Características do Ar e Lei dos Gases
O primeiro ser humano que empregou o ar comprimido como meio auxiliar
de trabalho, foi o grego Ctesibius. Há mais de 2000 anos, ele construiu uma
catapulta a ar comprimido como transmissão de energia.
Dos antigos gregos provém a expressão “Pneuma” que significa
fôlego, vento;filosoficamente, alma. Derivado da palavra “Pneuma”,
surgiu entre outros o conceito de “PNEUMÁTICA”: a disciplina que
estuda os movimentos dos gases e fenômenos dos gases.
Quantidade
O ar, para ser comprimido, é encontrado em quantidades ilimitadas, praticamente em todos os lugares.
Transporte
O AC é facilmente transportável por tubulações, mesmo para distâncias grandes. Não há necessidade de preocupação com o retorno de ar.
Armazenamento
O AC pode ser armazenado em reservatórios para utilização posterior ou em emergências, quando os compressores se encontram desligados.
Temperatura
O trabalho realizado com AC é insensível às oscilações da temperatura. Isso garante também, em situações térmicas extremas, um funcionamento seguro.
Propriedades positivas do ar comprimido
Características do Ar e Lei dos Gases
Segurança
Não existe o perigo de explosão ou incêndio. Portanto, é seguro contra explosão e eletrocussão, sendo indicado para aplicações especiais.
Limpeza
O AC é limpo. O ar, que eventualmente escapa das tubulações e outros elementos inadequadamente vedados, não polui o ambiente. Esta é uma exigência nas indústrias alimentícias, têxteis, química, eletrônicas.
Construção de elementos
Os elementos de trabalho são de construção simples e podem ser obtidos a custos vantajosos.
Velocidade
O AC é um meio de trabalho rápido, que permite alcançar altas velocidades
Características do Ar e Lei dos Gases
Propriedades positivas do ar comprimido
Regulagem
As velocidades e forças de trabalho dos elementos a AC são reguláveis, sem escala. Para isso são exigidos elementos especiais denominados reguladoras de pressão e fluxo.
Seguro contra sobrecargas
Elementos e ferramentas a AC são carregáveis até a parada total e, portanto, seguros contra sobrecargas.
Características do Ar e Lei dos Gases
Propriedades positivas do ar comprimido
Preparação
O ar comprimido requer uma boa preparação. Impureza e umidade devem ser evitadas, pois provocam desgastes nos elementos pneumáticos, oxidação nas tubulações e projeção de óxidos.
Compressibilidade
Não é possível manter uniforme e constante as velocidades dos pistões mediante ar comprimido. Quando é exigível, recorre-se a dispositivos especiais.
Forças
O ar comprimido é econômico somente até determinada força, limitado pela pressão normal de trabalho de 700 kPa (7 bar), e pelo curso e velocidade (o limite está fixado entre 2000 e 3000 N (2000 a 3000 kPa).
Escape de ar
O escape de ar é ruidoso. Mas, com o desenvolvimento de silenciadores, esse problema está solucionado.
Custos
O ar comprimido é uma fonte de energia muito cara. Porém, o alto custo de energia é compensado pelo custo baixo da instalação e pela rentabilidade do ciclo de trabalho.
Características do Ar e Lei dos Gases
Propriedades negativas do ar comprimido
• A composição media do ar seco, é a seguinte:
• Nitrogênio: 78%
• Oxigênio: 21%
• Gases raros: 1% (Hélio, Criptônio, Argônio)
• Outros gases: traços (dióxido de carbono, hidrogênio)
• Vapor d’agua: Sempre presente dependendo das condições ambientais
• O ar, assim como todos os gases, tem de ocupar todo o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato, já que não tem forma própria. Assim, podemos confina-lo num recipiente com volume determinado e, posteriormente, provocar-lhe uma redução de volume, usando uma de suas propriedades – a compressibilidade..
Características do Ar e Lei dos Gases
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.
No SI:
F = Newton (força)
P = Newton/m2 (pressão) A = m² (área)
No MKS*:
F = kgf (força)
P = kgf/cm2 (pressão) A = cm2 (área)
Temos: 1 kgf = 9,8 N
Características do Ar e Lei dos Gases
Nota – Pascal não faz menção ao fator atrito existente quando o líquido está em movimento, pois se baseia na forma estática e não nos líquidos em movimento .
A pressão (p) é dada pela razão entre a força (F) exercida dividida pela área (A) de uma superfície.
]
No Sistema Internacional (SI) a unidade de pressão é o Pascal, que por ser uma unidade muito pequena, utiliza-se um múltiplo do mesmo, o bar, múltiplo da Bária: 1 bar = 100 bárias. Bária é a unidade de pressão no sistema c, g, s, e vale uma dyn/cm2
= 0,98 = 14,5 psi
No Sistema de medida Inglês são muito utilizadas a libra força por polegada quadrada que é chamada também de psi.
= psi = 6890 Pa = 0,0689 bar
Pascal Newton
Características do Ar e Lei dos Gases
Características do Ar e Lei dos Gases
Torr = mm Hg – também chamado Torricelli, é uma unidade de pressão antiga, que equivale a 133,322 Pa. Surgiu quando Evangelista Torricelli inventouo barômetro de mercúrio, em
1643 e tem caído em desuso com o aparecimento de tecnologia mais eficaz para a medição da pressão atmosférica e com a disseminação das unidades do sistema internacional de unidades.
Torr = mm Hg – É a unidade utilizada na medicina para indicar a pressão sanguínea.
Quando ouvimos que a pressão está 12 x 7 (12 por 7), significa que é equivalente a 12
centímetros de coluna de mercúrio por 7 centímetros de coluna de mercúrio.
Pressão atmosférica: é a pressão exercida pela camada de ar da atmosfera sobre qualquer corpo na superfície da terra. Varia em função da posição e do clima. Ao nível do mar e a temperatura de 20°C, ela vale 1,013 bar.
Pressão relativa: é a pressão medida assumindo como referencia uma outra pressão, normalmente a atmosférica.
Pressão absoluta: é a soma da pressão atmosférica e relativa.
Não existe no ambiente terrestre uma pressão inferior a atmosférica, desta forma, uma pressão entre o valor de zero e o valor da pressão atmosférica e chamado de depressão.
Quando dizemos que um litro de ar pesa 1, 293 x 10-3 kg ao nível do mar, significa que, em altitudes diferentes, o peso do ar tem valores diferentes.
Características do Ar e Lei dos Gases
Características do Ar e Lei dos Gases
Características do Ar e Lei dos Gases
Lei dos Gases Perfeitos
Os parâmetros que
caracterizam as condições físicas de um gás perfeito são:
pressão, volume e temperatura.
A equação que relaciona os três
parâmetros é a lei dos gases
perfeitos.
Características do Ar e Lei dos Gases
Lei de Boyle-Mariotte (Isotérmica): A temperatura constante (T) o volume de um gás perfeito contido em um recipiente é inversamente proporcional a pressão.
Sabendo que p1 = 10 bar, V1 = 3m3 e V3 é um terço de V1, calcule p3
Características do Ar e Lei dos Gases
Lei de Gay-Lussac (Isobárica): A pressão constante o volume aumenta proporcionalmente a temperatura.
Sabendo que V1 = 3m3, T1 = 20°C e T2 = 40 °C, calcule V2
𝑉1
𝑇1 = 𝑉2 𝑇2
Características do Ar e Lei dos Gases
Lei de Gay-Lussac (Isométrica): A volume constante a pressão aumenta proporcionalmente a temperatura.
Sabendo que p1 = 10 bar, T1 = 20°C e T2 = 40 °C, calcule p2
𝑝1
𝑇1 = 𝑝2 𝑇2
Características do Ar e Lei dos Gases
Vazão:
Em uma tubulação existindo uma diferença de pressão em suas extremidades, temos um fluxo de que é diretamente proporcional àquela pressão.
A intensidade deste fluxo pode ser expressa por meio do conceito de vazão (volumétrica). A vazão “Q” é definida como o volume de ar, V, que passa em uma tubulação na unidade de tempo.
[
𝟑], [
= 1000 litros
𝟑
