Pneumática Básica, Notas de estudo de Biologia

Baixe Pneumática Básica e outras Notas de estudo em PDF para Biologia, somente na Docsity!

SENAI-RJ • Mecânica

Prezado aluno,

Quando você resolveu fazer um curso em nossa instituição, talvez não soubesse que, desse momento em diante, estaria fazendo parte do maior sistema de educação profissional do país: o SENAI. Há mais de sessenta anos, estamos construindo uma história de educação voltada para o desenvolvimento tecnológico da indústria brasileira e da formação profissional de jovens e adultos.

Devido às mudanças ocorridas no modelo produtivo, o trabalhador não pode continuar com uma visão restrita dos postos de trabalho. Hoje, o mercado exigirá de você, além do domínio do conteúdo técnico de sua profissão, competências que lhe permitam decidir com autonomia, proatividade, capacidade de análise, solucionando problemas, avaliando resultados e propostas de mudanças no processo do trabalho. Você deverá estar preparado para o exercício de papéis flexíveis e polivalentes, assim como para a cooperação e a interação, o trabalho em equipe e o comprometimento com os resultados.

Soma-se, ainda, que a produção constante de novos conhecimentos e tecnologias exigirá de você a atualização contínua de seus conhecimentos profissionais, evidenciando a necessidade de uma formação consistente que lhe proporcione maior adaptabilidade e instrumentos essenciais à auto-aprendizagem.

Essa nova dinâmica do mercado de trabalho vem requerendo que os sistemas de educação se organizem de forma flexível e ágil, motivos esses que levaram o SENAI a criar uma estrutura educacional, com o propósito de atender às novas necessidades da indústria, estabelecendo uma formação flexível e modularizada.

Essa formação flexível tornará possível a você, aluno do sistema, voltar e dar continuidade à sua educação, criando seu próprio percurso. Além de toda a infra-estrutura necessária ao seu desenvolvimento, você poderá contar com o apoio técnico-pedagógico da equipe de educação dessa escola do SENAI para orientá-lo em seu trajeto.

Mais do que formar um profissional, estamos buscando formar cidadãos.

Seja bem-vindo!

Andréa Marinho de Souza Franco Diretora de Educação

SENAI-RJ – 2

Introdução à pneumática

Definição de pneumática

A expressão pneumo ou pneuma provém do grego, e significa respiração, fôlego, sopro, vento. Como derivada sua, encontra-se a palavra pneumática. Esta é definida como parte da Física que estuda os comportamentos (a dinâmica e os fenômenos físicos) relacionados com os gases e o vácuo.

É comum encontrarmos como sendo o estudo da conversão da energia pneumática em trabalho.

Fluido

Chamam-se fluidos os corpos cujas moléculas sejam extremamente móveis umas em relação às outras. Os gases e líquidos são exemplos de fluidos.

Líquidos

São fluidos poucos compressíveis; as moléculas em um líquido apresentam um estado de equilíbrio.

3 – SENAI-RJ

Gases

São fluidos muito compressíveis; as moléculas em um gás tendem a se repelir.

Propriedades físicas do ar

Apesar de insípido, inodoro e incolor, percebemos o ar através dos ventos, aviões e pássaros que nele flutuam e se movimentam; sentimos também o seu impacto sobre o nosso corpo. Concluímos facilmente que o ar tem existência real e concreta, ocupando lugar no espaço.

Compressibilidade

O ar, assim como todos os gases, tem a propriedade de ocupar todo o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato, já que não tem forma própria. Assim, podemos encerrá-lo num recipiente com volume determinado e posteriormente provocar-lhe uma redução de volume usando uma de suas propriedades, a compressibilidade.

Podemos concluir que o ar permite reduzir o seu volume quando sujeito à ação de uma força exterior.

ar

ar submetido a um volume inicial V 0

ar submetido a um volume inicial Vf 1 2

V 0 Vf Vf < V 0

5 – SENAI-RJ

Peso do ar

Como toda matéria concreta, o ar tem peso.

A experiência abaixo mostra a existência do peso do ar. Temos dois balões idênticos, hermeticamente fechados, contendo ar com a mesma pressão e temperatura. Colocando-se numa balança de precisão, os pratos se equilibram.

De um dos balões, retira-se o ar através de uma bomba de vácuo.

Coloca-se outra vez o balão na balança e haverá o desequilíbrio causado pela falta do ar.

SENAI-RJ – 6

Um litro de ar, a 0ºC e ao nível do mar, pesa 0,001293kg.

O ar quente é mais leve que o ar frio. Uma experiência que mostra esse fato é a seguinte:

Uma balança equilibra dois balões idênticos, abertos. Expondo-se um dos balões a contato com uma chama, o ar do seu interior se aquece, escapa pela boca do balão, tornando-se, assim, menos denso. Conseqüentemente, há um desequilíbrio na balança.

Atmosfera

Camada formada por gases, principalmente por oxigênio (O) , e nitrogênio (N) , que envolve toda a superfície terrestre, responsável pela existência de vida no planeta.

SENAI-RJ – 8

A próxima tabela apresenta a variação da pressão atmosférica em relação à altitude.

ALTITUDE PRESSÃO ALTITUDE PRESSÃO

Em m Em kgf/cm^2 Em m Em kgf/cm^2

0 1,033 1000 0,

100 1,021 2000 0,

200 1,008 3000 0,

300 0,996 4000 0,

400 0,985 5000 0,

500 0,973 6000 0,

600 0,960 7000 0,

700 0,948 8000 0,

800 0,936 9000 0,

900 0,925 10000 0,

Efeitos combinados entre as três variáveis físicas do gás

Lei geral dos gases perfeitos.

As leis de Boyie-Mariotte, Charles e Gay Lussac referem-se às transformações de estado, nas quais uma das variáveis físicas permanece constante.

Geralmente, a transformação de um estado para outro envolve um relacionamento entre todas, sendo assim, a relação generalizada é expressa pela fórmula:

1 1 2 2 1 2

P V =P V

T T

De acordo com essa relação, são conhecidas as três variáveis do gás. Por isso, se qualquer uma delas sofrer alteração, o efeito nas outras poderá ser definido.

9 – SENAI-RJ

O princípio de Pascal

Constata-se que o ar é muito compressível sob ação de pequenas forças. Quando contido em um recipiente fechado, o ar exerce uma pressão igual sobre as paredes, em todos os sentidos.

Podemos verificar isto facilmente fazendo uso de uma bola de futebol. Apalpando-a, observamos uma pressão uniformemente distribuída sob sua superfície de dentro para fora.

Por Blaise Pascal, temos: “A pressão exercida em um líquido confinado em forma estática atua em todos os sentidos e direções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas iguais”.

11 – SENAI-RJ

Produção do ar comprimido

Instalação de produção

Para a produção de ar comprimido serão necessários compressores, os quais comprimem o ar para a pressão de armazenamento ou trabalho desejado. Na maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos se encontra, geralmente, uma estação central de geração, preparação e distribuição de ar comprimido. Não é necessário calcular e planejar a transformação e transmissão da energia para cada consumidor individual. A instalação de compressão fornece o ar comprimido para os devidos lugares através de uma rede tubular.

Instalações móveis de produção estão sendo usadas, em primeiro lugar, na indústria de minas ou para máquinas que freqüentemente mudam de lugar.

Já ao projetar, devem ser consideradas a ampliação e aquisição de outros novos aparelhos pneumáticos.

De qualquer forma, é aconselhável planejar toda a instalação mais ampla, em vez de constatar posteriormente que ela está sobrecarregada. Uma ampliação posterior da instalação se torna geralmente muito cara.

Muito importante é o grau de pureza do ar. Um ar limpo garante uma longa vida útil da instalação. O emprego correto dos diversos tipos de compressores também deve ser considerado.

Tipos de compressores

Conforme as necessidades fabris, em relação à pressão de trabalho e à vazão, serão empregados compressores de diversos tipos de construção, que podem ser compressores de deslocamento positivo e compressores de deslocamento dinâmico ou não positivo.

Compressores de deslocamento positivo

São compressores que se baseiam fundamentalmente na variação do volume de suas câmaras, onde o ar é transferido para um ambiente fechado, diminuindo posteriormente o tamanho desse ambiente. O mais tradicional é o compressor de êmbolo ou pistão (compressores de êmbolo de movimento linear), e será apresentado mais adiante.

Compressores de deslocamento dinâmico

São compressores que se baseiam na elevação da pressão por meio de conversão de energia cinética em energia de pressão, durante a passagem do ar através do compressor.

O ar admitido é transferido através dos impulsores (rotor laminado) dotados de alta velocidade. Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e conseqüentemente os impulsores transmitem energia cinética ao ar. Posteriormente, seu escoamento é retardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação na pressão na saída.

SENAI-RJ – 12

Agora, conheça os principais tipos de compressores.

Nos itens que seguem serão apresentados, de forma mais detalhada, os compressores de êmbolos, rotativo, de palheta, de duplo parafuso, roots e turbo-compressores.

Compressor de êmbolo

Compressor de êmbolo com movimento linear

Ele é apropriado não só para a compressão a pressões baixas e médias, mas também para pressões elevadas. O campo de pressão é de um bar até milhares de bar.

Para a compressão a pressões mais elevadas, são necessários compressores de vários estágios. O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão), refrigerado intermediariamente e novamente comprimido pelo próximo êmbolo. Na compressão a altas pressões faz-se necessária uma refrigeração intermediária, pois se gera um aquecimento muito elevado.

SENAI-RJ – 14

A seção de um compressor de dois estágios e duplo efeito é apresentada na figura a seguir.

Compressor de membrana (diafragma)

Este tipo pertence ao grupo dos compressores de êmbolos. Mediante uma membrana, o êmbolo fica separado da câmara de sucção e compressão, quer dizer, o ar a ser comprimido não terá contato com as partes mecânicas deslizantes. O ar, portanto, ficará sempre livre de resíduos de óleo.

Esses compressores são os preferidos e mais empregados na indústria alimentícia, farmacêutica e química.

A seção de um compressor de diafragma é apresentada na figura a seguir.

15 – SENAI-RJ

Compressor rotativo

Compressor de palhetas

Em um compartimento cilíndrico, com aberturas de entrada e saída, gira um rotor com rasgos longitudinais alojado excentricamente.

O rotor tem, nos rasgos, palhetas que, em conjunto com a parede interna, formam pequenos compartimentos (células). Quando em rotação, as palhetas serão, pela força centrífuga, impulsionadas contra a superfície interna do compartimento cilíndrico. Devido à excentricidade de localização do rotor, há uma diminuição e aumento das células, comprimindo então o ar nos mesmos.

As vantagens desses compressores estão em sua construção um tanto econômica em espaço, bem como em seu funcionamento contínuo e equilibrado, e no uniforme fornecido de ar livre de qualquer pulsação.

A figura a seguir apresenta o ciclo de trabalho de um compressor de palhetas.

compressão do ar

o ar é gradualmente comprimido com a redução do volume das câmaras de compressão

o ar é comprimido e descarregado através do orifício de descarga

rotor com as palhetas

admissão do ar

quando o rotor gira, o ar preenche as câmaras crescentes formadas entre as palhetas

17 – SENAI-RJ

A figura a seguir apresenta a seção de um compressor roots.

Agora, observe o ciclo de funcionamento de um compressor roots.

impulsor (lóbulo)

descarga

admissão

descarga

admissão

admissão

descarga

a

b

c

d

admissão

descarga

SENAI-RJ – 18

Turbo-compressores

Estes compressores trabalham segundo o princípio de fluxo de uma turbina e são adequados para o fornecimento de grandes vazões. Os turbo-compressores são construídos em duas versões: axial e radial.

Em ambas as execuções o ar é colocado em movimento por uma ou mais turbinas, e esta energia de movimento é então transformada em energia de pressão.

A compressão, neste tipo de compressor, se processa pela aceleração do ar aspirado de câmara para câmara, em direção à saída.

O ar é impelido axialmente para as paredes da câmara e posteriormente em direção ao eixo, e daí no sentido radial para outra câmara e assim sucessivamente.

Turbo-compressor axial

A figura ao lado apresenta o compressor dinâmico de fluxo axial.

Turbo-compressor radial

Observe ao lado o compressor dinâmico de fluxo radial.