a) Determine a área mínima necessária do êmbolo para que o cilindro produza a força efetiva de 2200 N especificada no projeto. Apresente os cálculos e o resultado em m e mm .

Em uma linha de produção, um dispositivo pneumático é utilizado para prensar e posicionar peças metálicas antes de uma etapa de montagem. O movimento é realizado por um cilindro pneumático de dupla ação, que deve avançar para pressionar a peça e retornar após a conclusão da operação. Durante o projeto, a equipe de engenharia definiu que o cilindro deverá produzir uma força efetiva mínima de 2200 N durante o avanço. O sistema de ar comprimido trabalha com pressão manométrica de 6 bar.

Para considerar perdas decorrentes do próprio funcionamento do sistema, como atritos e outras ineficiências, considere que a força efetivamente disponível corresponde a 85% da força teórica obtida pela relação entre pressão e área. A equipe dispõe inicialmente de cilindros comerciais com diâmetros de 63 mm, 80 mm e 100 mm. O cilindro escolhido deverá ser o menor diâmetro comercial capaz de atender à força mínima especificada.

Considere: 1 bar = 10 Pa; Área do êmbolo: A = π D /4; Força teórica: F = P * A; Força efetiva: F = 0,85 * F .

Com base na situação apresentada e nos conceitos estudados na disciplina, responda:

a) Determine a área mínima necessária do êmbolo para que o cilindro produza a força efetiva de 2200 N especificada no projeto. Apresente os cálculos e o resultado em m e mm .

b) Determine o diâmetro mínimo teórico do êmbolo necessário para atender à força especificada. Em seguida, compare esse resultado com os três diâmetros comerciais disponíveis e indique qual cilindro deveria ser selecionado.

c) Calcule a força efetiva que seria produzida pelos cilindros de 63 mm e 80 mm de diâmetro, considerando a pressão de 6 bar e a eficiência de 85%. Com base nos resultados, explique por que a escolha do diâmetro não deve ser feita apenas pela proximidade entre o diâmetro calculado e o diâmetro comercial.

d) Suponha que, após a escolha do cilindro, o engenheiro queira reduzir o tempo de avanço para aumentar a produtividade da máquina. O cilindro selecionado possui curso de 250 mm e recebe uma vazão constante de 120 L/min durante o avanço. Considerando, para fins de análise, que toda a vazão fornecida seja utilizada para preencher a área de avanço do cilindro, determine o tempo aproximado necessário para completar o avanço.

Utilize: Q = Volume / ∆t = (A * L) / ∆t.

e) A equipe de produção propõe aumentar a vazão para reduzir ainda mais o tempo de avanço. Explique por que o aumento da vazão pode reduzir o tempo de atuação, mas também deve ser acompanhado de uma avaliação das condições de operação do sistema pneumático.

Sua resposta deve apresentar os cálculos, as unidades utilizadas, a justificativa para a escolha do 5 2 t e t 2 2 cilindro e uma interpretação técnica dos resultados. Não serão consideradas suficientes respostas que apresentem apenas os valores numéricos sem explicar as decisões de projeto.