Construção De Um Braço Hidráulico Utilizando Os Conceitos Da Mecânica Dos Fluidos, Em Especial, A Prensa Hidráulica De Pascal.

ENGENHARIA MECÂNICA

Mecânica dos Fluidos

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Construção de um braço hidráulico utilizando os conceitos

da Mecânica dos Fluidos, em especial, a prensa hidráulica de Pascal.

PROFº ALEXANDRE FULNAZARI

ROGÉRIO FERREIRA DA ROCHA RA 111620252

VINICIUS MANTOVANI DE BARROS RA 6224109610

SÃO BERNARDO DO CAMPO

2013

SUMÁRIO

1 PARTICIPANTES

2 INTRODUÇÃO

3 OBJETIVOS

4 MÉTODO

5 RESUMO

6 DESENVOLVIMENTO DAS ETAPAS

7 BIBLIOGRAFIA

 

1 - INTREGRANTES:

ROGÉRIO FERREIRA DA ROCHA RA 111620252 [e-mail]

VINICIUS MANTOVANI DE BARROS RA 6224109610 [e-mail]

2 – INTRODUÇÃO

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de

ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas

programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

_ Favorecer a aprendizagem.

_ Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

eficaz.

_ Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

_ Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

_ Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem.

_ Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

_ Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas

práticos relativos à profissão.

_ Direcionar o estudante para a busca do raciocínio crítico e a emancipação

intelectual.

Para atingir estes objetivos a ATPS propõe um desafio e indica os passos a

serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução.

A sua participação nesta proposta é essencial para que adquira as

competências e habilidades requeridas na sua atuação profissional.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

3– OBJETIVO

O desafio desta ATPS é o entrosamento e a interação entre as etapas realizadas em

grupo. A cada etapa haverá um desafio distinto, de maneira mais específica será

confeccionado um braço mecânico utilizando os princípios da Mecânica dos Fluidos,

respeitando o cronograma e a sequência das aulas-tema descritas no Plano de Ensino e

Aprendizagem.

Objetivo do desafio

O objetivo desta ATPS é a construção de um braço hidráulico utilizando os conceitos

da Mecânica dos Fluidos, em especial, a prensa hidráulica de Pascal.

4- METODO

5 - RESUMO

Fluidos

O termo fluido(4) especifica qualquer substância no estado líquido ou gasoso. As moléculas em um gás não têm restrição de movimento dentro do recipiente que o contém, e podem se deslocar através de toda essa região do espaço. Já em um líquido as moléculas se movem abaixo da superfície do mesmo, sendo que grande parte delas não tem energia suficiente para vencer a barreira imposta pela superfície; daí, a contenção do líquido entre a superfície e as paredes do recipiente. A Mecânica dos Fluidos estuda o movimento do conjunto de partículas (moléculas) e não o de cada partícula, como na Mecânica Newtoniana.

Pressão

A pressão mede a razão entre o módulo de uma força F, aplicada perpendicularmente sobre uma superfície e a área A da superfície.

As moléculas de um fluido se chocam constantemente contra as paredes do recipiente que o contém. Esses choques geram uma força durante um intervalo de tempo muito curto. Como existe um número incontável de moléculas no recipiente, há uma força média constante agindo sobre toda a área da parede do recipiente, dirigida para fora e perpendicular à superfície. Assim, a pressão num fluido é uma grandeza que atua sobre ele em todas as direções perpendiculares às paredes do recipiente que o contém e cujo valor é calculado pela equação 1.

No Sistema Internacional, a unidade usada para medir a pressão é o Pascal (Pa) que corresponde à pressão exercida por uma força de 1 Newton aplicada em uma área de 1 metro quadrado. A pressão exercida pela atmosfera ao nível do mar corresponde a aproximadamente 101 325 Pa (pressão normal), e esse valor é normalmente associado a uma unidade chamada atmosfera padrão (atm).

Princípio de Pascal

Introduzido pelo cientista francês Blaise Pascal (1623-1662) em 1652, pode ser expresso da seguinte forma:

"A variação de pressão sofrida em um ponto de um líquido em equilíbrio é transmitida integralmente a todos os pontos do líquido e às paredes do recipiente onde está contido”.(6)

Este enunciado resume um comportamento muito importante dos fluidos. É possível verificar sua utilidade em objetos do cotidiano como o elevador hidráulico, freio de automóvel e cadeira de dentista. Matematicamente, o Princípio de Pascal descreve que a razão entre a força exercida sobre a área de fluido e esta área é constante. A figura 4 ilustra esta relação, ou seja, o Princípio de Pascal. Pode-se então afirmar que:

1) Material Utilizado

9 03 seringas de 5 mL e uma de 10 mL;

9 03 tiras de madeira com áreas de: 2 cm x 16 cm; 2 cm x 19 cm; 2 cm x 7 cm e 1

cm de espessura;

9 Base de madeira com área de 20 cm x 20 cm e 1cm de espessura;

9 Dobradiça pequena e leve com cerca de 2 cm de comprimento;

9 Parafuso comprido de, aproximadamente, 1,5 cm, com porca; 9 20 cm de tubo de PVC de meia polegada;

9 Garrafa pet com tampa;

9 1 m de tubo plástico fino do tipo cateter para soro;

9 7 cm de arame grosso e maleável , com 2 a 2,5 mm de diâmetro;

9 Parafusos de 1 cm para madeira;

9 Gancho pequeno em formato de argola com ponta mosqueada.

Construção

1º - Suportes de tubo de PVC para as seringas

São necessários dois suportes: um para a seringa vertical e outro para a

horizontal. Corte um pedaço de 4 cm do tubo de PVC. Faça nele dois furos de fora a

fora, separados de 1,5 cm, na vertical, para encaixe dos parafusos de fixação.

Aumente o diâmetro dos furos externos para passar a cabeça do parafuso (no suporte

vertical). Corte um outro pedaço de 4 cm de PVC (suporte horizontal). Faça nele um

furo no meio, com as mesmas características dos furos anteriores (detalhe 1 na figura

5). Passe o parafuso comprido por este furo e fixe-o no tubo com uma porca (detalhe

2 na figura 5). Encaixe uma seringa de 5 mL no suporte, com todo o êmbolo para

dentro (seringa horizontal).

2º - Braço do robô

Serre o gargalo da garrafa pet. Parafuse a tira de madeira de 2 cm x 16 cm na

tampa para obter uma haste vertical giratória (detalhe 3 na figura 5). Prenda o gancho

pequeno na extremidade da tira horizontal (2 cm x 19 cm). Fixe a dobradiça nestas

duas tiras, como indicado no detalhe 4 da figura 5. Encaixe no suporte vertical uma

das seringas de 5mL, com o êmbolo todo para dentro. Posicione este suporte de modo

que o ângulo máximo entre a tiras vertical e horizontal (apoiada no êmbolo), seja de

90º. Fixe na base a haste vertical giratória, na posição indicada no detalhe 3 da figura

5. Para posicionar o suporte com a seringa horizontal, verifique para qual lado o braço

do robô se move quando a tampa é desenroscada (figura 5). Determine a posição em

que a seringa horizontal e a tira vertical formam um ângulo de 90º, com a cabeça da

seringa a 3 cm da tira vertical. Faça então um furo na base para o parafuso comprido,

de modo que ele gire facilmente (detalhe 2 da figura 5). Dobre o arame grosso a 1 cm

da extremidade, formando um “L”. Fure o êmbolo da seringa horizontal próximo à

extremidade externa e fure também a tira vertical, de fora a fora, para encaixe do

arame, de modo que ele fique paralelo à base quando encaixado nos dois furos. A

seguir, dobre a outra extremidade do arame para prendê-lo à tira vertical (figura 5).

3º- Painel de controle

Faça dois furos na tira de madeira de 2 cm x 7 cm, para encaixe justo das

seringas de 5 mL e 10 mL (painel de controle). Fixe o painel na base, com parafuso ou

prego. 5.3) Funcionamento do robô

Encha as seringas do painel de controle de ar e as conecte, com mangueira, às

seringas dos braços do robô. Com essa montagem, a partir da aplicação de pressão nas

duas seringas do painel, o braço pode ser movimentado de modo que a sua posição varie

nas 3 dimensões:comprimento, largura e altura.