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Cilindro pneumático: consumo de ar e força

Informe pistão, haste, curso, pressão e ciclos para saber quanto ar livre o cilindro consome, qual a vazão de pico, quanta força ele faz e qual diâmetro normalizado atende à carga. Para várias máquinas, cole a lista do Excel.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Pré-dimensionamento
Cilindro
Pressão e carga
Volume morto e tubos (opcional)

Use zero no tubo e no volume morto para o cálculo só pelo curso. O tempo de avanço serve para estimar a vazão de pico, que dimensiona válvula e filtro-regulador.

Vários cilindros? Colar a lista do Excel

Uma linha por cilindro: nome; pistão; haste; curso (mm ou in, conforme as unidades da página); ciclos por minuto; quantidade; ação (2 = dupla, 1 = simples). A pressão, o tubo e o volume morto acima valem para todos.

Ver o que foi lido
—Consumo de ar livre
—

Consumo conforme a pressão de trabalho

Consumo médio de ar livre do conjunto, com os ciclos informados. Cada bar a menos economiza ar na proporção da pressão absoluta.

Toque no gráfico para ver os valores.

Força disponível por diâmetro normalizado

Força de avanço com o rendimento informado, na pressão de trabalho, para os diâmetros ISO 6432 e ISO 15552. A linha é a carga dividida pela taxa máxima.

Toque no gráfico para ver os valores.

Próximo passo

Leve os resultados desta página para outra calculadora, com os campos já preenchidos.

O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Áreas: A = π D² ÷ 4; coroa An = A − π d² ÷ 4; relação de compressão r = (p + p_atm) ÷ p_atm
Ar livre por ciclo = r × [A·s·(1 + vm) + V_tubo] + r × [An·s·(1 + vm) + V_tubo] (o segundo termo só na dupla ação)
Consumo médio = ar por ciclo × ciclos por minuto × quantidade; pico = r × [A·s·(1 + vm) + V_tubo] ÷ tempo de avanço
Força: F_teórica = p·A; F_disponível = p·A·η − F_mola; retorno = p·An·η (dupla) ou F_mola (simples); D_mín = √(4 (F + F_mola) ÷ (π p · taxa))

Hipóteses e limites

  • Câmara cheia até a pressão de trabalho a cada curso e esvaziada para a atmosfera; ar livre referido a 1,013 bar e à temperatura ambiente (FAD).
  • Na simples ação, a força da mola é tomada no fim do curso (pior caso) e só a câmara do pistão consome ar.
  • Rendimento de 80% a 90% cobre o atrito das vedações; a taxa de carga máxima reserva força para acelerar a massa. Hastes longas sob compressão precisam de verificação de flambagem.
  • Hastes padrão: as da série ISO 15552 e ISO 6432 mais comuns; confira no catálogo do fabricante.

Normas e documentos técnicos

  • ISO 15552: Pneumatic fluid power — Cylinders with detachable mountings, 1 000 kPa (10 bar) series, bores from 32 mm to 320 mm
  • ISO 6432: Pneumatic fluid power — Single rod cylinders, 1 000 kPa (10 bar) series, bores from 8 mm to 25 mm
  • ISO 4414: Pneumatic fluid power — General rules and safety requirements for systems and their components
  • ISO 6358: Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components
  • Festo Didactic: Pneumatics, basic level
  • Atlas Copco: Compressed Air Manual, 8th ed.

Legislação e regulamentos no Brasil

  • NR-12: segurança no trabalho em máquinas e equipamentos (sistemas pneumáticos, bloqueio e alívio de energia)
  • ABNT NBR ISO 4414: requisitos de segurança de sistemas pneumáticos
  • NR-15, Anexo 1: ruído de escapes pneumáticos

Perguntas frequentes

Quanto ar consome um cilindro de 63 mm?

A 6 bar, cada centímetro de curso no avanço consome cerca de 0,22 L de ar livre. Um cilindro de 63 × 20 mm de dupla ação com 300 mm de curso gasta uns 12,3 L por ciclo sem os tubos; a 10 ciclos por minuto, 123 L/min.

Por que o retorno consome menos ar?

No retorno o ar enche só a coroa, que é a área do pistão menos a da haste. Com haste de 20 mm num pistão de 63 mm, a coroa tem 90% da área.

Que folga de força usar?

Fabricantes recomendam carga de até 70% da força teórica em movimentos horizontais e até 50% em verticais. Para 1 000 N a 6 bar e 70%, o pistão mínimo é de 55 mm: o normalizado é 63 mm.

O tubo entre a válvula e o cilindro conta?

Conta. Dois tubos de 1,5 m com 6 mm internos somam 85 cm³ por ciclo, cerca de 4% num cilindro de 63 mm; em cilindros pequenos de curso curto, a parcela passa de 30%.