Projeto Pneumático para Elevação de Carros de Corrida - Dimensionamento e Análise

1ª questão 6 pontos Em algumas categorias de automobilismo para erguer rapidamente o carro durante uma troca de pneus é utilizado um sistema com cilindros pneumáticos ao invés macacos veja foto ao lado com os cilindros destacados Nesse tipo de sistema uma mangueira de ar comprimido é conectada ao carro quando ele para nos boxes a fim de alimentar o sistema que é composto por 3 cilindros pneumáticos que ao avançar erguem o carro Suponha que você acaba de ser contratado por uma equipe para projetar o sistema de elevação de um carro Com base nos dados fornecidos a especifique o cilindro a ser utilizado diâmetro do pistão e da haste em mm utilizando a tabela no verso da prova b calcule o consumo do sistema para erguer o carro em m3h durante uma troca de pneus e c especifique o diâmetro comercial em mm das linhas pneumáticas a serem utilizadas despreze a existência de singularidades Dados massa do carro 800 kg número de cilindros 3 fixados pelo cabeçote ou seja L avanço avanço 25 cm o avanço é rápido e a aplicação da carga se dá na parte final do curso do cilindro tempo para erguer o carro 05 s serão utilizados 3 cilindros de ação simples com montagem de caso 1 𝜆 2𝐿 pressão de regime do sistema 7 bar manométrica comprimento total da linha pneumática 10 m perda de carga admitida 03 bar para o ar atmosférico 𝑃𝑎𝑡𝑚 101325 bar 101325 105 Pa Despreze o efeito de quaisquer outros acessórios utilizados no sistema Considere que o peso do carro é repartido igualmente entre os eixo traseiro e o eixo dianteiro 2ª questão 2 pontos Ainda no contexto da questão 1 quando você foi contratado pela equipe já havia um projeto preliminar para o circuito pneumático do carro mostrado na figura ao lado na posição recolhida que era mais complicado e inclusive previa o uso de 4 cilindros A ideia do circuito proposto originalmente era que uma vez que a mangueira de alimentação fosse conectada ao carro o piloto acionaria o sistema através de um botão instalado no volante do carro Sendo assim faça uma análise do circuito ao lado a identificando cada um dos componentes e b aponte eventuais irregularidades do esquema proposto sugerindo eventuais correções 3ª questão 1 ponto Para o cálculo do consumo de um sistema pneumático composto por diversos tipos de ferramentas vimos que são utilizados alguns fatores para a correção do consumo São eles o PMF e o coeficiente de simultaneidade Explique o que é indicado por cada um desses fatores 4ª questão 1 ponto apesar de compressores de deslocamento positivo serem os mais utilizados em sistemas de ar comprimido os compressores dinâmicos também podem ser utilizados como por exemplo em aviões à jato onde a linha de pressão é alimentada a partir dos motores que são compostos por compressores dinâmicos Sendo assim explique a diferença básica entre um compressor volumétrico e um compressor dinâmico Equações e dados úteis todas as equações devem usar unidades do mesmo sistema de unidades 𝐹 𝐹𝑃 𝜑 Onde F força a ser suportada pelo cilindro FP força de projeto carga externa a ser suportada 𝜑 fator de correção para as forças de atrito internas no cilindro 1 𝐹 2 𝐷𝑃 2 𝜋𝑃 Onde DP diâmetro do pistão F força suportada pelo cilindro P pressão de regime 1 64 𝑆 𝜆2 𝐹 4 𝑑ℎ 𝜋3 𝐸 Onde dh diâmetro da haste S coeficiente de segurança S 3 λ comprimento livre de flambagem F força suportada pelo cilindro E módulo de elasticidade do aço E 210 GPa 𝜋 𝐷2 𝐶 𝐿 𝑛 𝑃 𝑅𝑐 4 Onde 𝐶 consumo de ar 𝑛 número de ciclos por unidade de tempo 𝐷𝑃 diâmetro comercial do pistão 𝑅𝑐 razão de compressão da pressão de trabalho 𝑅𝑐 𝑃atm 𝑃 𝑃atm Onde 𝑅𝑐 razão de compressão 𝑃atm pressão atmosférica 𝑃 pressão manométrica 𝑄 𝐴𝑃 𝑉 Onde Q vazão volumétrica AP área do pistão V velocidade do pistão 5 16 103 𝐶185 𝐿 𝑑 𝑃 𝑝1 Onde 𝑑 diâmetro interno da linha m 𝐶 consumo normalizado de ar na linha m3s 𝐿 comprimento da linha m 𝑃 perda de carga admitida na linha Pa 𝑝1 pressão absoluta na entrada do tubo pressão de regime Pa Tabela de cilindros comerciais comprimentos máximos de haste mm para cada tamanho de cilindro em função da pressão de trabalho