métodos de transmissão de energia na esfera co-mercial:
elétrica, mecânica e fluídica (hidráulica e pneumática).
Naturalmente, a mecânica é a mais antiga de todas, por conseguinte é a
mais conhecida. Hoje, utilizada de muitos outros artifícios mais apura-dos
como: engrenagens, cames, polias, entre outros.
A energia elétrica, que usa geradores, motores elétricos, condutores e
uma gama muito grande de outros componentes é um método desen-volvido
nos tempos modernos e é o único meio de transmissão de ener-gia
que pode ser transportado a grandes distâncias.
Hoje, entende-se por hidráulica a transmissão, controle de forças e mo-vimentos
por meio de fluidos líquidos (óleos minerais e sintéticos) ou a
ciência que estuda os fluidos em escoamento e sob pressão e divide-se
em duas:
▪▪ hidrostática: estuda os fluidos sob pressão.
▪▪ hidrodinâmica: estuda os fluidos em escoamento.
A hidráulica tem origem, por incrível que pareça, há milhares de anos.
O marco inicial, que se tem conhecimento, é a utilização da roda d’água,
que emprega a energia potencial da água armazenada a certa altura, para
a geração de energia mecânica. O uso do fluido sob pressão, como meio
de transmissão de potência, já é mais recente, sendo que o seu desen-volvimento
ocorreu, mais precisamente, após a primeira grande guerra
mundial.
O termo hidráulica deriva
da raiz grega hidro que sig-nifica
água.

Os fatos mais marcantes da história da energia fluídica poderiam ser
relacionados como:
▪▪ em 1795, um mecânico inglês, Joseph Bramah, construiu a primeira
prensa hidráulica, usando como meio de transmissão a água;
▪▪ em 1850, Armstrong desenvolveu o primeiro guindaste hidráulico e,
para fazê-lo, também desenvolveu o primeiro acumulador hidráulico;
▪▪ em 1900, a construção da primeira bomba de pistões axiais nos Es-tados
Unidos. Ocorreu, aqui, a substituição da água por óleo mineral,
com muitas vantagens.
Atualmente, com o desenvolvimento de novos metais e fluidos obtidos,
sinteticamente, a versatilidade e a dependência do uso da transmissão de
força hidráulica ou pneumática tornam-se evidentes, desde o seu uso,
para um simples sistema de frenagem em veículos, até a sua utilização,
para complexos sistemas de eclusas, aeronaves e mísseis.
Nesta primeira unidade de estudos, você teve algumas noções introdutó-rias
sobre comandos hidráulicos e pneumáticos, conhecendo a sua histó-ria.
Agora, você estudará as grandezas físicas da hidráulica e pneumática
a partir da teoria de Pascal, do princípio da multiplicação da energia, do
conceito de pressão e vazão. Como pode perceber, há muito pela fren-te...
prossiga!

Unidade de
estudo 2
Seções de estudo
Seção 1 – Princípio de Pascal
Seção 2 – Princípio da multiplicação
de energia
Seção 3 – Pressão
Seção 4 – Vazão

Grandezas Físicas da
Hidráulica e da Pneumática
Seção 1
Princípio de Pascal
Veremos, a seguir, as principais
grandezas físicas, seus conceitos
e unidades de medida para que
possamos compreender melhor
o funcionamento dos sistemas hi-dráulicos
e pneumáticos.
Blaise Pascal, em 1648, enunciou
a lei que rege os princípios hidráu-licos
e pneumáticos: a pressão
exercida em um ponto qualquer
de um fluido estático é a mesma
em todas as direções e exerce for-ças
iguais, em áreas iguais, sempre
perpendiculares à superfície do
recipiente.
Figura 1 – Princípio de Pascal
Fonte: Uggioni (2002, p. 11).
Seção 2
Princípio da multiplicação de energia
Se aplicarmos uma força de 10kgf em uma área de 1cm2, teremos uma
pressão de 10 Kgf/cm2 que, atuando em uma área de 100 cm2, suportará
uma carga de 1000Kgf.
Figura 2 – Multiplicação de Energia
Fonte: Racine (1987, p. 14).
Seção 3
Pressão
É o resultado de uma força agindo em uma determinada área.

P= F/A
P = pressão F = força A = Área
Quadro 1 – Fórmulas para Cálculo da Pressão, Força e Área
Fonte: Uggioni (2002, p. 12).
Em um sistema hidráulico ou pneumático, a função da bomba hidráu-lica
ou do compressor é fornecer vazão ao sistema. A pressão resultará
de qualquer oposição à passagem do fluido. Por exemplo, se a válvula
abaixo estiver totalmente aberta, não temos pressão, mas, à medida que
a fechamos, começamos a verificar um aumento gradativo da pressão.
Figura 3 – Restrição na Tubulação
Fonte: SAGGIN (2004, p. 26).
Existem três tipos de pressão. São eles:
▪▪ Pressão atmosférica: as camadas de ar exercem uma força (peso)
sobre a superfície da Terra. A pressão resultante dessa força é denomi-nada
pressão atmosférica, que varia com a altitude, pois, em grandes
alturas, a massa de ar é menor do que ao nível do mar.
Variação da pressão atmosférica com relação com a altitude. Acompa-nhe
a tabela.
Massa de ar: 1 Atm =1,033
Kg/cm2.

Altitude em M
Pressão
em kg/cm²
Altitude
em M
Pressão
em kg/cm²
0 1.033 1.000 0.915
100 1.021 2.000 0.810
200 1.008 3.000 0.715
300 0.996 4.000 0.629
400 0.985 5.000 0.552
500 0.973 6.000 0.481
600 0.960 7.000 0.419
700 0.948 8.000 0.363
800 0.936 9.000 0.313
900 0.925 10.000 0.270
Acompanhe, agora, a representação gráfica da variação da pressão at-mosférica
com relação à altitude.
Figura 4 – Variação da Pressão Atmosférica
▪▪ Pressão relativa (manométrica): é a pressão registrada no manô-metro.
▪▪ Pressão absoluta: a pressão absoluta é a soma da pressão mano-métrica
com a pressão atmosférica. Quando representamos a pressão
absoluta, acrescentamos o símbolo “a” após a unidade. Exemplo: PSIa.

Unidades de pressão:
▪▪ Atm: Atmosferas
▪▪ Kgf/cm2 : Quilogramas por centímetro quadrado
▪▪ Bar: Báreas
▪▪ PSI: Pounds per Square Inches - Libra por polegada quadrada (lb/pol2)
Conversão das unidades de pressão
Para converter as unidades de pressão, pegue o valor da unidade conhe-cida
na coluna e multiplique pelo valor da unidade solicitada na linha.
Observe a tabela:
UNIDADES ATM kgf/cm² bar PSI Pa
ATM 1 1,033 1,013 14,69 101325
Kgf/cm² 0,968 1 0,981 14,23 98100
bar 0,987 1,02 1 14,5 100000
PSI 0,068 0,07 0,069 1 6896
Pa 0,0000098 0,0000102 0,00001 0,000145 1
Tabela 1 – Conversão das Unidades de Pressão
Classificação dos sistemas quanto à pressão
De acordo com a NFPA (National Fluid Power Association). classificamos
os sistemas, quanto à pressão, da seguinte forma (RACINE, 1987):
bar Pressão
0 a 14 bar Baixa pressão
14 a 35 bar Média pressão
35 a 84 bar Média alta pressão
84 a 210 bar Alta pressão
Acima de 210 bar Extra alta pressão
Tabela 2 – Classificação dos Sistemas quanto à Pressão

Seção 4
Vazão
Vazão: é o volume deslocado em função do tempo.
Q = V/t
Q = Vazão V = Volume deslocado t = tempo
Observe a tabela de conversão das unidades de vazão para a hidráulica:
Unidades Símbolo Conversão
Galões por minuto GPM 1 GPM = 3, 785 l/min = 0, 2271 m3/h
Decímetro cúbico por segundo dm3/seg 1 dm3/seg = 1 l/seg =15,8502 GPM
Pés cúbicos por hora ft3/h 1 ft3/h = 0,472 l/min = 0,125 GPM
Tabela 3 – Conversão das Unidades de Vazão para a Hidráulica
Fonte: SENAI/SC 100p (2004, p. 28).
Unidades de vazão para a pneumática. Observe:
Unidade Símbolo
Litros por segundo L/s
Litros por minuto L/min
Metros cúbicos por minuto m³/min
Metros cúbicos por minuto. m³/min
Metros cúbicos por hora m³/h
Pés cúbicos por minuto,
(Cubic feet for minute)
pcm ,(cfm)
Tabela 4 – Unidades de Vazão para a Pneumática
Fonte: SENAI/SC 100p (2004, p. 15).

Tabela de conversão das unidades de vazão:
Para converter em Multiplicar por
pcm cfm 1
pcm L/s 0,4720
pcm m³/min 0,02832
pcm m³/h 1,69923
L/s m³/min 0,06
L/s pcm 2,1186
m³/min pcm 35,31
Tabela 5 – Relação entre as Unidades de Vazão para a Pneumática
Fonte: Parker (2008, p. 9).
Estas unidades se referem à quantidade de ar – ou gás – comprimi-do,
efetivamente, nas condições de temperatura e pressão no local onde
está instalado o compressor.
Como estas condições variam em função da altitude, umidade relativa e
temperatura, são definidas condições padrão de medidas, sendo que as
mais usadas são:
▪▪ Nm³/h: Normal metro cúbico por hora – definido à pressão de
1,033 kg/cm2, temperatura de 0°C e umidade relativa de 0%.
▪▪ SCFM: Standard cubic feet per minute – definida à pressão de
14,7 lb/pol2, temperatura de 60°F e umidade relativa de 0%.
A Norma Brasileira (NBR10138) da ABHP (Associação Brasileira de
Hidráulica e Pneumática) utiliza as unidades de medida do Sistema In-ternacional
(SI), mas, é comum, o uso de outras unidades que não per-tencem
(SI) devido aos fabricantes dos equipamentos utilizarem outros
sistemas.

GRANDEZA SI
( C ) comprimento Metro ( m )
( M ) massa Quilo grama ( Kg )
( F ) força Newton ( N )
( t ) tempo Segundo ( S )
( T ) temperatura Grau Kelvin ( k ) Grau Celsius (*C)
( A ) área Metro quadrado ²
( V ) volume Metro cúbico
( Q ) vazão Metro cúbico / segundo
( p ) pressão Pascal ( Pa )
Tabela 6 – Unidades do Sistema Internacional
A partir deste momento, estudaremos as características dos sistemas hi-dráulicos
e pneumáticos. Continue conosco!

Unidade de
estudo 3
Seções de estudo
Seção 1 – Características dos sistemas
pneumáticos
Seção 2 – Características dos Sistemas
hidráulicos
Seção 3 – Comparação entre os sistemas
pneumáticos e hidráulicos
Seção 4 – Características dos fluidos para
sistemas pneumáticos e hidráulicos

Características dos Sistemas
Hidráulicos e Pneumáticos
Seção 1
Características dos sistemas pneumáticos
Vimos, anteriormente, que a hidráulica e a pneumática tornaram-se in-dispensáveis
nos mais diferentes ramos industriais. Agora, veremos suas
características. Acompanhe!
▪▪ Proteção natural contra explosão;
▪▪ Insensível contra influências externas como altas e baixas tempera-turas;
▪▪ Acionamentos, ao serem sobrecarregados, simplesmente param;
▪▪ Transformação da energia, tanto em movimento linear como rotati-vo;
▪▪ Velocidade e força facilmente controlados;
▪▪ Energia pode ser transmitida por grandes distâncias;
▪▪ Manutenção simples dos componentes devido às construções sim-ples;
▪▪ Grande confiabilidade, segurança de operação e durabilidade de
acionamentos e componentes de comando;
▪▪ Necessidade de preparação do ar;
▪▪ Perdas por vazamento reduzem a eficiência econômica.
Seção 2
Características dos sistemas hidráulicos
▪▪ Dimensões reduzidas e pequeno peso com relação à potência insta-lada;
▪▪ Sensível à influências externas como altas e baixas temperaturas;
▪▪ Acionamentos, ao serem sobrecarregados, simplesmente param;
▪▪ Transformação da energia, tanto em movimento linear, como rota-tivo;
▪▪ Velocidade e força facilmente controlados com alta precisão;
▪▪ Energia hidráulica não deve ser transmitida por grandes distâncias;
▪▪ Difícil manutenção dos componentes devido a sua precisão, dimen-são
e peso;
▪▪ Grande confiabilidade e du-rabilidade
dos componentes por
ser um sistema auto lubrificado;
▪▪ Necessidade de sistemas de
filtragem e refrigeração do fluido;
▪▪ Reversibilidade instantânea;
▪▪ Parada instantânea;
▪▪ Perdas por vazamento redu-zem
a eficiência econômica;
Seção 3
Comparação entre os
sistemas pneumáticos e
hidráulicos
Sistemas pneumáticos
▪▪ Fluido – ar (compressível)
▪▪ Estado – gasoso
▪▪ Circuito – aberto
▪▪ Trabalha com baixa pressão e
alta velocidade
Sistemas hidráulicos
▪▪ Fluido – óleo (praticamente
incompressível, em torno de
0,5% do seu volume a cada 70
bar de pressão)
▪▪ Estado – líquido
▪▪ Circuito – fechado
▪▪ Trabalha com alta pressão e
baixa velocidade

Custos da energia
Considerado um valor 1 para a
energia elétrica, a relação com
pneumática e hidráulica é:
▪▪ de 7 a 10 o custo da energia
pneumática;
▪▪ de 3 a 5 o custo da energia
hidráulica.
Esta avaliação é apenas orientati-va,
considerando apenas o custo
energético, sem considerar os cus-tos
de componentes.
Considerando os valores de vál-vulas
e atuadores, o custo fica re-lacionado
como:
Elétrica < Pneumática <
Hidráulica
Seção 4
Características dos
fluidos para sistemas
pneumáticos e hidráu-licos
Quando falamos em fluido, esta-mos
falando de qualquer substân-cia
no estado líquido ou gasoso
capaz de escoar e assumir a forma
do recipiente que a contém. Ve-remos,
agora, de modo geral, as
características dos fluidos usados
na pneumática e hidráulica.
Fluido para
pneumática – ar
▪▪ Quantidade: o ar a ser com-primido
se encontra em quanti-dade
ilimitada, praticamente, em
todos os lugares.
▪▪ Transporte: o ar comprimido
é facilmente transportável por tu-bulações,
mesmo para distâncias,
consideravelmente, grandes. Não
há necessidade de preocupação
com o retorno do ar.
▪▪ Armazenamento: no estabe-lecimento
não é necessário que
o compressor esteja em funcio-namento
contínuo. O ar pode
ser sempre armazenado em um
reservatório e, posteriormente,
tirado de lá. Além disso, é possí-vel
o transporte em reservatórios
(botijão).
▪▪ Temperatura: o trabalho
realizado com o ar comprimido é
insensível às oscilações de tempe-ratura.
Isto garante, também, em
situações extremas, um funciona-mento
seguro.
▪▪ Segurança: não existe o
perigo de explosão ou de incên-dio.
Portanto, não são necessá-rias
custosas proteções contra
explosões.
▪▪ Limpeza: o ar comprimido é
limpo. O ar, que, eventualmente,
escapa das tubulações ou outros
elementos, inadequadamente
vedados, não polui o ambiente.
▪▪ Construção: os elementos
de trabalho são de construção
simples e, portanto, de custo
vantajoso.
▪▪ Velocidade: o ar comprimido
é um meio muito veloz e permite
alcançar altas velocidades de tra-balho
(a velocidade de trabalho
dos cilindros pneumáticos oscila
entre 1 a 2 metros por segundo).
▪▪ Regulagem: as velocidades e
forças dos elementos a ar com-primido
são reguláveis em escala.
▪▪ Seguro contra sobrecarga:
elementos e ferramentas a ar
comprimido são carregáveis até a
parada final e, portanto, seguros
contra sobrecarga.
▪▪ Preparação: o ar comprimi-do
requer uma boa preparação.
Impureza e umidade devem ser
evitadas, pois, provocam desgas-tes
nos elementos pneumáticos.
▪▪ Compressibilidade: não é
possível manter uniforme e cons-tante
as velocidades dos pistões,
mediante o ar comprimido.
Fluido para hidráulica
– óleo
▪▪ Quantidade: o óleo a ser
utilizado encontra-se em quanti-dade
limitada e possui alto custo,
seja ele de origem mineral ou
sintética.
▪▪ Transporte: o óleo não é fa-cilmente
transportável por tubu-lações,
devido a sua viscosidade
e existe a necessidade de retorno
do mesmo para o reservatório.
▪▪ Armazenamento: para que o
óleo esteja sob pressão, é neces-sário
que a bomba mantenha-se
ligada ou que sejam utilizados
acumuladores.

▪▪ Temperatura: o óleo é sensível às variações de temperatura.
▪▪ Segurança: existe risco de explosão ou de incêndio se ultrapassados
os limites máximos de temperatura.
▪▪ Limpeza: o óleo hidráulico é poluente e não deve ser jogado na
natureza.
▪▪ Construção: os elementos de trabalho são de construção complexa
(muito precisa) e, portanto, de alto custo.
▪▪ Velocidade: o óleo hidráulico não é um meio veloz, devido a sua
viscosidade.
▪▪ Regulagem: as velocidades e forças dos elementos são reguláveis,
em escala com grande precisão.
▪▪ Seguro contra sobrecarga: nos sistemas hidráulicos, existe a ne-cessidade
da utilização de dispositivos para limitar a pressão máxima de
trabalho.
▪▪ Preparação: para sistemas convencionais, o óleo hidráulico já vem
pronto, mas, para servo-sistemas, existe a necessidade de uma filtragem
mais apurada.
▪▪ Compressibilidade: é possível manter uniforme e constante as
velocidades dos atuadores.
Com características dos fluidos para sistemas pneumáticos e hidráulicos
concluímos, aqui, a terceira unidade de estudos desta unidade curricular.
Prepare-se para conhecer, agora, a composição de um sistema pneumá-tico.
Continue antenado!

Unidade de
estudo 4
Seções de estudo
Seção 1 – Compressores
Seção 2 – Reservatório de ar comprimido
Seção 3 – Preparação do ar comprimido
Seção 4 – Redes de distribuição do ar
comprimido
Seção 5 – Unidade de conservação de ar
Seção 6 – Válvulas direcionais pneumáti-cas
Seção 7 – Válvulas pneumáticas
Seção 8 – Atuadores para sistemas pneu-máticos
Seção 9 – Designação de elementos
Seção 10 – Elaboração de esquemas de
comando
Seção 11 – Tecnologia do vácuo

Composição de um Sistema
Pneumático
Seção 1
Compressores
Vejamos, a seguir, a divisão de um sistema pneumático:
Figura 5 – Composição do Sistema Pneumático
Compressores são máquinas utilizadas na manipulação de fluidos no
estado gasoso, elevando a pressão de uma atmosfera a uma pressão de
trabalho desejada.
Tipos de compressores
Dependendo das necessidades desejadas, relacionadas à pressão de tra-balho
e ao volume, são empregados compressores de diversos tipos
construtivos.
Os mesmos são diferenciados em
dois tipos:
▪▪ Deslocamento volumétrico:
baseia-se no princípio da redução
de volume, ou seja, consegue-se
a compressão enviando o ar para
dentro de um recipiente fechado
e diminuindo, posteriormente,
este recipiente, pressurizando o
ar. É, também, denominado com-pressor
de deslocamento positivo
e é compreendido como com-pressor
de êmbolo ou de pistão.
▪▪ Deslocamento dinâmico:
baseia-se no princípio de fluxo,
succionando o ar de um lado e
comprimindo de outro, por ace-leração
de massa, ou seja, a eleva-ção
de pressão é obtida por meio
de conversão de energia cinética
em pressão, durante a passagem
do ar, através do compressor
(turbina). É, também, denomina-do
compressor de deslocamento
dinâmico.
Classificação dos compressores
quanto ao tipo construtivo. Ob-serve
o diagrama:

Biela-manivela: Virabrequim
e biela. Tipos de
Compressores
Compressor de
Êmbolo linear
Compressor
rotativo
Turbo
Compressor
Compressor
de Êmbolo
Compressor
de Membrana
Turbo Compressor
Radial
Turbo Compressor
Axial
Compressor
de Palhetas
Compressor
de Parafusos
Compressor
de Roots
Compressor
rotativo
Figura 6 – Classificação dos Compressores
Compressor de deslocamento
fixo unidirecional. Símbolo
geral
Compressor de êmbolo (pistões)
Este compressor é um dos mais usados e conhecidos, pois, ele é apro-priado,
não só para compressão a pressões baixas e médias, mas, tam-bém,
para pressões altas. O campo de pressão é de um bar até milhares
de bar. É, também, conhecido como compressor de pistão.
O movimento alternativo é transmitido para o pistão através de um sis-tema
biela-manivela, fazendo, assim, ele subir e descer.
Iniciando o movimento descendente, o ar é aspirado por meio de vál-vulas
de admissão, preenchendo a câmara de compressão. A compres-são
do ar tem início com o movimento de subida. Após obter-se uma
pressão suficiente para abrir a válvula de descarga, o ar é expulso para o
sistema.

Figura 7 – Compressor de Êmbolo (simples estágio)
Fonte: Festo Didactic (2001, p. 92).
Para a compressão a pressões mais elevadas, são necessários compres-sores
de vários estágios, limitando, assim, a elevação de temperatura e
melhorando a eficiência da compressão.
Figura 8 – Compressor de Êmbolo (duplo estágio)
O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão), refrigera-do,
intermediariamente e, novamente, comprimido pelo próximo êmbo-lo,
que possui menor diâmetro. Na compressão a altas pressões, faz-se
necessária uma refrigeração intermediária, pois se cria alto aquecimento.
Os compressores de êmbolo e outros são fabricados em execuções re-frigeradas
a água ou a ar.
Compressor de membrana
Este tipo pertence ao grupo dos compressores de êmbolo. Mediante
uma membrana, o êmbolo fica separado da câmara de sucção e com-pressão,
quer dizer, o ar não terá contato com as partes deslizantes. O ar,
portanto, ficará sempre livre de resíduos do óleo.
Estes compressores são os pre-feridos
e mais empregados na in-dústria
alimentícia, farmacêutica
e química. Usados, também, em
pequenas instalações de ar, com
pressões moderadas ou na obten-ção
de vácuo.
Figura 9 – Compressor de Membrana
Compressor de parafu-sos
Este compressor é dotado de uma
carcaça onde giram dois rotores
helicoidais, em sentidos opostos.
Um dos rotores possui lóbulos
convexos, o outro uma depres-são
côncava e são denominados,
respectivamente, rotor macho e
fêmea.
Os rotores são sincronizados por
meio de engrenagens. Entretan-to,
existem fabricantes que fazem
com que um rotor acione o outro
por contato direto. O processo
mais comum é acionar o rotor
macho, obtendo-se uma velocida-de
elevada do rotor fêmea.
O ar à pressão atmosférica ocupa
espaço entre os rotores e, confor-me
eles giram, o volume compre-endido
entre os mesmos é isolado
da admissão e transportado para
a descarga.

Figura 10 – Compressor de Parafusos
Fonte: Howden (2010).
A ausência de válvulas de admissão, de descarga e forças mecânicas des-balanceadas,
permite que o compressor de parafuso opere com altas
velocidades no eixo. A consequência deste fato é que existem combina-ções
de capacidades elevadas, com pequenas dimensões externas.
Verificou-se que, para obter compressão interna, é necessário que uma
rosca convexa se ajuste, perfeitamente, a uma depressão côncava e que
haja um mínimo de três fios de rosca.
Existindo uma folga entre os rotores e entre estes e a carcaça, evita-se
o contato metal-metal. Consequentemente, não havendo necessidade de
lubrificação interna do compressor, o ar comprimido é fornecido, sem
resíduos de óleo.
Porém, existe o compressor de parafuso lubrificado, baseado no proces-so
de contato direto. Nele, durante o processo de compressão, mistura-se,
no ar, uma considerável quantidade de óleo que, depois, é retirada
pelo separador de óleo.
Seleção de compressores
Volume de ar
O volume de ar fornecido é a quantidade de ar que está sendo fornecido
pelo compressor. Podemos ter o volume de ar fornecido teórico – aque-le
obtido por cálculos, porém, apenas o volume de ar fornecido efetivo
pelo compressor é que interessa, pois, com este, é que são acionados e
comandados os aparelhos pneumáticos.
Pressão
Pressão de regime é a pressão fornecida pelo compressor. A pressão de
trabalho é a pressão necessária nos pontos de trabalho. A pressão de
trabalho é, geralmente, de 6 bar, que é tida como “pressão normalizada”
ou “pressão econômica”.
Uma pressão constante é uma exigência para um funcionamento seguro
e preciso dos componentes de sistemas industriais. Na dependência da
pressão constante estão: velocidade, forças e movimentos temporizados
dos elementos de trabalho e de comando.

Figura 11 – Seleção de Compressores
Fonte: Metalplan (2008, p. 15).
Acionamento
O acionamento dos compressores, conforme as necessidades fabris,
será por motor elétrico ou motor a explosão. Em instalações industriais,
aciona-se, na maioria dos casos, com motor elétrico.
Refrigeração
Provocado pela compressão do ar e pelo atrito, cria-se calor no compres-sor,
o qual deve ser dissipado. Em compressores pequenos, é utilizada a
refrigeração à ar, através de ventiladores. Já em compressores grandes,
usa-se a refrigeração à água, circulante com torre de refrigeração ou água
corrente contínua.
Lugar de montagem
A estação de compressores deve ser montada dentro de um ambiente
fechado, com proteção acústica para fora. O ambiente deve ter boa aera-ção.
O ar sugado deve ser fresco, seco e livre de poeira.

Figura 12 – Instalação de Compressores
Regulagem
Para combinar o volume de fornecimento com o consumo de ar é ne-cessária
uma regulagem dos compressores. Dois valores limites pré-es-tabelecidos,
influenciam o volume fornecido.
Existem diferentes tipos de regulagem:
Regulagem de marcha
em vazio
Regulagem de carga
parcial
Regulagem
intermitente
Regulagem por
descarga
Regulagem por
fechamento
Regulagem na rotação
Regulagem por
estrangulamento
Com esta
regulagem, o
compressor
funciona em dois
campos (carga
máxima e parada
total).
Regulagem de marcha em vazio – regulagem por descarga
Quando é alcançada a pressão pré-regulada, o ar escapará livre da saída
do compressor, através de uma válvula. Uma válvula de retenção evita
que o reservatório se esvazie ou retorne para o compressor.
pré-estabelecidos: Pressão
máxima/mínima.

Figura 13 – Regulagem por Descarga
Regulagem por fechamento
Aqui, quando é alcançada a pressão máxima, a admissão de ar é inter-rompida.
Figura 14 – Regulagem por Fechamento
Regulagem de carga parcial – regulagem na rotação
Sobre um dispositivo, ajusta-se o regulador de rotação do motor a explo-são.
A regulagem da rotação pode ser feita manualmente ou, também,
automaticamente, dependendo da pressão de trabalho. Este tipo de re-gulagem,
também pode ser usada em motores elétricos, instalando-se
inversores de frequência.

Regulagem por estrangulamento
A regulagem se faz mediante simples estrangulamento no funil de suc-ção
e os compressores podem, assim, ser regulados para determinadas
cargas parciais. Encontra-se esta regulagem em compressores de êmbo-lo
rotativo e em turbo compressores.
Figura 15 – Regulagem por Estrangulamento
Regulagem intermitente
Com esta regulagem, o compressor funciona em dois campos: carga
máxima e parada total. Ao alcançar a pressão máxima, o motor aciona-dor
do compressor é desligado e, quando a pressão chega ao mínimo, o
motor se liga novamente e o compressor trabalha outra vez.
A frequência de comutações pode ser regulada em um pressostato e,
para que os períodos de comando possam ser limitados a uma medida
aceitável, é necessário um grande reservatório de ar comprimido.
Figura 16 – Regulagem Intermitente
Seção 2
Reservatório de ar com-primido
O reservatório serve para a estabi-lização
da distribuição do ar com-primido.
Ele elimina as oscilações
de pressão na rede distribuidora
e, quando há, momentaneamente,
alto consumo de ar, é uma garan-tia
de reserva. A grande superfí-cie
do reservatório refrigera o ar
suplementar. Por isso, se separa,
diretamente, no reservatório, uma
parte da umidade do ar como
água.
Figura 17 – Reservatório de Ar Com-primido
Os reservatórios devem ser ins-talados
de modo que todos os
drenos, conexões e a abertura
de inspeção sejam de fácil aces-so.
Os reservatórios não devem
ser enterrados ou instalados em
local de difícil acesso; devem ser
instalados, de preferência, fora da
casa dos compressores, na som-bra,
para facilitar a condensação
da umidade, no ponto mais baixo,
para a retirada do condensado.

Seção 3
Preparação do ar comprimido
Na prática, encontramos exemplos onde se deve dar muito valor à qua-lidade
do ar comprimido. Impurezas em forma de partículas de sujeira
ou ferrugem, restos de óleo e umidade levam, em muitos casos, à falhas
em instalações e avarias nos elementos pneumáticos.
Enquanto a separação primária do condensado é feita no separador após
o resfriador, a separação final, filtragem e outros tratamentos secundá-rios
do ar comprimido são executados no local de consumo. Nisso, é
necessário atentar, especialmente, para a ocorrência de umidade. A água
(umidade) já penetra na rede pelo próprio ar aspirado pelo compressor.
A incidência da umidade depende, em primeira instância, da umidade
relativa do ar que, por sua vez, depende da temperatura e condições
atmosféricas. Os efeitos da umidade podem ser limitados por meio de:
▪▪ filtragem do ar aspirado antes do compressor;
▪▪ uso de compressores livres de óleo;
▪▪ instalação de resfriadores;
▪▪ uso de secadores;
▪▪ utilização de unidades de conservação.
Resfriador de ar e separador de condensados
Como vimos no tópico anterior, a umidade presente no ar comprimido
é prejudicial. Para ajudar a resolver, de maneira eficaz, o problema inicial
da água nas instalações de ar comprimido, temos o resfriador posterior,
localizado entre a saída do compressor e o reservatório, pelo fato de o ar
comprimido na saída atingir sua maior temperatura.
Figura 18 – Resfriador de Ar e Separador de Condensados
O resfriador posterior é, simplesmente, um trocador de calor utilizado
para resfriar o ar comprimido. Como consequência deste resfriamento,
permite-se retirar cerca de 75 a 90% do vapor de água contido no ar,
bem como vapores de óleo; além de evitar que a linha de distribuição
sofra uma dilatação, causada pela alta temperatura de descarga do ar.
Secador de ar
O ar seco industrial não é aquele
totalmente isento de água.; É o ar
que, após um processo de desi-dratação,
flui com um conteúdo
de umidade residual de tal ordem
que possa ser utilizado, sem qual-quer
inconveniente. Para tal, o uso
de um secador de ar comprimido
é aconselhável. Os meios de se-cagem,
mais utilizados são três:
secagem por absorção, secagem
por adsorção, secagem por res-friamento.
Secagem por absorção
A secagem por absorção é um
processo puramente químico.
Neste processo, o ar comprimi-do
passa sobre uma camada solta
de um elemento secador. A água
ou vapor de água que entra em
contato com esse elemento, com-bina-
se, quimicamente, com ele
e se dilui na forma de uma com-binação
elemento secador/água.
Esta mistura deve ser removida,
periodicamente, do absorvedor.
Essa operação pode ser manual
ou automática. Com o tempo, o
elemento secador é consumido e
o secador deve ser reabastecido,
periodicamente (duas a quatro ve-zes
por ano).
O processo de absorção caracte-riza-
se por:
▪▪ montagem simples da instala-ção;
▪▪ desgaste mecânico mínimo, já
que o secador não possui peças
móveis;
▪▪ não necessita de energia
externa.

Figura 19 – Secagem por Absorção
Secagem por adsorção
A secagem por adsorção está
baseada em um processo físico:
adsorver, ou seja, admitir uma
substância à superfície de outra.
O elemento secador é um mate-rial
granulado, com arestas ou em
forma de pérolas. Este elemento
secador está formado de quase
100% de dióxido de silício. Em
geral, é conhecido pelo nome
“GEL” (sílica gel).
A tarefa do “GEL” consiste em
adsorver a água e o vapor de água.
É evidente que a capacidade de
acumulação de uma camada de
“GEL” é limitada. Uma vez que
o elemento secador estiver satu-rado,
poderá ser regenerado de
uma maneira fácil: basta soprar ar
quente da camada saturada e o ar
quente absorve a umidade do ele-mento
secador.
Mediante a montagem, em para-lelo,
de duas instalações de adsor-ção,
uma delas pode estar ligada
para secar, enquanto a outra está
sendo soprada com ar quente (re-generação).
Acompanhe, agora, a esquemati-zação
da secagem por adsorção.
Figura 20 – Secagem por Absorção
Secagem por resfriamento
O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princípio
da diminuição de temperatura do ponto de orvalho. A temperatura do
ponto de orvalho é a temperatura à qual deve ser esfriado um gás para
obter a condensação do vapor de água contida nele. O ar comprimido, a
ser secado, entra no secador, passando, primeiro, pelo denominado tro-cador
de calor a ar. Mediante o ar frio e seco, proveniente do trocador
de calor (vaporizador), é esfriado o ar quente que está entrando. A for-mação
de condensado de óleo e água é eliminado pelo trocador de calor.
Figura 21 – Secagem por Resfriamento

1 – Compressor de parafuso
2 – Resfriador posterior ar/ar
3 – Separador de condensado
4 – Reservatório
5 – Purgador automático
6 – Pré Filtro coalescente
7 – Secador
8 – Filtros coalescentes (grau x, y, z)
9 – Purgador automático eletrônico
10 – Separador de água e óleo
11 – Separador de condensado
Este ar comprimido, pré-esfriado,
circula através do trocador de ca-lor
(vaporizador) e, devido a isso,
sua temperatura desce até 1,7°C,
aproximadamente. Desta manei-ra,
o ar é submetido a uma segun-da
separação de condensado de
água e óleo. Posteriormente, o ar
comprimido pode, ainda, passar
por um filtro, a fim de eliminar os
corpos estranhos.
Seção 4
Redes de distribuição
do ar comprimido
A rede de distribuição de ar com-primido
compreende todas as tu-bulações
que saem do reservató-rio
passando pelo secador e que,
unidas, orientam o ar comprimido
até os pontos individuais de uti-lização.
A rede possui duas fun-ções
básicas: funcionar como um
reservatório para atender as exi-gências
locais e comunicar a fonte
com os equipamentos consumi-dores.
Numa rede distribuidora,
para que haja eficiência, segurança
e economia, são importantes três
pontos:
▪▪ baixa queda de pressão entre
a instalação do compressor e os
pontos de utilização;
▪▪ apresentar o mínimo de vaza-mento;
▪▪ boa capacidade de separa-ção
do condensado em todo o
sistema.
Figura 22 – Rede de Distribuição do Ar Comprimido
Fonte: Fargon (2010)
O posicionamento dos equipamentos e tomadas que receberão
alimentação pneumática deverão estar definidos, para que seja possível a
confecção dos projetos e desenhos. Estes, trarão consigo: comprimento
das tubulações, diâmetros, ramificações, pontos de consumo, pressão
destes pontos, posições das válvulas, curvaturas etc.
Através dos projetos, pode-se, então, definir o melhor percurso da tubu-lação,
acarretando menor perda de carga e proporcionando economia. A
seguir, veremos os tipos de redes de distribuição mais comuns.
Rede de distribuição em anel aberto
Assim chamada, por não haver uma interligação na rede. Este tipo fa-cilita
a separação do condensado, pois ela é montada com certa inclina-ção,
na direção do fluxo, permitindo o escoamento para um ponto de
drenagem.

Figura 23 – Rede de Distribuição em Anel Aberto
Rede de distribuição em anel fechado
Geralmente, as tubulações principais são montadas em circuito fechado.
Este tipo auxilia na manutenção de uma pressão constante e proporcio-na
uma distribuição mais uniforme do ar, pois o fluxo circula em duas
direções.
Figura 24 – Rede de Distribuição em Anel Fechado
Rede de distribuição combinada
A rede combinada, também, é uma instalação em circuito fechado, a
qual, por suas ligações longitudinais e transversais, oferece a possibilida-de
de trabalhar com ar em qualquer lugar.
Mediante válvulas de fechamento, existe a possibilidade de fechar de-terminadas
linhas de ar comprimido, quando, as mesmas, não forem
usadas ou quando for necessário colocá-las fora de serviço, por razões
de reparação e manutenção. Também, pode ser feito um controle de
estanqueidade.
Figura 25 – Rede de Distribuição
Combinada
Inclinação das tomadas de ar e
drenagem da umidade
As tubulações, em especial nas
redes em circuito aberto, devem
ser montadas com um declive de
0,5 a 2%, na direção do fluxo. Por
causa da formação de água con-densada,
é fundamental, em tu-bulações
horizontais, instalar os
ramais de tomadas de ar na parte
superior do tubo principal.

Figura 26 – Inclinação das Tomadas de Ar e Drenagem
Desta forma, evita-se que a água condensada, eventualmente existente
na tubulação principal, possa chegar às tomadas de ar através dos ramais.
Para interceptar e drenar a água condensada devem ser instaladas deriva-ções
com drenos na parte inferior da tubulação principal.
Os drenos, colocados nos pontos mais baixos, de preferência, devem
ser automáticos. Em redes mais extensas, aconselha-se instalar drenos
distanciados de, aproximadamente, 20 a 30 metros um do outro.
Vazamentos
As quantidades de ar perdidas através de pequenos furos, acoplamentos
com folgas, vedações defeituosas etc., quando somadas, alcançam eleva-dos
valores. A importância econômica desta contínua perda de ar torna-se
mais evidente quando comparada com o consumo do equipamento
e a potência necessária para realizar a compressão. Desta forma, um
vazamento na rede representa um consumo, consideralvemente, maior
de energia.
Podemos constatar isto através da tabela:
CUSTO DO VAZAMENTO
Diâmetro do orifício de
vazamento (pol)
1/32’’ 1/16’’ 1/8’’ ¼’’ 3/8’’
m3/h vazamento 2,72 10,9 44,2 174,0 397,5
R$/ano 340,00 1.360,00 5.515,00 21.715,00 49.610,00
Considerando: P = 7 barg uso = 16h/dia 300 dias/ano (1,0kWh ~ R$0,25)
Tabela 7 – Custo do vazamento de ar

Funcionamento do
dreno automático
Por um furo de passagem, o con-densado
atinge o fundo do copo.
Com o aumento do nível do con-densado,
um flutuador se ergue.
A um determinado nível, abre-se
uma passagem. O ar comprimido,
existente no copo, passa por ela e
desloca o êmbolo para a direita.
Com isso, se abre o escape para o
condensado.
Seção 5
Unidade de conserva-ção
de ar
Após passar por todo o processo
de produção, preparação e dis-tribuição,
o ar comprimido deve
sofrer um último condiciona-mento,
antes de ser utilizado nos
equipamentos. Neste condiciona-mento,
ocorrerá a separação do
condensado, filtragem, regulagem
da pressão e, em alguns casos, lu-brificação
que, atualmente, está
deixando de ser utilizada, pois, os
componentes, já possuem lubrifi-cação
própria. Uma das maneiras
de fazer isto acontecer é a insta-lação
da unidade de conservação
de ar.
Esta unidade é composta, basi-camente,
da combinação dos se-guintes
elementos:
▪▪ filtro de ar comprimido e reci-piente
de condensação;
▪▪ regulador de pressão do ar
comprimido com manômetro;
▪▪ lubrificador de ar comprimido
(quando for necessário).
Figura 27 – Unidade de Conservação de Ar
Fonte: Adaptado de Festo Didactic (2001, p. 16).
Filtro de ar comprimido
A função de um filtro de ar comprimido é reter as partículas de im-pureza,
bem como a água condensada, presentes no ar que passa por
ele. O ar comprimido, ao entrar no copo é forçado a um movimento
de rotação, por meio de “rasgos direcionais”. Com isso, separam-se as
impurezas maiores, bem como as gotículas de água, por meio de força
centrífuga e depositam-se, então, no fundo do copo. O condensado acu-mulado
no fundo do copo deve ser eliminado, o mais tardar, ao atingir
a marca do nível máximo, já que, se isto ocorrer, o condensado será
arrastado, novamente, pelo ar que passa.
Figura 28 – Filtro de Ar Comprimido
Fonte: Festo Didactic 155p ( 2001, p. 93).
As partículas sólidas, maiores que a porosidade do filtro, são retidas por
este. Com o tempo, o acúmulo destas partículas impede a passagem do
ar. Portanto, o elemento filtrante deve ser limpo ou substituído a inter-valos
regulares. Em filtros normais, a porosidade se encontra entre 30 a
70 mícron.

Regulador de pressão
O regulador tem por função man-ter
constante a pressão de traba-lho
(secundária), independente
da pressão da rede (primária) e
consumo do ar. A pressão primá-ria
tem que ser sempre maior que
a secundária. A pressão é regula-da
por meio de uma membrana.
Uma das faces da membrana é
submetida à pressão de trabalho.
Do outro lado, atua uma mola,
cuja pressão é ajustável por meio
de um parafuso de regulagem.
Figura 29 – Regulador de Pressão
Fonte: Festo Didactic 155p ( 2001, p.
19).
Com aumento da pressão de tra-balho,
a membrana se movimenta
contra a força mola. Com isso, a
secção nominal de passagem na
sede da válvula diminui, progres-sivamente,
ou se fecha totalmen-te.
Isto significa que a pressão é
regulada pelo fluxo. Na ocasião
do consumo a pressão diminui e
a força da mola reabre a válvula.
Com isso, o manter da pressão
regulada se torna um constante
abrir a fechar da válvula. A pres-são
de trabalho é indicada por um
manômetro. Se a pressão crescer
demasiado do lado secundário, a
membrana é pressionada contra
a mola. Com isso, abre-se a parte
central da membrana e o ar, em
excesso, sai pelo furo de escape
para a atmosfera.
Lubrificador
O lubrificador tem a tarefa de
abastecer, suficientemente, com
materiais lubrificantes, os elemen-tos
pneumáticos. Os materiais
lubrificantes são necessários para
garantir um desgaste mínimo dos
elementos móveis, manter em
nível mínimo as forças de atrito
e proteger os aparelhos contra a
corrosão.
Figura 30 – Lubrificador
Lubrificadores de óleo, que es-tão
caindo em desuso devido à
utilização de componentes auto
lubrificados, trabalham segundo o
princípio Venturi. A diferença de
pressão Δp (Queda da pressão),
entre a pressão antes do bocal
nebulizador e a pressão no ponto
estrangulador do bocal, será apro-veitada
para sugar óleo de um re-servatório
e de misturá-lo com o
ar, em forma de neblina.
Com um parafuso de regulagem
é dada a possibilidade de regular
as gotas de óleo por unidade de
tempo.
Manômetros
São instrumentos utilizados para
medir e indicar a intensidade de
pressão do ar comprimido, óleo
etc. Nos circuitos pneumáticos e
hidráulicos, os manômetros são
utilizados para indicar o ajuste da
intensidade de pressão nas válvu-las,
que pode influenciar a força
ou o torque de um conversor de
energia. Um dos manômetros
mais utilizados é o do tipo Bour-don.
Seção 6
Válvulas direcionais
pneumáticas
Assim como na hidráulica, as vál-vulas
direcionais para a pneumáti-ca,
também, são identificadas pelo
número de vias, posições tipo de
acionamento etc. e, também, pos-suem
a função de direcionar o
fluido que irá desenvolver diver-sas
funções como, por exemplo,
movimentar atuadores lineares e
rotativos.

Figura 31 – Válvula direcional
Fonte: Adaptado de Festo Didactic (2001, p. 16).
Simbologia de válvulas
Em esquemas pneumáticos, para representarmos as válvulas direcionais,
os símbolos não caracterizam o tipo de construção, mas, somente, a
função das válvulas.
Características principais:
▪▪ número de posições: contadas a partir do número de quadrados da
simbologia.
▪▪ número de vias: contadas a partir do número de tomadas que a
válvula possui em apenas uma posição. As válvulas direcionais podem
ser descritas, abreviadamente, da seguinte forma: coloca-se V.D., para
representar, abreviadamente, o termo válvula direcional. Depois,
escreve-se o número de vias, ao lado a barra (/), logo após, o número
de posições e a palavra “vias”.
Meios de acionamento
Os acionamentos servem para in-verter
de posição as válvulas dire-cionais.

MANUAIS
Geral
Alavanca
Botão
Pedal
MECÂNICOS
Pino
Rolete
Mola Gatilho
ELÉTRICOS
Solenoide com uma bobina
Solenóides com duas
bobinas
PNEUMÁTICOS
DIRETOS
Piloto positivo
(créscimo de pressão)
Diferencial de áreas
Piloto negativo
(decréscimo de pressão)
PNEUMÁTICOS
INDIRETOS
Servo-piloto positivo
Controle interno
Servo-piloto negativo
CENTRALIZAÇÕES
Por piloto positivo
Por trava
Por molas
Identificação de vias
ORIFÍCIO NORMA DIN24300 NORMA ISO1219
Pressão P 1
Utilização A B C 2 4 6
Escape R S T 3 5 7
EA EB EC
Pilotagem X Y Z 10 12 14
Tabela 8 – Identificação das Vias
Exemplo de identificação:
Válvulas NA e NF
Válvulas direcionais com 2 po-sições
e até 3 vias que tenham,
na posição de repouso, a via de
pressão bloqueada, são chama-das
de normalmente fechadas
(NF). Aquelas que, ao contrário,
possuírem esta via aberta, são de-nominadas
normalmente abertas
(NA).

Válvulas CF, CAP e CAN
As válvulas direcionais de 3 po-sições
caracterizam-se pela sua
posição central. Àquelas que pos-suírem,
na sua posição central, as
vias de utilização bloqueadas, de-nominaremos
centro fechado.
Já as válvulas que tiverem as vias
de utilização sendo pressurizadas,
chamaremos de centro aberto po-sitivo
(CAP).
Quando encontrarmos estas vias
em exaustão, elas receberão o
nome de centro aberto negativo
(CAN).
Válvulas de memórias
São válvulas de duas posições,
acionadas por duplo piloto.
Tipos de escapes
Os escapes das válvulas são repre-sentados
por triângulos. Quando
encontrarmos o triângulo junto à
simbologia da válvula, ele estará
representando um escape livre, ou
seja, sem conexão.
Se ele estiver afastado, o escape
representado será o escape dirigi-do,
com conexão.
Seção 7
Válvulas pneumáticas
Além das válvulas direcionais, en-contraremos,
ainda, as válvulas
auxiliares de controle e combina-ções
de válvulas, como veremos a
seguir:
Válvula alternadora
(Função lógica “OU”)
Também chamada “válvula de
comando duplo” ou “válvula de
dupla retenção”. Esta válvula
tem duas entradas, X e Y, e uma
saída A. Entrando ar comprimido
em X, a esfera fecha a entrada Y e
o ar flui de X para A. Em sentido
contrário, quando o ar flui de Y
para A, a entrada X será fechada.

Figura 32 – Válvula Alternadora
Válvula alternadora
Exemplo da aplicação:
Válvulas de duas pressões (Função lógica “E”)
Esta válvula tem duas entradas, X e Y e uma saída, A Só haverá uma saí-da
em A, quando existirem os dois sinais de entrada X “E” Y. Emprega-se
esta válvula, principalmente, em comando de bloqueio, comandos de
segurança e funções de controle em combinações lógicas.

Figura 33 – Válvula de Duas Pressões
Válvula de escape rápido
Válvulas de escape rápido se prestam para aumentar a velocidade dos
êmbolos dos atuadores. Tempos de retorno elevados, podem ser elimi-nados
dessa forma. Evita-se, com isso, que o ar de escape seja obrigado
a passar por uma canalização longa e de diâmetro pequeno, até a válvula
de comando. O mais recomendável é colocar o escape rápido direta-mente
no cilindro ou, então, o mais próximo possível do mesmo.

Figura 34 – Válvula de Escape Rápido
Válvula de escape rápido
Válvula de retenção
Válvulas de bloqueio liberam o fluxo, preferencialmente, em um só sen-tido
e bloqueiam o sentido inverso. O corpo de vedação da válvula de
retenção, sujeito à pressão de mola, desloca-se de seu assento quando a
pressão contra a ação da mola se torna maior do que a sua tensão.

Figura 35 – Válvula de Retenção
Válvula reguladora de fluxo bidirecional
Estas válvulas têm influência sobre a quantidade de ar comprimido que
flui por uma tubulação; a vazão será regulada em ambas as direções do
fluxo.
Figura 36 – Válvula Reguladora de Fluxo Idirecional
Válvula reguladora de fluxo unidirecional
Nesta válvula, a regulagem do fluxo é feita, somente, em uma direção.
Uma válvula de retenção fecha a passagem numa direção e o ar pode
fluir, somente, através da área regulada.
Em sentido contrário, o ar passa livre através da válvula de retenção
aberta.

Figura 37 – Válvula Reguladora de Fluxo Unidirecional
Válvula reguladora de fluxo unidirecional (Festo).
Regulagem fluxo primária (entrada do ar)
Estas válvulas podem ser montadas para a regulagem da entrada do ar.
O ar em exaustão sai, através de retenção, no lado do escape. Ligeiras os-cilações
de carga na haste do pistão, provocadas, por exemplo, ao passar
pela chave fim de curso, resultam em grandes diferenças de velocidade
do avanço. A regulagem na entrada emprega-se em atuadores de simples
ação e atuadores de dupla ação de pequeno volume.
Figura 38 – Regulagem Fluxo Primária
Estas válvulas podem ser monta-das
para a regulagem da saída do
ar. O ar da exaustão, porém, será
regulado. Nisto, a haste do êm-bolo
está submetida entre duas
pressões de ar. Esta montagem da
válvula reguladora de fluxo, me-lhora
muito a conduta do avanço.
Em atuadores de dupla ação, de-vemos,
sempre, usar regulagem na
exaustão.
Figura 39 – Regulagem Fluxo Secun-dária
Válvula limitadora de
pressão
É formada por uma vedação de
assento cônico, mola e um para-fuso
de ajuste. Quando a pres-são
em P assume um valor que
corresponde à tensão da mola,
o cone de vedação se desloca de
seu assento e libera o caminho ao
escape. São, também, conhecidas
como válvulas de sobrepressão
ou válvulas de segurança.

Figura 40 – Válvula Limitadora de Pressão
Temporizador pneumático N F.
Esta unidade consiste de uma válvula direcional de 3/2 vias, com acio-namento
pneumático, de uma válvula reguladora de fluxo unidirecional
e um reservatório de ar. O ar de comando flui da conexão 12 para a
válvula reguladora de fluxo que controlara o tempo e, de lá, através de
área regulada, com velocidade e pressão mais baixa, para o reservatório.
Alcançada a pressão necessária de comutação, o êmbolo de comando
afasta o prato do assento da válvula, dando passagem ao ar principal de
P para A.
Figura 41 – Temporizador Pneumático

Exemplo de aplicação:
Figura 42 – Circuito com Temporização
Seção 8
Atuadores para sistemas pneumáticos
Os atuadores pneumáticos convertem energia pneumática em energia
mecânica linear ou rotativa, dependendo de seu tipo construtivo. A se-guir,
veremos os tipos mais comuns utilizados na indústria.
ATUADORES
PNEUMÁTICOS
ATUADORES
LINEARES
ATUADORES
ROTATIVOS
SIMPLES AÇÃO
DUPLA AÇÃO
MOTORES
PNEUMÁTICOS
OCILADORES
PNEUMÁTICOS
Figura 43 – Atuadores Pneumáticos
Atuador linear de sim-ples
ação com retorno por
mola: realiza trabalho em
um sentido. Observe!
Figura 44 – Atuador Linear de Simples
Ação

Atuador linear de dupla ação: realiza trabalho nos
dois sentidos
Figura 45 – Atuador Linear de Simples Ação
Amortecimento de fim de curso
Quando volumes grandes e pesados são movimentados por um atuador,
emprega-se um sistema de amortecimento para evitar impactos secos
ou até danificações. Antes de alcançar a posição final, um êmbolo de
amortecimento interrompe o escape direto do ar, deixando, somente,
uma passagem pequena, geralmente, regulável.
Figura 46 – Atuador Linear de Dupla Ação com Amortecimento.
Atuador rotativo de palhetas unidirecional: realiza movimento rotativo
em um sentido.
Figura 47 – Atuador Rotativo
Atuador rotativo de palheta bidi-recional
(oscilador): realiza movi-mento
rotativo nos dois sentidos,
com ângulo de rotação limitado.
Figura 48 – Oscilador
Características dos atuadores ro-tativos
pneumáticos:
▪▪ regulagem, sem escala, de ro-tação
e do momento de torção;
▪▪ construção leve e pequena;
▪▪ seguro contra sobrecarga;
▪▪ insensível contra poeira, água,
calor e frio;
▪▪ seguro contra explosão;
▪▪ grande escolha de rotação e
facilidade de inversão;
▪▪ conservação e manutenção
insignificantes.
Seção 9
Designação de elemen-tos
Os circuitos pneumáticos são
compostos de elementos que são
identificados por números ou le-tras.
Designação por números: os nú-meros
identificam os elementos
pela função.

Elementos de trabalho. Ex.:
cilíndros (atuadores lineares)
Elementos auxiliares. Ex.: Con-trole
de Fluxo. Para Avanço.
Elementos processadores
de sinal. E, OU, Temporiza-dor
Influenciam o avanço do
atuador.
Elementos de sinal. Para o
avanço do atuador.
Elementos auxiliares do
circito.
1.0
1.02/1.03
1.1
1.4
1.5
1.2
1.3
0.1
Elementos auxiliares. Ex: Contro-le
de Fluxo. Para Retorno.
Elementos de comando. Ex.:
V.D.3/2 vias NF, 43, 5/2 vias.
Elementos processadores de si-nal.
E,OU, temporizador. Influen-ciam
o retorno do atuador.
Elementos de sinal. Para o Retor-no
do Atuador.
Figura 49 – Identificação dos Elementos
0.1, 0.2, 0.3... Elementos auxilia-res
influenciam em todo o cir-cuito.
Ex.: Lubrefil, válvulas de
fechamento.
1.2, 1.4, 2.2, 2.4... Elementos de
sinal, com número final par, in-fluenciam
no avanço dos atua-dores
lineares ou no sentido de
rotação à direita dos atuadores
rotativos (motores). Ex.: válvulas
direcionais 3/2 acionadas por bo-tão,
pedal, rolete.
1.3, 1.5, 2.3, 2.5... Elementos de
sinal, com número final ímpar,
influenciam no retorno dos atu-adores
lineares (cilindros) ou no
sentido de rotação à esquerda dos
atuadores rotativos (motores).
Ex.: válvulas direcionais 3/2 acio-nadas
por botão, pedal, rolete.
1.6, 2.6... Elementos processa-dores
de sinal, com número final
par, influenciam no avanço dos
atuadores lineares (cilindros) ou
no sentido de rotação à direita
dos atuadores rotativos (moto-res).
Ex.: válvulas E, válvulas OU,
temporizadores.
1.7, 2.7... Elementos de sinal, com
número final ímpar, influenciam
no retorno dos atuadores lineares
(cilindros) ou no sentido de rota-ção
à esquerda dos atuadores ro-tativos
(motores). Ex.: válvulas E,
válvulas OU, temporizadores.
1.1, 2.1, 3.1... Elementos de co-mando
influenciam nos dois sen-tidos
de movimentos dos atuado-res
(o primeiro número indica o
atuador a ser comandado). Ex.:
válvulas direcionais.
1.02, 1.04... Elementos auxiliares,
com número final par, influen-ciam
no avanço dos atuadores
lineares (cilindros) ou no sentido
de rotação à direita dos atuadores
rotativos (motores). Ex.: válvulas
reguladoras de fluxo, escape rápi-do.
1.03, 1.05... Elementos auxiliares,
com final ímpar, influenciam no
retorno dos atuadores lineares (ci-lindros)
ou no sentido de rotação
à esquerda dos atuadores rotati-vos
(motores). Ex.: válvulas regu-ladoras
de fluxo, escape rápido.
1.0, 2.0... Elementos de trabalho.
Ex.: atuadores lineares ou rotati-vos,
(motores pneumáticos, osci-ladores,
atuadores lineares).

Seção 10
Elaboração de esque-mas
de comando
Sequência de movi-mentos
Quando os procedimentos de
comando são um pouco mais
complicados e se devem reparar
instalações de certa envergadura,
é uma grande ajuda para o técni-co
de manutenção dispor dos es-quemas
de comando e sequências,
segundo o desenvolvimento de
trabalho das máquinas.
Quando o pessoal de manutenção
não os utiliza de forma correta, o
motivo deve encontrar-se na má
confecção dos mesmos, em sua
simbologia incompreensível ou
na falta de conhecimento técnico.
A insegurança na interpretação
de esquemas de comando torna
impossível, por parte de muitos, a
montagem ou a busca de defeitos
de forma sistemática.
Atingindo este ponto, pode-se
considerar pouco rentável ter que
basear a montagem ou busca de
defeitos em testes e adivinhações.
É preferível, antes de iniciar qual-quer
montagem ou busca de ava-ria,
realizar um estudo de esque-ma
de comando e da sequência
da máquina, para ganhar tempo,
posteriormente. Para poder levar
os esquemas de comando e sequ-ências
para a prática, é necessário
conhecer as possibilidades e pro-cedimentos
normais de represen-tação
dos mesmos.
Movimentação de um circuito como exemplo
Pacotes chegam sobre um transportador de rolos e são levados por um
cilindro pneumático A e empurrados por um segundo cilindro B sobre
um segundo transportador. Nisto, devido ao enunciado do problema, o
cilindro B deverá retornar apenas quando A houver alcançado a posição
final recuada.
Figura 50 – Representação em Sequência Cronológica
Acompanhe a sequência de movimentos possíveis de um circuito.
O cilindro A avança e eleva os pacotes;
O cilindro B empurra os pacotes sobre o segundo transportador;
O cilindro A desce;
O cilindro B retrocede.
Representação abreviada em sequência algébrica
Neste tipo, a letra maiúscula representa o atuador, enquanto que, o sinal
algébrico representa o movimento. Sinal positivo (+) para o avanço e
negativo (-) para o retorno.
Exemplo: A +, B +, A -, B -.
Representação gráfica em diagrama de trajeto e pas-so
Neste caso, se representa a sequência de operação de um elemento de
trabalho, levando-se ao diagrama o valor percorrido em dependência de
cada passo considerado.

Se existirem diversos elementos de trabalho para um comando, estes são
representados da mesma maneira e desenhados uns sob os outros. A
correspondência é realizada através dos passos.
O diagrama de trajeto e passo, para o exemplo apresentado, possui cons-trução,
segundo a figura abaixo:
Figura 51 – Representação Gráfica em Diagrama de Trajeto e Passo
Representação gráfica em diagrama de trajeto e tem-po
O trajeto de uma unidade construtiva é representado em função do tem-po.
Contrariamente ao diagrama de trajeto e passo, o tempo é repre-sentado,
linearmente, neste caso, e constitui a ligação entre as diversas
unidades.
Diagrama de trajeto e tempo para o exemplo:
Figura 52 – Representação Gráfica em Diagrama de Trajeto e Tempo
Passo: Variação do estado de
qualquer unidade construti-va.

Tipos de esquemas
Tal como no diagrama de movimentos, temos, também, na construção
de esquemas de comando, duas possibilidades: o esquema de comando
de posição e o esquema de comando de sistema. A diferença entre eles
está na maneira de representação dos elementos nos circuitos.
Esquemas de comando de posição
Os elementos, aqui, são desenhados na posição, conforme serão instala-dos
nas máquinas e equipamentos.
Figura 53 – Circuito Pneumático
Fonte: Software Automation Studio 5.6 (2009).
Esquema de comando de sistema
Este tipo de esquema está baseado em uma ordenação. Os símbolos são
desenhados na horizontal e divididos em cadeias de comandos individu-ais.
Os elementos fins de curso são representados por traços.

Figura 54 – Circuito Pneumático
Fonte: Software Automation Studio 5.6 (2009).
Seção 11
Tecnologia do vácuo
Utilizando o mesmo raciocínio anterior para ilustrar como é gerada a
pressão dentro de um recipiente cilíndrico, cheio de ar: se aplicarmos
uma força contrária na tampa móvel do recipiente em seu interior, te-remos
como resultante uma pressão negativa, isto é, inferior à pressão
atmosférica externa.
Figura 55 – Princípio de Geração do Vácuo
Fonte: Parker ( 1998, p. 7).
Aplicações do vácuo
As aplicações do vácuo na indústria são limitadas, apenas, pela criativi-dade
e pelo custo. As mais comuns envolvem o levantamento e deslo-camento
de peças e materiais, como os exemplos mostrados a seguir:
A palavra vácuo, originária
do latim vacuus, signifi-ca
vazio. Entretanto, podemos
definir, tecnicamente, que um
sistema se encontra em vácuo
quando está submetido a uma
pressão inferior à pressão at-mosférica.

Figura 56 – Aplicações do Vácuo
Aplicações do vácuo (PARKER, 1998):
▪▪ movimentação de cargas, . substitui o esforço humano;
▪▪ manipulação de peças frágeis, evita danos;
▪▪ manipulação de peças com temperatura elevada (usando ventosas de
silicone);
▪▪ operações que requerem condições de higiene; (abertura de embala-gens);
▪▪ movimentação de peças muito pequenas, como, por exemplo, . com-ponentes
eletrônicos;
▪▪ movimentação de materiais com superfícies lisas (chapas de vidro).
No projeto de um sistema de vácuo é importante definir, corretamente,
o desempenho do sistema e suas características para, então, selecionar a
instalação mais adequada.
Considerar os seguintes fatores:
▪▪ efeito do ambiente sobre os componentes;
▪▪ forças necessárias para movimentação das peças ou materiais;
▪▪ tempo de resposta;
▪▪ permeabilidade dos materiais a serem manipulados;
▪▪ como as peças ou materiais serão fixados;
▪▪ distância entre os componentes;
▪▪ custos.
Seleção de componentes para uma instalação de vácuo em geral:
▪▪ ventosas;
▪▪ geradores de vácuo;
▪▪ válvulas principais de controle;
▪▪ tubos ou mangueiras;
▪▪ conjunto mecânico com o
suporte das ventosas, dispositivos
de montagem acessórios.
Ventosas
As duas formas mais comuns usa-das
para fixação e levantamento
de materiais ou peças são:
▪▪ sistema mecânico através, por
exemplo, de garras;
▪▪ por meio do vácuo, utilizan-do‑se
ventosas.
As vantagens do sistema mecâni-co
incluem: a facilidade na deter-minação
da força necessária para
sustentação e o fato de que área
a ser comprimida é, relativamen-te,
pequena. Como desvantagens,
temos: a peça que está sendo fixa-da
pode ser danificada se a garra
não estiver corretamente dimen-sionada,
se as dimensões da peça
variarem ou se ela for frágil. Te-mos,
ainda, que os sistemas me-cânicos
quase sempre apresentam
alto custo de aquisição, instalação
e manutenção.
A grande vantagem das ventosas,
como sistemas de movimentação,
é que elas não danificam as peças.
Outras vantagens que podem ser
mencionadas são: o baixo custo,
manutenção simples, bem como,
a velocidade de operação. As ven-tosas
podem ser projetadas em
diversas formas, dependendo de
sua aplicação, entretanto, generi-camente,
podemos classificá‑las
em 3 tipos principais. Veja:

Ventosa padrão
O tipo mais comum, para uso em
superfícies planas ou ligeiramente
curvas. As ventosas padrão po-dem
ser produzidas com diferen-tes
formas. Em função de suas
aplicações, as características que
podem variar são: tamanho, mate-rial,
abas duplas para vedação, lu-vas
de atrito, molas de reforço etc.
Figura 57 – Ventosa Padrão
Ventosa com fole
Este tipo de ventosa destina‑se,
principalmente, à aplicações que
requerem ajuste para diferentes
alturas/níveis. As ventosas com
fole podem ser usadas em siste-mas
de levantamento de peças
com diversos planos e diferentes
formas, como, por exemplo, cha-pas
corrugadas. Elas, também,
dão certo grau de flexibilidade
ao sistema, que pode ser utiliza-do
para separar películas finas. As
ventosas com fole podem ser de
fole simples ou duplo.
A ventosa com fole não é adequa-da
para movimentação de superfí-cies
verticais.
Figura 58 – Ventosa com Fole
Caixa de sucção
Este tipo de ventosa pode ser
oval, quadrada ou retangular, de-pendendo
da forma da peça a ser
movimentada.
Figura 59 – Caixa de Sucção

Geradores de vácuo
Os geradores pneumáticos de vácuo operam sob o princípio Venturi,
(descrito anteriormente, quando estudamos os lubrificadores de ar) e
são alimentados por um gás pressurizado, geralmente, o ar comprimido.
Figura 60 – Geradores de Vácuo
O efeito Venturi
O efeito Venturi, é obtido através da expansão do ar comprimido que
alimenta o gerador de vácuo, através de um ou mais bocais. Esta expan-são,
converte a energia potencial do ar, em forma de pressão, para ener-gia
cinética, em forma de movimento. A velocidade do fluxo aumenta e
pressão e temperatura caem, criando uma pressão negativa no lado da
sucção.
Os geradores de vácuo pneumáticos apresentam dimensões reduzidas,
ausência de peças móveis, baixo custo de manutenção e respostas rápi-das.
Figura 61 – Efeito Venturi

Comparação entre geradores, ventiladores e bombas
de deslocamento positivo
Gerador pneumático Ventilador
Bomba de
deslocamento
positivo
▪▪ Baixo custo de aqui-sição
▪▪ Respostas rápidas
▪▪ Pouco peso e dimen-sões
reduzidas (facilitam
a instalação)
▪▪ Montagem sobre ou
próximo a ventosa reduz
o volume de vácuo e o
consumo de energia
▪▪ Alto nível de ruído
▪▪ Custo de operação re-lativamente
alto, se usa-do
em serviço contínuo
▪▪ Baixo custo de aqui-sição
▪▪ Alta capacidade de
sucção (importante
quando o material a ser
deslocado, apresenta
alta permeabilidade ao
ar)
▪▪ Alto nível de ruído
▪▪ Baixo nível de vácuo
▪▪ Baixo custo de
operação
▪▪ Baixo nível de
ruído
▪▪ Alto custo de
aquisição
▪▪ Alto custo de
manutenção
Quadro 2 – Comparação entre as Fontes de Vácuo
Concluímos a quarta unidade de estudos desta unidade curricular. Mas,
não pense que acabou! Há muitas descobertas ainda pela frente!

Unidade de
estudo 5
Seções de estudo
Seção 1 – Fluidos hidráulicos
Seção 2 – Reservatório
Seção 3 – Bombas hidráulicas
Seção 4 – Filtros para sistemas hidráulicos
Seção 5 – Válvulas direcionais
Seção 6 – Atuadores
Seção 7 – Válvulas de bloqueio
Seção 8 – Válvulas reguladoras de vazão
Seção 9 – Válvulas reguladoras de
pressão
Seção 10 – Elemento lógico
Seção 11 – Trocador de calor
Seção 12 – Acumuladores
Seção 13 – Intensificador de pressão
Seção 14 – Instrumentos de medição e
controle

Composição de um Sistema
Pneumático
SeçÃo 1
Fluidos hidráulicos
Um sistema hidráulico independente do trabalho que irá realizar é com-posto
dos seguintes grupos:
Figura 62 – Composição do Sistema Hidráulico
Fonte: Parker ( 2008, p. 5).
As fontes de energias, normalmente utilizadas, são: energia elétrica (mo-tor
elétrico) e energia térmica (motor a combustão). O grupo de geração
que transforma energia mecânica em energia hidráulica é constituído
pelas bombas hidráulicas, entre outros componentes; o grupo de con-trole
que controla e direciona a energia hidráulica, compõe-se de válvu-las
direcionais e reguladoras de vazão e pressão. No grupo de atuação,
encontraremos os atuadores, que podem ser os cilindros, osciladores e
motores. O grupo de ligação responsável pela transmissão da energia
hidráulica é composto por conexões, tubos e mangueiras.
Figura 63 – Sistema Hidráulico
Fonte: Software Automation Studio 5.6
(2009).
É o elemento vital de um sistema
hidráulico industrial, pois é um
meio de transmissão de energia,
um lubrificante, um vedador e um
meio de transferência de calor. O
fluido hidráulico, à base de petró-leo,
é o mais usado.

Figura 64 – Fluidos Hidráulicos
Um bom fluido hidráulico, com uma boa filtragem, contribuirá, muito,
para o aumento na vida útil dos componentes dos sistemas hidráulicos.
O mais usado é o óleo mineral à base de petróleo que recebe aditivos em
sua composição para adequá-lo ao uso em sistemas hidráulicos.
Tipos de fluidos e suas características:
Figura 65 – Características dos Fluidos

Informações gerais
▪▪ Nunca devemos misturar dois fluidos de fabricantes diferentes, pois
os aditivos podem reagir entre si, deteriorando o óleo e envelhecendo-o,
precocemente;
▪▪ A limpeza do sistema deve ser bem feita, pois testes precisos reve-laram
que 10% do óleo “velho” deixado no interior do sistema reduz
70% das qualidades do óleo novo;
▪▪ Não utilizar método de somente completar o nível;
▪▪ Quando o fluido hidráulico ficar parado, pelo período aproximado
de dois meses após ter sido usado, convém substituí-lo;
▪▪ O tipo de óleo, bem como o período da troca, são recomendados
pelo fabricante;
▪▪ Para determinar, precisamente, as condições de um fluido (grau de
oxidação e quantidade de contaminantes) devem ser realizados testes
de laboratório;
▪▪ Guarde o óleo, sempre, em recipientes limpos e protegidos contra as
intempéries;
▪▪ Mantenha as tampas dos recipientes hermeticamente fechadas.
Aditivos
São produtos químicos que, adicionados ao óleo, melhoram suas carac-terísticas
ou criam novas características. Ex.: antiespumante, inibidores
de corrosão, antedesgaste etc. Apesar de não existirem normas nem di-retrizes
legais que definam a compatibilidade de um fluido com o meio
ambiente, já se verifica, na prática, a utilização dos fluidos não poluentes.
Ex.: biodegradáveis.
Viscosidade
É a resistência do fluido ao escoar, ou seja, se um fluido escoa facilmen-te,
sua viscosidade é baixa, pode-se dizer que o fluido é fino ou pouco
encorpado. Um fluido que escoa com dificuldade tem alta viscosidade,
é grosso ou muito encorpado. Resumindo, viscosidade é uma medida
inversa a de fluidez.
Métodos para definição da viscosidade
Alguns métodos para definir a viscosidade, em ordem de exatidão de-crescente
são: viscosidade absoluta (Poise); viscosidade cinemática em
centistokes; viscosidade relativa em S.U.S e SAE. Para efeito prático, na
maioria dos casos, a viscosidade relativa já é suficiente. Determina-se a
viscosidade relativa cronometrando-se o escoamento de uma dada quan-tidade
de fluido, através de um orifício calibrado, a uma determinada
temperatura. Observe a imagem:

▪▪ Viscosímetro de Saybolt
Figura 66 – Viscosímetro de Saybolt
▪▪ Número SAE
Os números SAE foram estabelecidos pela Sociedade Americana dos
Engenheiros Automotivos para especificar as faixas de viscosidade SUS
do óleo, às temperaturas de testes SAE.
Os números de inverno (5W, 10W, 20W) são determinados pelos testes
a 0°F (-17°C). Os números para óleo de verão (20, 30, 40, 50 etc.) desig-nam
a faixa SUS a 212°F (100°C).
▪▪ Viscosidade ISO VG
O sistema ISO estabelece o número médio para uma determinada faixa
de viscosidade cinemática (cSt), a temperatura de 40°C. Existem, ainda,
outras unidades, porém, não vemos como necessário estudarmos, no
nosso contexto. Usando a tabela seguinte podemos converter um valor
em centistokes para segundos Saybolt Universal.

ISO standard 3448
ASTM D-2422
Ponto médio de
viscosidade
cSt
Viscosidade cinemática, cSt
Equivalência
aproximada
SUS
mínimo máximo
ISO VG 2 2,2 1,98 2,42 32
ISO VG 3 3,3 2,88 3,52 36
ISO VG 5 4,6 4,14 5,06 40
ISO VG 7 6,8 6,12 7,48 50
ISO VG 10 10 9,00 11,0 60
ISO VG 15 15 13,5 16,5 75
ISO VG 22 22 19,8 24,2 105
ISO VG 32 32 28,8 35,2 150
ISO VG 46 46 41,4 50,6 215
ISO VG 68 68 61,2 74,8 315
ISO VG 100 100 90,0 110 465
ISO VG 150 150 135 165 700
ISO VG 220 220 198 242 1000
ISO VG 320 320 288 352 1500
ISO VG 460 460 414 506 2150
ISO VG 680 680 612 748 3150
ISO VG 1000 1000 900 1100 4650
ISO VG 1500 1500 1350 1650 7000
Tabela 7 – Conversão de Unidades de Viscosidade
▪▪ Índice de viscosidade – IV
O índice de viscosidade é uma medida relativa da mudança de viscosi-dade
de um fluido como consequência das variações de temperatura.
Um fluido que tem uma viscosidade relativamente estável, a temperatu-ras
extremas, tem um alto índice de viscosidade (IV). Um fluido que é
espesso quando frio e fino quando quente, tem um baixo IV. A tabela
abaixo mostra uma comparação entre um fluido de IV 50 e um de IV 90:
Comparação das viscosidades em 3 temperaturas:
IV (-17ºC) 0º F (37ºC) 100ºF (100ºC) 210ºF
50 12.000 SUS 150 SUS 41 SUS
90 8.000 SUS 150 SUS 43 SUS
Tabela 8 – Índice de Viscosidade

Nota-se que o óleo de 90 IV é mais fino a -17°C e mais espesso a
100°C, porém, ambos têm a mesma viscosidade a 37°C.
Seção 2
Reservatório
Sua principal função é armazenar o fluido hidráulico e, como regra geral
(prática), deve conter duas a três vezes a vazão da bomba. Conectados ao
reservatório encontraremos linhas de sucção, retorno e dreno. Quando
as linhas não possuírem filtros nas extremidades, devem ser cortadas a
45° e montadas para a parede do reservatório, facilitando o fluxo normal
do fluido.
Figura 67 – Reservatório
No reservatório, encontraremos a
tampa de inspeção, bocal de en-chimento,
respiro, visor de nível e,
no seu interior, a placa defletora
(chicana) que tem a função de re-duzir
a turbulência e evitar que o
fluido de retorno seja succionado
sem antes ter circulado pelo reser-vatório
para trocar calor e decan-tar
impurezas.
Os reservatórios podem ser:
▪▪ aberto: quando a pressão no
interior do mesmo for igual à
pressão atmosférica;
▪▪ pressurizado: quando a
pressão no interior do mesmo for
maior que a pressão atmosférica.

Simbologia
Reservatório aberto
Reservatório pressurizado
Seção 3
Bombas hidráulicas
Bombas hidráulicas são componentes utilizados para fornecer vazão ao
sistema, fornecendo energia necessária ao fluido.
Bomba de deslocamento não positivo
São, também, chamadas de roto dinâmicas, não possuem vedação mecâ-nica
entre a entrada e a saída, um pequeno aumento da pressão reduz a
vazão na saída. Exemplo: bombas centrífugas que possuem fluxo radial.
Existem, também, as que possuem fluxo axial e são constituídas por uma
hélice rotativa.
Fluxo Radial - Centrífuga Fluxo Axial - Hélice Fluxo Misto - Turbina
Figura 68 – Bombas Hidráulicas
Fonte: Vickers (1983 p. 11-1).
Características das bombas hidráulicas
▪▪ vazão uniforme;
▪▪ dimensões reduzidas;
▪▪ baixo custo de manutenção;
▪▪ ausência de válvulas;

▪▪ apresentam menores vibra-ções;
▪▪ trabalham com fluidos conta-minados;
▪▪ baixo poder de sucção;
▪▪ necessidade da retirada do ar
(escorva);
▪▪ baixo rendimento (60%);
▪▪ desaconselhável para pequenas
vazões e elevadas pressões.
Bombas de desloca-mento
positivo
Nestas, existe vedação entre a
entrada e a saída; teoricamente,
fornecem vazão independente da
pressão. Basicamente, possuem
três tipos construtivos:, engrena-gens,
palhetas e pistões.
Bomba de engrena-gem
Com o desengrenamento das en-grenagens,
o fluido é conduzido
da entrada para a saída, nos vãos
formados pelos dentes das engre-nagens
e as paredes internas da
carcaça da bomba. Com o reen-grenamento,
o fluido é forçado
para a saída.
Figura 69 – Bomba de Engrenagem
Características das bombas de deslocamento positi-vo
▪▪ Rendimento de 80 a 85%;
▪▪ Pressão típica de 250 Kgf/cm2;
▪▪ Deslocamento típico de 250 cm3/r;
▪▪ Compacta e de pouco peso;
▪▪ Geralmente ruidosa;
▪▪ Baixo custo;
▪▪ Apenas deslocamento fixo, boa resistência à contaminação;
▪▪ Pouca possibilidade de manutenção;
▪▪ Resistente aos efeitos da cavitação.
Simbologia
Bomba de deslocamento fixo unidirecional.
Bomba de palhetas
As bombas de palheta produzem uma ação de bombeamento, fazendo
com que as palhetas
acompanhem o contorno de um anel. Seu mecanismo de bombeamento
é composto de um rotor, palhetas, anel e placas com aberturas de entra-das
e saídas, além do mecanismo de ajuste de pressão e vazão.

Bomba de palhetas de vazão variável com compensação de
pressão
Figura 70 – Bomba de Palheta
Características das bombas de palhetas
▪▪ Rendimento 75 a 80%;
▪▪ Deslocamento típico 100 cm3/r;
▪▪ Pressão de trabalho: até 210 kgf/cm² - bombas de vazão fixa e 70
kgf/cm² - bombas vazão variável;
▪▪ Montagem múltipla e simples;
▪▪ Possuem controle de vazão e pressão;
▪▪ Baixo custo e pouca tolerância às impurezas;
▪▪ Pouco ruidosa e vazão uniforme.
Simbologia
Bomba de deslocamento fixo unidirecional.
Bomba de deslocamento variável unidirecional com
compensação de pressão.
Bombas de pistões
Estas bombas geram uma ação de bombeamento, devido ao desloca-mento
de pistões no interior de um tambor cilíndrico.

Bombas de pistões de
eixo inclinado
Figura 71 – Bomba de Pistões
Bombas de pistões de
placa inclinada
Figura 72 – Bomba de Pistões
Características das
bombas de pistões de
placa inclinada
▪▪ Rendimento que gira em torno
de 95%;
▪▪ Deslocamento típico 500
cm3/r;
▪▪ Alta eficiência total. Podem
ser de vazão fixa ou variável;
▪▪ São as que menos toleram
impurezas;
▪▪ Pressão típica 700 bar;
▪▪ Possibilidade de montagem
múltipla. Compacta.
Simbologia
Bomba de
deslocamento fixo
unidirecional.
Bomba de deslocamento
variável unidirecional
com compensação de
pressão.
Bomba de
deslocamento
variável
bidirecional com
compensação de
pressão.
Como qualquer equipamento elétrico ou mecânico, requer uma série
de cuidados para garantir uma vida útil mais longa. Para isso, devemos
alinhar, corretamente, o motor de acionamento à bomba e utilizar aco-plamentos
flexíveis. O sentido de rotação e a retirada do ar da bomba
(escorva) deverão ser observados, com atenção, sob pena de danificar a
bomba em pouco tempo.
Cavitação
Para cada líquido, numa determinada temperatura, existe uma pressão,
abaixo da qual se inicia sua vaporização. A essa pressão dá-se o nome de
pressão de vapor do líquido. Se isso ocorrer na sucção de uma bomba,
o líquido irá vaporizar, parcialmente, sob forma de bolhas de vácuo que,
ao serem arrastadas pelo rotor para uma zona de maior pressão, irão se
condensar, bruscamente, provocando uma erosão no rotor. Para evitar a
cavitação, podemos proceder das seguintes maneiras:
▪▪ diminuir a perda de carga na linha de sucção;
▪▪ aumentar a pressão do reservatório;
▪▪ reduzir a rotação da bomba;
▪▪ reduzir a distância entre a bomba e o reservatório;
▪▪ redimensionar tubulações.
Aeração
É a entrada de ar na bomba. Este fenômeno é similar ao da cavitação,
inclusive seus efeitos sobre a bomba e demais componentes do sistema,
diferindo-se, apenas, que nesta ocorre a formação de bolhas de ar e não
de vácuo. A condição de aeração, também, é detectada pelo elevado ruí-do
metálico. Quando há aeração, as medidas a ser tomadas são:
▪▪ verificar se as ligações entre os componentes da linha de sucção
estão bem vedadas;
▪▪ evitar que a bomba arraste fluido com bolhas de ar do reservatório.

Bombas em série
Quando a bomba hidráulica tem
baixo poder de sucção, instala-se
uma bomba auxiliar (Bomba de
carga) cuja função é alimentar a
bomba principal.
Figura 73 - Bombas em Paralelo
São utilizadas, em casos onde se
necessita de duas velocidades em
atuadores, uma rápida e outra len-ta.
O rápido com pouca força e o
lento com grande força. Se apli-ca,
também, em casos de sistemas
com circuitos independentes.
Seção 4
Filtros para sistemas hidráulicos
Tem a função de reter as partículas insolúveis do fluido. Os filtros, bem
como os elementos filtrantes, podem ser de diversos tipos e modelos. É
recomendável que o filtro seja dimensionado para permitir a passagem
por três vezes da vazão da bomba.
Figura 74 – Filtros para Sistemas Hidráulicos
Visibilidade da contaminação
O menor limite de visibilidade para o olho é de 40 mícron. Em outras
palavras, uma pessoa normal pode enxergar uma partícula que mede 40
mícron, no mínimo. Isto significa que, embora uma amostra de fluido
hidráulico pareça estar limpa, ela não está, necessariamente, limpa.

Figura 75 – Visibilidade da Contaminação
Tipos de filtros
▪▪ Filtro de sucção - 100 a 150 mícron, montados entre o reservatório
e a bomba.
▪▪ Filtro de pressão - 0,1 a 20 mícron são filtros montados antes de
alguns componentes que requeiram um grau de filtragem mais apurado
como: servo-válvulas, motores de pistões axiais, válvulas proporcionais,
entre outros.

▪▪ Filtro de retorno - 40 a 80 mícron, são os filtros montados na linha
de retorno do fluido para o reservatório.
Folga típica de componentes hidráulicos
Componente Mícrons
Rolamentos antifricção de rolos e esferas 0,5
Bomba de palheta 0,5-1
Bomba de engrenagem (engrenagem com a tampa) 0,5-5
Servo válvulas (carretel com a luva) 1-4
Rolamentos hidrostáticos 1-25
Rolamentos de pistão (pistão com camisa) 5-40
Servo-válvulas 18-63
Atuadores 50-250
Orifício de servo-válvula 130-450
Tabela 9 – Folga típica de componentes hidráulicos
Razão beta
O grau do meio filtrante, expresso em razão beta, indica a eficiência
média de remoção de partículas. A razão beta é definida pela equação a
seguir:

Razão Beta = nº de partículas do lado não filtrado
Β = 50000 =
nº de partículas do lado filtrado
Exemplo:
5
10000
Eficiência = (1 1 )x100
Β
−
(1− 1 x =
Eficiência = ) 100 80%
5
Para uma razão beta menor que 75, temos um filtro nominal (baixa efi-ciência)
e para uma razão b,eta maior ou igual a 75 temos um filtro ab-soluto
(alta eficiência).
Indicadores de impurezas
Um indicador de impurezas mostra a condição de um elemento filtrante.
Ele indica quando o elemento está limpo, quando precisa ser trocado ou
se está sendo utilizado o desvio.
Sinal Elétrico Indicador Óptico
Figura 76 – Indicadores de Impurezas
Seção 5
Válvulas direcionais
São constituídas de um corpo
com ligações internas que são
conectadas e desconectadas por
uma parte móvel, o carretel. Para
identificar a simbologia de uma
válvula devemos considerar o nú-mero
de posições, vias, posição
normal e o tipo de acionamento.

Figura 77 – Válvulas Direcionais
Fonte: Parker. (2008, 71).
▪▪ Válvula direcional 4/3 vias acionada por solenóide, centrada por
molas, com centro fechado.
▪▪ Número de posições: identificamos pelo número de quadrados da
simbologia e devemos saber que, para ser uma válvula direcional, deve
ter, no mínimo, duas posições.
Número de vias: corresponde ao número de cone-xões
úteis que uma determinada válvula possui

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