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Os processos politrópicos em cilindros pneumáticos representam a expansão do ar no mundo real, onde o índice politrópico (n) varia entre 1,0 (isotérmico) e 1,4 (adiabático), dependendo das condições de transferência de calor, velocidade do ciclo e características térmicas do sistema, seguindo a relação PV^n = constante.
A viscosidade do ar aumenta significativamente a baixas temperaturas, seguindo a lei de Sutherland, causando maior resistência ao fluxo através de válvulas, conexões e portas de cilindros, o que aumenta diretamente o tempo de resposta do cilindro, reduzindo as taxas de fluxo e prolongando os períodos de acumulação de pressão necessários para o início do movimento.
A dinâmica da queda de pressão em sistemas pneumáticos segue os princípios da mecânica dos fluidos, em que cada restrição (portas, conexões, válvulas) cria perdas de energia proporcionais ao quadrado da velocidade do fluxo, sendo a queda de pressão total do sistema a soma de todas as perdas individuais, reduzindo diretamente a força disponível do cilindro e o desempenho da velocidade.
As curvas de Stribeck descrevem a relação entre o coeficiente de atrito e o parâmetro adimensional (η×N×V)/P, mostrando três regimes de atrito distintos: lubrificação limite (alto atrito, contacto superficial), lubrificação mista (atrito transitório) e lubrificação hidrodinâmica (baixo atrito, separação total da película de fluido).
A qualidade do acabamento da superfície, medida por Ra (rugosidade média) e Rz (altura máxima do pico ao vale), afeta diretamente o desgaste da vedação, os níveis de atrito e a longevidade geral do cilindro, com acabamentos ideais que prolongam a vida útil em 3 a 5 vezes.
