1ÍNDICE Capítulo 1 Pneumática ............................................................................................................................... 5 1.1 Introdução .............................................................................................................................5 1.2 Exemplos de aplicação de automação pneumática ... ..........................................................6 1.3 Vantagens e desvantagens da automatização pneumática .............. ...................................8 1.4 Unidades ...............................................................................................................................9 Capítulo 2 Características Físicas e Fenômenos da Pneumática ........................................................ 10 2.1 Introdução ...................................................................................................... ....................10 2.2 Expansibilidade, compressibilidade, difusibilidade e elasticidade ......................................11 2.3 Terminologia para a medição de pressão .................................... ......................................12 2.4 Transformação isobárica, isotérmica e isométrica ....................... ......................................14 2.5 Umidade relativa do ar ................................................................. ......................................16 Capítulo 3 Produção e Preparação do Ar Comprimido ........................................................................ 17 3.1 Introdução ...........................................................................................................................17 3.2 Compressores.....................................................................................................................18 3.3 Secagem do ar comprimido ............................................. ..................................................26 3.4 Redes de distribuição de ar comprimido .......................... ..................................................28 3.5 Reservatório de ar comprimido ........................................ ..................................................30 3.6 Vazamento de ar comprimido .......................................... ..................................................30 Capítulo 4 Tratamento e Controle do Ar Comprimido .......................................................................... 32 4.1 Introdução ........................................................................ ..................................................32 4.2 Filtro ................................................................................. ..................................................33 4.3 Válvula reguladora de pressão ........................................ ..................................................33 4.4 Lubrificador ...................................................................... ..................................................34 2 Capítulo 5 Atuadores Pneumáticos ........................................................................................................ 35 5.1 Introdução ........................................................................ ..................................................35 5.2 Atuadores lineares (cilindros)........................................... ..................................................35 5.3 Cilindros rotativos ............................................................ ..................................................38 5.4 Tecnologia do vácuo ........................................................ ..................................................41 Capítulo 6 Projetos de Sistemas Pneumáticos ..................................................................................... 44 6.1 Dimensionamento de cilindros pneumáticos .................... ..................................................44 Capítulo 7 Dimensionamento da Rede de Ar ......................................................................................... 48 7.1 Dimensionamento de rede secundária (ramal) ................ ..................................................48 7.2 Dimensionamento de rede principal (tronco) ................... ..................................................48 Capítulo 8 Válvulas Pneumáticas ........................................................................................................... 50 8.1 Introdução ........................................................................ ..................................................50 8.2 Simbologia ....................................................................... ..................................................50 8.3 Identificação ..................................................................... ..................................................51 8.4 Acionamentos e acessórios ............................................. ..................................................53 8.5 Válvulas especiais ........................................................... ..................................................54 8.6 Escapes ........................................................................... ..................................................54 8.7 Válvulas acionadas .......................................................... ..................................................54 8.8 Circuitos com válvula 3/2 vias .......................................... ..................................................55 8.9 Circuitos com válvula 5/2 vias .......................................... ..................................................55 8.10 Válvula de controle de fluxo ........................................... ..................................................55 8.11 Válvula de controle de fluxo bidirecional ........................ ..................................................56 8.12 Válvula alternadora (elemento OU)................................ ..................................................56 8.13 Válvula de simultaneidade (elemento E)........................ ..................................................56 8.14 Válvula de escape rápido ............................................... ..................................................57 8.15 Válvula limitadora de pressão ........................................ ..................................................58 8.16 Válvula de seqüência ..................................................... ..................................................59 8.17 Temporizadores pneumáticos ........................................ ..................................................60 3 ...................................................... ............ ...........................8 Desenvolvimento de circuitos pelo método passo a passo.............................61 9....................................................64 9.......................6 Designação dos elementos ...............................9 Desenvolvimento de circuitos pelo método cascata ...................................2 Representação abreviada em seqüência Algébrica .......... ..63 9......................................................................................62 9..............................................................4 Representação em diagrama trajeto-tempo ..68 4 .................... ..........................................67 9......... .......... ..............................Capítulo 9 Técnicas de Desenvolvimento de Circuitos .................7 Desenvolvimento de circuitos pelo método intuitivo...62 9..........5 Diagrama de comando....63 9......................................62 9...... ................................... 61 9.................................1 Introdução ................... ........3 Representação em diagrama trajeto-passo ............................................................. cabendo aos equipamentos pneumáticos e outros artefatos a transformação desta energia em trabalho. Hoje em dia. com a locomotiva. Mas ficou somente nos ensaios. A produção do ar comprimido e os aparelhos pneumáticos não pararam de evoluir. Foi preciso esperar ate ao ano de 1850 para ver renascer esta técnica. É também o estudo da conservação da energia pneumática em energia mecânica. Os furadores pneumáticos. através dos respectivos elementos de trabalho. para comprimir o ar o que permitiu aumentar a distancia do tiro. Resumindo. 5 .Pneumática 1. Estes grandes projetos obrigaram os técnicos a procurar novos métodos de furação. Na Idade Media. ou seja. nasceu em 1888 uma instalação de 24. e ainda conservam certo valor nos nossos dias. podemos sintetizar a Pneumática como a ciência que estuda a utilização do ar atmosférico como fonte de energia. o ar comprimido faz parte integrante da industria. comando e controle de sistemas automáticos.1 Introdução O termo pneumática é derivado do grego “Pneumos” ou “Pneuma” (respiração. sendo que somente nestes últimos 20 anos foi o desenvolvimento de componentes pneumáticos. durante a primeira metade do terceiro milênio antes de Jesus Cristo. A primeira grande aplicação teve lugar na furação do Monte Ceni em 1860 . pela sua propriedade antideflagrante e pelo seu fraco aquecimento. Nesta primeira fase industrial. a utilização do ar comprimido limitou-se aos motores rotativos ou de choque. deu novo impulso a esta técnica. sopro) e é definido como a parte da Física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos relacionados com os gases ou vácuos. O primeiro homem que se ocupou com a pneumática. Em Paris. A Pneumática abrange também o estudo sistemático da utilização do ar comprimido na tecnologia de acionamentos. ensaios e cálculos foram elaborados. A vantagem dos aparelhos pneumáticos foi reconhecida por todos os setores industriais. responderam a estes novos critérios. A era industrial. da aplicação do ar comprimido foi KTESIBIOS.000 CV distribuindo ar comprimido as diferentes industrias. Inventou um canhão pneumático manual. 2 Exemplos de aplicação de automação pneumática 6 .1. 7 . Liberação de óleo nebulizado no ambiente de trabalho quando não se usam canalizações para o retorno do ar. Limitações das forças máximas de trabalho. Praticamente insensíveis às mudanças de temperatura. não causa problemas ao meio ambiente. Fácil integração com a microeletrônica. Padronização e robustez dos componentes pneumáticos. e não são necessárias canalizações de retorno. Utilizável em ambiente explosivo. o ar. Principais Vantagens da Pneumática • • • • • • • • • • • • • • Energia facilmente armazenável e transportável.1. O ar. as quais são a sua compressibilidade e a sua viscosidade. O meio de transporte de energia. Boa relação potência/peso. é constantemente renovado pela sucção do compressor. sem problemas de envelhecimento. os componentes pneumáticos podem ser usados em altas temperaturas. Durabilidade. Pouco amortecimento. comparado com os da energia elétrica. ou Limitações da Pneumática • • • • • Deslocamento não uniforme do atuador quando as forças são variáveis. Enorme flexibilidade de usos e aplicações. propiciando o surgimento de oscilações no movimento. devido à baixa viscosidade do ar. Principais Desvantagens. devido à compressibilidade do ar. Velocidades dos atuadores relativamente grandes. Maiores custos da energia com o ar comprimido. como fluído de trabalho. A sobrecarga não causa problemas de danos nos componentes. segurança e facilidade de operação.3 Vantagens e desvantagens da automatização pneumática As vantagens como também as limitações do uso da pneumática resultam basicamente de duas importantes propriedades do ar. Possibilidade de integração com sistemas de automação e controle. Fácil variação contínua das forças e velocidades de atuação. 8 . Newton (N) 1N = 1kg. Metro (m) Quilograma (Kg) Segundo (s) Kelvin (K) Ampère (A) Candela (cd) Mol (mol) Sistema Técnico Metro (m) kp.s²/m Segundo (s) grau Celsius (°C) Ampère (A) --- Unidades Derivadas Grandeza Força Área Volume Vazão Pressão Símbolo F A V Q p Sistema Internacional S.m/s² Metro quadrado (m²) Metro cúbico (m³) m³/s Pascal (Pa) 1 Pa = 1 N/m² 1 bar = 100 kPa Sistema Técnico Kilopond (kp) Kilogr.I.4 Unidades Unidades Básicas Grandeza Comprimento Massa Tempo Temperatura Intensidade da corrente Intensidade luminosa Quantidade de substância Símbolo l m t T I l n Sistema Internacional S.I. Força (kgf) Metro quadrado (m²) Metro cúbico (m³) m³/s Atmosfera (atm) kp/cm² kgf/cm² 9 .1. 1 Introdução O ar no estado de repouso (figura abaixo). inodoro e insípido. O ar é um gás composto por 78% do seu volume de Nitrogênio (Azoto) e 21% do volume de Oxigênio perfazendo um volume total de 99%.Características Físicas e Fenômenos da Pneumática 2. transformando desta energia em trabalho. Os equipamentos pneumáticos são utilizados a partir da ciência que estuda a utilização do ar atmosférico como fonte de energia. O ar é incolor. Neônio. tem forma variável e tem pressão atmosférica. Hélio. é compressível. podendo ser para tecnologia de acionamentos. ocupa espaço. O restante 1% se compõe de dióxido de carbono e da presença de vários gases nobres como Argônio. e além disso tem peso. comando e controle de sistemas automatizados. mas reconhece-se facilmente a sua presença quando respiramos ou quando vemos a oscilação das árvores. são partículas em suspensão se chocando uma nas outras em um movimento constante. Hidrogênio e também de vapor de água (umidade). permanecendo em equilíbrio pelas forças de atração e repulsão até que outro fenômeno possa interferir. Ar com Pressão Igual da Atmosféra Ar com Pressão Maior que Atmosféra 10 . Xenônio. adquirindo seu formato. aumentando a pressão quando sujeito à ação de uma força externa. Compressibilidade – Característica de reduzir seu volume. 11 . Estes estados são gerados pelas modificações do sistema.2. como a abertura de uma válvula ou a atuação de força externa. difusibilidade e elasticidade A tabela abaixo apresenta as simbologias das próximas figuras para o melhor entendimento das propriedades físicas do ar. Difusibilidade – Misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado. compressibilidade. podendo ou não causar alterações no volume e/ou na pressão. Elasticidade – Particularidade de ocupar um volume que inicialmente era menor. Podemos dizer que o ar tem 4 propriedades físicas conforme descrito abaixo: • • • • Expansibilidade – Propriedade de ocupar todo o volume de qualquer recipiente.2 Expansibilidade. Com o princípio do sistema mecânico é possível entender as propriedades físicas do ar e poder relacionar posteriormente com as vantagens e desvantagens de se utilizar a pneumática para a automação como forma de energia. Para a análise das propriedades físicas do ar deve-se levar em consideração o estado inicial e o estado final. inventor do barômetro. Na experiência de Torricelli. as camadas inferiores são comprimidas pelas camadas superiores. quanto mais próximo da terra maior será a pressão exercida pelo ar. 12 . com isso.3 Terminologia para a medição de pressão O ar tem peso e por este motivo. mostrou que a pressão atmosférica pode ser medida por uma coluna de mercúrio e que ao nível do mar suporta uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura.Expansibilidade “Qualquer Formato” Compressibilidade Difusibilidade “Mistura” Elasticidade 2. Na próxima podemos visualizar que a pressão atmosférica diminui conforme aumenta a altitude. a pressão atmosférica manten a altura da coluna de mercúrio. O experimento era basicamente encher um tubo de mercúrio e inverter em outro recipiente também contendo mercúrio. portanto. 1 Nm³ de ar comprimido é um metro cúbico de ar a uma pressão de 100Kpa e a 20ºC (293 K). 2 . deve-se utilizar estas unidades. quando a medida da pressão for realizada tendo como base de partida o vácuo absoluto podemos dizer que esta pressão é absoluta. relaciona as pressões com base em dois pontos de partida. portanto. 1 . 4 . 13 . Para os cálculos de vazão e consumo de ar comprimido utiliza-se a pressão absoluta que é a soma da pressão atmosférica e da pressão relativa ou manométrica. 3 .) ficou convencionado que o estado normal a temperatura seria de 20ºC (293 K) e a pressão de 100Kpa (1bar). o vácuo absoluto que é a ausência de pressão e a pressão atmosférica correspondente ao estado normal.I.Pressão Relativa ou Manométrica. no Sistema Internacional (S. considerando a altitude no nível do mar com a temperatura em 0ºC (273 Kelvin).Pressão Absoluta menor que 1 atm.Pressão Relativa ou Manométrica menor que 1 atm ou Vácuo Relativo. sendo assim. A terminologia na medição de pressão. quando for necessário calcular as mudanças de estado do ar comprimido ou o consumo nas instalações de sistemas pneumáticos. contudo. porém.Pressão Absoluta.013 bar é correspondente a 760 mm de Hg. se a base for a pressão atmosférica devemos chamar de pressão relativa ou manométrica conforme a descrição abaixo.A pressão de 1 atm ou 1. porém. 2. consequentemente as outras variáveis estarão também sujeitas à alterações. desconsiderando as pequenas variações de uma das variáveis. P1 ⋅ V 1 P 2 ⋅ V 2 = T1 T2 Se qualquer uma das variáveis sofrer alteração. porém. com uma das variáveis físicas permanecendo constante. 14 . Charles e Gay Lussac referem-se a transformações de estado. as leis de Boyle-Mariotte. conforme expressa pela equação abaixo. isotérmica e isométrica Considerando um recipiente hermético.4 Transformação isobárica. o efeito nas outras poderá ser previsto. se alterarmos a temperatura ou o volume ou a pressão. Estas transformação tem o nome característico relacionado com a variável que se permanecerá constante. Na transformação Isobárica a pressão que se manten constante no sistema. ou seja. no entanto. Na transformação Isométrica é o volume que se manten constante no sistema. Na transformação Isotérmica é a temperatura que se manten constante no sistema. 15 . Este condensado dever ser eliminado antes que chegue ao sistema. a partir deste ponto a água se condensa. 16 . a água excedente será eliminada por condensação. filtros e principalmente tubulações corretamente calculadas e instaladas reduzem as chances da água chegar nos equipamentos pneumáticos. com isso a capacidade que reter água no ar também aumenta e mesmo que o volume diminua com a compressão. para evitar atingir os equipamentos pneumáticos. A quantidade de água que o ar pode reter depende inteiramente da temperatura. Quando o ar atmosférico é comprimido a capacidade de retenção de vapor de água é o equivalente ao seu volume final. A tabela mostra esta variação em gramas por metro cúbico (g/m³) de água para uma faixa de . porque a troca de calor com o meio externo fará com que a temperatura volte ao normal. Resfriadores. Posteriormente a água irá se condensar. Quando dizemos que a umidade relativa do ar é 80%. com isso a capacidade de reter água no ar vai diminuir fazendo que a água condense. com a pressão em 1 atm. dependendo da temperatura a quantidade de água que o ar pode reter varia.40ºC até + 40ºC. secadores. ou seja.2. a água não condensa. O compressor quando aspira o ar.5 Umidade relativa do ar Umidade do ar nada mais é do que a quantidade de vapor d’água presente no ar atmosférico. portanto. A umidade relativa do ar em porcentagem é expressa pelo coeficiente da quantidade real pela quantidade máxima que o ar pode reter de água em função da temperatura. podendo ser chamado também como ponto de saturação. a menos que a temperatura não aumente substancialmente. porém o volume permanecerá menor. faz com que a temperatura do ar aumente. significa que o ar permanece com 20 % da capacidade reter vapor d’água. Em caso de ter de calcular a quantidade de condensado que se produz numa instalação recomenda-se o uso do Nm³/h (ar aspirado pelo compressor). os símbolos do filtro. que é a máquina responsável por comprimir o ar. • Geração • Resfriamento • Secagem • Filtração Nessa figura cada equipamento por onde o ar passa é representado. por exemplo. 17 . por um símbolo. motor (elétrico ou de combustão). o ar aquece aumentando a temperatura em até 7 vezes. Ao ser comprimido. secador e reservatório. após o resfriamento o ar passa por um processo de secagem na tentativa de remover a água do ar e o que está sob a forma de vapor.1 Introdução Para que os equipamentos pneumáticos funcionem satisfatoriamente deve-se tomar os devidos cuidados com ar comprimido que irá operá-los. Em pneumática existe uma simbologia para representar todos os equipamentos pneumáticos. além disso sofre uma filtração para eliminar partículas sólidas introduzidas pelo compressor. para que a alta temperatura não danifique a tubulação e para auxiliar na condensação dos vapores d’água. o ar atmosférico à 1 bar é comprimido para 7 ou 8 bar. A taxa de compressão é em geral 1:7 ou 1:8 ou seja. Em geral. o ar comprimido é produzido de forma centralizada e distribuído na fábrica. Vemos que o ar é aspirado pelo compressor. resfriador. Para atender às exigências de qualidade deve passar pelas seguintes etapas.Produção e Preparação do Ar Comprimido 3. Assim é necessário resfriálo. compressor. Na entrada do compressor existe um filtro para reter partículas sólidas do ar do meio ambiente. Assim estão representados na figura. Além do reservatório. ou seja. A abaixo mostra a classificação dos compressores existentes que serão descritos a seguir. Note que o consumo de ar na fábrica é variável ao longo do expediente. O reservatório evita que esses pulsos de pressão sejam transmitidos para linha pneumática da fábrica. Já os turbo-compressores comprime o ar forçando o seu escoamento por um bocal (difusor). Os compressores de êmbolo e rotativo se caracterizam por comprimir mecanicamente um volume fixo de ar em cada ciclo. através da compressão do ar atmosférico. evitando que o compressor tenha que ser ligado e desligado várias vezes. transforma a sua energia cinética em energia de pressão.2 Compressores O compressor é uma máquina responsável por transformar energia mecânica (ou elétrica) em energia pneumática (ar comprimido).O ar então é armazenado num reservatório que tem duas funções: • Garantir uma reserva de ar de maneira a garantir que a pressão da linha se mantenha constante. • Alguns compressores. 18 . O ar comprimido é então convertido em trabalho mecânico pelos atuadores pneumáticos. o ar é distribuído na fábrica e em cada máquina existe uma unidade de tratamento de ar que irá ajustar as características do ar comprimido de acordo com as necessidades específicas da máquina. 3. como o compressor de êmbolo (ver adiante) geram pulsos de pressão na compressão do ar. Para a compressão a pressões mais elevadas. pois é apropriado para qualquer faixa de pressão é de um bar até milhares de bar. o ar é aspirado por meio de válvulas de admissão. são necessários compressores de vários estágios. assim. 19 . Iniciando o movimento descendente. ele subir e descer. Após se obter uma pressão suficiente para abrir a válvula de descarga. fazendo. A compressão do ar tem início com o movimento de subida. preenchendo a câmara de compressão.Compressores Alternativos • Compressor de êmbolo (pistão) Este compressor é um dos mais usados e conhecidos. O movimento alternativo é transmitido para o pistão através de um sistema de virabrequim e biela. ficado as aplicações limitadas pelo volume de aspiração e compressão. limitando assim a elevação de temperatura e melhorando a eficiência da compressão. o ar é expulso para o sistema. • Compressor de Membrana Nesse compressor. 20 . mas opera em faixas de pressão menores do que a do compressor de êmbolo. inaladores aquários etc. O volume de ar aspirado é ligeiramente comprimido ao longo do percurso do rotor. Compressores Rotativos • Compressor de Palhetas Trata-se de um rotor que gira no interior de uma carcaça acionado por um motor elétrico ou de combustão. o princípio de funcionamento é o mesmo que o de pistão. sem resíduo de óleo. porém o ar não entra em contato com o êmbolo do pistão o que fás com que o ar produzido seja limpo. É muito utilizado em equipamentos odontológicos. este tipo de compressor produz um fluxo de ar pulsante se usado sem acumulador. O rotor está excêntrico à carcaça e apresenta palhetas ao seu redor que podem deslizar em fendas existentes no rotor. o fluxo gerado é pouco pulsante. pelo fato de o movimento de rotação ser feito por engrenagens de sincronização externa. A pressão é exercida apenas pela resistência oferecida ao fluxo. cada um ligado a um eixo de rotação sincronizados pro engrenagens e acionado por um motor elétrico ou de combustão. uma vez que não há válvulas de oscilação de pressão e aspiração fornecendo um fluxo de ar extremamente contínuo. com isto não ocorrem golpes e oscilações de pressão. além do que o seu nível de ruído é muito alto. o ar comprimido é fornecido isento de óleo. • Compressor Roots Consiste em dois lóbulos que se movimentam sincronizados por engrenagens e acionados por um motor elétrico ou de combustão. embora sejam caros são os mais preferidos no mercado por fornecer um fluxo contínuo de ar. não existe contato entre os rotores e a carcaça. o ar é deslocado continuamente entre os parafusos. 21 . Desta forma. funciona sem compressão interna sendo usado apenas para o transporte pneumático gerando baixas pressões.devem operar à seco com ar isento de óleo.• Compressor de Parafuso Consiste em dois parafusos. São compactos em relação a capacidade de produção e permitem alta rotação. O seu campo de aplicação está entre pressões baixas. O ar passa por rodas girantes atinge altas velocidades e no último estágio. As pressões influem na sua eficiência. através de um difusor. a energia cinética do fluxo de ar é convertida em pressão.Turbo-Compressores • Turbo Compressor Axial O ar é acelerado ao longo do eixo (axialmente) por uma hélice simples ou por uma série de lâminas rotativas. 22 . fornecem o ar isento de óleo. razão pela qual geralmente são chamados de geradores de ar comprimido. A seguir. presas à carcaça. a princípio. existem resfriadores intermediários separados. Apresentam as mesmas características dos compressores axiais (altas vazões e baixas pressões). o fluxo é dirigido para o estágio subseqüente. porém como em cada estágio a pressão é muito baixa faz se necessário a montagem de muitos estágios para alcançar pressões maiores. sendo impelido à alta velocidade. antes de ser injetado no grupo seguinte. pelas quais o ar passa alternadamente. O resfriamento entre os estágios. • Turbo Compressor Radial A aspiração ocorre no sentido axial sendo o ar conduzido no sentido radial para a saída. era realizado através de camisas d’água nas paredes internas do compressor. por onde o ar é dirigido após dois ou três estágios. de grande porte. Entre cada conjunto de lâminas do rotor existe um conjunto de lâminas fixas. onde uma transformação parcial de velocidade em pressão é executada simultaneamente. Apresentando uma larga faixa de operação. Os compressores de fluxo radial requerem altas velocidades de trabalho. Possuem maior capacidade de deslocamento mínimo. corrigindo o seu turbilhonamento. 900 m³/min e rotações mais elevadas e pressões efetivas altas. devido à sensibilidade à pressão. atualmente. Os compressores de fluxo axial tendem a produzir uma vazão constante a razões de pressões variáveis. Isto implica também um deslocamento mínimo de ar (10 m³/min). Região de atuação de cada compressor no gráfico pressão x volume. 23 . Existem diferentes tipos de regulagem. Regulagem de compressores Para combinar o volume de fornecimento com o consumo de ar. conforme mostra o quadro a seguir. Dois valores limites preestabelecidos (pressão máxima/mínima) influenciam o volume fornecido. é necessária uma regulagem dos compressores. Uma válvula de retenção evita que o reservatório se esvazie ou retorne para o compressor. o ar escapará livre da saída do compressor através de uma válvula. Regulagem por fechamento: A admissão do ar é fechada quando a pressão máxima é atingida. • Regulagem com carga parcial Regulagem por estrangulamento: A regulagem se faz mediante simples estrangulamento no funil de sucção. 24 .• Regulagem com marcha em vazio Regulagem por descarga: Quando é alcançada a pressão pré-regulada. Encontra-se esta regulagem em compressores de êmbolo rotativo e em turbocompressores. e os compressores podem assim ser regulados para determinadas cargas parciais. é necessário um grande reservatório de ar comprimido. Ao alcançar a pressão máxima. ajusta-se o regulador de rotação do motor a explosão. porém. quando a pressão chega ao mínimo. A regulagem da rotação pode ser feita manualmente ou também automaticamente. A freqüência de comutações pode ser regulada em um pressostato e. e o compressor trabalha outra vez. Este tipo de regulagem também pode ser usado em motores elétricos. o compressor funciona em dois campos (carga máxima e parada total). 25 . isto não ocorre com muita frequência. para que os períodos de comando possam ser limitados a uma medida aceitável.Regulagem na rotação: Sobre um dispositivo. • Regulagem Intermitente Com esta regulagem. o motor se liga novamente. e. dependendo da pressão de trabalho. o motor acionador do compressor é desligado. 26 . Existem quatro métodos de secagem: • Resfriamento. o que é equivalente a aumentar a pressão do ar e ocorrer condensação do vapor d'água.3. não poderá absorver mais água. diminuímos sua quantidade de água. • Sobrepressão.3 Secagem do ar comprimido O ar possui água na forma de vapor. Da mesma forma se a umidade do ar atingir o seu valor máximo. o mesmo não poderá absorver mais vapor d'água. Ao resfriar a esponja. • Adsorção. Para entendermos os princípios da secagem do ar vamos usar o fato que o ar é equivalente a uma esponja. Essa analogia nos sugere métodos para retirar o vapor d'água do ar. A região após o resfriador é uma região onde há grande ocorrência de condensação na linha pneumática. No entanto um filtro não pode eliminar vapor d'água e para isso são necessários secadores. eliminando água. Comprimindo uma esponja não-saturada. Este vapor d'água é aspirado pelo compressor junto com o ar. O ar é resfriado circulando-o por um trocador de calor (serpentina com fluido refrigerante) Processo de resfriamento para a secagem do ar (Parker) O ponto de orvalho (umidade) alcançado com esse método situa-se entre 2ºC e 5ºC. Esse vapor pode se condensar ao longo da linha dependendo da pressão e temperatura. • Absorção. Se a esponja estiver saturada de água. Resfriamento Consiste em se resfriar o ar o que reduz o seu ponto de orvalho. A água acumulada pode ser eliminada através de filtros separadores de água e drenos dispostos ao longo da linha. o que é equivalente a aumentar a temperatura do ar e ocorrer condensação. seus poros diminuem de volume. em casos especiais 90ºC. grandes quantidades de óleo atrapalham o funcionamento do secador. Em geral. as quais podem ser regeneradas através de ar quente. O ar comprimido passa por uma camada solta de um elemento secador. Com o tempo o elemento secador é consumido e o secador deve ser reabastecido periodicamente (2 à 4 vezes por ano). mas o que é capaz de retirar a maior quantidade de umidade.Adsorção Opera através de substâncias secadoras que por vias físicas (efeito capilar) adsorvem (adsorver admitir uma substância à superfície da outra) o vapor d'água do ar.devem ser usados dois secadores em paralelo. Absorção É um processo químico. Devido a isto é usual antepor um filtro fino ao secador. O secador por absorção separa ao mesmo tempo vapor e partículas de óleo. Assim os sistemas de adsorção possuem um sistema de circulação de ar quente em paralelo para realizar a limpeza do elemento secador. Este composto pode ser removido periodicamente do absorvedor. O ponto de orvalho alcançável com esse método é 10ºC. A substância usada é o Dióxido de Sílicio. Porém. É o método mais barato entre os demais porém o que retira menor quantidade de água. Secagem por adsorção (Parker) O ponto de orvalho alcançável com esse método está em torno de -20ºC. mais conhecido como "Sílica gel". o elemento secador é um material granulado com arestas ou formato esférico. Trata-se do sistema mais caro em relação aos demais. pois enquanto um está sendo limpo o outro pode ser usado. 27 . Secagem por absorção (parker) Sobrepressão Simplesmente aumentando-se a pressão a condensação ocorre de forma mais acentuada e então pode-se drenar água. A água ou vapor d'água que entra em contato com este elemento combina-se quimicamente com ele e se dilui formando uma combinação elemento secador e água. Existem três tipos de redes de distribuição: • Rede em circuito aberto • Rede em circuito fechado • Rede combinada Rede em circuito aberto A rede em circuito aberto mostrada nas figuras abaixo é a mais simples e deve ser montada com um declive de 0.5 % a 2% na direção do fluxo para garantir a eliminação da água que condensa no interior da linha. dentro do possível. Rede em circuito fechado Este tipo de rede auxilia na manutenção de uma pressão constante. conectadas às linhas principais estão as linhas secundárias. As tubulações pneumáticas exigem manutenção regular. mangueiras de borracha ou material sintético. Isso ocorre porque o ar fica parado no interior da linha quando não há consumo.4 Redes de distribuição de ar comprimido As linhas principais (Rede Tronco) são feitas de tubos metálicos ou sintéticos. Pequenos vazamentos são causas de consideráveis perdas de pressão. 28 . tubos metálicos. pois proporciona uma distribuição mais uniforme do ar. pois o fluxo circula em duas direções.3. serem mantidas dentro de paredes ou cavidades estreitas. pois isto dificulta a detecção de fugas de ar. razão pela qual não devem. (Rede Ramal) em geral. Para interceptar e drenar a água condensada da rede principal devem ser instaladas derivações com drenos na parte inferior da tubulação principal. pressão e condições de aspiração do ar portanto é fundamental instalar a tomada de ar das tubulações secundárias na parte superior do tubo principal. Em todas as configurações de rede existirá formação de água condensada (maior ou menor) de acordo com as variações de temperatura. mediante as válvulas de fechamento existe a possibilidade de bloquear determinadas linhas de ar comprimido quando a mesmas não forem usadas ou quando for necessário colocá-las fora de serviço por razões de manutenção.Rede combinada As redes combinadas também são instalações em circuito fechado. 29 . No entanto. desta forma evitase que a água condensada. eventualmente existente na tubulação principal possa chegar aos ramais e consequentemente ao equipamentos. 3. é uma garantia de reserva. devem ser instalados de preferência fora da casa dos compressores. Outro ponto importante no dimensionamento do reservatório é a capacidade do compressor e a demanda de ar. a forma mais adequada de analisar os prejuízos causados por vazamento é através de tabelas ou gráficos conforme mostrado a seguir. para facilitar a condensação da umidade no ponto mais baixo para a retirada do condensado. A grande superfície do reservatório refrigera o ar suplementar. uma parte da umidade do ar. pois o compressor não deverá exceder de 14 partidas /hora. Desta forma. um vazamento na rede representa um consumo consideravelmente maior de energia. Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos.4 kgf/cm2 para cada etapa do alivio. vedações defeituosas. acoplamentos com folgas. diretamente no reservatório. quando somadas. alcançam elevados valores. uma a cada 6 minutos e o diferencial de pressão de 1kgf/cm2. por isso se separa. Para a determinação do volume do reservatório deve ser observado que o diferencial de pressão (P2-P1) entre o alivio e a carga não seja menor que 0. Como o comportamento dos gases é muito complexo devido as variações de pressão e as delimitações de espaço ocupado.6 Vazamentos de ar comprimido As quantidades de ar perdidas através de pequenos furos. O ideal é menos 10 partidas por hora.5 Reservatório de ar comprimido Este reservatório serve para a estabilização da distribuição do ar comprimido. na sombra. quando há momentaneamente alto consumo de ar. conexões danificadas. elaborados através de simulações ou cálculos específicos par cada condição. Ele elimina as oscilações de pressão na rede distribuidora e. 30 . conexões e a abertura de inspeção sejam de fácil acesso.3. A importância econômica desta contínua perda de ar torna-se mais evidente quando comparada com o consumo do equipamento e a potência necessária para realizar a compressão. Não devem ser enterrados ou instalados em local de difícil acesso. 31 . onde se tem uma linha de ar alimentando vários equipamentos pneumáticos. quando a instalação é retilínea. Quando isto não for possível. Se o lubrificador se situa em um nível inferior aos componentes a serem lubrificados.1 Introdução Antes de entrar em cada máquina pneumática o ar passa por uma unidade de tratamento composta por um filtro. A razão deste cuidado deve-se ao fato de o óleo contido no lubrificador ser arrastado pelo ar até as válvulas. Essa unidade tem por objetivo ajustar as características do ar de forma específica para cada máquina A temperatura ambiente não deve ser maior que 50ºC (máximo para copos de material sintético). deve-se colocar tantos lubrificantes quantos se fizerem necessários. prejudicando a lubrificação. A sua instalação deve ser no nível superior ao das válvulas e dos atuadores. quando se tem um número muito grande de cotovelos no circuito. pelo menos o lubrificador deve estar nesta condição. Quando se tem uma rede muito extensa. atuadores e ferramentas em forma de névoa. Caso típico se observa nas grandes indústrias. ou no máximo 10 metros. É muito importante observar o posicionamento da Unidade de Conservação no circuito. situados a distâncias consideráveis. e um único lubrificador no início do sistema.Tratamento e Controle do Ar Comprimido 4. Outro ponto a ser observado é a distância máxima do lubrificador aos equipamentos a serem lubrificados. o óleo pode se condensar nas paredes dos condutos. 32 . uma válvula reguladora de pressão e um lubrificador. respeitando a distância máxima permitida. a qual não deve ultrapassar 5 metros. etc). A água condensada acumulada pode ser arrastada para a tubulação de ar comprimido e para os equipamentos. O parafuso 3 permite regular a rigidez da mola 2 e portanto a pressão secundária. O cartucho filtrante. Válvula de segurança. Para drenar a água condensada. o que reduz a pressão secundária. então além de ocorrer a situação anterior. A filtração ocorre em duas fases. deve-se abrir o parafuso de dreno no fundo do copo indicador. a membrana 1 se separa do êmbolo 6. A porosidade do elemento filtrante é da ordem de 30 a 70 µm. quando sujo. no entanto tanto menor será essa oscilação quanto melhor forem dimensionados os componentes da válvula. Assim essa válvula pode reduzir a pressão. O nível de água condensada deve ser controlado regularmente. pois a altura marcada no copo indicador não deve ser ultrapassada. em relação a um valor especificado (por exemplo. Logicamente essa válvula gera uma oscilação de pressão na sua saída (pressão secundária).4. Se a pressão secundária aumentar demais. também deve ser limpo ou substituído. Se a pressão secundária aumenta. Ela somente funciona quando a pressão a ser regulada (pressão secundária) for inferior que a pressão de alimentação da rede (pressão primária). O filtro apresenta um dreno (manual ou automático) para a eliminação de água. 4. abrindo a comunicação com os furos de exaustão. 33 . Uma pré-eliminação é feita por rotação do ar gerando uma força centrífuga.2 Filtro O filtro serve para eliminar partículas sólidas e líquidas (impurezas. Se a pressão secundária diminui em relação a um valor especificado a mola empurra o êmbolo 6 que abre a comunicação com a pressão primária. água. mas jamais aumentá-la. O seu funcionamento ocorre da seguinte forma.3 Válvula reguladora de pressão Essa válvula tem a função de manter constante a pressão no equipamento. devido à um excesso de carga no atuador) então a membrana 1 é atuada pressionando a mola 2 e o êmbolo 6 fecha a comunicação até que a pressão secundária diminua. a eliminação fina é feita pelo elemento filtrante. ocorrendo o escape de ar. A alimentação do óleo é feita pelo princípio de Venturi. O nível do óleo deve ser verificado periodicamente e a sua dosagem controlada. O lubrificador tem a função de lubrificar os aparelhos pneumáticos de trabalho e de comando. A velocidade do fluxo aumenta.4. 34 . e portanto o óleo contido no tubo é pulverizado no ar. criando uma pressão negativa. a sua velocidade aumenta e a sua pressão diminui. em forma de pressão. para energia cinética. e a pressão e a temperatura caem. em forma de movimento. Essencialmente quando o fluxo de ar passa por uma seção de menor área. Esta expansão converte a energia potencial do ar.4 Lubrificador • Efeito Venturi O efeito Venturi é obtido através da expansão do ar comprimido. Entre as suas características temos: • • • • Consumo de ar num sentido. que ao injetar pressão o êmbolo avança e ao reduzir a pressão a mola retorna o pistão em sua posição inicial. As principais características dos atuadores pneumáticos são: • • • • • • • Apresentam baixa rigidez devido à compressibilidade do ar. Em caso de falha do motor os freios travam. como freios de caminhão. Baixa força de retorno (devido à mola).2 Atuadores lineares (cilindros) Cilindro de simples ação Consiste de um pistão com uma mola. Tem várias aplicações. abrindo apenas quando o motor do caminhão está funcionando e fornecendo pressão. Facilidade de inversa de movimento. 35 . Dimensões reduzidas.1 Introdução Os atuadores pneumáticos são classificados em atuadores lineares (cilindros ) que geram movimentos lineares e atuadores rotativos (motores) que geram movimentos rotativos que serão descritos a seguir. Proteção à explosão.Atuadores Pneumáticos 5. onde os freios ficam normalmente fechados sob ação da mola. 5. Segurança à sobrecarga. em especial em situações de segurança. Apresentam uma favorável relação peso/potência. Forças de avanço reduzida (em 10%) devido à mola. Maior comprimento e cursos limitados. Não há precisão na parada em posições intermediárias. 36 . porém a força de retorno sempre será menor que a força de avanço devido a haste ocupar parte do espaço dentro da camisa. por exemplo). • Não permite cargas radiais na haste.Cilindros de Membrana Consiste num cilindro de simples ação com grande diâmetro possuindo uma membrana ao invés de um pistão. É utilizado em aplicações como prensas. A idéia é fornecer altas forças (até 25000 N) num curso limitado (60 mm) (por problemas de espaço.Entre as suas características temos: • Atuação de força nos dois sentidos. mas principalmente no acionamento de servo-válvulas hidráulica Cilindro de Dupla Ação A atuação é feita por ar comprimido nos dois sentidos. podendo ser aplicado carga tanto no avanço como no retorno. porém com força de avanço maior do que a de retorno. Com cilindros de curso desiguais. Cilindro de múltiplas posições Consiste em dois ou mais cilindros montados em conjunto para alcançar várias posições. Os cilindros de dupla ação podem ser dotados de amortecimentos nos finais de curso fazendo com que a carga não sofra impactos ao chegar na posição desejada. • Absorve pequenas cargas laterais. pode-se obter 2n posições distintas. Entre as suas características temos: • Possibilidade de realizar trabalho nos dois sentidos. É aplicado em mudança de desvios e acionamento de válvulas. • Força igual nos dois sentidos. 37 .Cilindro de Dupla Ação com Haste Passante Consiste num cilindro de dupla ação com haste em ambos os lados. etc. Um parafuso de regulagem possibilita. 90º. 38 . somente possibilita pequenos momentos de torção (torque). isto é.3 Cilindros rotativos Neste tipo de cilindro a haste do êmbolo aciona uma Cremalheira acoplada a uma engrenagem.Simbologia dos Cilindros Lineares 5. sempre segundo a direção do curso. Oscilador de aleta giratória Como nos atuadores rotativos já descritos. da área do êmbolo e da relação de transmissão. até 720º. A vedação é problemática. Os campos de rotação usuais são vários. 180º. o diâmetro em relação à largura. porém. de 45º. transformando o movimento linear em um movimento rotativo à esquerda ou à direita. O momento de torção depende da pressão. a determinação do campo de rotação parcial dentro do total. O movimento angular raramente vai além de 300º. 290º. também nos de aleta giratória é possível um giro angular limitado. em muitos casos. Motor de Palhetas De pequeno peso. a outra. contrários aos compressores de células múltiplas (compressor rotativo). • Alta relação peso/potência. Estes motores. • Regulagem progressiva de rotação e torque. A faixa de rotação de um motor de palheta varia de 200 rpm até 10000 rpm e a de potência varia de 50W até 20 kW. É muito usado em parafusadeiras pneumáticas. 39 . empregados como máquinas de acionar. pela força centrífuga. A direção de rotação destes motores. livre no outro eixo. As palhetas colocadas nas ranhuras serão. Entre as características dos motores pneumáticos temos: • Inversão simples e direta do sentido de rotação.Atuadores Rotativos (Motores) São responsáveis por transformar energia pneumática em trabalho mecânico realizando a operação inversa dos compressores. fabricados com engrenagens retas ou helicoidais não é reversível. São. em princípio. afastadas contra a parede interna do cilindro. Uma engrenagem é montada fixa no eixo do motor. os motores pneumáticos geralmente são fabricados como máquinas rotativas com palhetas. Motor de Engrenagem A geração do momento de torção efetua-se nesta construção pela pressão de ar contra os flancos dos dentes de duas engrenagens engrenadas. A rotação é facilmente invertida dependendo da entrada do ar. estão à disposição com até 44 kw (60 CV). O rotor está fixado excentricamente em um espaço cilíndrico e é dotado de ranhuras. Motores de Pistões Radiais A transformação do movimento linear do pistão ocorre por um mecanismo biela-manivela (como no motor de automóvel). • Baixa rotação (até 5000 r. • Faixa de potência varia de 2W até 20 kW. sendo utilizado em equipamentos de elevação.). 40 .p. • Comando de fornecimento de ar por distribuidor rotativo. Entre as características desse motor temos: • Elevado torque de arranque e na faixa de rotação. Motor de pistões axiais Esse motor apresenta uniformidade no movimento de rotação com um funcionamento silencioso e sem vibrações.m. São utilizados em equipamentos de elevação. podemos definir tecnicamente que um sistema encontra se em vácuo quando está submetido a uma pressão inferior à pressão atmosférica. originária do latim “vacuus”.m. sendo econômico apenas para baixas potências. Apresentam péssimo rendimento devido às altas perdas de ar. a energia cinética do ar é convertida em movimento rotativo. Também usado em fresadoras e retificadoras de alta rotação. Para baixas rotações e altos torques não é vantajoso a sua utilização pois necessita de ser acoplado a um redutor.000 r. significa vazio. geralmente o ar comprimido. Entretanto.p.4 Tecnologia do vácuo A palavra vácuo.000 r.Motores de Turbina (turbomotores) O turbo motor opera de forma contrária ao turbo-compressor.000 r. Geradores de Vácuo Os geradores pneumáticos de vácuo operam sob o princípio Venturi e são alimentados por um gás pressurizado. Uma aplicação clássica é a "broca do dentista" que chega atingir 500.pm. Este sistema é muito utilizado na movimentação de cargas de difícil fixação.p. 5. até 500. no entanto são capazes de atingir rotações elevadíssimas com baixo torque que variam de 80.m. ou seja. 41 . instalação e manutenção. abas duplas para vedação. A ventosa com fole não é adequada para movimentação de superfícies verticais 42 . como sistemas de movimentação. temos a possibilidade de a peça que está sendo fixada ser danificada se a garra não estiver corretamente dimensionada. Temos ainda que os sistemas mecânicos que quase sempre apresentam alto custo de aquisição.Ventosas As duas formas mais comuns usadas para fixação e levantamento de materiais ou peças são: Sistema mecânico através. Elas podem ser projetadas em diversas formas. As vantagens do sistema mecânico incluem a facilidade na determinação da força necessária para sustentação e o fato de que área a ser comprimida é relativamente pequena. por exemplo. entretanto. se as dimensões da peça variarem ou se ela for frágil. devido ao risco de ser danificada. Como desvantagens. como. Este tipo de ventosa pode também ser usado em aplicações onde a peça não pode ser comprimida. podemos classificá las em três tipos principais. A grande vantagem das ventosas. luvas de atrito. A ventosa padrão pode ser produzida de diferentes formas. por exemplo. que pode ser utilizado para separar películas finas. Ventosas padrão Este é o tipo mais comum para uso em superfícies planas ou ligeiramente curvas. molas de reforço etc. Outras vantagens que podem ser mencionadas são o baixo custo. utilizando se ventosas. de garras. As características que podem variar são: tamanho. chapas corrugadas. dependendo de sua aplicação. Ventosa com fole Este tipo de ventosa destina se principalmente a aplicações que requerem ajuste para diferentes alturas/níveis. Por meio do vácuo. material. As ventosas com fole podem ser de fole simples ou duplo. é que elas não danificam as peças. Elas também dão um certo grau de flexibilidade ao sistema. bem como a velocidade de operação. em função de sua aplicação. genericamente. manutenção simples. As ventosas com fole podem ser usadas em sistemas de levantamento de peças com diversos planos e diferentes formas. dependendo da forma da peça a ser movimentada. Veja a seção de ventosas para maiores detalhes. Desta forma. estas forças são muito menores que para superfícies horizontais. podemos observar que. quadrada ou retangular. Pela mesma razão.6N em uma superfície horizontal e somente 5. A tabela abaixo mostra a capacidade para ventosas planas. A razão para isto é que no caso da superfície vertical a força de levantamento exercida é transformada em força de atrito. no caso de superfícies verticais. e é somente esta força que será aplicada na sustentação do material.Caixa de sucção Este tipo de ventosa pode ser oval. as ventosas com luvas de atrito são as mais recomendadas para aplicação em superfícies verticais. 43 . Como exemplo. Os valores para levantamento de superfícies verticais foram calculados para chapas de aço secas. Nas tabelas de forças de sustentação exercidas pelas ventosas. uma ventosa de 20mm de diâmetro exerce uma força de levantamento de 11. a força real para cada situação dependerá do atrito da superfície do material a ser movimentado. No caso de superfícies verticais. com 75% de vácuo e fator de segurança 2.8N na vertical. a força que sustenta a peça é somente a força de atrito. Força de cilindros A força de um cilindro é o produto da pressão pela área submetida a pressão.Projetos de Sistemas Pneumáticos 6. A = área do embolo (cm2) F = força (kgf ) P = pressão (kgf/cm2 ) D = diâmetro (cm) Força de cilindro de simples ação Os cilindros pneumáticos de simples ação exercem forças somente no avanço neste caso a força de avanço deverá vencer o peso da carga mais a força de oposição da mola interna do cilindro normalmente considera-se a força da mola como sendo aproximadamente 10% da força do cilindro. A = área do embolo (cm2) Fa = força (kgf ) P = pressão (kgf/cm2 ) Aa= área de avanço (cm2) (área circular do embolo) 44 .1 Dimensionamento de cilindros pneumáticos Dimensionar um cilindro pneumático é encontrar através de cálculos e dados as medidas dos componentes do cilindro para que de acordo com a pressão que o mesmo irá trabalhar efetue a força necessária para a movimentação da carga sem que as partes mecânicas do mesmo sofram danos. como a camisa e o êmbolo do cilindro normalmente são circulares a área de avanço é um circulo. Força de Avanço Fa = força de avanço (kgf ) P = pressão (kgf/cm2 ) Aa = Área de avanço Força de retorno Fr = força de retorno (kgf ) P = pressão (kgf/cm2 ) Ar = Área de retorno (cm2) Aa = Área de avanço (cm2) Ah = Área da haste (cm2) Volume de ar consumido por um cilindro de dupla ação O volume total de ar consumido por um cilindro de dupla ação é dado pela seguinte equação: Q = Vazão de ar (litros / min) Va = Volume de ar consumido no avanço (litros) Vr = Volume de ar consumido no retorno (litros) Nc = Número de ciclos por minuto 45 . Um cilindro de dupla ação exerce força tanto no avanço como no retorno porém a força de retorno sempre será menor se a pressão de avanço e de retorno for a mesma.Volume de ar consumido por um cilindro de simples ação Q = Consumo de ar (L/min) Nc = Número de ciclos por minuto Ct = Comprimento do curso (cm) A = Área de avanço (cm2) Rc = Relação de compressão P = pressão (Kgf/cm2) Força de cilindro de dupla ação. 46 .0491) Após calculado o diâmetro mínimo da haste. este procedimento é feito pela seguinte equação: dh = diâmetro da haste (cm) S = Coeficiente de segurança (3.Va = volume de ar consumido no avanço (litros) Aa = Área de avanço (cm2) Rc = Relação de compressão Ct = Curso de trabalho (cm) Vr = volume de ar consumido no retorno (litros) Ar = Área de retorno (cm2) Rc = Relação de compressão Ct = curso de trabalho (cm) Dimensionamento da haste Ao dimensionarmos um cilindro para movimentar uma determinada carga devemos levar em consideração o diâmetro mínimo da haste para que possa movimentar a carga desejada sem ocorrer a flambagem da haste.1 x 10 6) Ou F = Força de avanço (kgf) ( peso da carga a movimentar) J = momento de inércia (0.5) Cf = Comprimento de flambagem (2 vezes o curso em cm) Fa= Força de avanço (kgf) ( peso da carga a movimentar) E = módulo de elasticidade do aço (2. escolhe em um catálogo de qualquer fabricante um cilindro com o diâmetro da haste igual ou maior o calculado. Diâmetro mínimo da haste. Curso.0491) d = diâmetro da haste (cm) Cf = Comprimento de flambagem (2 vezes o curso em cm) S = Coeficiente de segurança (3. Cmf = Carga máxima de flambagem E = módulo de elasticidade do aço (2. Quando já possui o cilindro para a aplicação pode ser verificada a carga máxima de flambagem da haste através da seguinte fórmula. Força de retorno.5) 47 .A escolha do cilindro deve contemplar • • • • Força de avanço.1 x 10 6) J = momento de inércia (0. 7.1 Dimensionamento de rede secundária (ramal) A rede ramal pode ser calculada pelo método da perda de carga. 48 . Onde D = diâmetro da tubulação (cm) L = comprimento da tubulação (m) Q = Vazão de ar (m3 / min) ∆p = perda de carga total admitida para a rede (valor admitido máximo 0.08 Kgf/cm2 para cada 100 metro de tubulação. Onde D = diâmetro da tubulação (cm) Q = Vazão de ar (m3 / min) V = velocidade de escoamento admitida entre 7 e 10 m/s R = Relação de compressão dada pela fórmula Obs.2 Dimensionamento de rede principal (tronco) Para o dimensionamento de redes principais o critério mais utilizado é o critério da perda de carga onde considera um valor de perda de carga ∆p aceitável para a rede.Dimensionamento da Rede de Ar 7. porém como geralmente são inferiores a 10 metros adotamos o critério da máxima velocidade admissível. Se o comprimento do ramal for maior que 10 metros deverá ser adotado o critério da perda de carga. e considera as perdas de carga geradas por conexões e válvulas como comprimento equivalente linear portanto além de formulas e cálculos é necessário fazer utilização da tabela de perda de carga em conexões. por garantia de pressão estável adota-se a bitola imediatamente superior ao calculado. A curva mínima deve possuir um raio mínimo de duas vezes o diâmetro externo do tubo.5 Kgf/cm2 para redes de comprimento acima de 500 metros.Obs.5 Kgf/cm2 para redes até 500 metros e 0.3 e 0. 49 . e efetua o cálculo novamente com o novo comprimento (tubulação linear + comprimento equivalente das conexões). Alguns engenheiros adotam ∆p entre 0. As curvas devem ser feitas no maior raio possível para evitar perdas excessivas por turbulência. Evitar sempre a colocação de cotovelos de 90 graus. Feito isso adota um diâmetro comercial mais próximo do calculado. Após realizado este cálculo se obtêm um diâmetro de referência para a conversão das conexões em tubulação linear. • Válvulas de Pressão: influenciam a pressão do ar comprimido ou são comandadas pela pressão. 50 . • Válvulas de Bloqueio: bloqueiam o fluxo de ar preferencialmente num sentido e o liberam no sentido oposto. • Válvulas de Fluxo: influenciam a vazão de ar comprimido.1 Introdução As válvulas comandam e influenciam o fluxo de ar comprimido. parada e sentido de movimento do atuador.Válvulas Pneumáticas 8.2 Simbologia Número de posições: contadas a partir do numero de quadrados da simbologia. Número de vias: contadas a partir do número de conexõs que a válvula possui em apenas uma posição. Existem quatro tipos de válvulas: • Válvulas Direcionais: comandam a partida. 8. 8. marcam-se as vias com letras maiúsculas ou números. conforme o quadro a seguir. 51 .3 Identificação Para garantir a identificação e a ligação correta das válvulas. 52 . 4 Acionamentos e acessórios 53 .8. 8.5 Válvulas especiais Válvulas de centro fechado (CF) Válvulas de Centro Aberto Positivo (CAP) Válvulas de Centro Aberto Negativo (CAN) 8.6 Válvulas memória São válvulas de duas posições acionadas por duplo piloto que permanecem na posição até receber novo comando. 8.7 Escapes Os escapes das válvulas são representados por triângulos. Quando encontrarmos o triângulo junto à simbologia da válvula, ele estará representando um escape livre, ou seja, sem conexão. 54 8.8 Válvulas acionadas Válvulas direcionais acionadas mecânica, elétrica ou pneumaticamente podem ser encontradas e representadas em circuitos de duas formas diferentes: em posição de repouso (não acionada) ou de trabalho (acionada). 8.9 Circuitos com válvula 3/2 vias 8.10 Circuitos com válvula 5/2 vias 55 8.11 Válvula de controle de fluxo São válvulas que controlam o fluxo (vazão) dos fluidos. Seu principal emprego é na regulagem das velocidades dos elementos de trabalho (atuadores). 8.12 Válvula de controle de fluxo bidirecional Estas válvulas têm influência sobre a quantidade de ar comprimido que flui por uma tubulação; a vazão será regulada em ambas as direções do fluxo. São válvulas que controlam o fluxo (vazão) dos fluidos. Seu principal emprego é na regulagem das velocidades dos elementos de trabalho (atuadores). Nestas válvula, a regulagem do fluxo é feita somente em uma direção. Uma válvula de retenção fecha a passagem numa direção e o ar pode fluir somente através da área regulada. Em sentido contrário, o ar passa livre através da válvula de retenção aberta. 8.13 Válvula alternadora (elemento OU) Esta válvula tem duas entradas, X e Y, e uma saída, A. Entrando ar comprimido em X, a esfera fecha a entrada Y e o ar flui de X para A. Em sentido contrário, quando o ar flui de Y para A, a entrada X será fechada. No retorno do ar, quer dizer, quando um lado de um cilindro ou de uma válvula entra em exaustão, a esfera permanece na posição em que se encontrava antes do retorno do ar. Esta válvula é utilizada para selecionar os sinais das válvulas-piloto provenientes de diversos pontos e evita o escape do ar de uma segunda válvula. Podendo ser um cilindro ou uma válvula acionada de dois ou mais pontos diferentes alternados. 56 Emprega-se esta válvula principalmente em comando de bloqueio.8. Existindo diferença de tempo nos sinais de entrada.14 Válvula de simultaneidade (elemento E) Esta válvula tem duas entradas. Um sinal de entrada em X ou Y impede o fluxo para A. quando existirem os dois sinais de entrada X “E” Y. X e Y e uma saída A. em virtude das forças diferenciais no pistão corrediço. 57 . comandos de segurança e funções de controle em combinações lógicas. a pressão maior fecha um lado da válvula. Só haverá uma saída em A. Quando há diferença de pressão dos sinais de entrada. o sinal atrasado vai para a saída. e a pressão menor vai para a saída A. o mais próximo possível do atuador. movimenta o elemento de vedação contra a conexão P. o ar. Dessa forma. então. especialmente em cilindros de ação simples. o elemento de vedação desloca-se ao assento do escape. Dessa forma. rapidamente. o ar pode escapar por R. até a válvula de comando. o ar atinge a saída pela conexão de utilização. que o ar de escape seja obrigado a passar por uma canalização longa e de diâmetro pequeno. para a atmosfera. O mais recomendável é colocar o escape rápido diretamente no cilindro ou. Quando a pressão em P deixa de existir. Evita-se. com isso. e provoca seu bloqueio. A válvula está provida de conexão de pressão P e conexão de escape R bloqueáveis. Se tivermos pressão em P. 58 . Tempos de retorno elevados.15 Válvula de escape rápido As válvulas de escape rápido se prestam para aumentar a velocidade dos êmbolos dos atuadores. que agora retorna pela conexão A.8. 16 Válvula limitadora de pressão É formada por uma vedação de assento cônico.17 Válvula de seqüência O funcionamento é muito similar ao da válvula limitadora de pressão. 59 .8. 8. O sinal é transmitido somente quando for alcançada a pressão de comando. existe um volume maior antes do cone de vedação. Abre-se a passagem quando é alcançada uma pressão superior à ajustada pela mola. Quando a pressão em P assume um valor que corresponde à tensão da mola. o cone de vedação se desloca de seu assento e libera o caminho ao escape. Quando no comando Z é atingida uma certa pressão pré-ajustada. São também conhecidas como válvulas de sobrepressão ou válvulas de segurança. A fim de evitar defeitos oscilatórios devido às pequenas variações de pressão. Estas válvulas são usadas em comandos pneumáticos que atuam quando há necessidade de uma pressão fixa para o processo de comutação (comandos em função da pressão). o êmbolo faz atuar uma válvula 3/2 vias. que possui um escape para A apenas por um ponto de estrangulamento. mola e um parafuso de ajuste. de maneira a estabelecer um sinal de saída em A. para o reservatório. o êmbolo de comando afasta o prato do assento da válvula. fechando-a instantaneamente. dando passagem ao ar principal de P para A. com velocidade e pressão mais baixa. através de área regulada. 60 . A abertura efetua-se instantaneamente (válvula de sede). A mola da válvula direcional de 3/2 vias pressiona o prato da válvula contra a sede. O tempo de aumento da pressão no reservatório é igual ao do retorno do comando da válvula. O ar de comando flui da conexão Z para a válvula reguladora de fluxo e de lá. e o ar de A escapa por R. com acionamento pneumático. O ar do reservatório escapa através do sistema de retenção da válvula de regulagem e dos dutos de comando. é necessário que escape o ar de comando de comando Z.18 Temporizadores pneumáticos Esta unidade consiste de uma válvula direcional de 3/2 vias. Alcançada a pressão necessária de comutação. de uma válvula reguladora de fluxo unidirecional e um reservatório de ar. Para que a válvula de retardo retorne à posição inicial.8. 61 . O cilindro A avança e eleva os pacotes. Para poder levar os esquemas de comando e seqüências para a prática. realizar um estudo de esquema de comando e da seqüência da máquina. Nisto. devido ao enunciado do problema. em que se deve reparar instalações de certa complexidade.1 Introdução Nos procedimentos de comando um pouco mais complicados. O cilindro B retrocede. 4. A insegurança na interpretação de esquemas de comando torna impossível por parte de muitos a montagem ou a busca de defeitos de forma sistemática. ou a falta de conhecimento técnico. O cilindro A desce. antes de iniciar qualquer montagem ou busca de avaria. É preferível. Atingindo este ponto. segundo o desenvolvimento de trabalho das máquinas. para ganhar tempo posteriormente. 1. é necessário conhecer as possibilidades e procedimentos normais de representação destes. os motivos são a sua má confecção. é uma grande ajuda para o técnico de manutenção dispor dos esquemas de comando e seqüências. 3. O cilindro B empurra os pacotes sobre o segundo transportador.Técnicas de Desenvolvimento de Circuitos 9. o cilindro B deverá retornar apenas quando A houver alcançado a posição final recuada. pode-se considerar pouco rentável ter que basear a montagem ou busca de defeitos em testes e adivinhações. 2. Quando o pessoal de manutenção não utiliza estes esquemas de forma correta. Veja o sistema abaixo: Pacotes chegam sobre um transportador de rolos são levados por um cilindro pneumático A e empurrados por um segundo cilindro B sobre um segundo transportador. Sinal positivo (+) para o avanço e negativo (-) para o retorno.. levando-se ao diagrama o valor percorrido em dependência de cada passo considerado (passo: variação do estado de qualquer unidade construtiva).3 Representação em diagrama trajeto-passo Neste caso se representa a seqüência de operação de um elemento de trabalho. possui construção conforme a figura abaixo. Exemplo: A + . 9. neste caso. Se existirem diversos elementos de trabalho para um comando. estes são representados da mesma maneira e desenhados uns sob os outros. O diagrama de trajeto e tempo.4 Representação em diagrama trajeto-tempo O trajeto de uma unidade construtiva é representado em função do tempo. A correspondência é realizada através dos passos. B + . o tempo é representado linearmente. enquanto que o sinal algébrico o movimento. e constitui a ligação entre as diversas unidades. para o exemplo apresentado. B ..2 Representação abreviada em seqüência Algébrica Neste tipo. Contrariamente ao diagrama de trajeto e passo. 9. O diagrama de trajeto e passo. 62 . possui construção segundo a figura abaixo. A . a letra maiúscula representa o atuador.9. para o exemplo apresentado. 2. rolete.1.5.5.. 3.1. 2.. Elementos de trabalho. válvulas de fechamento.03. Ex. 2..04...5 Diagrama de comando Representação de acionamento dos emissores de sinal 9.1. 1..1. temporizadores.0. pedal. • 1. Ex.3. Elementos de sinal com número final ímpar influenciam no retorno dos atuadores lineares (cilindros) ou no sentido de rotação à esquerda dos atuadores rotativos (motores).3. Ex. válvulas OU. escape rápido.05. válvulas OU. 2. • 1. • 0. • 1.0. • 1. rolete. Elementos de comando influenciam nos dois sentidos de movimentos dos atuadores (o primeiro número indica o atuador a ser comandado). Elementos de sinal com número final par influenciam no avanço dos atuadores lineares ou no sentido de rotação à direita dos atuadores rotativos (motores).6. • 1.02. 2.. temporizadores... 63 . osciladores. Elementos processadores de sinal com número final par influenciam no avanço dos atuadores lineares (cilindros) ou no sentido de rotação à direita dos atuadores rotativos (motores).... 0.. Elementos de sinal com número final ímpar influenciam no retorno dos atuadores lineares (cilindros) ou no sentido de rotação à esquerda dos atuadores rotativos (motores). 2. 1.: válvulas direcionais 3/2 acionadas por botão. Ex. pedal..: válvulas direcionais 3/2 acionadas por botão.2. 1..6 Designação dos elementos Os circuitos pneumáticos são compostos de elementos que são identificados por números de acordo com sua função.: válvulas E.: Atuadores lineares ou rotativos (motores pneumáticos.: válvulas reguladoras de fluxo. Ex. 1.4. Elementos auxiliares com número final par influenciam no avanço dos atuadores lineares (cilindros) ou no sentido de rotação à direita dos atuadores rotativos (motores). Ex.9. 0.2. • 1.: Válvulas direcionais.4.7...6.7. Elementos auxiliares influenciam em todo o circuito. Ex. Elementos auxiliares com final ímpar influenciam no retorno dos atuadores lineares (cilindros) ou no sentido de rotação à esquerda dos atuadores rotativos (motores). 2.3.2. atuadores lineares).: Lubrifil.. • 1. • 1. escape rápido.: válvulas E.: válvulas reguladoras de fluxo. Ex. 2. Ex. 9. 64 . 1º Desenhar os elementos de trabalho 2º Desenhar as válvulas direcionais e reguladoras de fluxo 3º Desenhe os elementos de sinal 4º Fazer as ligações com linhas cheias para tubulação de pressão constante e tracejada para sinais.7 Desenvolvimento de circuitos pelo método Intuitivo Considere o projeto de um circuito pneumático que execute a seqüência direta A+B+A-B-. As etapas para o projeto desse circuito usando o método intuitivo são. Exemplo: Circuito para a seqüência A+ B+ A. acionará o rolete de outro elemento de sinal cuja função é pilotar o avanço do cilindro B. deverá ocorrer o avanço do cilindro A. que é o primeiro passo da seqüência de movimentos 2º passo: quando o cilindro A alcançar o final do curso de avanço. que é o terceiro passo da seqüência de movimentos 65 . será acionado o rolete de outro elemento de sinal cuja função é pilotar o retorno do cilindro A. que é o segundo passo da seqüência de movimentos 3º passo: quando o cilindro B alcançar o final do curso de avanço.B1º passo: acionando um botão de partida. 66 .4º passo: quando o cilindro A alcançar o final do curso de retorno. acionará o rolete de outro elemento de sinal cuja função é pilotar o retorno do cilindro B. que é o último passo da seqüência de movimentos 5º passo: Fim do ciclo: Sobrepressão A figura abaixo ilustra um circuito pneumático projetado usando o método intuitivo para a seqüência indireta A+B+B-A-. 8 Desenvolvimento de circuitos pelo método passo a passo Este método visa eliminar todos os problemas de sobre pressão durante o desenvolvimento sistemático do diagrama pneumático garantindo que uma válvula estará sujeita a somente um sinal durante o processo. 6º passo: Desenhar os elementos de sinal que fazem as mudanças de grupos do lado esquerdo das válvulas memórias de forma que a linha correspondente desta válvula retorne a condição da válvula do grupo anterior. 7º Passo: Desenhar os demais elementos acima das linhas horizontais em suas devidas posições. escape rápido etc. o cilindro A deveria avançar. regulagem de fluxo. sendo que a ultima válvula memória deverá ser desenhada acionadas (ultimo pulso do lado esquerdo) de forma que nesta condição ela alimente a ultima linha. 67 . No entanto. o cilindro A mantém acionada a válvula 2. 3º passo: Desenhar linhas paralelas na horizontal da folha do desenho. Existem três formas de contornar este problema desde que sejam identificados os sobre-sinais.2 dê a partida no circuito. note que o cilindro B. Número de linhas = o número de grupos.3 que deve pilotar o retorno do cilindro B.1 e evitando que a válvula 2. • Com a utilização de fim de curso gatilho • Com a utilização de válvula memória • Com a utilização de temporizador 9. Outra sobreposição de sinais ocorre quando o cilindro B acionar a válvula 2.3 pressurizando o piloto Y da válvula 1.3 possa pilotar o retorno do cilindro B. parado na sua posição final traseira. de forma que o sinal de saída dos mesmos acione a primeira válvula memória.2. mantém acionada a válvula 1. Entretanto. coloque a penúltima linha para a descarga e garanta o posicionamento oposto das demais válvulas memórias.1 pressurizando o piloto Z da válvula de comando 2. 5º Passo: desenhar os elementos de partida e reciclo do lado esquerdo da primeira válvula memória. o que evita que a válvula 1.1. 1º passo: Escrever a Seqüências de movimentos e dividir em grupos de forma que cada letra correspondente aos atuadores é referente a um grupo. acionando as respectivas válvulas e alimentados da linha de mesmo número do grupo que ele pertence. válvulas direcionais correspondentes. 2º passo: Desenhar os atuadores com posicionamento dos elementos de sinal.Observe que este circuito não funciona! Acionando-se a válvula 1. NL= NG 4º passo: Desenhar as válvulas memórias (direcionais 3/2vias) Número de válvulas memórias = número de grupos Nv = NG uma ao lado da outra abaixo das linhas horizontais. pois esta só terá ar durante a operação de seu grupo. 9. escape rápido etc. 7º Passo: Desenhar os demais elementos acima das linhas horizontais em suas devidas posições. válvulas direcionais correspondentes. 2º passo: Desenhar os atuadores com posicionamento dos elementos de sinal. 3º passo: Desenhar linhas paralelas na horizontal da folha do desenho. acionando as respectivas válvulas e alimentados da linha de mesmo número do grupo que ele pertence. 5º Passo: desenhar os elementos de partida e reciclo do lado direito da ultima válvula memória. sendo que a ultima válvula memória deverá ser desenhada acionadas (ultimo pulso do lado esquerdo) de forma que nesta condição ela alimente a ultima linha. 6º passo: Desenhar os elementos de sinal que fazem as mudanças de grupos do lados esquerdo das válvulas memórias de forma que o primeiro elemento acione a primeira válvula e seja alimentado da primeira linha. 1º passo: Escrever a Seqüências de movimentos e dividir em grupos de forma que as letras correspondentes aos atuadores não se repitam no mesmo grupo.9 Desenvolvimento de circuitos pelo método cascata Este método visa eliminar todos os problemas de sobre pressão durante o desenvolvimento sistemático do diagrama pneumático garantindo que uma válvula estará sujeita a somente um sinal durante o processo. coloque a penúltima linha para a descarga e garanta o posicionamento oposto das demais válvulas memórias. pois esta só terá ar durante a operação de seu grupo. NL= NG 4º passo: Desenhar as válvulas memórias (direcionais 5/2vias ou 4/2vias) Número de válvulas memórias = número de grupos menos um Nv = NG -1 umas sobres as outras abaixo das linhas horizontais. 68 . regulagem de fluxo. Número de linhas = o número de grupos. de forma que o sinal de saída dos mesmos acione a ultima válvula memória.
Report "Apostila Automação Pneumática Parte 1 (Anderson Justus)"