Cilindro hidráulico e pneumático: força, velocidade e consumo de ar
Informe o diâmetro do êmbolo, da haste, a pressão, a vazão e o curso: veja as áreas, as forças de avanço e retorno, as velocidades e o consumo de ar livre.
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Força, velocidade e consumo
avanço: A = π × D² ÷ 4 | retorno: A = π × (D² − d²) ÷ 4 | F = p × A | v = Q ÷ A
ar livre por minuto = (A + A_retorno) × curso × ciclos × (p + 1,013) ÷ 1,013
D é o diâmetro do êmbolo e d, o da haste. Com a pressão manométrica p em bar, a força em newtons é 0,1 × p × A, com A em mm². No retorno, a haste ocupa parte da área, por isso a força é menor e a velocidade, maior. O consumo de ar livre só vale para cilindros pneumáticos.
Quatro cilindros
Um cilindro pneumático de 50 mm com haste de 20 mm a 6 bar faz 1,178 kN no avanço e 0,99 kN no retorno. Com 100 mm de curso e 20 ciclos por minuto, consome cerca de 50,02 L/min de ar livre.
Um hidráulico de 100 mm a 160 bar empurra 125,664 kN; com 40 L/min, o avanço corre a 84,88 mm/s e o retorno, a 123,66 mm/s. Um macaco de 32 mm a 250 bar chega a 20,106 kN.
| Cilindro | Pressão (bar) | Força de avanço (kN) | Força de retorno (kN) |
|---|---|---|---|
| 50/20 mm | 6 | 1,178 | 0,99 |
| 100/56 mm | 160 | 125,664 | 86,256 |
| 16/6 mm | 5 | 0,101 | 0,086 |
O que a conta não inclui
Atenção: Os valores são teóricos, sem atrito das vedações, que costuma tirar de 5% a 10% da força. A página é só referência e não dimensiona sistema com pressão nem substitui projeto.
- A pressão de trabalho é a do seu equipamento, na placa ou no manual. Em sistemas pneumáticos industriais fala-se em 5 a 10 bar, com 6 bar como valor comum; os hidráulicos variam muito mais.
- O consumo de ar usa 1,013 bar para a pressão atmosférica; em altitude, o consumo real sobe. Volume morto, tubulação e vazamentos ficam fora.
- A velocidade usa só a vazão e a área; a compressibilidade do ar, a carga e o amortecimento mudam a velocidade real.
Perguntas frequentes
Como calcular a força do cilindro hidráulico?
Multiplique a pressão pela área do êmbolo: F = p × A. Com 100 mm de êmbolo a 160 bar, a força teórica de avanço é de 125,664 kN, sem atrito.
Como achar a velocidade do cilindro pela vazão?
Divida a vazão pela área: v = Q ÷ A. Com 40 L/min num êmbolo de 100 mm, o avanço corre a 84,88 mm/s, e o retorno é mais rápido.
Como calcular o consumo de ar do cilindro pneumático?
Some o volume de avanço e de retorno, multiplique pelos ciclos e pela razão (p + 1,013) ÷ 1,013. Um cilindro de 50 mm a 6 bar e 20 ciclos por minuto consome 50,02 L/min.