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CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

EHP

APOSTILA DE PNEUMÁTICA

Prof. Wagner Teixeira da Costa

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Pneumática

PNEUMA – Palavra grega que significa fôlego, vento, sopro.

Pneumática é conceituada como sendo a matéria que trata dos movimentos e fenômenos dos gases.

Vantagens

Comparado á hidráulica a pneumática é mais simples, com maior rendimento e de menor custo, podendo ser utilizado como solução de inúmeros problemas na automação.

Vantagens

Incremento da produção com pequeno investimento;Robustez: Os controles pneumáticos são relativamente insensíveis a vibrações e golpes;Facilidade de implantação: Com pressões de trabalho relativamente baixas e os elementos de comando e ação menos robustos e mais leves. Pode-se construir em liga de alumínio tornando-se mais barato;Temperatura: O ar comprimido é insensível as oscilações de temperatura;

Vantagens

Resistência a ambientes hostis: Poeira, umidade, atmosfera corrosiva e etc, raramente prejudicam os componentes pneumáticos;

Simplicidade de manipulação: Os controle pneumáticos não necessitam de operários especializados para sua manipulação;

Segurança: A pressão do ar utilizado érelativamente baixa (6 a 12 bar), torna-se seguro contra possíveis acidentes. Além de não apresentar perigos de explosão ou incêndio;

Vantagens

Transporte: O ar comprimido é transportado por meio de tubulação, não havendo necessidade de linhas de retorno;Armazenagens: O ar comprimido por um compressor e armazenado em reservatórios, contudo não é necessário que o compressor continuamente;Velocidades altas: Permite alta velocidade de deslocamento, em condições normais 1 a 2m/s, podendo atingir 10m/s no caso de cilindros especiais e 500.000 rpm em turbinas pneumáticas;

Vantagens

Não poluidor: Não existe risco de poluição ambiental, mesmo ocorrendo eventuais vazamentos nos elementos mal vedados.

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Desvantagens

Preparação: O ar comprimido necessita de uma boa preparação para a realização do trabalho, como: remoção das impurezas, eliminação de umidade para evitar corrosão nos dispositivos pneumáticos;

Compressibilidade: Uma característica de todos os gases, que impossibilita a utilização da pneumática com velocidades uniformes e constantes;

Desvantagens

Velocidades baixas: São difíceis de se obter com o ar comprimido, devido as suas propriedades físicas;

Força: Como a pressão é baixa, as forças envolvidas são pequenas se comparadas aos outros sistemas.

Escape de ar: O escape do ar é ruidoso. Com o desenvolvimento de silenciadores, este problema está atualmente solucionado.

Propriedades físicas do ar

O ar é insípido, inodoro e incolor, mas o percebemos através dos ventos, aviões e pássaros que nele flutuam e se movimentam. Além disso, também sentimos o impacto sobre o nosso corpo. Pode-se concluir facilmente que o ar tem existência real e concreta e ocupando lugar no espaço.


Compressibilidade


Elasticidade


DifusibilidadePropriedade do ar que lhe permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado

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Expansibilidade


Peso do ar

Como toda matéria concreta o ar tem peso.

Os dois balões com a mesma quantidade de ar

Um balão com ar e o outro sem ar

Um litro de ar, a 0°C e ao nível do mar, pesa 1,293 x 10-3 Kgf.


Ar quente mais leve que o ar frio

O ar quente é menos denso que o ar frio.

AtmosferaCamada formada de gases, principalmente de Oxigênio e Nitrogênio. Pelo fato do ar ter peso, as camadas inferiores são comprimidas pelas camadas superiores, por serem mais densas. Portanto um volume ar comprimido é mais pesado que o ar à pressão atmosférica.

Pressão atmosférica

Como o ar tem peso, a atmosfera exerce sobre nós uma força equivalente ao seu peso.

A pressão atmosférica atua em todos os sentidos e direções. Por este motivo não é percebida.


A pressão atmosférica varia proporcionalmente àaltitude considerada.

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Variação da pressão atmosférica com à altitude

Medição da pressão atmosférica

Como o ar tem peso, ele exerce uma pressão sobre a terra

Torricelli, o inventor do barômetro, mostrou que a pressão atmosférica pode ser medida por uma coluna de mercúrio.

A pressão atmosférica ao nível do mar mede ou é equivalente a 760 mm de mercúrio.

Unidades de pressão

Relação entre algumas unidades de pressão

Lei dos gases ideais

As leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay Lussac referem-se a transformações de estado, nas quais uma das variáveis físicas permanece constante.

De acordo com esta relação são conhecidas as três variáveis do gás. Por isso, se qualquer uma delas sofrer alteração, o efeito nas outras poderá ser previsto.

1 1 2 2

1 2

P .V P .V

T T

Lei dos gases ideais Princípio de pascal

"A pressão exercida em um líquido confinado em forma estática atua em todos os sentidos e direções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas iguais".

FP

A

1kgf = 9,8 N

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Princípio de pascal Produção e distribuição do ar

Na pneumática utiliza-se o ar como fonte de energia para o acionamento de seus elementos. Entretanto esse ar precisa ser colocado em determinadas condições para sua utilização, são elas:

Pressão adequada (conseguido através de compressores);

Qualidade (conseguido através de purgadores, secadores e filtros).

Norma de cores ANSI(American National Standard Institute)

Um circuito pneumático ou hidráulico pode ser mais facilmente interpretado quando trabalhamos com "cores técnicas", colorindo as linhas de fluxo, com o objetivo de identificar o que está ocorrendo com o mesmo ou qual função que este desenvolverá.

As cores utilizadas para esse fim são normalizadas, porém existe uma diversificação em função da norma seguida.


Vermelho: Indica pressão de alimentação, pressão normal do sistema, é a pressão do processo de transformação de energia; ex.: compressor.

Violeta: Indica que a pressão do sistema de transformação de energia foi intensificada; ex.: multiplicador de pressão.

Laranja: Indica linha de comando, pilotagem ou que a pressão básica foi reduzida; ex.: pilotagem de uma válvula.


Amarelo: Indica uma restrição no controle de passagem do fluxo; ex.: utilização de válvula de controle de fluxo.

Azul: Indica fluxo em descarga, escape ou retorno; ex.: exaustão para atmosfera.

Verde: Indica sucção ou linha de drenagem; ex.: sucção do compressor.

Branco: Indica fluido inativo; ex.: armazenagem.

Produção do ar comprimido -Compressores

São máquinas que tem a finalidade de elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até em uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido.

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Compressores

São dois os princípios que se fundamentam todas as espécies de compressores de uso industrial.

Volumétricos ou deslocamento positivo

Turbocompressores ou deslocamento dinâmico

CompressoresDeslocamento PositivoBaseia-se fundamentalmente na redução de volume. O ar é admitido em uma câmara isolada do meio exterior, onde seu volume é gradualmente diminuído, processando-se a compressão.

Quando uma certa pressão é atingida, provoca a abertura de válvulas de descarga, ou simplesmente o ar é empurrado para o tubo de descarga durante a contínua diminuição do volume da câmara de compressão.

CompressoresDeslocamento DinâmicoA elevação da pressão é obtida por meio de conversão de energia cinética em energia de pressão, durante a passagem do ar através do compressor.

O ar admitido é colocado em contato com impulsores (rotor laminado) dotados de alta velocidade. Este ar éacelerado, atingindo velocidades elevadas e consequentemente os impulsores transmitem energia cinética ao ar. Posteriormente, seu escoamento éretardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação na pressão.

CompressoresDeslocamento Dinâmico

Difusor

É uma espécie de duto que provoca diminuição na velocidade de escoamento de um fluido, causando aumento de pressão.

Tipos de compressores Compressor ejetor

Ejetores são equipamentos que operam a custa de um fluido motriz, com o objetivo de succionar com um outro fluido.São utilizados em diversas operações, designando-se conforme a cominação de fluidos.

São utilizados em canaviais, em tratamento de efluentes.

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Compressor ejetor

Funcionamento

Um fluido motriz de alta pressão entra por 1 e expande através do bico convergente-divergente até2; o fluido succionado entra por 3 e se mistura com o fluido motriz na câmara de mistura 4; ambos os fluidos são recomprimidos através do difusor até 5.

Compressor fluxo radial

Este compressor trabalha segundo o princípio de fluxo, adequado para o fornecimento de grande vazão de ar. Os compressores radiais são máquinas de fluxo como os compressores axiais., nos quais a energia cinética é convertida em pressão. Nesta a aspiração também ocorre no sentido axial sendo em seguida o ar conduzido no sentido radial (90º em relação ao eixo) para a saída. Também os compressores radiais são fabricados para grandes vazões, são de baixa manutenção, e para alcançar pressões maiores são necessários vários estágios de compressão.

Compressor fluxo radial Compressor fluxo radialO motor elétrico (2) aciona a turbina (3).

O ar é aspirado pela entrada (1) e levado até as aletas da turbina (3) onde é acelerado e ao mesmo tempo empurrado para dentro do canal lateral.

Dentro do canal lateral, o ar écontinuamente acelerado em um movimento espiral.

A aceleração contínua gera pressão, velocidade e calor (pode chegar até 110°C). O Ar chega finalmente à saída onde édescarregado.

Compressor fluxo axial

O movimento geral do ar é paralelo ao eixo, o que explica o termo axial, ou seja, o ar é expelido pela aletas ao longo do eixo do compressor, a medida que se desloca da entrada (sucção) para a saída, há uma diminuição na área entre as aletas o que ocasiona o aumento de pressão.

É usado para grandes capacidades de ar e altas rotações.

Compressor fluxo axial

Cada estágio consiste de duas fileiras de lâminas, uma rotativa e outra estacionária. As lâminas rotativas do rotor transmitem a velocidade do ar, e a velocidade é transformada em pressão pelas lâminas estacionárias.

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Compressores rotativos

São compressores que por meio de movimentos rotacionais de elementos internos promovem, de forma direta, a sucção e compressão do ar até que ele atinja a pressão de utilização.


Uma das particularidades destes tipos de compressores são por exemplo as menores perdas mecânicas por atrito, pois dispensam um maior número de peças móveis, a menor contaminação de ar com óleo lubrificante, a ausência de reações variáveis sobre as fundações que provocam vibrações, o fato de a compressão ser feita de um modo continuo e não intermitente, como sucede nos alternativos e a ausência de válvulas de admissão e de descarga que diminui as perdas melhorando o rendimento volumétrico.


Outro aspecto importante prende-se com a economia de energia, com os rendimentos volumétricos,associados a fugas, e mecânico, associado a movimentos relativos entre as peças que constituem a máquina, e com a manutenção dos mesmos.

Estão subdivididos em três grupos:compressores de palhetas;compressores de parafuso;compressores de lóbulos.

Compressores rotativosPalhetasPossui um rotor ou tambor central que gira excentricamente em relação a carcaça. Esse tambor possui rasgos radiais que se prolongam por todo o seu comprimento e nos quais são inseridas palhetas retangulares.

Compressores rotativosPalhetasQuando o tambor gira, as palhetas deslocam-se radialmente sob a ação da força centrífuga e se mantêm em contato com a carcaça.

O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa os espaços definidos entre as palhetas.

Devido à excentricidade do rotor e às posições das aberturas de sucção e descarga, os espaços constituídos entre as palhetas vão se reduzindo de modo a provocar a compressão progressiva do gás.

Compressores rotativosPalhetasA pressão do gás no momento em que é aberta a comunicação com a descarga poderá ser diferente da pressão reinante nessa região. O equilíbrio é, no entanto, quase instantaneamente atingido e o gás descarregado.

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Compressores rotativosParafusosEsse tipo de compressor possui dois rotores em forma de parafusos que giram em sentido contrario, mantendo entre si uma condição de engrenamento.A conexão do compressor com o sistema se faz através das aberturas de sucção e descarga, diametralmente opostas.

Compressores rotativosParafusosO gás penetra pela abertura de sucção e ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores. A partir do momento em que há o engrenamento de um determinado filete, o gás nele contido fica encerrado entre o rotor e as paredes da carcaça. A rotação faz então com que o ponto de engrenamento vá se deslocando para a frente, reduzindo o espaço disponível para o gás e provocando a sua compressão.Finalmente, é alcançada a abertura de descarga, e o gás é liberado.

Compressores rotativosParafusos

Compressores rotativosLóbulosO funcionamento é simples, são duas rodas dentadas girando dentro de uma carcaça intercaladas com fluído a uma rotação determinada, havendo uma depressão de um dos lados, a aspiração, e uma sobre-pressão do outro, a descarga.É constituído por um cilindro (carcaça) e dois rotores descentrados desenhados com precisão, afim de que sejam constantemente tangentes ao cilindro e tangentes entre si.

Compressores rotativosLóbulos

Compressores altenativos

São compressores volumétricos que conseguem a elevação de pressão através da redução do volume de uma câmara ( cilindro ) ocupada pelo gás. Esse aumento é conseguido através de um pistão ou embolo ligado a um sistema rotativo biela-manivela, no seu percurso na direção da cabeça do compressor ( cabeçote ), parecido com um pistão de carro. O nível de ruído é mais elevado, com maior desgaste das peças (menor ciclo de vida) e necessidade de maior consumo de energia para executar o trabalho.

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Etapas

O obturado da válvula de sucção se abre paradentro do cilindro.

O obturado da válvula de descarga se abre para fora do cilindro.


Etapa de admissão, pistão se movimenta em sentido contrário ao cabeçote.

Etapa de compressão, inverte-se o sentido de movimentação do pistão, a válvula de sucção fecha-se e o gás é comprimido

Etapa de descarga, a válvula de descarga se abre expulsando o gás do cilindro

Etapa de expansão, a válvula de descarga se fecha, o pistão movimenta em sentido inverso ao do cabeçote.


Etapa de Admissão Etapa de Descarga

Compressores altenativosdois estágio e simples efeitos

pistão de simples efeito

pistão de duplo efeito


Simples ação


Dupla ação

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Características na escolha de um compressor

Volume de ar fornecidoÉ a quantidade total em m3 de ar que pode ser fornecida pelo compressor, quando em atividade máxima, pode ser:

- Volume teórico: definido pelo equacionamento do produto do volume do cilindro pelo número de rotações do compressor;

- Volume efetivo: valor que efetivamente seráutilizado para o acionamento e comando dos diversos automatismos pneumáticos.


Pressão

É a responsável pela força desenvolvida pelos atuadores, pode ser:

- Pressão de regime: pressão efetiva fornecida pelo compressor e que se distribui por toda a linha;

- Pressão de trabalho: é a pressão necessária ao acionamento dos diversos equipamentos e sendo menor do que a pressão de regime.


AcionamentoO acionamento de compressores pode ser feito por motor elétrico ou por motor a explosão:

- Motor elétrico: é o tipo de acionamento mais comum, podendo ser de baixa potência (0,5 hp) para uso doméstico, a grandes potências (750 hp) para uso industrial;

- Motor a explosão: adotado em situações em que hánecessidade de um compressor a ar em regiões pouco favorecidas por rede elétrica.


Regulagem

Como o consumo de ar pelos os equipamentos nãose faz sempre constante,é necessário entãocombinar o volume fornecido pelo compressor com a real demanda. Desta forma são utilizadas, conformeo modelo de compressor, diferentes formas de regulagem que operam entre valorespreestabelecidos, ou seja, mantêm o sistemaoperando entre uma pressão máxima e mínima.


Tipos de regulagem

- Por descarga;

- Por fechamento;

- Por rotação;

- Intermitente.

Refrigeração dos compressores(Resfriamento intermediário)Tem como objetivo remover o calor gerado entre os estágios de compressão, visando:

Manter baixa a temperatura das válvulas, do óleo lubrificante e do ar que está sendo comprimido (com a queda de temperatura do ar a umidade éremovida);

Aproximar a compressão da isotérmica, embora esta dificilmente possa ser atingida, devido àpequena superfície para troca de calor;

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Refrigeração dos compressores(Resfriamento intermediário)

Evitar deformação do bloco e cabeçote, devido às temperaturas;

Aumentar a eficiência do compressor.

O sistema de refrigeração compreende duas fases:

Resfriamento dos cilindros de compressão;

Resfriamento do Resfriador Intermediário

Refrigeração dos compressores(Resfriamento intermediário)

Um sistema de refrigeração ideal é aquele em que a temperatura do ar na saída do resfriadorintermediário é igual à temperatura de admissão deste ar. O resfriamento pode ser realizado por meio de ar em circulação, ventilação forçada e água, sendo que o resfriamento à água é o ideal porque provoca condensação de umidade; os demais não provocam condensação.

Resfriador posterior

O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor utilizado para resfriar o ar comprimido, antes de ser tranferido para o reservatório. Permite-se retirarcerca de 75% a 90% do vapor de água contido no ar, bem como vapores de óleo.

Reservatório do ar comprimido

Um sistema de ar comprimidoé dotado, geralmente, de um ou mais reservatórios, desempenhando grandesfunções junto a todo o processo de produção.

Reservatório do ar comprimido

Em geral, o reservatório possui as seguintes funções:

Armazenar o ar comprimido;Resfriar o ar auxiliando a eliminação do condesado;Compensar as flutuações de pressão em todo o

sistema de distribuição;Estabilizar o fluxo de ar;Controlar as marchas dos compressores;etc..

Os reservatórios obedecem a norma PNB 109 daABNT.

Desumidificação do ar

A presença de umidade no ar comprimido é sempre prejudicial para as automatizações pneumáticas, pois causa sérias conseqüências.

É necessário eliminar ou reduzir ao máximo esta umidade. O ideal seria eliminá-la do ar comprimido de modo absoluto, o que é praticamente impossível.

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Método de desumidificação do arSecagem por Refrigeração

Funciona pelo princípio da diminuição de temperatura até o ponto de orvalho. Esta temperatura à qual deve ser esfriado um gás para obter a condensação do vapor de água nele contido.

Método de desumidificação do arSecagem por Absorção (Deliquescente)

Utiliza em um circuito uma substância sólida ou líquida, com capacidade de absorver outra substância líquida ou gasosa. O ar é conduzido no interior de um volume atráves de uma massa higroscópica, insolúvel ou deliquescente que absorve a umidade do ar, processando-se uma reação química.

Método de desumidificação do arSecagem por Adsorção (Dissecante)

Adsorver: Admitir uma substância à superfície de outra.

Cada vez que o elemento secador estiver saturado, poderáser regenerado de uma maneira fácil: fazendo-se fluir ar quente pelo interior da câmara saturada, a umidade é adsorvida por este ar e eliminada do elemento.

Utilizado praticamente o dióxido de silício,

conhecida por GEL (sílica gel)

Produção, armazenamento e condicionamento do ar comprimido

Distribuição do ar comprimido

A instalação de uma rede ar comprimido não apenas em nível industrial, mas para qualquer que seja a utilização, requer determinados cuidados que vão desde de a localização da central geradora (compressores), sistema de arrefecimento (quando necessário), dimensionamento da rede, sistemas de montagem e fixação da rede, tratamento do ar e identificação conforme as normas.


A rede possui duas funções básicas:

1. Comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores.

2. Funcionar como um reservatório para atender às exigências locais.

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Um sistema de distribuição perfeitamente executado deve apresentar os seguintes requisitos:

Pequena queda de pressão entre o compressor e as partes de consumo, a fim de manter a pressão dentro de limites toleráveis em conformidade com as exigências das aplicações;

Não apresentar escape de ar; do contrário haveria perda de potência;


Apresentar grande capacidade de realizar separação de condensado;

Ao serem efetuados o projeto e a instalação de uma planta qualquer de distribuição, é necessário levar em consideração certos preceitos. O não-cumprimento de certas bases é contraproducente e aumenta sensivelmente a necessidade de manutenção.

Layout

O layout apresenta a rede principal de distribuição, suas ramificações, todos os pontos de consumo, incluindo futuras aplicações; qual a pressão destes pontos, e a posição de válvulas de fechamento, moduladoras, conexões, curvaturas, separadores de condensado, etc. Através do layout, pode-se então definir o menor percurso da tubulação, acarretando menores perdas de carga e proporcionando economia.

Formato

Em relação ao tipo de linha a ser executado, anel fechado (circuito fechado) ou circuito aberto, devem-se analisar as condições favoráveis e desfavoráveis de cada uma. Geralmente a rede de distribuição éem circuito fechado, em torno da área onde hánecessidade do ar comprimido.

Formato

O Anel fechado auxilia na manutenção de uma pressão constante, além de proporcionar uma distribuição mais uniforme do ar comprimido para os consumos intermitentes. Dificulta porém a separação da umidade, porque o fluxo não possui uma direção; dependendo do local de consumo, circula em duas direções.

Formato

Circuito Fechado

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Formato

Existem casos em que o circuito aberto deve ser feito, por ex.: área onde o transporte de materiais e peças é aéreo, pontos isolados, pontos distantes, etc; neste caso, são estendidas linhas principais para o ponto.

Rede de distribuição

Circuito Aberto

Válvulas de fechamento

As válvulas de fechamento na linha de distribuição são de grande importância na rede de distribuição para permitir a divisão desta em seções, especialmente em casos de grandes redes, fazendo com que as seções tornem-se isoladas para inspeção, modificações e manutenção.

Assim, evitamos que outras seções sejam simultaneamente atingidas, não havendo paralisação do trabalho e da produção.

Válvulas de fechamento

Curvaturas

As curvas devem ser feitas no maior raio possível, para evitar perdas excessivas por turbulência. Evitar sempre a colocação de cotovelos 90°.A curva mínima deve possuir na curvatura interior um raio mínimo de duas vezes o diâmetro externo do tubo.

Elementos de composição da rede

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A linha principal (tronco), tubulação secundária e linha de alimentação, podem ser confeccionadas em aço galvanizado ou preto;

A tubulação secundária deve possuir umadeterminada inclinação no sentido do fluxo. Essainclinação facilita o recolhimento de eventuaiscondensações e impurezas ao longo da tubulação. A inclinação recomendada deve ficar entre 0,5 a 2% do comprimento reto do tubo;


A linha de alimentação de cada equipamento deve sair pela parte superior da linha secundária e ser munida de um registro para que possibilite a manutenção da unidade de conservação pneumática, sem a necessidade do desligamento de toda a linha secundária e afetar os outros equipamentos a ela conectados;

Em conformidade com o boletim NB-54/80 daABNT, toda a rede pneumática deve ser pintada emazul, sendo em tonalidade de acordo com a classificação 2.5PB 4/10 do sistema Munsell.


Tomada de Ar

Dimensionamento da linha principal

No dimensionamento da linha tronco, devem ser considerados os seguintes itens:

- Volume de ar corrente (vazão) (Q em m3/h);- Comprimento total da linha tronco (Lt em m);- Queda de pressão admissível ( P em kgf/cm2);- Números de pontos de estrangulamento;- Pressão de regime (P em kgf/cm2)

Dimensionamento da linha principal

A determinação do diâmetro mínimo necessário paraatender à demanda, inclusive já prevendo expansãofutura, pode ser obtida então pelo seguinteequacionamento:

-3 1,85

51,663785×10 × Q ×Lt

d = 10P×P

Rede de distribuiçãoTabela de vazamento e perdas de potência em furos

São necessários 10HP ou 7,46KW paracomprimirmos 1m³/min a 7 bar e 5,17KW para

comprimirmos 1m³/min a 6 bar

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Unidade de Condicionamento(LUBRIFIL)

Após passar por todo o processo de produção, tratamento e distribuição, o ar comprimido devesofrer um último condicionamento, antes de ser colocado para trabalhar, a fim de produzir melhoresdesempenhos.

O LUBRIFIL tem a função de filtrar e lubrificar o ar, além de possibilitar a regulagem da pressão de alimentação necessária ao acionamento do automatismo.

Unidade de Condicionamento(LUBRIFIL)

LUBRIFIL1 – Entrada de ar2 – Válvula de fechamento

manual3 – Filtro e válvula reguladora4 – Filtro5 – Purgador6 – Distribuidor de bloqueio7 – Lubrificador de ar

comprimido8 – Válvula reguladora de

pressão9 – Válvula de arranque

progressivo10 – Distribuidor de bloqueio11 – Manômetro12 - Presostato

LUBRIFIL – Filtro de Ar

A filtragem do ar consiste na aplicação de dispositivos capazes de reter as impurezassuspensas no fluxo de ar, e em suprimir ainda mais a umidade presente.

O Filtro de Ar atua de duas formas distintas:

Pela ação da força centrífuga.Pela passagem do ar através de um elemento

filtrante, de bronze sinterizado ou malha de nylon.

LUBRIFIL – Filtro de Ar LUBRIFIL – Filtro de ar (dreno)

Drenos são dispositivosfixados na parte inferior dos copos, que servem paraeliminar o condensado e as impurezas, retidos pela açãode filtragem. Podem ser manuais ou automáticos.

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LUBRIFIL – Filtro de ar (dreno)

Dreno Automático

LUBRIFIL – Lubrificação do ar

O lubrificador tem a tarefa de abastecersuficientemente, com material lubrificante, oselementos pneumáticos. O elemento lubrificante énecessário para garantir um desgaste mínimo dos elementos móveis, manter tão mínimo quantopossível as forças de atrito e proteger os aparelhoscontra corrosão.

Com o lubrificador, o ar que o atravessa é adicionadode óleo finamente pulverizado. Desta maneira as partes móveis dos elementos pneumáticos sãoabastecidos de lubrificantes, reduzindo o atrido e o desgaste.


Os lubrificadores trabalham, geralmente, segundo o princípiode “VENTURI”. A diferença de pressão p (queda de pressão), entre a pressão antes do bocal nebulizador e a pressão no ponto estrangulado no bocal, será aproveitadapara sugar o óleo de um reservatório e misturá-lo com o ar, formando uma neblina.


LUBRIFIL – Regulagem de pressão

Um sistema de produção de ar comprimido atende àdemanda de ar para vários equipamentospneumáticos. Nem sempre todos estesequipamentos atuam na mesma pressão.

O regulador de pressão tem a função de:

Compensar automaticamente o volume de arrequerido pelos equipamentos pneumáticos;

LUBRIFIL – Regulagem de pressão

Manter constante a pressão de trabalho (pressãosecundária), independente das flutuações da pressãona entrada (pressão primária) quando acima do valor regulado. A pressão primária deve ser sempresuperior à pressão secundária, independente dos picos;

Funcionar como válvula de segurança.

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LUBRIFIL – Regulagem de pressão Elementos pneumáticos

Os circuitos pneumáticos são divididos em váriaspartes distintas e em cada uma divisão.

Esses elementos estão agrupados conforme suasfunções dentro dos sistemas pneumáticos. As múltiplas funções quando devidamenteposicionadas dentro de uma hierarquia, formam o que chamamos de “cadeia de comandos”.

Elementos pneumáticos Elementos pneumáticos

Válvulas do mesmo tipo podem assumir funções emvários pontos do circuito. Por exemplo válvulasdirecionais podem ser tanto ser elementos de sinaiscomo elementos de comando.

Atuadores pneumáticos

São elementos mecânicos que por meio de movimentos lineares ou rotativos transformam a energia cinética gerada pelo ar pressurizado e emexpansão, em energia mecânica, produzindotrabalho.

Esses movimentos podem ser:

Lineares;

Rotativos;

Oscilantes.

Atuadores pneumáticos

Os atuadores pneumáticos são regidos por normasinternaconais, tais como:

ISO 6431 e 6432 (internacional);

DIN ISO 6431 e VDMA 24562 (Alemanha);

NF E 49003.1 (França);

UNI 20.290 (Itália).

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Atuadores pneumáticos Atuadores pneumáticos lineares

Também conhecidos como cilindros pneumáticos, são elementos que convertem a energia pneumáticaem movimento linear ou angular.

Estão classificados basicamente em duas famílias:

Simples efeito;

Duplo efeito, com e sem amortecimento.

Atuadores pneumáticos linearesSimples efeitoCilindro no qual o fluido pressurizado atua sempreem um único sentido do seu movimento (avanço ouretorno).

São normalmente aplicados em dispositivos de fixação, gavetas de moldes de injeção, expulsão, prensagem, elevação e alimentação de componentes.

Atuadores pneumáticos linearesSimples efeitoEste tipo de cilindro possui somente um orifício poronde o ar entra e sai do seu interior, comandado poruma válvula. Na extremidade oposta à de entrada, édotado de um pequeno orifício que serve de respiro, visando impedir a formação de contrapressãointernamente, causada pelo ar residual de montagem.

O retorno, em geral, é efetuado por ação de mola e força externa. Quando o ar é exaurido, o pistão(haste + êmbolo) volta para a posição inicial.

Atuadores pneumáticos linearesSimples efeito

Ação de retorno por mola


Ação com avanço por mola e retorno por arcomprimido

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Ação retorno por força externa


Pelo próprio princípio de funcionamento, limita suaconstrução a modelos cujos cursos não excedem a 75 mm, para diâmetro de 25 mm, ou cursos de 125 mm, para diâmetro de 55 mm.

Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito

Os cilindros de dupla ação realizam trabalhorecebendo o ar comprimido em ambos os lados. Desta forma realizam trabalho tanto no movimento de avanço como no movimento de retorno.

Como não há presença da mola, as limitaçõesimpostas aos cilindros de dupla ação, estão ligadasas deformações da haste quanto a flexão e a flambagem.


Um sistema de comando adequado permite ao arcomprimido atingir uma câmara de cada vez, exaurindo o ar retido na câmara oposta. Assimquando o ar comprimido atinge a câmara traseiraestará em escape a câmara dianteira e o cilindroavançará. No movimento de retorno o ar comprimidochega a câmara traseira estará em escape.


Retorno

Avanço


Os cilindros de duplo efeitos quando sujeitos a cargas e velocidades elevadas, sofrem grandesimpactos, especialmente entre o êmbolo e as tampas. Com a introdução de um sistema de amortecimento, os cilindros podem trabalhar sem o risco do impacto que na maioria das vezes danifica o cilindro causando vazamento e reduzindo o rendimento e a vida útil do cilindro.

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Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito com amortecimento

Para evitar tais danos, antes de alcançar a posiçãofinal de cursor um êmbolo de amortecimentointerrompe o escape direto do ar, deixando somenteuma pequena passagem geralmente regulável.

Com escape de ar restringindo, cria-se umasobreposição que, para ser vencida absorve parte daenergia o que resulta em perda de velocidade nosfinais de curso.

Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito com amortecimento


A busca de solução para situações bem maisespecíficas, como, por exemplo, a simultaneidade de movimentos, o seu escalonamento, atuação com alto impacto, a necessidade de regulagem de curso, velocidade altamente controlada e deslocamentos de precisão, etc, levou a pneumática a desenvolvervariantes para os atuadores pneumáticos de duploefeito.


Variantes de cilindros pneumáticos de duplo efeito:

Cilindro D.A. com haste dupla ou haste passante;

Cilindro duplex contínuo (Tandem);

Cilindro duplex geminado (múltiplas posições);

Cilindro de impacto;

Cilindro de tração por cabos (sem haste) .

Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito – D.A. Haste Dupla

Consiste em um atuador linear de duplo-efeito, quepossui duas hastes contrapostas, ligadas porintermédio do êmbolo. Este tipo de atuador permiteexecutar trabalhos alternadamente em direçõesopostas, pois enquanto uma haste recua a outraavança.

Uma característica importante desse tipo de atuadoré a sua capacidade em força de avanço e retornosão identicas, pois a força de avanço de uma dashastes e a força de retorno da outra.

Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito – D.A. Haste Dupla

Retorno

AvançoRetorno

Avanço

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Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito – duplex contínuo

Devido à sua forma construtiva, dois cilindros (de Dupla Ação) montados em série, com entradas de arindependentes, ao ser injetado ar comprimidosimultaneamente nas duas câmaras, no sentido de avanço ou retorno, ocorre atuação sobre as duasfaces do êmbolo, de tal modo que a força produzidaé a somatória das forças individuais de cada êmbolo. Isto permite dispor de maior força, tanto no avançocomo no retorno.

Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito – duplex contínuo

Retorno

Avanço

Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito – duplex geminado

Consiste em dois ou mais cilindros de dupla ação, unidos entre si, possuindo cada um entradas de arindependentes. Isto possibilita a obtenção de três, quatro ou mais posições distintas.

As posições são obtidas em função da combinaçãoentre as entradas de ar comprimido e os cursoscorrespondentes. É aplicado em circuitos de seleção, distribuição, posicionamentos, comandos de dosagens e transportes de peças para operaçõessucessivas.



Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito – cilindro de impacto

Recebe esta denominação devido à força a ser obtida pela transformação de energia cinética. É um cilindro de dupla ação especial com modificações.

Dispõe internamente de uma pré-câmara.

O êmbolo, na parte traseira, é dotado de um prolongamento.

Na parede divisória da pré-câmara, existem duasválvulas de retenção. Isto permite que o cilindrodesenvolva impacto, devido à alta energia cinéticaobtida pela utilização da pressão imposta ao ar.

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O ar comprimido enviado ao cilindro é retido e acumulado na pré-câmara interna, atuando sobre o prolongamento do êmbolo. Quando a pressão do pistão atinge um valor suficiente, inicia-se lentamente o deslocamento do pistão, até que, em determinadoinstante, o prolongamento do êmbolo se desaloja daparede divisória e permite que todo o ar armazenadoescoe rapidamente, atuando sobre a área do êmbolo. No instante em que ocorre a expansão brusca do ar, o pistão adquire velocidade crescente até atingir a faixa onde deverá ser melhor empregado.


O impacto é produzidoatravés da transformaçãoda energia cinéticafornecida ao pistão, acrescida da ação do arcomprimido sobre o êmbolo.

Atuadores pneumáticos linearesDuplo efeito – sem haste

O cilindro sem haste é constituido de um êmbolo quedesliza livremente no interior da camisa do cilindro. No lado externo à camisa tem-se um cursor quedesliza junto com o êmbolo. A força que faz com queo cursor externo deslize juntamente com o êmbolo, éobtida através de um pacote de imãs situado na face interna ao cursor.

Este cilindro se reduz a necessidade de grandesespaços para instalação. Podendo chegar a 50% emrelação aos cilindro convencionais.



Montagens

Atuadores pneumáticos linearesTipos de fixação e montagem

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Atuadores pneumáticos linearesTipos de fixação e montagem

Atuadores pneumáticos rotativos

O cilindro rotativo transforma a energia cinéticagerada pelo ar pressurizado e em expansão, emenergia mecânica rotativa.

Através de motores pneumáticos podemos executarmovimentos rotativos de forma ilimitada. A grandecaracterísticas deste motores são a alta rotação quepodem atingir. Como exemplos de aplicação pode-se citar as ferramentas pneumáticas e as “brocas”utilizadas por dentistas que podem atingir até500.000 rpm.

Atuadores pneumáticos rotativosCaracterísticas

As dimensões de um motor pneumático sãoinferiores às de um motor elétrico de mesmacapacidade;

Um motor pneumático pode ser colocado em cargaaté que pare sem perigo de que se danifique;

Nas versões standard, todos os motores sãoreversíveis;

Um motor pneumático pode partir e pararcontinuamente sem que se danifique;

Atuadores pneumáticos rotativosCaracterísticas

O peso de um motor pneumático é bem inferior ao de um motor elétrico de mesma capacidade;

Um motor pneumático pode ser utilizado nascondições mais exigentes;

Por ser de construção simples, o motor pneumático permite facilidade de manutenção;

Possui um funcionamento muito seguro, graçasà sua construção com poucas partes móveis.


Os motores podem ser:

Motores básicos;

Com engrenagens planetárias;

Com engrenagens dentadas;

Com engrenagens sem fim


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Atuadores pneumáticos rotativosMotores básicosEstes motores são montados na fábrica, de umaforma standard, com suas palhetas tensionadas pormola, ganhando desta forma excelentescaracterísticas de arranque e funcionamento e baixasrotações. Além disso, está equipado em forma standard com palhetas para funcionamentointermitente, sem lubrificação. Em uma forma excepcional pode-se pedir 100% livre de lubrificação. A construção simples garante funcionamento seguro, e uma larga vida útil em serviço.

Atuadores pneumáticos rotativosMotores com engrenagem planetáriaEsta série de motores requer pouco espaço paramontagem, é leve em comparação com os serviçosrealizados, tem livre posição de montagem, possuiflange standard, eixo de saída central e alto grau de rendimento. É fabricada para um regime de rotaçãodesde 95 RPM até 1200 RPM e com momento torsordesde 16 Nm até 160 Nm.

Atuadores pneumáticos rotativosMotores com engrenagem dentadaFornece um alto grau de rendimento, facilidade de montagem com flange e base para instalação. Sãofabricados para um regime de rotação desde 25 RPM até 1800 RPM e com momento torsor de 23 Nm até1800 Nm. As engrenagens devem ser lubrificadascom óleo, porém, antes deverá ocorrer sua fixação. A posição de montagem é importante para a lubrificação das engrenagens e a localização dos pontos de preenchimento e drenagem do óleolubrificante.

Atuadores pneumáticos rotativosMotores com engrenagem sem fimEsta série possui as seguintes propriedades:

As engrenagens com alta redução freiamautomaticamente, o que pode ser utilizado paramanter o eixo de saída numa posição definida;

Montagem simples com flange do lado direito e esquerdo, ou com base inclinada;

É fabricado para regime de rotação variando desde62 rpm até 500 rpm e com momento torsor desde 23 Nm até 1800 Nm;

Atuadores pneumáticos rotativosMotores com engrenagem sem fim

O engrenamento é feito com óleo, mas antes deverá ser feita sua fixação. A posição de montagemé importante para a lubrificação do engrenamento e a localização dos pontos de preenchimento e drenagem do óleo lubrificante.


Princípio de funcionamento do motor (palhetas)

O motor de palhetas consiste em um rotor com umadeterminada quantidade de palhetas incorporada emum cilindro. Possui uma conexão de entrada e saídado ar comprimido. Para que tenha um início de cicloseguro, as palhetas se mantêm contra o estatoratravés de molas localizadas atrás das palhetas. A pressão de ar comprimido é injetada sempre emângulo reto contra uma superfície. Devido a isso, o momento torsor do motor é o resultado da superfíciedas palhetas e pressão de ar.

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Princípio de funcionamento do motor (palhetas)

Atuadores pneumáticos oscilantes

Transforma movimento linear de um cilindro comumem movimento rotativo de giro limitado, pois o estudoda cinemática demonstra a impossibilidade dautilização dos atuadores pneumáticos lineares paraexecução de movimentos com ângulos superiores a 120°.


O ar atinge o êmbolo do cilindro movimentando-o. Preso ao êmbolo encontra-se a haste e em suaextremidade, uma cremalheira que transforma o movimento linear em movimento rotativo. Os ângulosmáximo de rotação pode ser ajustado mediante um parafuso. Os ângulos mais utilizados são: 90°, 180° e 360°. Como aplicações mais comuns estão as operações de giro de peças, curvar tubos, abertura e fechamento de válvulas, registros e etc.


Válvulas pneumáticas

As válvulas servem para orientar os fluxos de ar, impor bloqueios, controlar suas intensidades de vazão ou pressão.

As válvulas pneumáticas são classificadas nosseguintes grupos:

Válvulas de Controle Direcional;

Válvulas de Bloqueio (Anti-Retorno);

Válvulas de Controle de Fluxo;

Válvulas de Controle de Pressão.

Válvulas de controle direcional

São válvulas que interferem na trajetória do fluxo de ar, desviando-o para onde for mais conveniente emum determindado momento por ação de um acionamento externo.

Identificação de uma válvula:

Posição inicial;

Número de posição;

Número de vias;

Tipo de acionamento(comando);

Tipo de retorno;

Vazão.

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Número de posições

É a quantidade de manobras distintas que umaválvula direcional pode executar ou permanecer sob ação de seu acionamento.

Normas:

- CETOP: Comitê Europeu de Transmissão Óleo –Hidráulica e Pneumática;

- ISO: Organização Internacional de Normalização.


Número de posições

- As válvulas direcionais são sempre representadaspor um retângulo;

- O retângulo é dividido em quadrados;

- O número de quadrados mostra quantas posições a válvula possui.


Posição de repouso (posição normal)

É aquela em que a válvula se encontra quando nãoestá acionada. Neste caso para as válvulas de 2 posições, a posição de repouso é aquela situada a direita da válvula e para de 3 posições a posição de repouso será a posição central.


Número de vias

É o número de conexões de trabalho que a válvulapossui. São consideradascomo vias a conexão de entrada de pressão, conexões de utilização e as vias de escape.

As conexões são indicadaspor traços na parte externa.


Passagem

Indicam a passagem do fluxo de ar e são indicadaspor setas.

As setas indicam a interligação interna das conexões, mas não necessariamente o sentido do fluxo.


Bloqueio

Os bloqueios ou fechamentos estão indicados por um traço curto transversal, formando um T, colocado no interior do retângulo.

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Escape

O escape de ar érepresentado por triangulosno lado externo do retângulo, podendo ser nãoprovido para conexão (nãocanalizado ou livre) e provido para conexão(canalizado).

Canalizado

Não Canalizado


Indentificação de uma válvula

A válvula é identificada da seguinte forma:

Número de Vias / Número de posições

Exemplo:

2 / 2 3 / 2


Indentificação das conexões

Conforme a norma DIN 24300 temos a representação das conexões através de letras e segundo a norma ISO 1219 temos a representaçãofeita por números.



- N° 1 ou P: orifício de suprimento principal (alimentação);

- N° 2 ou A: orifício de aplicação (utilização ou saída) para válvulas de duas ou três;

- N° 2 e 4 ou A e B: orifício de aplicação (utilização ousaída) para válvulas de quatro ou cinco vias;


- N° 3 ou R: orifício de liberação do ar utilizado(escape ou exaustão) para válvulas de duas e trêsvias;

- N° 3 e 5 ou R e S: orifício de liberação do arutilizado (escape ou exaustão) para válvulas de quatro ou cinco vias;

- N° 10 ou X: orifício de pilotagem que ao ser influenciado, isola, bloqueia, o orifício de alimentação;


- N° 12 ou Y: liga a alimentação 1 ou P com o orifíciode utilização 2 ou A, quando ocorrer comando;

- N° 14 ou Z: comunica a alimentação 1 com o orifíciode utilização 4 ou B, quando ocorrer a pilotagem;

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Os escapes são representados também pela letra E, seguida da respectiva letra que identifica a utilização(normas N.F.P.A.). Exemplo:

EA - significa que os orifícios em questão são a exaustão do ponto de utilização A.

EB - escape do ar utilizado pelo orifício B.

A letra D, quando utilizada, representa orifício de escape do ar de comando interno.


Acionamentos ou comandos

As válvulas exigem um agente externo ou interno quedesloque suas partes internas de uma posição paraoutra, ou seja, que altere as direções do fluxo, efetueos bloqueios e liberação de escapes.

Os elementos responsáveis por tais alterações sãoos acionamentos, que podem ser classificados em:

- Comando Direto;

- Comando Indireto.



Comando direto

É assim definido quando a força de acionamentoatua diretamente sobre qualquer mecanismo quecause a inversão da válvula.



Comando indireto

É assim definido quando a força de acionamentoatua sobre qualquer dispositivo intermediário, o quallibera o comando principal que, por sua vez, éresponsável pela inversão da válvula.

Estes acionamentos são também chamados de combinados, servo etc.


Tipos de acionamentos

Os tipos de acionamentos são diversificados e podem ser:

- Musculares - Mecânicos - Pneumáticos – Elétricos

- Combinados

Estes elementos são representados por símbolosnormalizados e são escolhidos conforme a necessidade da aplicação da válvula direcional.

Válvulas de controle direcionalTipos de acionamentos

Acionamentos musculares

As válvulas dotadas deste tipo de acionamento sãoconhecidas como válvulas de painel.

São acionamentos que indicam um circuito, findamuma cadeia de operações, proporcionam condiçõesde segurança e emergência. A mudança da válvula érealizada geralmente pelo operador do sistema.

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Acionamentos musculares

Alavanca

Botão

Pedal


Acionamentos mecânicos

O comando da válvula é conseguido através de um contato mecânico sobre o acionamento, colocadoestrategicamente ao longo de um movimentoqualquer, para permitir o desenrolar de sequênciasoperacionais. Comumente, as válvulas com este tipode acionamento recebem o nome de válvulas fim de curso.



Para as válvulas acionadas mecanicamente, éindispensável efetuar um posicionamento adequado, garantindo um comando seguro e perfeito, mesmodepois de muito tempo.

As válvulas de acionamento mecânico podem ser:

- Acionamento por pino;

- Acionamento por rolete;

- Acionamento por gatilho (rolete escamoteável).



Por Pino



Por rolete



Por gatilho

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Acionamentos pneumáticos

As válvulas equipadas com este tipo de acionamentosão comutadas pela ação do ar comprimido, proveniente de um sinal preparado pelo circuito e emitido por outra válvula. Podendo ser por:

- Comando direto por alívio de pressão (piloto negativo);

- Comando direto por aplicação de pressão (piloto positivo);

- Comando direto por diferencial de áreas;

- Diafragma.



Piloto negativo

Os pistões são pressurizados com o ar comprimidoproveniente da alimentação. Um equilíbrio de forçasé estabelecido na válvula; ao se processar a despressurização de um dos pistões, ocorre a inversão da válvula.



Piloto negativo



Piloto positivo

Um impulso de pressão, proveniente de um comandoexterno, é aplicado diretamente sobre um pistão, acionando a válvula.



Piloto positivo



Diferencial de áreas

A pressão de comando atua em áreas diferentes, possibilitando a existência de um sinal prioritário e outro supressivo.

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Diafragma

A grande vantagem está na pressão de comando; devido àgrande área da membrana, pode trabalhar com baixaspressões. O princípio de atuação é bem semelhante ao de um piloto positivo.

Aplicações frequentes: Substituição de sistemas eletrônicose elétricos que são utilizados na automatização de fábricas de explosivos, produtos solventes, devido à sensibilidade queapresentam no controle de processos.



Diafragma


Acionamentos elétricos

A operação das válvulas é efetuada por meio de sinais elétricos, provenientes de chaves fim de curso, pressostatos, temporizadores, etc.

São de grande utilização onde a rapidez dos sinaisde comando é o fator importante, quando os circuitossão complicados e as distâncias são longas entre o local emissor e o receptor.


Acionamentos combinados

Pode-se comunicar o ar de alimentação da válvula a um acionamento auxiliar que permite a ação do arsobre o comando da válvula ou corta a comunicação, deixando-a livre para a operação de retorno. Os acionamentos tidos como combinados sãoclassificados também como Servo Piloto, ComandoPrévio e Indireto. Isso se fundamenta na aplicação de um acionamento (pré-comando) que comanda a válvula principal, responsável pela execução daoperação.


Acionamentos combinados

As válvulas de pré-comando são geralmente:

- Elétricas (Solenóides);

- Pneumáticas (Piloto);

- Manuais (Botão);

- Mecânicas (Came ou Esfera).

Válvulas de controle direcionalTipos de acionamentos - Combinados

Elétrico e Pneumático: Solenóide e Piloto Interno

Quando o solenóide é energizado, o campo magnético criado desloca o induzido, liberando o piloto interno X, o qual realiza o acionamento daválvula.

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Elétrico e Pneumático: Solenóide e Piloto Interno


Elétrico e Pneumático: Solenóide e Piloto Externo

Idêntico ao combinadosolenóide e pilotointerno, porém a pressão piloto é supridaexternamente.


Muscular ou Elétrico e Pneumático: Solenóide e Piloto ouBotão

A válvula principal pode ser comandada por meio daeletricidade, a qual cria um campo magnético, causando o afastamento do induzido do assento e liberando a pressão X que aciona a válvula.

Pode ser acionada através do botão, o qual despressuriza a válvula internamente, permitindo testar o circuito, semnecessidade de energizar o comando elétrico, e tambémpermite a continuidade de operação quando faltar energiaelétrica.


Muscular ou Elétrico e Pneumático: Solenóide e Piloto ou Botão


Tipo construtivo

As válvulas direcionais são divididas em três gruposde acordo com seu tipo construtivo:

- Válvula de distribuidor axial ou spool;

- Válvula poppet;

- Válvula poppet – spool.


Tipo construtivo – Válvula distribuidor axial

São dotadas de um êmbolo cilíndrico, metálico e polido, que se desloca axialmente no seu interior, guiado por espaçadores e guarnições sintéticas que, além de guiar, são responsáveis pela vedação.

Vantagens: inexistência de vazamentos internosdurante as mudanças de posição, permite grandeintercâmbio entre os tipos de acionamentos, requerpequeno esforço ao ser acionada, dotada de boa vazão e pode ser aplicada com diferentes tipos de fluidos.

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Tipo construtivo – Válvula poppet

São válvulas de funcionamento simples, constituídasde um mecanismo responsável pelo deslocamentode uma esfera, disco ou cone obturador de seuassento, causando a liberação ou bloqueio daspassagens que comunicam o ar com as conexões.

São válvulas de resposta rápida, devido ao pequenocurso de deslocamento, podendo trabalhar isentas de lubrificação e são dotadas de boa vazão.


Tipo construtivo – Válvula poppet - spool

Possuem um êmbolo que se desloca axialmente sob guarnições que realizam a vedação das câmarasinternas. Conforme o deslocamento, o êmbolopermite abrir ou bloquear a passagem do ar devidoao afastamento dos assentos. Desta forma a válvularealiza funções do tipo poppet e spool para direcionaro ar.

Válvulas de controle direcionalTipos de Válvulas direcionais

2/2 – Tipo assento com disco

Válvula de controle direcional 2/2 acionada por rolete, retorno por mola, N.F, tipo assento com disco

Assentocom Disco


3/2 – Tipo assento com cone

Válvula de controle direcional 3/2 acionada por pino, retorno por mola, N.F, tipo assento cônico

AssentoCônico


Exemplo de aplicação de umaválvula 3/2

Comando básico direto


3/2 – Tipo assento com disco

Válvula de controle direcional 3/2 acionada por piloto, retorno por mola, N.F, tipo assento com disco

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Comando básico indireto


3/2 – Comando direto por solenóide

Válvula de controle direcional 3/2 acionada por solenóide direto, retornopor mola, N.F.


3/2 – Tipo pistão e haste acionamento por simples solenóide

Válvula de controle direcional 3/2 acionada por solenóide indireto, retornopor suprimento interno, N.F, do tipo assento lateral


3/2 – Acionada porsolenóide ou botão

Válvula de controle direcional 3/2 acionada por solenóide indireto

ou botão, retorno por suprimentointerno, N.F, do tipo assento


3/2 – Tipo distribuidoraxial

Válvula de controle direcional 3/2, tipo distribuidor axial acionada por

botão e retorno por mola


3/2 – Duplo piloto positivo

Válvula de controle direcional 3/2 acionada por duplo piloto positivo

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Duplo piloto positivo


3/2 – Válvula de partidasuave / partida rápida

Válvula de controle direcional 3/2 acionada por piloto positivo


5/2 – Tipo assento com disco lateral acionada porduplo solenóide indireto

Válvula de controle direcional 5/2 acionada por duplo solenóide indireto e

piloto positivo


5/2 – Tipo distribuidor axial acionamento porsimples solenóide indireto

Válvula de controle direcional 5/2 acionada por solenóide direto ou botão


5/2 – Acionamento por simples solenóide série ISO

Válvula de controle direcional 5/2 acionada por simples solenóide indireto, tipo distribuidor axial


5/2 – Tipo spool acionada por duplo piloto

Válvula de controle direcional 5/2, acionamento por duplo piloto positivo, tipo distribuidor axial

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Duplo piloto positivo


3/3 – Tipo distribuidor axial

Válvula de controle direcional 3/3, acionamentopor alavanca centrada por mola, centro fechado

(C.F.), tipo distribuidor axial


5/3 – Tipo distribuidoraxial

Válvula de controle direcional 5/3, acionamento por duplo piloto, centrada por mola, C.F., tipo

distribuidor axial


5/3 – Tipo carretel

Válvula de controle direcional 5/3, acionamento por duplo solenóide,

centrada por ar comprimido, centro aberto positivo (C.A.P.),

tipo carretel

Válvulas de bloqueio

São válvulas que impedem o fluxo de ar comprimidoem um sentido determinado, possibilitanto livre o fluxo no sentido oposto.

Tipos de Válvulas de bloqueio:Retenção com mola;Retenção sem mola;Escape rápido;Isolamento ou seletora (lógica OU);Simultaneidade (lógica E).


Válvula de retenção com mola

Neste tipo de válvula, um elemento de vedação emseu interior é fixo a uma mola, permitindo o fluxo do fluido em um sentido e bloqueando-o no outro. O bloqueio se dá pela força de expansão da mola, quemantém o elemento de vedação constantementefechando a passagem em um dos sentidos.

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Válvula de retenção com mola


Válvula de retenção sem mola

De forma análoga da válvula de retenção com mola, permite o fluxo de ar somente em um sentido, bloqueando no outro com um elemento de retençãointerno ativado pela própria pressão do arcomprimido.


Válvula de retenção sem mola


Válvula de escape rápido

Sua aplicação tem por objetivo aumentar as velocidades desenvolvidas pelos atuadorespneumáticos lineares. A velocidade de escape do arcontido no interior do atuador é o fator determinantepara rapidez de movimentação desejada. Para conseguir tal rapidez, a pressão numa das câmarasdeve cair antes que a pressão na câmara opostaaumente o suficiente para ultrapassá-la e paraimpulsionar o ar residual através da tubulaçãosecundária e as válvulas.


Válvula de escape rápido


Isolamento ou seletora (lógica OU)

Dotada de três orifícios no corpo: duas entradas de pressão e um ponto de utilização. Enviando-se um sinal por uma das entradas, a entrada oposta éautomaticamente vedada e o sinal emitido flui até a saída de utilização.

Havendo coincidência de sinais em ambas as entradas, prevalecerá o sinal que primeiro atingir a válvula, no caso de pressões iguais. Com pressõesdiferentes, a maior pressão dentro de uma certarelação passará ao ponto de utilização, impondobloqueio na pressão de menor intensidade.

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Isolamento ou seletora (lógica OU)


Exemplo de aplicação daválvula de isolamento


Simultaneidade (lógica E)

Assim como na válvula de isolamento, tambémpossui três orifícios no corpo. A diferença se dá emfunção de que o ponto de utilização será atingidopelo ar, quando duas pressões, simultaneamente ounão, chegarem nas entradas. A que primeiro chegar, ou ainda a de menor pressão, se autobloqueará, dando passagem para o outro sinal. São utilizadasem funções lógicas “E”, bimanuais simples ougarantias de que um determinado sinal só ocorraapós, necessariamente, dois pontos estarempressurizados.


Simultaneidade (lógica E)


Exemplo de aplicação daválvula de simultaneidade

Válvulas de controle de fluxo

As válvulas de fluxo influenciam a quantidade de arque passa ao atuador. Este controle tem comofinalidade ajustar a velocidade de atuação dos cilindros ou a rotação de giro dos motores. Podendoser do tipo:

Fixa ou variável;

Unidirecional ou bidirecional.

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Fixa bidirecional

Não admite ajuste, sendo a restrição permanente de mesmo diâmetro, e o fluxo é controlado igualmenteem ambas as direções.


Fixa bidirecional


Variável bidirecional

Em muitas ocasiões torna-se necessário variar a intensidade do fluxo em função de algum ajuste de operação. Para isso, essa válvula é então dotada de um parafuso cônico regulável que pode aproximar-se ou afastar-se de um assento. Essa regulagempermite a passagem de maior ou menor quantidadede fluido através da válvula e, conseqüentemente, o ajuste de velocidade do atuador.


Variável bidirecional


Variável unidirecional

Essa válvula apresenta um dispositivo de controle de fluxo e uma válvula de retenção incorporada no mesmo corpo. No sentido de passagem 2 1, o arflui livremente através da válvula de retenção que se abre (fluxo livre). No sentido de passagem 1 2, a válvula de retenção fecha-se, impedindo o fluxo e obrigando o ar a passar por uma via em que a restrição é controlada por um parafuso de ajuste(fluxo controlado).


Variável unidirecional

Fluxo Livre Fluxo Controlado

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Exemplo de aplicação daválvula de controle de fluxo

Controle de velocidade de um cilindro

Válvulas de controle de pressão

São válvulas que influenciam ou sofrem influência emrelação a uma determinada intensidade de pressão. Dentre elas podem ser destacadas:

Válvula de alívio ou limitadora de pressão;

Válvula de seqüência;

Válvula reguladora de pressão.


Válvula de alívio ou limitadora de pressão

Limita a pressão de um reservatório, compressor, linha de pressão, etc., evitando a sua elevação alémde um ponto ideal admissível.

Uma pressão predeterminada é ajustada através de uma mola calibrada, que é comprimida por um parafuso, transmitindo sua força sobre um êmbolo e mantendo-o contra uma sede.


Válvula de alívio ou limitadora de pressão


Válvula de seqüência

Tem basicamente o mesmo funcionamento daválvula de alívio, porém a saída do ar é utilizada paracomandos ou emissão de sinais em qualquerelemento pneumático. Este tipo de válvula é utilizado, por exemplo, nos esquemas pneumáticos dasmáquinas quando queremos detectar a finalização de movimentos sem a presença de um fim de curso.


Válvula de seqüência

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Válvula reguladora de pressão

Tem como função controlar a “energia” pneumáticafornecida ao sistema em questão.

O funcionamento do regulador de pressão consistena comparação de dois tipos de energia, a mecânicae a de pressão (pneumática), separadas por um diafragma e o conjunto obturador apoiado nele. Havendo um desequilíbrio de energia, o sistema se movimenta, proporcionando a sua equalização.


Válvula reguladora de pressão

Combinações de válvulas

Temporizador pneumático

Válvulas temporizadas são utilizadas para promoverum retardo na emissão de um sinal. Normalmenteas válvulas temporizadas são compostas de umaválvula direcional 3/2 acionada por piloto, umaválvula reguladora de fluxo unidirecional e um reservatório de ar. Podem ser NA ou NF.






Exemplo de um temporizadorpneumático

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Contador predeterminador pneumático

São usados para controle e monitoramento de operações sequenciais capazes de demonstrarnúmeros precisos em circuitos pneumáticos, sistemas ou equipamentos.Os pulsos de contagem para o contador sãopneumáticos (ar comprimido) que vêm de uma fontede informações. Cada pulso de ar comprimido causao acionamento de um oscilador que move a unidadede dígitos circular.


Contador predeterminador pneumático


Exemplo contadorpredeterminadorpneumático


Sensor de queda de pressão

Instalado diretamente nos pórticos dos cilindros, estes sensores enviam sinal pneumático quando o cilindro está estendido em seu fim de curso.

São muito simples de se usar, não necessitam de um came mecânico para a sua atuação e liberam um sinal que pode ser usado diretamente.





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Exemplo de sensor de queda de pressão.


Sensor de alívio (bleed sensor)

Os sensores de alívio habilitam sinais com pequenasforças de atuação, pequenas distâncias de envio de sinais através de contato mecânico.

Requerem um tubo para conexão, são sinais de conectar e instalar.


Relé do sensor de alívio

Este relé é usado para alimentar um sensor de alívioe para desenvolver um sinal pneumático, em relaçãoao sensor de alívio.


Relé e sensor de alívio


Relé e sensor de alívio

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Sensor fluídico de proximidade

O sensor fluídico de proximidade trabalha semcontato mecânico, detectando a presença oupassagem de algum objeto.





A pressão mínima (P) a ser usada depende dadistância de detecção (D) e da distância (L) entre o detector.




Relé amplificador

Este relé possibilita a amplificação a pressõesindustriais de 3 a 8 bar através de um sinal de baixapressão enviado pelo detector fluídico de proximidade.Possui dois estágios, cada estágio deve ser alimentado com um nível de pressão.O primeiro estágio com nível em PX de 100 a 300 mbar O segundo estágio com nível em P de alimentação 3 a 8 bar.


Relé amplificador

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Módulo de segurança bimanual

Este módulo é indispensável para proteção das mãosdo operador, para qualquer máquina potencialmenteperigosa ou estação de trabalho:

- Onde há necessidade de envio de sinais com acionamento quase simultâneo de controlesmanuais.



- Se existir o movimento de um cilindro causandoperigo ao operador, o sinal de saída S podecomandar diretamente a válvula de controledirecional do cilindro.

- Se, de outra forma, diversos movimentos no ciclode uma máquina são perigosos, o sinal de saída S fornecido pelo módulo de segurança é usado pelocircuito seqüenciador em proteção ao operador de todos os passos perigosos.



Geradores de vácuo, Ventosas

A palavra vácuo, originária do latim "Vacuus", significa vazio. Entretanto, podemos definirtecnicamente que um sistema encontra-se em vácuoquando o mesmo está submetido a uma pressãoinferior à pressão atmosférica. Utilizando o mesmoraciocínio aplicado anteriormente para ilustrar como égerada a pressão dentro de um recipiente cilíndrico, cheio de ar, se aplicarmos uma força contrária natampa móvel do recipiente, em seu interior teremoscomo resultante uma pressão negativa, isto é, inferior à pressão atmosférica externa.

Geradores de vácuo, Ventosas Geradores de vácuo, Ventosas

Esse princípio é utilizado pela maioria das bombasde vácuo encontradas no mercado onde, por meio do movimento de peças mecânicas especialmenteconstruídas para essa finalidade, procura-se retirar o ar atmosférico presente em um reservatório outubulação, criando em seu interior um "vazio", ouseja, uma pressão atmosférica externa.

Exemplo: Aspirador de pó

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Bomba de vácuo


Efeito Venturi

A técnica consiste em fazer fluir ar comprimido porum tubo no qual um giclê, montado em seu interior, provoca um estrangulamento à passagem do ar. O arque flui pelo tubo, ao encontrar a restrição, tem seufluxo aumentado devido à passagem estreita. O aumento do fluxo do ar comprimido, no estrangulamento, provoca uma sensível queda de pressão na região.


Efeito Venturi


Derivação do Efeito Venturi

Nessa técnica, pressuriza-se um bico injetor com arcomprimido e, nas proximidades do pórtico de descarga para a atmosfera, constrói-se um orifíciolateral perpendicular à passagem do fluxo de ar peloinjetor.





Caso uma ventosa flexível for montada no pórtico de vácuo parcial A, ao aproximá-la de um corpoqualquer, de superfície lisa, a pressão atmosférica, agindo na face externa da ventosa, fará com que a mesma se prenda por sucção à superfície do corpo.

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Seja qual for a aplicação, no projeto de um sistemade vácuo, é importante serem observados osseguintes aspectos:

- O efeito do ambiente sobre os componentes do sistema;

- As forças necessárias para movimentação daspeças ou materiais;

- O tempo de resposta do sistema;


- A permeabilidade dos materiais a seremmanipulados ou transportados;

- O modo como as peças ou materiais serão fixados;

- A distância entre os componentes;

- Os custos envolvidos na execução do projeto.


Elementos geradores de vácuo

Os geradores de vácuo encontrados com maiorfrequência na indústria, em sistemas de fixação e movimentação de cargas, são elementospneumáticos que, utilizando-se do efeito Venturi, empregam um bico injetor de ar comprimido capazde produzir vácuo.


Elementos geradores de vácuo


Geradores de vácuo compactos

O elemento gerador de vácuo compacto caracteriza-se por suas dimensões reduzidas, permitindo a montagem diretamente sobre a ventosa. Seuconsumo de ar comprimido é da ordem de 20 lpm e seu tempo de exaustão de um recipiente de 1 litro de capacidade, com 75% de vácuo, é de aproximadamente 9 segundos.

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Geradores de vácuo compactos


Ventosas

As duas técnicas mais comuns empregadas parafixação e levantamento de peças ou materiais, naindústria, são as garras mecânicas e as ventosas, as quais utilizam-se do vácuo para realizar o trabalho.


Ventosas

Lista Exercícios 1 - EHP

Exemplo: O cilindro de dupla ação é usado para colar dois componentes. Quando um botão é acionado o cilindro se estica. Uma vez que o cilindro chegou ao seu limite de avanço, o cilindro permanece lá durante um tempo T=6 segundos e depois retorna inmediatamente a sua posição inicial. O tempo do retorno do cilindro é ajustável. O novo ciclo só pode começar uma vez que o cilindro retorno por completo.


1. O dispositivo de seleção provee alumínio para a estação de uma máquina. Apertando um botão fará acionar o cilindro (1A) de simples ação fazendo-o adiantar. Depois de apertar o botão o cilindro retornará.

2. A operação conjunta de duas válvulas idênticas acionadas por botão causa a deformação de uma placa metálica como se mostra na figura. Sem as duas ou simplesmente uma válvula fosse liberada, o cilindro de dupla ação(1A) retornará lentamente a sua posição original. As pressões do cilindro deverão de ser mostradas. Nota: O cilindro não poderá dar uma pancada na peça porque poderá danifica-a, o correto é deforma-a lentamente para isto se aumenta a pressão lentamente, e use uma válvula de escape rápido para retardar o retorno do cilindro esta sendo usada para aumentar o tempo de retorno.


3. Com a ajuda de um seletor vertical, a peça é selecionada para a esteira de arriba ou para a esteira de baixo, de acordo com o selecionado. O destino da peça é decidida por uma válvula seletora. O movimento para acima do cilindro de dupla ação deverá de tomar 3 segundos, o movimento para baixo 2.5 segundos. A pressão de entrada para os cilindros é a mesma. A posição inicial do cilindro é para abaixo. (Não usar temporizadores para este problema). 4. O cilindro de dupla ação (1A) guia aos cilindros para uma máquina de medição. Os cilindros são separados por um movimento continuo. O movimento do cilindro de dupla ação pode começar pela ação de uma válvula comandada manualmente O cilindro deverá avançar num tempo t1 =0.6 e retornar t3 = 0.4 segundos. O cilindro de dupla ação deverá de manter em repouso durante um tempo de t2 = 1.0 segundos, dando um tempo total de t4 = 2.0. 5. Vibrador para Latas de Pintura Depois de que as diferentes cores de pintura estivessem dentro da lata de pintura, eles são misturados dentro de uma máquina de vibração. Quando um botão é pressionado, o cilindro (1A) retorna completamente e executa um movimento continuo de trás para frente. A oscilação esta limitada por um fim de curso na posição central do cilindro. A freqüência de oscilação é ajustada por uma válvula reguladora de pressão, controlando a quantidade de ar fornecida. Colocar a pressão de p= 4 bar(=400 kPa). Depois de um intervalo de tempo o processo termina. O cilindro de dupla ação avança completamente. Setar o tempo de vibração para t= 5 seg.


6. Separador de Alimentos Para poder conseguir a separação do par de paquetes de alimentos, dois cilindros de dupla ação são acionados por um atuador em forma alternada. Na posição inicial o cilindro de acima (1A1) esta contraído o na posição de retorno, o cilindro de abaixo(1A2) em posição de avanço. A sinal de comando manual causa que o cilindro (1A1) avance e o cilindro (1A2) retorne, isto causa que os dois pacotes de alimentos ingressem dentro da estação da máquina para outro processo. Depois de um tempo ajustável de t1 = 1 segundos, o cilindro (1A1) retorna e o cilindro (1A2) avança nesse instante. O mesmo procedimento se repete só quando um intervalo de t2 = 2 segundos tenha terminado. O processo se inicia quando é pressionada um botão de inicio. 7. Compressor doméstico de lixo: Um prototipo de compressor doméstico de lixo, esta operando com uma pressão máxima de p=3 bar = 300 kPa. Este esta equipado com um pré-compressor (1A), incluindo um compressor principal(2A) com uma força máxima de 2200 N. Quando é pressionado um botão, primeiro o pré-compressor avança, depois o compressor principal. O retorno dos cilindros é simultâneo. No caso de que o compressor principal não atingira a posição final, o retorno dos cilindros é iniciado por uma válvula seqüencial, setada para um pressão de p=2.8 bar = 280 Kpa.

Lista Exercício 2 - EHP

Exercícios: 1. A pesagem dos blocos de construção são feitos pelas máquinas 1 ou 2. A breve atuação de

uma botoeira causa o avanço do cilindro de simples ação 1A. Depois que uma segunda botoeira é atuada, o cilindro recua. Uma válvula piloto - retorno por mola é utilizada como elemento final de controle. Para poder desenvolver este sistema precisará realizar uma memorização do avanço do cilindro.

2. Dois cilindros de dupla ação 1A e 2A pressionam juntos uma barra elétrica aquecedora com o objetivo de soldar laminas de plástico. A espessura das laminas varia entre 1.5 mm e 4 mm. A força dos pistões por um regulador de pressão. Calibrar o valor da pressão a 4 bar (400 kPa). Pela atuação de uma botoeira os dois cilindros começam a avançar paralelamente com o ar de exaustão restritos. Para poder monitorar a regulação da pressão, esta deve de ser medida entre os cilindros e as válvulas de controle. Quando os cilindros cheguem na posição final de avanço, depois de 1,5 seg. a barra retorna novamente a sua posição inicial. Ao ser pressionada a botoeira de retorno a barra deverá imediatamente retornar. Nota: Para que os cilindros possam avançar após o acionamento da botoeira estes deverão estar na posição inicial.


4. Temos o seguinte diagrama trajeto de passo. Fazer o circuito pneumático.

5. Os blocos de revistas são empurrados por um cilindro 1A, e transferidos para uma caixa por outro cilindro 2A. O cilindro 2A retorna quando o cilindro 1A retorne por completo a sua posição final. As revistas são monitoradas por um fim de curso. Se não tivesse mais blocos de revistas, o seguinte ciclo não poderia começar. Fazer o circuito pneumático e determinar o diagrama de trajeto de passos.

6. Em função do seguinte trajeto de passo. Montar o circuito pneumático respectivo. Considerar que a pressão no cilindro 1A pode ser modificada. Também considerar a instalação de uma válvula direcional manual com travamento para o controle do inicio e parada do processo.


7. Pequenas caixas para armazenamento de revistas caem por gravidade por uma coluna para serem furadas, estampadas e expulsadas para outra caixa de papelão. Um cilindro de dupla ação (1A) empurra as caixinhas para a seção onde estas serão furadas, o movimento deste cilindro é aproveitado para fazer a estampagem da caixa. Estando o cilindro 1A avançado, pressionando a caixa a uma pressão de 4 bar (400 kPa), o cilindro 2A avança para furar as caixas. A máxima força aplicada pelo cilindro 2A esta relacionada com a máxima pressão que deverá de ser de 5 bar (500kPa) para isto usar um regulador de pressão para a entrada de pressão da válvula de controle do cilindro 2A. Uma vez que o cilindro 2A esteja avançado completamente este deverá recuar; sendo que o tempo de recuo está controlado por um regulador de fluxo. Quando o cilindro 2A esteja recuado completamente o cilindro 1A inicia o recuo. Através de um fim de curso será determinado o recuo total do cilindro 1A, para que o cilindro 3A possa avançar expulsando a caixa. O retorno do cilindro de simples ação 3A (retorno por mola) deverá ser acionado após 3 seg. que se iniciou o avanço. A seqüência do trabalho desta planta é mostrada no diagrama de trajeto de passos.

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Apostila Pneumatica.pdf