PNEUMÁTICA E ELETROPNEUMÁTICA - Adjuto .BÁSICO DE PNEUMÁTICA Entende-se por pneumática a matéria

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  • SERVIO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL

    CENTRO TECNOLGICODE ELETROELETRNICACSAR RODRIGUES

    CENATECEM ELETROELETRNICA

    PNEUMTICA EELETROPNEUMTICA

    Rua Santo Agostinho 1717 - Horto - Belo Horizonte - MG - CEP 31035-490Tel.: (031) 482-5582 - FAX (031) 482-5580

    e-mail: cetel@fiemg.com.br - home page: www.senai-mg.org.br/cetel

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    BSICO DE PNEUMTICA

    Entende-se por pneumtica a matria dos movimentos e fenmenos dos gases. Palavra derivadada expresso grega PNEUMA que quer dizer flego, vento e por filosofia, alma.

    Vantagens da utilizao da pneumtica relacionada a outros processos

    Fcil obteno de seu elemento propulsor - ar. No necessita de tubulao de retorno. Facilidade de armazenamento do ar comprimido em depsitos. Os vazamentos no poluem e no so inflamveis. Consegue-se altas velocidades de trabalho nos atuadores.

    Desvantagens

    Deve-se tratar o ar comprimido antes da utilizao pois umidade e impurezas devem sereliminadas afim de no danificar os elementos pneumticos.

    Dificuldade em manter constante a velocidade dos atuadores. Rudo no escape de ar. Alto custo da instalao e da manuteno, porm com possibilidade de ser compensado pela

    rentabilidade do ciclo de trabalho.

    Fundamentos fsicos:A superfcie da terra cercada por uma camada de ar que uma mistura de aproximadamente78% de nitrognio, 21% de oxignio e tambm resduos de dixido de carbono, argnio,hidrognio, nenio, hlio, criptnio e xennio.Para uma melhor compreenso das leis e do comportamento do ar, devemos considerar asgrandezas fsicas e sua classificao nos sistemas de medidas. Afim de definir um sistema demedidas nico, foi criado o SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS abreviado por SI, o qualestabelece uma relao com o sistema at ento utilizado Sistema Tcnico de Medio .Vejamos alguns conceitos importantes:

    Massa, presso e fora:Massa: Quantidade de matria que constitui um corpo. Sua unidade de medida o Kg.Fora: Ao da gravidade sobre a massa de um corpo. A acelerao da gravidade vale 9,8m/s2.

    F = m.a

    onde:F = fora em Newton ( N )m = massa ( Kg )a = acelerao ( m/s2 )Presso: a fora aplicada em uma determinada rea.

    P = F/A

    onde:P = pressoF = foraA = reaA unidade de presso o Pascal ( Pa ).No SI. um Pascal ( Pa ) igual a fora de um Newton ( N ) aplicada a uma rea de um metroquadrado ( m2 ).1Pa = 1N/1m2 .Como essa unidade muito pequena, usa - se um mltiplo que o bar.

    1bar = 105 Pa = 10 N/cm2. Relao entre o bar e outras unidades de medida de presso:1bar = 0,987 atm

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    1bar = 750 Torricelli ( mm Hg )1bar = 1,02 kgf/ cm2

    1bar = 10,2 m H2O1bar = 14,5 psi ( Lb./sqin ) ** Lb. = Libra = 0,453 Kg sqin = 1polegada quadrada.

    Ponto zero:Existe sobre a superfcie da terra uma camada de ar que exerce uma determinada presso queno constante. Essa presso muda de acordo com a situao geogrfica e condiesatmosfricas. O zero de presso absoluta o ponto onde no existe presso alguma sobre ele.Os medidores de presso usam como referncia ( ponto zero ) a presso atmosfrica,considerando-se o nvel dessa, do lugar onde efetuada a medio, igual a zero.

    Compressibilidade do ar

    O gs no tem forma prpria, exercendo a mesma presso sobre todas as paredes do recipienteque o contm. Caso seja reduzido o espao, obtm-se um aumento de presso. Mantendo-seconstante a temperatura, o produto do volume pela presso de uma quantidade de gs confinadoser constante. Isto demonstrado pela lei de BOYLE - MARIOTTE e equacionado abaixo por:

    1 1 2 2V P V P Const. . .= =

    Alterao do volume de ar em funo da variao da temperaturaMantendo - se constante a presso e causando uma elevao de temperatura de 1 K partindo de273 K, o ar se dilata 1/273 do seu volume. Isto demonstrado pela lei de Gay - Lussac,equacionada a seguir.

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    V1 = T1V2 T2onde:V2 = V1 . T2 T1A variao do volume ( V ) dada por:

    V = V2 - V1V = V1 . T2 - V1 T1V = V1 . T2 - T1 T1

    Para V2 temos:

    V2 = V1 + V

    V2 = V1 + V1 (T2 - T1 ) T1

    Para clculo utilizando graus centgrados, basta acrescentar equao anterior 273 o C aosvalores da temperatura. Assim temos:

    V2 = V1 + V1 ( 273o C + T2 ) - ( 273

    o C + T1 ) 273o C + T1

    Equao do estado dos gases perfeitosA equao geral dos gases vlida para todos os gases e definida como:

    p1 . V1 = p2 . V2 = constante T1 T2

    Umidade do arA gua ( umidade) penetra no sistema pneumtico atravs do ar aspirado pelo compressor. Aquantidade de gua depende da umidade relativa do ar, que tem seu valor vinculado temperatura e as condies atmosfricas. Para determinar a umidade relativa do ar, necessrioconhecer a umidade absoluta e ponto de orvalho que so a quantidade mdia de gua contida emum metro cbico de ar e a quantidade mxima de gua ( em forma de vapor ) admitida em ummetro cbico de ar a uma determinada temperatura respectivamente. expressamatematicamente por :

    RUAU

    oP= . 100%

    Onde : UR - umidade relativa do ar UA - umidade absoluta Po - Ponto de orvalho

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    Produo de ar comprimidoOs compressores so responsveis em comprimir o ar para a presso de trabalho desejada.

    Tipos de compressoresSua construo depende das necessidades fabris, em relao a presso de trabalho e ao volume.Assim tem-se :

    1. Compressor de mbolo ou pisto ( com movimento linear ):Baseado no princpio de reduo de volume, consegue-se a compresso sugando o ar para umambiente fechado, e diminuindo-se depois o tamanho desse ambiente. Atualmente o tipo maisutilizado e apropriado no s para compresso a baixas e mdias presses, mas tambm paraaltas presses, variando de 100Kpa ( 1Bar ) at milhares de Kpa (Fig1).

    Fig.1

    1.1. Compressor de membrana:Pertencente ao grupo de compressores de mbolo, uma membrana separa o mbolo da cmarade trabalho. Assim o ar comprimido fica isento de resduos de leo. Sua principal utilizao naindstria alimentcia, farmacutica e qumica (Fig.2).

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    FIG.2

    2. Compressor rotativo.Os compartimentos se estreitam, comprimindo o ar contido em seu interior.

    2.1. Vantagens de utilizao :

    2.1.1. Construo economicamente vivel em espao.2.1.2. Funcionamento silencioso, contnuo e equilibrado.2.1.3. Fornecimento de ar sem qualquer pulsao.

    Citam-se o multicelular de palhetas, de parafusos helicoidais e roots ,conforme ilustrado abaixo(Fig.3).

    Roots Parafusos helicoidais Palhetas Fig3

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    3. Turbo compressores: Trabalham segundo o princpio de fluxo e so adequados para o fornecimento de grandes

    vazes. Existem dois tipos construtivos : axial e radial. Em ambos os casos o ar colocado emmovimento por uma ou mais turbinas, e esta energia de movimento ento transformada emenergia de presso (Fig.4).

    Axial Radial Fig.4Secagem do ar

    Retira-se a gua do ar de um sistema pneumtico atravs de um resfriador ou secador.

    As funes do resfriador so retirar a gua do ar e evitar a exploso da mistura ar-leo acima de80 graus Celsius. Caso este no seja suficiente para obteno de ar comprimido perfeitamenteseco, dever ser utilizado um processo de secagem que pode ser por : absoro, adsoro e afrio.

    1. AbsoroEm uma pr-secagem so separados do ar comprimido as gotas maiores de gua e leo. colocado no recipiente de secagem uma substncia que absorve a gua do ar. Esta reage com agua e deposita-se no fundo do recipiente devendo ser substituda regularmente. As principaissubstncias usadas como secantes so : cloreto de clcio e cloreto de ltio (Fig.5).

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    Fig.5

    2. Adsoro:A diferena bsica entre este e o mtodo de absoro est no material secante. Na absoro amolcula de gua fica presa na rede cristalina do material secante e na adsoro o materialsecante atrai gua mas no a prende na sua rede cristalina. Na adsoro o material secanteutilizado granulado e composto de xido de silcio ( Sio2 - slicagel ), alumina ativada ( Al2o3 ) ourede molecular NaAlo2SiO2.Para regenerar o material secante basta soprar ar quente, por exemplo, numa montagem paralelade duas instalaes de adsoro, enquanto uma est ligada para secar a outra est sendoregenerada (Fig.6).

    Fig.6

    3. Secagem a frio:Sabe-se que quanto menor for a temperatura, menor ser a quantidade de gua que fica no ar. Omtodo consiste em pr- resfriar o ar num trocador de calor para em seguida submet-lo a umacmara de resfriamento contendo uma serpentina com um meio refrigerante, onde refrigerado auma temperatura de aproximadamente dois graus Celsius. O ar comprimido seco e frio retorna aoprimeiro trocador de calor ar / ar assumindo a tarefa de resfriar o ar comprimido que estentrando, e as partculas de leo e gua so separadas na sada de cada trocador de calor(Fig.7).

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    Fif.7

    Reservatrio de ar comprimido. Fig.8

    Tem por funes: Estabilizar a distribuio do ar comprimido, eliminando oscilaes da presso da rede. Esfriar o ar, atravs de sua grande superfcie, fazendo com que a umidade condensa-se e

    separe-se do ar podendo ser drenada (Fig.8).

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