Introdução à pneumáticaCuritiba / 2007 SENAI PR 2007. SENAI – Departamento Regional do Paraná Qualquer parte desta obra poderá ser reproduzida, desde que citada a fonte FICHA CATALOGRÁFICA Este material foi elaborado por uma equipe, cujos nomes encontram-se relacionados na folha de créditos. SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial SENAI – Rio Branco do Sul Av Santos Dumont, s/no – Tacaniça Rio Branco do Sul – PR Tel: (41) 3652-8100 e-mail:
[email protected] SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial SENAI - Departamento Regional do Paraná Av. Cândido de Abreu, 200 Centro Cívico – Curitiba – PR Tel (41) 3271-9000 Fax (41) 3271-9739 Home page : www.pr.senai.br Sumário INTRODUÇÃO ...............................................................................................................................................................................................5 DESENVOLVIMENTO DE TÉCNICA DO AR COMPRIMIDO...............................................................................................................5 CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO.........................................................................................................................................9 RENTABILIDADE DE EQUIPAMENTOS A AR COMPRIMIDO .........................................................................................................13 INSTALAÇÃO DE PRODUÇÃO ................................................................................................................................................................15 TIPOS DE COMPRESSORES....................................................................................................................................................................17 CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DE COMPRESSORES .........................................................................................................................23 DIMENSIONAMENTO DA REDE CONDUTORA ..................................................................................................................................31 MONTAGEM DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO...............................................................................................37 IMPUREZAS ...............................................................................................................................................................................................39 FILTROS DE AR COMPRIMIDO ..............................................................................................................................................................45 REGULADOR DE PRESSÃO ......................................................................................................................................................................47 LUBRIFICADOR DE AR COMPRIMIDO ...............................................................................................................................................49 UNIDADE DE CONSERVAÇÃO ................................................................................................................................................................51 ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE FUNÇÃO RETILÍNEA (CILINDRO) ........................................................................................... 53 CONSTRUÇÃO DO CILINDRO ................................................................................................................................................................57 .....................................................................................................................................................................................................................................CIRCUITOS LÓGICOS...................................................................................................................................................................................77 SÍMBOLOS E NORMAS DE APRESENTAÇÃO..........................................................................................................................................................................................................................69 VÁLVULAS DIRECIONAIS ......................................................................................................................................61 ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE TRABALHO DE AÇÃO ROTATIVA ..................................................115 PNEUMÁTICA ...................................81 ELETROPNEUMÁTICA......................................................145 créditos ......................................................................................................................................71 CORES TÉCNICAS ..................................... 65 GENERALIDADES ...............................................147 ......................................................................................................................................................................................................................................129 BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................................................................111 TAREFAS PENUMÁTICAS E ELETROPNEUMÁTICAS ..............................................................CÁLCULOS DOS CILINDROS.............................................................................................................................................................. assim como na técnica de comandos. Com o desenvolvimento surgido na tecnologia de novos componentes. sem dúvida. se tem aumentado à procura dos distintos comandos. neste contexto somente se pode abordar os métodos mais simples. Para o estudo de resoluções de problemas práticos e desenvolvimento de esquemas. definição de termos e de comandos básicos. Isto. são pontos que não se podem omitir hoje em dia no projeto. a segurança e a facilidade no desenvolvimento do trabalho. uma manutenção em tempo reduzido. A confiabilidade. a rapidez da instalação e também do comando. assim como. projetistas. portanto. mais volumosos e. A responsabilidade e segurança no desenvolvimento dos trabalhos e. exige uma formação do pessoal de projeto e da área de manutenção. SENAI . são apresentados diversos métodos. engenheiros. simbologia. Os problemas a resolver se tornam cada vez mais exigentes. Para este objetivo.PR . No curso do grande desenvolvimento no âmbito da técnica de automação. se faz necessária em todas as instalações. de conhecimentos práticos por parte do pessoal. pessoal de montagem e manutenção. criou-se uma lacuna cada vez maior. Porém. o leitor é levado através de uma introdução aos princípios gerais da técnica individual dos equipamentos. se tem adquirido também no campo da técnica de comando uma importância cada vez maior.Introdução Desenvolvimento De técnica Do ar comprimiDo Esta apostila destina-se ao pessoal da área técnica. demonstra apenas uma das muitas possibilidades de aproveitamento do ar na técnica. Ktesibios fundou a escola de mecânicos. para aprimoramento das máquinas de guerra. Somente na metade do século XIX é que o ar comprimido adquiriu importância industrial. o campo do comando pneumático. Nenhum ramo da técnica pode prescindir o de comando. Em Alexandria no século III a. Nesta apostila indicaremos várias técnicas de comando e os principais fundamentos dos comandos pneumáticos. Ainda no século III d. A frase de leonardo Da vinci. No decorrer do desenvolvimento. porém em muitas instituições não existe a possibilidade de formar profissionais no campo da técnica de comando. O objetivo é levar ao leitor as informações para que ele possa elaborar projetos em comandos pneumáticos. o ar comprimido vem encontrando. sobre a aplicação do ar comprimido e do vácuo. contra a resistência da gravidade”. onde se tratará com detalhes.C. Como conseqüência.C. por nome HERO. Como meio de racionalização do trabalho. tem sido desenvolvidos e postos no mercado. é indispensável uma linguagem uniforme. Eliminar pelo menos parte dessa lacuna é finalidade desta obra. o que ocorre hoje em grande escala. tornou-se necessária uma contínua ampliação. a não ser que estivesse a serviço de reis e exércitos. ou seja. antes de tudo. cada vez mais. No entanto. Contudo a falta de recursos e materiais adequados e incentivos contribuiu para que a maior parte dessas primeiras aplicações não fossem práticas ou não pudessem ser convenientemente desenvolvidas.. A técnica era depreciada. Para uma compreensão ampla. A escola de mecânicos era especializada em alta mecânica. Uma evolução constante e muitas vezes detalhada foi e será também no futuro uma conseqüência lógica desta necessidade. que em diversos inventos dominou e usou o ar.Elementos novos. A importância da técnica de comando para a sociedade industrializada é evidente. “Pelas razões mencionadas e à vista. posso chegar à conclusão de que o homem dominará e poderá elevar-se sobre o ar mediante grandes asas construídas por si. etc. portanto tornou-se o precursor da técnica para comprimir o ar. escreveu um trabalho em dois volumes. e eram construídas máquinas impulsionadas por ar comprimido. modificação ou arte reformulação dos preceitos e normas existentes. a energia elétrica. Sem estes campos não teríamos um estudo da técnica como temos hoje. a maioria das informações perdeu-se por séculos. assim como a água. de um ramo da técnica de comandos. estabelecer definições exatas e elaborar bases de validade universal. campo de aplicação na indústria. Introdução à pneumática . mais complicados e de múltiplas aplicações nas diferentes técnicas de equipamentos.. bem como aperfeiçoamento e aplicação constante dos sistemas e elementos existentes. um grego. sistemas e equipamentos novos. a sua utilização é anterior a Da Vinci. aos engenhos pneumoeletrônicos de nossos dias. com um único objetivo: controlá-la e fazê-la trabalhar quando necessário. sopro) é definido como a parte da física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos relacionados com os gases ou vácuos. Encerrando este período. Com a invenção da máquina a vapor de Watts. Huyghens. Papin e Newcomem. Portanto. Robert Boyle. Otto Von Guericke. o que era objeto das Ciências Naturais. O termo pneumos ou pnam (respiração. desenvolveram-se várias maneiras de aplicação do ar. bem como alguns instrumentos. Um longo caminho foi percorrido. o homem sempre tentou aprisionar esta força para colocá-la a seu serviço. Sendo que os dois últimos consideravam a pressão atmosférica como uma força enorme contra o vácuo efetivo. o inventor do barômetro. executando operações sem fadiga. SENAI . encontra-se Evangelista Torricelli. o controle do ar suplanta os melhores graus da eficiência. são considerados os pais da física Experimental. renascendo apenas nos séculos XVI e XVII. com as descobertas dos grandes pensadores e cientistas como: Galileu. Atualmente. Filosóficas e da Especulação Teológica desde Aristóteles até o final da época Escolástica. através dos respectivos elementos de trabalho. Bacon e outros que passaram a observar as leis naturais sobre compressão e expansão dos gases Leibinz. ferramentas e materiais. tem início a era da máquina. É também o estudo da conversão da energia pneumática em energia mecânica.Durante um longo período.PR . das máquinas impulsionadas por ar comprimido na Alexandria. Assim foram surgindo os mais extraordinários conhecimentos físicos. um tubo de mercúrio para medir a pressão atmosférica. com o aprimoramento da técnica e novas descobertas. No decorrer dos séculos. além de fornecer segurança ao trabalho. economizando tempo. o desenvolvimento da energia pneumática sofreu paralisação. Introdução à pneumática A notações . portanto. Não há necessidade de se preocupar com o retorno do ar.Características do ar comprimido É admirável como a pneumática tem conseguido expandir-se e se impor em tão pouco tempo. praticamente em todos os lugares. transporte O ar comprimido é facilmente transportável por tubulações. posteriormente.PR . mesmo para distâncias consideravelmente grandes. armazenável No estabelecimento não é necessário que o compressor esteja em funcionamento contínuo. são as características que fizeram o ar comprimido tão conhecido? QuantiDaDe O ar a ser comprimido encontra-se em quantidades ilimitadas. Entre outras características. SENAI . é possível o transporte em reservatórios (botijão). tirado de lá. O ar pode ser sempre armazenado em um reservatório e. Quais. Além disso. as principais são as seguintes: nenhum outro elemento auxiliar pode ser empregado tão simples e rentavelmente para solucionar muitos problemas de automatização. Para poder limitar corretamente os campos de emprego da pneumática. limpeza O ar comprimido é limpo. Esta limpeza é uma exigência. por exemplo. velociDaDe O ar comprimido é um meio de trabalho muito veloz. Portanto não são necessárias custosas proteções contra explosões. que eventualmente escapa das tubulações ou outros elementos inadequadamente vedados. Isto garante. e permite alcançar altas velocidades de trabalho (a velocidade de trabalho dos cilindros pneumáticos oscila entre 1-2 metros por segundo). nas indústrias alimentícias. segurança Não existe o perigo de explosão ou de incêndio. portanto de custo vantajoso. um funcionamento seguro. não polui o ambiente. madeireiras. seguro contra sobrecarga Elementos e ferramentas a ar comprimido são carregáveis até a parada final e. têxteis e curtumes. é necessário também conhecer as características negativas desta. regulagem As velocidades e forças dos elementos a ar comprimido são reguláveis sem escala. 10 Introdução à pneumática . construção Os elementos de trabalho são de construção simples e.temperatura O trabalho realizado com ar comprimido é insensível às oscilações de temperatura. portanto. seguros contra sobrecarga. também em situações térmicas extremas. O ar. Impureza e umidade devem ser evitadas. Forças O ar comprimido é econômico somente até certa força. pois provocam desgaste nos elementos pneumáticos.000/3.000 kp em aplicação direta dos cilindros) à pressão normal de trabalhos de 7 bares (pressão absoluta).preparação O ar comprimido requer uma boa preparação. custos O ar comprimido é uma fonte de energia muito custosa. SENAI . dependendo também do curso e da velocidade dos elementos de trabalho. compressibiliDaDe Não é possível manter uniformes e constantes as velocidades dos pistões. este problema está atualmente solucionado.000/30. Porém.000 newtons (2. O limite é fixado em 20. mas com o desenvolvimento de silenciadores. em grande parte é compensado pelos elementos de preço vantajoso e pela grande rentabilidade do ciclo de trabalho.PR 11 . mediante o ar comprimido. escape De ar O escape de ar é ruidoso. o alto custo de energia. 12 A notações Introdução à pneumática . em geral. Esta opinião é errônea. bem como a distribuição do ar comprimido às máquinas e dispositivos. sem dúvida. EXEmPLO: Deslocamento de volumes pesados. A produção e armazenagem. agora estão sendo realizados mediante o emprego do ar comprimido. verificar-se-á que. acionamentos de alavancas. Qual o trabalho que pode ser feito com 1m 3 de ar? Um exemplo mostra como o emprego do ar comprimido é vantajoso. SENAI . Trabalhos antigamente feitos pelo homem. na maioria dos casos. requerem um alto custo. pois para um cálculo de rentabilidade real. custos de investimento e de manutenção.Rentabilidade de equipamentos a ar comprimido Em conseqüência da automatização e racionalização. etc. mas sim os custos gerais acumulados. Considerando isto mais realisticamente. contagem de peças. porém. Esta realidade cria. a opinião de que o emprego de equipamentos a ar comprimido é relacionado com custos elevadíssimos.PR 13 . é. embora muito vantajoso. os custos da energia empregada são insignificantes para poderem desempenhar um papel determinante em relação aos salários. O ar comprimido. um elemento energético relativamente caro. não devem ser considerados somente o custo da energia empregada. a energia humana foi substituída por outras formas energéticas. Esta abertura corresponde a uma abertura de escape de 2 mm de diâmetro. 125 volumes. resultando assim numa perda diária de 290 m3. com o emprego do ar comprimido em todos os ramos industriais. pesados e repetidos. EXEmPLO: Devido a um gaxetamento solto. é de 12 m3/hora. Exemplo de aplicação. Com um metro cúbico podem. serão necessários 8 L de ar por curso duplo (para cima e para baixo).06 mm em toda a circunferência do fuso de uma válvula (20 mm diâmetro). Este exemplo mostra que. O resultado à pressão de 6 bares. Curso do cilindro 1 = 400 mm Curso do cilindro 2 = 200 mm Para ambos os cilindros. No diagrama (figura a seguir) é mostrado o volume que pode escapar por certa seção da abertura. portanto. O ar comprimido deve ser utilizado especialmente na realização de trabalhos monótonos. levanta volumes de 200 N (20 kp) de peso.2 m3/min. 14 Introdução à pneumática . com uma perda de ar de aproximadamente 0.EXEmPLO: Um cilindro com diâmetro de 35 mm. por não se prestar atenção suficiente quanto à existência de vazamento de ar na rede de distribuição. ser levantados e empurrados para a esteira transportadora. a uma determinada pressão. O ar também escapa durante os intervalos de trabalho. Estes exemplos demonstram que a eliminação dos pontos de escape eleva bastante à rentabilidade do ar comprimido. forma-se uma abertura circular de 0. Os custos de ar comprimido podem crescer consideravelmente. A força a uma pressão de 6 bares é de 520 N (52 kp). pode ser reduzida a utilização da custosa energia humana. Um segundo cilindro da mesma medida empurra os volumes para uma esteira transportadora. 5mm de diâmetro resulta. De qualquer forma. Não é necessário calcular e planejar a transformação e transmissão da energia para cada consumidor individual. uma estação central de distribuição de ar comprimido.5m3/min.EXEmPLO: Um furo de 3. no escape de um volume de 0. 2 A Vazão (m³/min) 6 bar 1.3 0. em primeiro lugar.4 0. Um ar limpo garante uma longa vida útil da instalação. em vez de constatar posteriormente que ela está sobrecarregada. Instalações móveis de produção estão sendo usadas. muito importante é o grau de pureza de ar.2 01 5 2 3 10 3. é aconselhável planejar toda a instalação mais ampla. Em umas 3 horas são pedidos 30 m3 de ar. geralmente. O emprego correto dos diversos tipos de compressores também deve ser considerado. Já ao projetar. Uma ampliação posterior da instalação torna-se geralmente muito cara. Na maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos encontra-se.5 0.5 4 15 20 5 25 6 30 35 Secção de abertura (mm²) 40 7 Diâmetro de abertura (mm) instalação De proDução Para a produção de ar comprimido são necessários compressores. a uma pressão de 6 bares.5 4 bar 1 2 bar 0. devem ser consideradas a ampliação e aquisição de outros novos aparelhos pneumáticos. SENAI . os quais comprimem o ar para a pressão de trabalho desejada.PR 1 . na indústria de minas ou para máquinas que freqüentemente mudam de lugar. A instalação de compressão fornece o ar comprimido para os devidos lugares através de uma rede tubular. 1 A notações Introdução à pneumática . diminuindo posteriormente o tamanho deste ambiente. No primeiro. Aqui se consegue a compressão sugando o ar para um ambiente fechado. Este tipo de construção denomina-se compressor de êmbolo ou pistão (compressores de êmbolo de movimento linear). Serão diferenciados dois tipos de compressores. Modelos de compressores Compressor de êmbolo com movimento linear Compressor de êmbolo rotativo Tubo compressor Compressor de êmbolo Compressor de membrana Compressor radial Compressor axial Compressor rotativo multicelular (Palhetas) Compressor helicoidal de dois eixos Compressor “Root” SENAI .PR 1 . por aceleração de massa (turbina). trata-se de um tipo baseado no princípio de redução de volume.Tipos de compressores Sempre conforme as necessidades fabris. Seção do ar de um lado e compressão no outro. em relação à pressão de trabalho e ao volume. serão empregados compressores de diversos tipos de construção. O outro tipo de construção funciona segundo o princípio de fluxo. Para a compressão a pressões mais elevadas. mas também para pressões altas. O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão). Ele é apropriado não só para compressão a pressões baixas e médias. Os compressores de êmbolo. porém nem sempre econômico: Até 12 bares: um estágio Até 30 bares: dois estágios Até 220 bares: três estágios 1 Introdução à pneumática . e outros. Compressor de êmbolo com movimento linear. pois se cria alto aquecimento. Os compressores de êmbolo com movimento linear apresentam grande vantagem: Até 4 bares: um estágio Até 15 bares: dois estágios Acima 15 bares: três ou mais estágios. Possível. Na compressão a altas pressões faz-se necessária uma refrigeração intermediária. refrigerado intermediariamente e novamente comprimido pelo próximo êmbolo. são necessários compressores de vários estágios. são fabricados em execuções refrigeradas a água ou a ar.compressores De êmbolo compressores De êmbolo com movimento linear Este compressor é hoje o mais usado. O campo de pressão é de um bar até milhares de bares. O ar. ficará sempre livre de resíduos de óleo. Mediante uma membrana. compressor De membrana (DiaFragma) Este tipo pertence ao grupo dos compressores de êmbolo. Estes compressores são os preferidos e mais empregados na indústria alimentícia. SENAI . o êmbolo fica separado da câmara de sucção e compressão. o ar não terá contato com as partes deslizantes. quer dizer. portanto. Compressor de membrana (diafragma). farmacêutica e química.PR 1 . Compressor de dois estágios com refrigeração intermediária. Os turbocompressores são construídos em duas versões: axial e radial. Em ambas as versões o ar é colocado em movimento por uma ou mais turbinas.compressor De êmbolo rotativo Este é um compressor com êmbolo rotativo. Compressor Axial. A compressão (vedação) efetua-se no lado da pressão pelos cantos dos êmbolos. e esta energia de movimento é então transformada em energia de pressão. comprimindo. sem alteração de volume. então. Compressor ROOT turbocompressores Estes compressores trabalham segundo o princípio de fluxo e são adequados para o fornecimento de grandes vazões. compressor root Nestes compressores o ar é transportado de um lado para o outro. o ar nestes. 20 Introdução à pneumática . Neste tipo se estreitam (diminuem) os compartimentos. Quando em rotação. livre de qualquer pulsação. que pelos perfis côncavo e convexo. há uma diminuição e um aumento das células. As vantagens destes compressores estão em sua construção um tanto econômica em espaço.compressor rotativo multicelular Em um compartimento cilíndrico. Devido à excentricidade de localização do rotor. SENAI . palhetas que. pela força centrífuga. as palhetas serão. apertadas contra a parede. formam pequenos compartimentos (células). comprimem o ar que é conduzido axialmente. com abertura de entrada e saída gira um rotor alojado excentricamente.PR 21 . bem como em seu funcionamento contínuo e equilibrado e no uniforme fornecimento de ar. Volume de ar fornecido vide diagrama Compressor rotativo multicelular compressor De Duplo paraFuso Dois parafusos helicoidais. Pressão e volume fornecido (vide tabela ) Compressor de parafuso. em conjunto com a parede. O rotor tem nos rasgos. em direção à saída. O ar é impelido axialmente para as paredes da câmara e. Compressor radial A compressão. posteriormente. neste tipo de compressor processa-se pela aceleração do ar aspirado de câmara para câmara. para outra câmara sucessivamente. e daí. 22 Introdução à pneumática . no sentido radial. em direção ao eixo. Critérios para escolha de compressores volume De ar ForneciDo O volume de ar fornecido é a quantidade de ar que está sendo fornecida pelo compressor. Existem duas diferentes indicações de volume fornecido. 1. Volume fornecido teórico 2. Volume fornecido efetivo O produto do “volume cilíndrico x rotação” é o volume teórico. O volume fornecido efetivo depende da construção do compressor. Um papel importante é desempenhado pela eficiência volumétrica. SENAI - PR 23 Apenas o volume efetivo fornecido pelo compressor é que interessa, pois com este é que são acionados e comandados os aparelhos pneumáticos, mas, mesmo assim, muitos fabricantes de compressores baseiam os dados técnicos no valor teórico. Indicações, segundo normas DIN, são valores efetivos (por exemplo: DIN 1945; DIN 1962). O volume fornecido é indicado em m3/min. ou m3/hora. pressão Distinção – Pressão de regime é a pressão fornecida pelo compressor, bem como a pressão do reservatório e a pressão na rede distribuidora até o consumidor. Pressão de trabalho é a pressão necessária nos pontos de trabalho. A pressão de trabalho é geralmente de 6 bares e os elementos de trabalho estão construídos para esta faixa, que é considerada quase como “pressão normalizada” ou “pressão econômica”. importante Uma pressão constante é uma exigência para um funcionamento seguro e preciso. Na dependência da pressão constante estão: A velocidade As forças Os movimentos temporizados dos elementos de trabalho e de comando. acionamento O acionamento dos compressores, conforme as necessidades fabris será por motor elétrico ou motor a explosão. Em instalações industriais, aciona-se na maioria dos casos, com motor elétrico. Tratando-se de uma estação móvel, emprega-se para o acionamento geralmente um motor a explosão (gasolina, óleo diesel). 24 Introdução à pneumática regulagem Para combinar o volume de fornecimento com o consumo de ar é necessária uma regulagem dos compressores. Dois valores limites preestabelecidos (pressão máxima/ mínima) influenciam o volume fornecido. Existem diferentes tipos de regulagem: regulagem De marcha em vazio a) Regulagem por desgarga b) Regulagem por fechamento c) Regulagem por garras regulagem De carga parcial a) Regulagem por rotação b) Regulagem por estrangulamento regulagem intermitente regulagem De marcha vazia A) REGULAGEm POR DESCARGA Quando alcançada a pressão pré-regulada, o ar escapará livre da saída do compressor através de uma válvula. Uma válvula de retenção evita que o reservatório se esvazie ou retorne para o compressor. B) REGULAGEm POR FECHAmENTO Nesta regulagem fecha-se o lado da sucção. O compressor não pode mais aspirar e funciona só em vazio (estado sem pressão). SENAI - PR 2 2 Introdução à pneumática . A regulagem da rotação pode ser feita manualmente ou também automaticamente. ajusta-se o regulador de rotação do motor a explosão. A regulagem é muito simples. regulagem De carga parcial A) REGULAGEm POR ROTAçãO Sobre um dispositivo. mantém-se aberta a válvula de sucção.Esta regulagem é encontrada especialmente em compressores de êmbolo rotativo e também em compressores de êmbolo de movimento linear. mediante garras. C) REGULAGEm POR GARRAS Esta é empregada em compressores de êmbolo. evitando assim que o compressor continue comprimido. dependendo da pressão de trabalho. cria-se calor no compressor. o compressor funciona em dois campos (carga máxima e parada total).Em acionamento elétrico. regula-se a rotação em escala. mediante motores de pólos comutáveis. e os compressores podem assim serem regulados para determinadas cargas parciais. o motor acionador do compressor é desligado. e quando a pressão chega ao mínimo. porém. Este sistema. C) REGULAGEm INTERmITENTE Com esta regulagem. que deve ser dissipado. Ao alcançar a pressão máxima. não é muito usado. é necessário um grande reservatório de ar comprimido. Compressores maiores estão equipados com um ventilador para dissipar o calor. B) REGULAGEm POR ESTRANGULAmENTO A regulagem faz-se mediante simples estrangulamento no funil de sucção. SENAI . Encontra-se regulagem em compressores de êmbolo rotativo e em turbocompressores.PR 2 . A freqüência de comutações pode ser regulada num pressóstato e. o motor liga-se novamente e o compressor trabalha outra vez. Em compressores pequenos serão suficientes palhetas de aeração. reFrigeração Provocado pela compressão do ar e pelo atrito. para que os períodos de comando possam ser limitados a uma medida aceitável. Conforme o grau de temperatura no compressor é necessário escolher a refrigeração mais adequada. para que o calor seja dissipado. Em geral. Os reservatórios são construídos no Brasil conforme a norma PNB 109 da ABNT que recomenda: Nenhum reservatório deve operar com uma pressão acima da Pressão máxima de Trabalho permitida. geralmente. na sombra. estabilizar o fluxo de ar. deve possuir um dreno no ponto mais baixo para fazer a remoção deste condensado acumulado em cada 8 horas de trabalho. compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição. o dreno. válvulas de segurança. localização: Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos. deverá ser automático. Os reservatórios são dotados ainda de manômetro. antes da utilização. controlar as marchas dos compressores.reservatório De ar comprimiDo Um sistema de ar comprimido é dotado. para facilitar a condensação da umidade e do óleo contidos no ar comprimido. Em nenhuma condição o reservatório deve ser enterrado ou instalado em local de difícil acesso. de um ou mais reservatórios. etc. Deve ser instalado de preferência fora da casa dos compressores. o reservatório possui as seguintes funções: Armazenar o ar comprimido. resfriar o ar auxiliando a eliminação do condensado. nesta condição. desempenhando grandes funções junto a todo o processo de produção. exceto quando a válvula de segurança estiver dando vazão. a pressão não deve ser excedida em mais de 6% do seu valor. e são submetidos a uma prova de pressão hidrostática. 2 Introdução à pneumática . preferencialmente. conexões e aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis. Determinação Do volume Do reservatório.O tamanho do reservatório de ar comprimido depende do: Volume fornecido pelo compressor.4 kgf/cm2 para cada etapa do alívio. pois causam sobrecarga e desgastes. perfazendo uma partida a cada 6 minutos. As pressões não devem ser superiores a 9 kgf/cm2 e o consumo de ar deve ser normal. O volume do reservatório deve ser adotado de acordo com a capacidade do compressor e demanda de ar. a fim de não exceder 14 partidas por hora. O diferencial de pressão deverá ser se possível superior a 1 kgf/cm2. Rede distribuidora (volume suplementar). Consumo de ar. Deve ser observado para este critério que o diferencial de pressão (P2 – P1) entre o alívio e a carga não deverá ser menor que o 0. Diferença de pressão desejada na rede. São recomendadas 10 partidas por hora.PR 2 . SENAI . Não deve apresentar partidas freqüentes. Tipo de regulagem. 30 A notações Introdução à pneumática . mesmo com um consumo de ar crescente. que está sendo fornecido pelo compressor. maior demanda de ar. através da rede distribuidora. Já no projeto da instalação de compressores deve ser prevista uma possível ampliação posterior e.Dimencionamento da rede condutora Provocada pela sempre crescente racionalização e automatização das instalações industriais. A escolha do diâmetro da tubulação não é realizada por quaisquer fórmulas empíricas ou para aproveitar tubos por acaso existentes em depósito. Uma queda maior da pressão prejudica a rentabilidade do sistema e diminui consideravelmente sua capacidade. A montagem posterior de uma rede distribuidora de dimensões maiores (ampliação) acarreta despesas elevadas. a queda da pressão. determinando dimensões maiores dos tubos da rede distribuidora.PR 31 . Cada máquina e cada dispositivo requerem sua quantidade de ar. O diâmetro da tubulação. não ultrapasse 0. conseqüentemente. portanto. a necessidade de ar nas fábricas está crescendo. mas sim se considerando: Volume corrente (vazão) Comprimento da rede Queda de pressão admissível Pressão de trabalho Número de pontos de estrangulamento na rede SENAI . deve ser escolhido de maneira que.3 Kgf/cm2. do reservatório até o consumidor. A tubulação será de 280 metros de comprimento. Pressão do sistema 7 Kgf/cm2 ∆p = perda de carga – não deve ser superior a 0.3 kgf/cm2 Q = vazão de ar – m3/s Lr = comprimento real da tubulação – m p = pressão – kgf/cm2 (absoluta) d = diâmetro interno da tubulação – mm 32 Introdução à pneumática .A tividades cálculo da tubulação O consumo de ar em um estabelecimento fabril é de 4 m3/min (240m3/hora). 663785 ⋅ 108 Q1.85 × Lr d5 × p ∆p = perda de pressão não deve ser superior a 0. Passando pela tubulação uma vazão de 0.2 m3/s com pressão de 8 kgf/cm2.3 kgf/cm2 Q = vazão de ar – m3/s Lr = comprimento da tubulação – m p = pressão – kgf/cm2 d = diâmetro interno da tubulação – mm SENAI . Fórmula para calcular a perda de pressão: ∆p = 1.A tividades Determine a perda de pressão numa rede de distribuição de ar comprimido cujo comprimento da tubulação é de 100 m e o diâmetro 50 mm.PR 33 . A tividades Determine o diâmetro interno da tubulação – mm O consumo de ar em um estabelecimento fabril é de 16 m3/min (960 m3/hora).3 kgf/cm2 Q = vazão de ar – m3/s Lr = comprimento da tubulação – m p = pressão – kgf/cm2 (ABSOLUTA) d = diâmetro interno da tubulação – mm 34 Introdução à pneumática . 663785 ⋅ 103 × Q1.85 × Lr ∆p × p ∆p = perda de carga – não deve ser superior a 0. Pressão de 8 kgf/cm2 d = 10 5 1.3 kgf/cm2. A tubulação será de 120 metros de comprimento. ∆p = 0. 58 3.9 – 0.10 – – – – CURVA 45° TEE FLUXO Em LINHA TEE FLUXO PELO RAmAL CURVA 180° RAIO LONGO VÁLVULA GLOBO ABERTA VÁLVULA GAVETA VÁLVULA ANGULAR ROSQ.98 – 36.2 0.30 0.07 2.49 0.6 4.00 24.7 – 2.0 0.8 0.16 10.8 – – – 0.2 3.6 – 36.7 0.30 2.4 5.52 0.4 1.0 1.73 0.4 1.4 – 2.8 1.6 0. comprimento De tubo eQuivalente a perDa De carga conexões 90º COTOVELO COmUm 90º CURVA RAIO LONGO ROSQ.9 3.2 – 18.6 0.3 0.25 1.52 0.7 – 1.0 2.9 – 2.3 1 1/4” 2.2 0.2 6” – 2.1 1.2 1.61 0.7 6.0 0.98 0.8 0.0 1.61 11.4 4” 4.3 2.0 – 11.4 – 1.70 0.46 0.83 0.52 2.88 18.2 8.1 0.64 0.08 2.97 0.1 – 4.7 – 2.5 5.2 – 5.99 0.6 2.83 0.98 – 64.8 5.7 – 1.3 – – – 0.5 1 1/2” 2.1 – 3.98 – 19. FLAN ROSQ.4 – – – 0.3 2 1/2” 2.4 0.6 – 3.2 – 2.58 0.4 – 27.83 16.5 8.3 – 0.3 – 3.39 0.3 – 2.8 3.0 1.34 – 5.62 0.7 – 3. Como comprimento equivalente compreende-se o comprimento linear do tubo reto.8 – 4.55 11.37 – 5.0 0.4 0. VÁLVULA RETENçãO PORTINHOLA FLAN UNIãO FILTROY ROSQ.7 0.4 – 1.3 1.1 – 79.52 0.1 – 2. FLAN ROSQ.61 1.7 – 1.1 0.67 5.2 – 1.0 28.58 0.6 3.7 – 47.7 1.5 – 15.21 1.7 6.5 36.98 – 42.6 0.7 – 42.7 0.4 2.4 – 7.2 0.7 – – – 0.3 16.8 13.9 – 18.50 0.4 0.PR 3 .7 – 5.8 3” 3.34 0.8 – 3.4 1.2 2.4 2.6 4.40 7.9 – – – – 18” – 7.19 12. FLAN ROSQ.3 33.55 6.6 0.6 2.3 0.73 1.7 1.6 11.4 – 2.8 – – – – 16” – 6.9 23.0 – 3.3 – 6. cotovelos).0 1.8 18.0 – – – 0.98 – 57.3 0.0 1” 1.0 – – – – 24” – 9.55 6. A seção transversal do tubo de “comprimento equivalente” é a mesma do tubo utilizado na rede.7 2.45 3.2 – 16.98 – 48.8 1.20 – 4. FLAN ROSQ.0 – – – – 20” – 7.4 3.7 0.1 0. FLAN SENAI .8 – 10.5 0.34 6.40 1. peças em T.17 – 4.1 5.5 – 2.0 0.5 21.6 0.1 0. de assento.07 1.8 5” – 2.2 – 15.85 5.40 0.5 3/4” 1.7 – – 14” – 5.80 5.95 – 15.7 – 0.2 0.25 – 5.0 1.5 – 2.14 8.95 1.2 0.0 – 2.5 4.6 – 2.3 0.14 0.88 5.0 3.83 0.4 – – 10” – 4.25 0.98 – 27.37 0.34 1. as resistências são transformadas em comprimento equivalente.14 8.4 1.2 – 19.0 1.0 – 4.7 – 118.6 – – 12” – 5.33 0.9 – 0.6 2.2 5.85 6.0 0. de passagem.3 – 2.11 5.7 – 1.5 – 1.7 1.Para os elementos redutores do fluxo (válvulas de gaveta. FLAN ROSQ.5 – 0.1 2” 2.49 8.5 – 1.6 0.6 – 1.3 1.3 2.98 – 9. cuja resistência à passagem do ar seja igual à resistência oferecida pelo elemento em questão. FLAN ROSQ.6 11. FLAN Diâmetro nominal 1/2” 1.21 0.80 1.6 0.4 – 4. FLAN ROSQ.7 0.7 11.28 0.83 5.2 0.3 0.12 8. FLAN ROSQ.7 4.3 12.5 – 45.1 – 2.9 – 4.6 0.3 – 14.3 – 1.3 – 2.70 0.18 0.6 8” – 3.25 0.67 0.5 0.4 – 3.5 5.55 3.88 0.0 – 4.98 – 73.2 – 13.5 4.55 8.9 2.76 0.70 12.4 – 94.61 2.6 – 9. não ultrapasse 0. a queda da pressão.3 Kgf/cm2. mesmo com um consumo de ar crescente. do reservatório até o consumidor. 3 Introdução à pneumática .A tividades Dimensionamento De reDe conDutora O diâmetro da tubulação deve ser escolhido de maneira que. pressão de kgf/cm2. Uma queda maior da pressão prejudica a rentabilidade do sistema e diminui consideravelmente sua capacidade. A tubulação será de 240 metros de comprimento. O consumo de ar em um estabelecimento fabril é de 12 m3/min 720 m3/. Determine o diâmetro interno da tubulação – mm. O controle da estanqueidade das tubulações seria dificultado por essa causa. ser montadas dentro de paredes ou de cavidades estreitas. Para interceptar e drenar a água condensada deve ser instalado derivações com drenos na parte inferior da tubulação principal. 2%. em especial nas redes em circuito aberto. SENAI . dentro do possível. Dessa forma. na direção do fluxo. instalar os ramais de tomadas de ar na parte superior do tubo principal. instalação geradora Rede de distribuição em circuito aberto As tubulações.Montagem da rede de distribuição de ar comprimido É de importância não somente o correto dimensionamento. devem ser montadas com um declive de 1%. Por causa da formação de água condensada. evita-se que a água condensada eventualmente existente na tubulação principal possa chegar às tomadas de ar através dos ramais. é fundamental. razão pela qual não devem.PR 3 . As tubulações de ar comprimido requerem uma manutenção regular. Pequenos vazamentos são causas de consideráveis perdas de pressão. em tubulações horizontais. mas também a montagem das tubulações. mediante válvulas de fechamento existe a possibilidade de fechar determinadas linhas de ar comprimido quando estas não forem usadas ou quando for necessário pô-las fora de serviço por razões de reparação e manutenção. instalação geradora Rede combinada A rede combinada também é uma instalação em circuito fechado. uma alimentação uniforme. O ar flui em ambas as direções. Quando o consumo de ar é muito grande. que por suas ligações longitudinais e transversais. mediante esse tipo de montagem. consegue-se. Também pode ser feito um controle de estanqueidade. oferece a possibilidade de trabalhar com ar em qualquer lugar. 3 Introdução à pneumática . Partindo da tubulação principal são instaladas as ligações em derivação.instalação geradora Tubulação em circuito fechado Geralmente as tubulações principais são montadas em circuito fechado. da umidade relativa do ar por sua vez. a 20ºC. Impurezas em forma de partículas de sujeira ou ferrugem. Utilização de compressores livres de óleo. Quantidade de saturação é a quantidade máxima de grau admitida em 1 m3 de ar a uma determinada temperatura.PR 3 . filtragem e outros tratamentos secundários do ar comprimido são executados no local de consumo. restos de óleo e umidade levam. a separação final.Impurezas Na prática encontramos exemplos onde se deve dar muito valor à qualidade do ar comprimido. A incidência da umidade depende. Enquanto a separação primária do condensado é feita no separador após o resfriador. A água (umidade) já penetra na rede pelo próprio ar aspirado pelo compressor. em primeira instância. Umidade absoluta é a quantidade de água contida em 1 m3 de ar. 1 m3 de ar contém 17. SENAI . depende da temperatura e condições atmosféricas. O ar comprimido deve em casos de ocorrência de umidade. passar por um secador. a umidade relativa é de 100% (Ponto de orvalho). Limitação dos efeitos por meio de: Filtragem do ar aspirado antes do compressor. Nesse caso. em muitos casos a falhas em instalações e a avarias nos elementos pneumáticos. exemplo: No ponto de orvalho.3 g de água. Nisso é necessário atentar especialmente para a ocorrência de umidade. 004470 0.320000 16.000048 0.000730 0.000054 0.980000 21.000016 0.003510 0.000144 0.259000 3.007350 0.242000 2.068700 0.050000 39.000244 0.008800 0. ϕ= UNIDADE ABSOLUTA × 100 PONTO DE SATURAÇAO Umidade Absoluta é a quantidade de vapor d’água contido em 1 m3 de ar.048660 0.530000 46.966000 t°c 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 kg/m3 2.000034 0.423500 0.198200 0.964700 1.001050 0.001150 0.079200 0.035700 0.000093 0.032090 0.000060 0.002990 0.000083 0.718000 1.000370 0.001380 0.000333 0.037640 0.016360 0.002140 0.030360 0.293300 0.000014 0.014520 0.039630 0.043960 0.000104 0.001960 0.750000 6.000410 t°c -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 kg/m3 0.010000 0.000021 0.000660 0.000460 0.496000 1.395000 7.760000 18.000800 0.000880 0.780000 23.003810 0. concentração De umiDaDe Do ar na saturação 100% j j j j j t°c -59 -58 -57 -56 -55 -54 -53 -52 -51 -50 -49 -48 -47 -46 -45 -44 -43 -42 -41 -40 -39 -38 -37 -36 -35 -34 -33 -32 -31 -30 -29 -28 kg/m3 0.000067 0.002330 0.056600 0.157000 5.000027 0.000550 0.015410 0.090000 30.051150 0.033850 0.017290 0.024420 0.012030 0.000012 0.065450 0.210000 40 Introdução à pneumática .830000 28.170000 42.122000 4.670000 4.104400 0.098000 7.é a razão entre a massa de vapor d’água contida em 1 m3 de uma dada mistura a uma pressão total e temperatura e a quantidade máxima de vapor que se poderia ter também por m3 da mistura.000178 0.000117 0.122000 1.027280 0.000019 0.046120 0.000220 0.010660 0.000510 0.013600 0.001270 0.020620 0.300000 19. Pode ser traduzida em última análise como sendo a porcentagem entre a umidade absoluta e o ponto de saturação.000038 0.504500 0.004847 0.547000 2.530000 33.007720 0.620000 12.006350 t°c 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 kg/m3 0.005180 0.059400 0.560000 11.023090 0.597700 0.008260 0.005550 0.190000 36.000130 0.025810 0.000043 0.083020 0.000024 0.161300 0.002760 0.000160 0.578000 10.001800 0.617000 5.990000 15.001510 0.018380 0.863000 8.000271 0.003240 0.696000 9.000198 0.005940 0.019470 0.353600 0.075500 0.000030 0.Para isso existem os seguintes processos: Secagem por absorção Secagem por adsorção Secagem por resfriamento Qv = quantidade de vapor aspirado no ar = kg/min Va = volume de ar aspirado pelo compressor = N m3/min J = concentração de umidade na saturação = kg/m3 j = umidade relativa % Umidade relativa j .009398 0.062300 0.021820 0.000960 0.053800 0.001650 0.012820 0.000301 0.826300 0.000600 0.028810 0.720000 25.000074 0.006793 0.004130 0.072000 0.002540 0.242000 0.760000 13.886000 3. Ponto de Saturação ou Umidade na Saturação é a quantidade de vapor d’água que 1 m3 de ar pode conter a uma determinada temperatura.011300 0.704700 0.041750 t°c 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 kg/m3 0.130200 0.298000 1. secagem por absorção A secagem por absorção é um processo puramente químico.PR 41 . Devido a isso é conveniente antepor um filtro fino ao secador. Essa operação pode ser manual ou automática. O elemento secador segura a umidade do ar comprimido. O secador por absorção separa ao mesmo tempo vapor e partículas de óleo. o elemento é consumido e o secador deve ser reabastecido periodicamente (duas a quatro vezes por ano). O elemento secador é um material granulado com arestas ou em forma de pérolas. (Adsorver: admitir uma substância à superfície de outra). Esta mistura deve ser removida periodicamente do absorvedor. SENAI . O processo de absorção caracteriza-se por: montagem simples da instalação. A água ou vapor de água que entra em contato com esse elemento combina-se quimicamente com ele e se dilui na forma de uma combinação elemento secador-água. Desgaste mecânico mínimo já que o secador não possui peças móveis. o ar comprimido passa sobre uma camada solta de um elemento secador. Porém. Neste processo. Não necessita de energia externa. Com o tempo. secagem por aDsorção A secagem por adsorção está baseada num processo físico. quantidades maiores de óleo influenciam no funcionamento do secador. A tarefa do “GEL” consiste em adsorver a água e o vapor de água. O ar comprimido úmido é conduzido através da camada de “GEL”. Em geral é conhecido pelo nome de “GEL” (Sílica Gel). Este elemento secador está formado de quase 100% de dióxido de silício. para isso é conhecida à lei dos gases. = 396 c.f. A energia calorífica para a regeneração pode ser gerada também por eletricidade ou por ar comprimido quente.22 m3/min a 7 kgf/cm2 Necessitamos deste volume em N m3/min.m.75 Temperatura de admissão do ar = 30ºC d.f. poderá ser regenerado de uma maneira fácil: basta soprar ar quente através da camada saturada.22 m3/min d.. mediante a montagem em paralelo de duas instalações de adsorção.l. P1V1 PV = 2 2 T1 T2 P1 e P2 – expressos em pressões absolutas P2 V2 P1 Temos: T1 = T2 P1V1 = P2 V2 V1 = 42 Introdução à pneumática . Ambiente: umidade relativa 0. 396 c.e. necessitamos em m3/min convertendo: 396 x 0. Exemplo: Compressor: tipo pistão duplo efeito com dois estágios d.l.0283168 = 11. Uma vez que o elemento secador estiver saturado.l. que ele absorve a umidade do elemento secador.e. = 11.É evidente que a capacidade de acumulação de uma camada de “GEL” é limitada.m a 100 p s i g. uma delas pode estar ligada para secar enquanto a outra está sendo soprada com ar quente (regeneração).e. 6 x 8 = 43084.l.N m3/min – 11.76 Nm3/min J = tabela 2 em função de t = 30ºC Qv = 0.6 m3/dia (8 h de trabalho) . melhor desempenho e produtividade. que constitui fator preponderante para o êxito de uma automatização. teremos: .Produção de ar comprimido por dia (8 h).03036 Qv = 2.3036 kg/m3 Com estes cálculos.76 x 60 = 5385.75 Va = volume de ar aspirado pelo compressor = 89. .Definimos relação de compressão como r= P2 P1 V1 = V2 . queremos demonstrar o quanto é importante à preparação do ar comprimido aplicado em uma indústria.05 x 60 = 123 kg/h Qv = 123 x 8 = 984 kg/dia (8 h) J = 0.75 x 89.76 N m3/min 89. r Temos: V2 = 11.2 m3/dia 673. = 11.22 m3/min a 7 kgf/cm2 = 89.e.Umidade aspirada por dia (8 h) Qv = 2.6 N m3/h 5385.2 x 8 = 5385. O grande desenvolvimento da pneumática levou as empresas a se preocuparem seriamente com os problemas de umidade do ar.d.76 x 0.22 m3/min P2 = 7 kgf/cm2 P1 = 0 kgf/cm2 r= P2 P1 r= 8 1 r=8 8 kgf/cm2 absoluto 1 kgf/cm2 absoluto Qv = quantidade de vapor d’água aspirado no ar = ? kg/min j = umidade relativa = 0.PR 43 .8 N m3/dia (8 h) .05 kg/min de vapor d’água aspirado Supondo que este compressor trabalhe 8 h por dia. SENAI .22 x 60 = 673. 44 A notações Introdução à pneumática . a porosidade encontra-se entre 30 a 70 µm. O condensado acumulado no fundo do copo deve ser eliminado. Em filtros normais. se isto não ocorrer. o mais tardar ao atingir a marca do nível máximo. Com o tempo. bem como as gotículas de água.Filtros de ar comprimido A função de um filtro de ar comprimido é reter as partículas de impureza. por meio de força centrífuga e se depositam no fundo do copo. são retidas por este. convém substituir a válvula de descarga manual (4) por uma automática (veja figura). Portanto. SENAI . bem como a água condensada presentes no ar que passa por ele. As partículas sólidas. o acúmulo destas partículas impede a passagem do ar. o condensado será arrastado novamente pelo ar que passa. maiores que a porosidade do filtro (3). O ar comprimido. Filtros mais finos têm elementos com porosidade até 3 µm. o elemento filtrante deve ser limpo ou substituído a intervalos regulares. ao entrar no copo (2) é forçado a um movimento de rotação por meio de “rasgos direcionais”(1). Com isso. separam-se as impurezas maiores. Se houver uma acentuada deposição de condensado.PR 4 . Com isso se abre o escape para o condensado. Com o aumento do nível do condensado o flutuador nº 3 se ergue.Funcionamento Do Dreno automático Pelo furo nº 6. Pelo escape nº 4. abre-se a passagem nº 7. aberta por um tempo ligeiramente maior a saída do condensado (veja figura ). o ar só passa lentamente mantendo-se com isso. O ar comprimido existente no copo passa por ela e desloca o êmbolo nº 5 para a direita. o condensado atinge a câmara entre as vedações 1 e 2. 7 6 1 3 2 5 4 4 Introdução à pneumática . A um determinado nível. Com aumento da pressão de trabalho a membrana movimenta-se contra a força mola. o manter da pressão regulada torna-se um constante abrir e fechar da válvula. A pressão de trabalho é indicada por um manômetro. a seção nominal de passagem na sede da válvula (4) diminui progressivamente. sobre o prato da válvula (6) é constituído um amortecimento por mola (5) ou ar.Regulador de pressão O regulador tem por função manter constante a pressão de trabalho (secundária) independente da pressão da rede (primária) e consumo do ar. A pressão é regulada por meio de uma membrana (1). a membrana é pressionada contra a mola. Com isso. Na ocasião do consumo a pressão diminui e a força da mola reabre a válvula. 1 2 3 4 5 6 SENAI . atua uma mola (2) cuja pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem (3). abre-se a parte central da membrana e o ar em excesso vai pelo furo de escape para a atmosfera.PR 4 . Se a pressão crescer demasiado do lado secundário. A pressão primária tem que ser sempre maior que a secundária. Isto significa que a pressão é regulada pelo fluxo. Para evitar a ocorrência de uma vibração indesejável. Com isso. Com isso. ou se fecha totalmente. Uma das faces da membrana é submetida à pressão de trabalho. Do outro lado. Se o lado secundário não houver consumo de ar. Nesse caso. Conforme a regulagem da mola (8) a passagem do primário para o secundário se torna maior ou menor. a mola (7) pressiona o pino para baixo e a passagem é fechada pela vedação (5). a pressão cresce e força a membrana (3) contra a mola (8). Desta forma. Com isso o pino (6) encostado à membrana afasta ou aproxima a vedação (5) do assento.regulaDor De pressão sem escape No comércio encontram-se reguladores de pressão sem abertura de escape. Funcionamento Por meio do parafuso de ajuste (2) é tencionada a mola (8) juntamente com a membrana (3). Somente quando houver demanda de ar pelo lado secundário é que o ar comprimido do lado primário voltará a passar. não se pode permitir a fuga do ar contido no sistema para a atmosfera. 5 1 7 P 1 6 3 4 2 P 2 8 4 Introdução à pneumática . portanto. 4p SENAI . será aproveitada para sugar óleo de um reservatório e de misturá-lo com o ar em forma de neblina.PR 4 . A diferença de pressão p (queda da pressão). com materiais lubrificantes. Lubrificadores de óleo trabalham. segundo o princípio VENTURI. Quando houver uma pequena demanda de ar. manterem tão mínimos quanto possível as forças de atrito e proteger os aparelhos contra a corrosão. Os materiais lubrificantes são necessários para garantir um desgaste mínimo dos elementos móveis. prestar atenção aos valores de vazão (fluxo) indicados pelo fabricante. geralmente.Lubrificador de ar comprimido O lubrificador tem a tarefa de abastecer suficientemente. Deve-se. O lubrificador de ar somente começa a funcionar quando existe um fluxo suficientemente grande. a velocidade no bocal é insuficiente para gerar uma depressão (baixa pressão) que possa sugar o óleo do reservatório. entre a pressão antes do bocal nebulizador e a pressão no ponto estrangulado do bocal. os elementos pneumáticos. Com o parafuso de regulagem K é dada a possibilidade de regular as gotas de óleo por unidade de tempo. enriquecido com óleo. para a saída B. caindo no ambiente D. Somente a neblina ar-óleo chega através do canal G. As gotas grandes demais recaem no ambiente E. D K H A C F L E B G 0 Introdução à pneumática . é feito por intermédio da bucha F.Funcionamento Do lubriFicaDor A corrente de ar no lubrificador vai de A para B. O desvio do ar. que ocorre. A válvula de regulagem H desvia o ar através do bocal C para o ambiente do reservatório. O ar se enriquece com óleo. provocado pela pressão no reservatório e pela depressão em C através da mangueira plástica. Unidade de conservação A unidade de conservação é uma combinação de: Filtro de ar comprimido Regulador de ar comprimido Lubrificador de ar comprimido Devem-se observar os seguintes pontos: 1. A temperatura ambiente não deve ser maior que 50ºC (máximo para copos de material sintético). Uma demanda (consumo) de ar grande demais provoca uma queda de pressão nos aparelhos. A pressão de trabalho nunca deve ser superior à indicada no aparelho. 2. SENAI .PR 1 . Devem-se observar rigorosamente os dados indicados pelo fabricante. A vazão total de ar em m3/hora é determinante para o tamanho da unidade. valores Da capaciDaDe De passagem De uniDaDes De conservação Todos os aparelhos têm uma resistência interna.Valvoline – Valvoline R-60 . A água condensada acumulada pode ser arrastada para a tubulação de ar comprimido e para os equipamentos. Filtros de material plástico e o copo do lubrificador devem ser limpos somente com querosene.Esso – Spinesso – 22 . este não necessita de manutenção. completar óleo até a marcação. 2 Introdução à pneumática . razão pela qual se verifica na saída destes.Esso – Turbine Oil-32 . c) Lubrificador de ar comprimido. O cartucho filtrante. Para o lubrificador devem ser usados somente óleos minerais de baixa viscosidade (3. Controlar o nível de óleo no copo indicador. uma determinada queda de pressão. A queda de pressão depende da vazão e da correspondente pressão de alimentação. b) Regulador de pressão de ar comprimido: na existência de um filtro de ar comprimido antes do regulador. quando sujo. Se necessário.óleos recomenDaDos: .mobil Oil – mobil Oil DTE-24 . também deve ser limpo ou substituído. Para drenar a água condensada deve-se abrir o parafuso de dreno no fundo do copo indicador.Shell – Shell Tellus C-10 .1 5ºE a 20ºC). pois a altura marcada no copo indicador não deve ser ultrapassada.Castrol – Castrol Hyspin AWS-32 manutenção Das uniDaDes De conservação São necessários os seguintes serviços freqüentes de manutenção: a) Filtro de ar comprimido: O nível de água condensada deve ser controlado regularmente. A força da mola é calculada para que ela possa retroceder o pistão em posição inicial. alimentar. com uma velocidade suficientemente alta. rebitar e fixar peças em lugares estreitos. prensar. etc. A geração de um movimento retilíneo com elementos mecânicos conjugados com acionamentos elétricos. sem absorver. expulsar. elevar. portanto. Emprego: na fabricação de ferramentas e dispositivos. O retrocesso efetua-se mediante uma mola ou por uma força externa.Elementos pneumáticos de função retilínea (cilindro) A energia pneumática será transformada. por cilindros pneumáticos. energia elevada. é relativamente custosa e ligada a certas dificuldades de fabricação e durabilidade. cilinDros De ação simples Os cilindros de ação simples são acionados por ar comprimido de um só lado. e. em movimentos retilíneos e pelos motores pneumáticos em movimentos rotativos. Em cilindros de ação simples com mola montada. Estes elementos de trabalho empregam-se principalmente para fixar. SENAI . o curso do êmbolo é limitado pelo comprimento da mola. trabalham em uma direção.PR 3 . Por esta razão fabricam-se cilindros de ação simples só com comprimento de até aproximadamente 100 mm. bem como em prensas de cunhar. porém. geralmente regulável. o ar entra sem impedimento pelas válvulas no cilindro e o êmbolo pode. deixando somente uma passagem pequena. um êmbolo de amortecimento interrompe o escape direto do ar. emprega-se um sistema de amortecimento para evitar impactos secos ou até danificações. ela projeta-se e desenvolve no interior do cilindro. Invertendo o movimento do êmbolo. 4 Introdução à pneumática . cilinDro De membranas De projeção Uma construção similar encontra-se em cilindros de membrana de projeção. para ser vencida absorve grande parte da energia e resulta em perda de velocidade nos fins de curso. Quando da adição de ar comprimido. Este sistema permite fazer cursos maiores (aproximadamente 50-80 mm) do que os de cilindros de membrana plana. Com o escape de ar restringido cria-se uma sobrepressão que. com força e velocidade total.cilinDro com amortecimento nos Fins De curso Quando volumes grandes e pesados são movimentados por um cilindro. movimentando a haste do êmbolo para fora. retroceder. Antes de alcançar a posição final. é limitado. efetua-se mediante êmbolo (pistão de dupla vedação). cilinDro De ação Dupla A força do ar comprimido movimenta o pistão do cilindro de ação dupla em duas direções.PR . em princípio. SENAI . Cilindros de ação dupla são utilizados especialmente onde é necessário também em retrocesso. exercer uma função de trabalho. Será produzida uma determinada força no avanço. A vedação aqui. porém é importante levar em consideração a deformação por flexão e flambagem. bem como no retrocesso. O curso.O atrito aqui é consideravelmente menor. A notações Introdução à pneumática . A rugosidade da haste. Para casos especiais executa-se o cilindro de alumínio ou de latão e de aço superfície deslizante de cromo duro. Portanto. A camisa (1) na maioria dos casos é feita de um tubo de aço trefilado a frio. Ele evita a entrada de partículas de pó e sujeira no cilindro. SENAI . peças de adaptação e vedação. tampa (cabeçote) anterior e posterior. A haste do êmbolo (4) geralmente é feita de aço beneficiado. a haste do êmbolo pode ser temperada.PR . Para a vedação da haste do êmbolo existe um anel circular (5) na tampa anterior. roscas ou flanges. Uma maior densidade superficial será alcançada por laminação com rolos. diminuindo assim o perigo de ruptura. bucha de guia. haste do êmbolo. sem costura. Para aumentar a vida útil dos elementos de vedação. Sob pedido. A fixação das tampas pode ser feita com tirantes. Na hidráulica é necessário que a haste do êmbolo seja de material duro ou temperado. Ante esta bucha encontra-se o anel limpador (7). A haste do êmbolo está guiada na bucha de guia (6). neste caso.Construção do cilindro O cilindro de êmbolo consiste em um tubo (camisa) cilíndrico. Estas execuções especiais serão empregadas para trabalhos não sempre contínuos ou onde existe a possibilidade de corrosão muito acentuada. A guarnição duplo lábio (8) veda de ambos os lados. não é necessária outra proteção. suplementarmente ainda. a superfície deslizante do tubo é brunida. Para as tampas (2) e (3) usa-se normalmente material fundido (alumínio fundido ou ferro maleável). é a 1 µm. anel limpador. Esta bucha pode ser de bronze sinterizado ou de material sintético metalizado. e como proteção anticorrosiva temos uma boa porcentagem de cromo. As roscas são geralmente laminadas. êmbolo com gaxetas (gaxeta dupla tipo copo). material: Perbunam Viton Teflon para – 20ºC até + 80ºC para – 20ºC até + 190ºC para – 80ºC até + 200ºC 7 5 6 Juntas tóricas ou “O-Ring” (9) utilizam-se para a vedação estática. sendo antes uma deformação do elemento. a haste terá atingido então. é a carga crítica ou carga de flambagem. 3 4 1 8 9 2 seleção Da haste Os cilindros pneumáticos aplicados na automatização de máquinas normalmente estão trabalhando. No instante da quebra. semelhante ao de uma barra. a situação de equilíbrio estável. a barra está submetida à tensão de ruptura. Para o dimensionamento existem diversos métodos: Compressão Johnson Euler Introdução à pneumática . se deforma. a partir deste ponto pode causar a falha no material. Este tipo de vedação não é recomendado em vedações móveis. Quando a flambagem está na iminência de ocorrer. a tensão real pode ser apenas uma fração de resistência ao escoamento e apesar disso. naturalmente. que sujeita a uma compressão no sentido do comprimento. sujeitos a força de compressão. enverga e quebra. mas nesta ocasião ela já deve ter sido encurvada e afastada da forma retilínea e a carga externa estará provocando uma tensão de flexão considerável. Não é uma falha que se inicia como resultado de uma grande tensão. consequentemente suas hastes ficam sujeitas à flambagem. pois provocam relativa perda de carga por atrito. A carga axial. Neste ponto. um acréscimo relativamente pequeno na carga. que corresponde à passagem da forma de equilíbrio estável para a de equilíbrio instável. 5 cm. sabendo-se que o curso é de 50 cm e o diâmetro é de 2.5) E = módulo de elasticidade 2.14 L = Curso do cilindro (cm) Fk = Fk = Carga máxima de trabalho S = Coeficiente de segurança (3.Fórmula De euler para calcular Flambagem p2 × E × J sK 2 × S D = Diâmetro da haste (cm) SK = Comprimento livre de flambagem (cm) = 2L p = 3.0491 x d4 A tividades Determine a carga máxima que a haste de um cilindro pneumático pode suportar.1 x 106 para aço J = momento de inércia – 0. CARGA SENAI .PR . 0 A notações Introdução à pneumática . a F = força Kgf A = área cm2 P = pressão Kgf/cm2 A tividades 01. qual será a força atuante? F = força Kgf A = área cm2 P = pressão Kgf/cm2 Fórmula para se determinar a força: F = P .PR 1 . Se aplicarmos uma pressão de 8 kgf/cm2 em um cilindro pneumático cuja área mede 120 cm2.Cálculos dos cilindros Força Do êmbolo A força do êmbolo exercida com o elemento de trabalho depende da pressão de ar. Fórmulas para se determinar a força: F = p . do diâmetro do cilindro e da resistência de atrito dos elementos de vedação. A SENAI . Se aplicarmos uma pressão de 7 kgf/cm2 num cilindro pneumático cujo diâmetro mede 10 cm.A tividades 02. Qual será a força desenvolvida? F = força Kgf A = área cm2 P = pressão Kgf/cm2 D = diâmetro cm D2 × p 4 Fórmula para se determinar a força: F = P x A Fórmula para se determinar a área: A= 03. sabendo-se que a área do cilindro mede 80 cm2? F = força Kgf A = área cm2 P = pressão Kgf/cm2 Fórmula para determinar a pressão P = F A 04. Área do êmbolo A= D2 × p 4 Área da coroa circular Acc = (D2 − d2 ) × p 4 Força de êmbolo ao avanço F = P × A Força de êmbolo ao retrocesso F = P × AC 2 Introdução à pneumática . diâmetro da haste mede 5 cm. Determine a força de avanço e (retrocesso) num cilindro pneumático cujo diâmetro mede 10 cm. Que pressão será necessária aplicar em um cilindro pneumático para suspender 580 Kgf. para poder produzi-lo e para saber quais as despesas de energia. calcula-se o consumo de ar como segue. um pouco maior. A velocidade de êmbolo pode ser regulada com válvulas apropriadas. Em cursos longos. Em uma determinada pressão de trabalho.comprimento De curso O comprimento de curso em cilindros pneumáticos não deve ser maior do que 2000 mm. 033 Q= 1000 SENAI . A pneumática não é mais rentável quando de êmbolo de diâmetro grande e de curso muito longo. é necessário determinar o diâmetro da haste do êmbolo.1-1.033 Fórmulas para o cálculo Do consumo De ar Cilindros de ação simples 1. empregam-se para velocidades menores ou maiores. Válvula reguladora de fluxo e válvula de escape rápido.PR 3 . bem como da vazão da válvula de comando. As velocidades de êmbolos em cilindros normais são de 0. do comprimento da tubulação entre a válvula e o cilindro. velociDaDe De cilinDros A velocidade de cilindros pneumáticos depende da carga. A relação de compressão P2 será calculada assim: P1 1.033 + pt × Nc × Ct × 0. Para evitar uma flambagem. Além disto.5 m/s. consumo De ar É importante conhecer o consumo do ar da instalação. A velocidade é influenciada também pelo amortecimento nos fins de curso. a carga mecânica sobre a haste do êmbolo e nos mancais é grande.033 + pressão de trabalho em bar 1. é aconselhável prolongar as buchas de guias da haste do êmbolo. num determinado diâmetro de cilindro e num determinado curso. Com cilindros especiais (cilindros de impacto) podem ser alcançadas velocidades até 10 m/s. 7854 × D2 1. quando a haste de êmbolo está na faixa de amortecimento à alimentação de ar passa através de um regulador de fluxo unidirecional. provocando assim uma diminuição momentânea de velocidade. pois o consumo de ar é muito alto. da pressão de ar. 033 + Pt × Nc [ 0.033 = pressão atmosférica Pt = pressão de trabalho kgf/cm2 Nc = número de cursos min Ct = curso de trabalho cm p 4 D = diâmetro do cilindro cm 0. Fórmula para Determinar o consumo De ar 1. A pressão de trabalho é de 6 kgf/cm2. 033 + Pt = Relação de Compressão 1.Onde: Q = consumo de ar l/min 1. 033 4 Introdução à pneumática . 033 Q= 1000 Onde: Q = Volume de ar consumido: (l/min) D = Diâmetro do cilindro: cm D = Diâmetro da haste: cm Ct = Curso de trabalho: cm Nc = Número de cursos/min (nº de ciclos) Pt = Pressão de trabalho: kgf/cm2 1. 785 × Ct × (2D2 − d2 )] 1. 7854 = exemplo: Qual o consumo de ar de um cilindro de dupla ação com diâmetro de 5 cm (diâmetro de haste do êmbolo 2 cm e 10 cm de curso)? O cilindro faz 10 cursos por minuto. com campo angular limitado. A capacidade dos motores depende da pressão de entrada. axialmente posicionados. número de pistões. através de uma biela. em movimento giratório. aciona o eixo de motor. Dois pistões são alimentados simultaneamente com ar comprimido. Um disco oscilante transforma a força de 5 cilindros. SENAI .PR . como: motor de pistão motor de palhetas motor de engrenagem Turbinas motores De pistão Este tipo está subclassificado em motores de pistão radial e axial. o ar. segundo a construção. área dos pistões e dos cursos destes. Por pistões em movimento inverso. Para que seja garantido um movimento sem golpes e vibrações são necessários vários pistões. é um dos elementos pneumáticos mais usados.Elementos pneumáticos de trabalho de ação rotativa motor pneumático O motor pneumático. O modo de trabalho dos motores de pistão axial é similar ao dos motores de pistão radial. Os motores pneumáticos estão classificados. Com isto obter-se-á um momento de inércia equilibrado. A faixa de potência em pressão normal de ar está em 1. os motores pneumáticos geralmente são fabricados como máquinas rotativas com lamelas. motor De lamelas (palhetas) Graças à construção simples e de pequeno peso.5 – 19 Kw (2-25 CV). As palhetas colocadas nas ranhuras serão. garantindo um movimento do motor uniforme e sem vibrações. A rotação máxima está fixada em 5000 rpm. em princípio. A vedação individual das câmaras é garantida. afastadas contra a parede interna do cilindro. O rotor está fixado excentricamente em um espaço cilíndrico. as palhetas serão afastadas contra a parede interna do cilindro. já antes de acionar o motor. contrários aos compressores de células múltiplas (compressor rotativo). Estes são. Existem motores pneumáticos com rotação à direita e à esquerda. O rotor é dotado de ranhuras. Introdução à pneumática . Por meio de pequena quantidade de ar. pela força centrífuga. Motor radial Motor axial. Insensível contra poeira. A direção de rotação destes motores. A faixa de potência é de 0. O ar entra na câmara menor. Motor de lamelas Rotação à direita Rotação a esquerda motores 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. motores desta execução têm geralmente entre três a dez palhetas. fabricados com engrenagens retas ou helicoidais. SENAI .Tipos diferentes de construção.1-24 CV). Existem unidades com rotação à direita e à esquerda. nas quais pode atuar o ar. calor. expandindo-se na medida do aumento da câmara. a outra livre no outro eixo. Estes motores. A velocidade do rotor varia de 3000 rpm a 8500 rpm. Grande escolha de rotação. Conservação e manutenção insignificantes. A faixa de rotação. turbomotores Turbomotores somente podem ser empregados para trabalhos leves. Características dos motores pneumáticos: Regulagem sem escala de rotação e do momento de torção. empregados como máquinas de acionar.PR . Uma engrenagem é montada fixa no eixo do motor. porém é muito ampla (em equipamentos dentários até 500. Seguro contra explosão. água. sempre de acordo com o tamanho da área de ataque das palhetas. frio. o encosto das palhetas é feito por pressão de molas. estão à disposição com até 44 Kw – 60 CV. Estas formam no motor câmaras de trabalho.1-17 Kw (0.000 rpm). Sentido de rotação fácil de inverter. Construção leve e pequena. O modo de atuar corresponde ao contrário do princípio de um turbocompressor. é inversa. Seguro contra sobrecarga. A notações Introdução à pneumática . Elas comandam também a pressão ou a vazão do meio de pressão armazenada em um reservatório ou movimentada por uma hidrobomba.300. válvulas direcionais. elementos de comando e elementos de trabalho. Esta validade é definida pela norma DIN 24. razão pela qual serão denominadas “válvulas”. para todos os tipos de construção: registros. Os elementos emissores de sinal e de comando influenciam o processo dos trabalhos. A denominação “válvula” é válida. correspondendo à linguagem internacionalmente usada. válvulas de esfera. As válvulas são aparelhos de comando ou de regulagem de partida. Válvulas de bloqueio 3. serão subdivididas em cinco grupos: 1. Válvulas de fluxo (vazão) 5. etc. válvulas de assento. segundo as suas funções. Válvulas de pressão 4. Válvulas de fechamento SENAI . conforme recomendação da CETOP (Comissão Européia de Transmissões Óleo – hidráulica e pneumática). parada e direção.PR . As válvulas. Válvulas direcionais 2.Generalidades Os comandos pneumáticos consistem em elementos de sinal. 0 A notações Introdução à pneumática . nas paradas e na direção do fluxo. 3.PR 1 . simbolização De válvulas Em esquemas pneumáticos usam-se símbolos para a descrição de válvulas emissoras de sinal. SENAI . 4 ou 5 vias. principalmente nas partidas. As válvulas simbolizam-se com quadrados O número de quadrados unidos indica o número de posições que uma válvula pode assumir. de comando e para válvulas direcionais de 2.Válvulas direcionais São aparelhos que influenciam o percurso de um fluxo de ar. d). a b 2 Introdução à pneumática . As ligações (entrada e saída) serão caracterizadas por tracinhos externos. As linhas indicam as vias de passagem. c. b. o número de trações indica o número de vias. As posições de comando podem ser indicadas por letras minúsculas (a. Os fechamentos são indicados dentro dos quadrados com tracinhos transversais. até que se cubram as vias com as ligações. Outras posições obter-se-ão deslocando os quadrados. As setas indicam a direção do fluxo. A união de vias dentro de uma válvula é simbolizada por um ponto.A função e o número de vias serão desenhados nos quadrados. .. C... e com a qual começa o programa previsto... .....Escapes (exaustão) . marcam-se as vias com letras maiúsculas............... R.............PR 3 ... Segundo a (NORMA DIN 24300) Para garantir uma identificação e uma ligação correta das válvulas... T........... ...... .... D.............. considere: .... Posição de partida (inicial) será denominada aquela que os elementos móveis da válvula assumam após montagem na instalação e ligação da pressão de rede...Linhas de comando (pilotagem) .............................................. Define-se como posição de repouso aquela condição em que... resumo Das válvulas Direcionais Válvula direcional de 2 vias (2/2) fechada SENAI ... Y................ Posição do meio = posição de repouso.. Z... através de molas..Vias para utilização (saídas) ......Linha de alimentação (entrada) .. os elementos móveis da válvula são posicionados enquanto esta não está sendo acionada..... S....... bem como na possível ligação elétrica.. Vias de exaustão com conexão (escape dirigido)...... B.. X... por exemplo........ Triângulo afastado do símbolo. A.......Válvula com 3 posições de comando. a 0 b Vias de exaustão sem conexão (escape livre) Triângulo no símbolo...... P............... Válvula direcional de 2 vias (2/2) aberta Válvula direcional de 3 vias (3/2) fechada Válvula direcional de 3 vias (3/2) aberta Válvula direcional de 3 vias (3/3) fechada Válvula direcional de 4 vias (4/2) 1 via em pressão 1 via em exaustão Válvula direcional de 4 vias (4/3) posição de repouso fechado 4 Introdução à pneumática . Válvula direcional de 4 vias (4/3) posição de repouso A e B em exaustão Válvula direcional de 5 vias (5/2) dois escapes Válvula direcional de 6 vias (6/3) 3 posições de fluxo A denominação de uma válvula depende do número de vias (conexões e do número das posições de comando). SENAI . e o segundo a quantidade das posições de comando da válvula. O primeiro número indica a quantidade de vias. As conexões de pilotagem não são consideradas como vias.PR . A notações Introdução à pneumática . Ex.AmARELO: indica uma restrição no controle da passagem de fluxo. . As cores utilizadas para este fim são normalizadas. Ex. Ex.AZUL: indica fluxo em descarga. . colorindo as linhas de fluxo.VERDE: indica sucção ou linha de drenagem. Apresentamos abaixo as cores normalizadas pela ANSI (American National Standard Institute) que substitui a organização ASA. SENAI . pilotagem ou que a pressão básica foi reduzida.PR . escape ou retorno. .LARANJA: indica a linha de comando.: armazenagem. ou qual o trabalho que este desenvolverá.Cores técnicas muitas vezes em nossa empresa.VERmELHO: indica pressão de alimentação. . Ex. Ex.: sucção de compressor. deparamo-nos com problemas de interpretação de um circuito complexo para depois explicar seu funcionamento. é a pressão do processo de transformação de energia. Um circuito pneumático ou hidráulico pode ser mais facilmente interpretado quando trabalhamos com cores técnicas. .: utilização de válvula de controle de fluxo.: exaustão para atmosfera. a fim de identificarmos o que está ocorrendo com o fluxo. .: compressor. Ex.VIOLETA: indica que a pressão do sistema de transformação de energia foi intensificada.: multiplicador de pressão. Ex.: pilotagem de uma válvula.BRANCO: indica fluido inativo. Sua padronização de cores é bem completa e abrange a maioria das necessidades de um circuito: . porém existe uma diversificação em função da norma seguida. pressão normal do sistema. O código apresentado pelo CETOP. Introdução à pneumática . nºs 3 e 4 – utilização. 2/2 e 3/2 duplo piloto por ex. através da Organização Internacional de Normalização – ISO. 3/2 e 3/3. 3 e 5 – escape ou exaustão: orifício de liberação do ar utilizado em válvulas 5/2 e 5/3. 3/3. Orifício nº 1 corresponde ao suprimento principal: 2 e 4 são aplicações. sendo complementada com parte literal. quando ocorrer à pilotagem. saída: orifício de aplicação em válvula de 2/2. não havendo a preocupação de utilizar uma padronização universal. 5/2 e 5/3. Nº 14 – comunica a alimentação 1 com o orifício de utilização 4. filtros.). etc. o orifício 2 é sempre conectado internamente com o orifício 3. vem sendo estudado para que se torne uma norma universal. 4/2 e 4/3. reguladores. bloqueia o orifício de alimentação (vál. nº 2 – utilização. nº 10 – indica um orifício de pilotagem que ao ser influenciado isola.iDentiFicação Dos oriFÍcios De uma válvula As identificações dos orifícios de uma válvula pneumática. nº 3 – escape ou exaustão: orifícios de liberação do ar utilizado. Numa válvula 3/2 N. nº 12 – liga a alimentação 1 com o orifício de utilização 2. A finalidade do código é fazer com que o usuário tenha uma fácil instalação dos componentes. 12 e 14. saída: orifícios de aplicação em válvulas 4/2. têm apresentado uma grande diversificação de indústria para indústria. 4/3. Em 1976 o CETOP – Comitê Europeu de Transmissões Óleo Hidráulica e Pneumática propôs um método universal para identificação dos orifícios aos fabricantes deste tipo de equipamento. Orifícios de pilotagem são identificados da seguinte forma: 10. Os orifícios são identificados como segue: nº 1 – alimentação: orifício de suprimento principal. identificando claramente a função de cada orifício. 3 e 5 escapes. Estas referências baseiam-se na identificação do orifício de alimentação 1. 14 4 2 12 5 1 3 Esta proposta é numérica como mostra a figura acima. sendo que cada produtor adota seu próprio método. quando a válvula está na posição inicial. em válvulas 3/2. nºs. quando ocorrer o comando. F. relacionando as marcas dos orifícios no circuito com as marcas contidas nas válvulas. quando na posição de manobra liga 1 com 2. a × Ct a × ct × cteA × Fc Q = .96 Gar = 1 P2 = Pressão final efetiva PSIG (Manômetro) P = Pressão Atmosférica PSI Pc = Queda de Pressão (P1 – P2) PSI Q = Vazão SCFm T1 = Temperatura absoluta ºR = ºF + 460º Se isolarmos o termo Cv da fórmula. nFpa/t3. 14.Quando a válvula assume sua posição inicial automaticamente (retorno por mola. SENAI . exemplos práticos seleção De válvulas pelo métoDo cv (conF.3-1) uniDaDes americanas Considerando as condições: Temperatura 68º F Pressão Atmosférica 14. mw ar = 28. 48 × C V Pc(P2 + Pa ) T×G Onde: G = Relação entre o peso molecular do gás e o peso molecular do ar.7 em função de P1). 7 Tc = tempo dispendido para a realização do curso segundo. considerando a vazão igual ao consumo de ar de um cilindro no avanço ou retorno.21. pressão interna) não há identificação no símbolo. teremos C v = tc tc Onde: a = área interna do cilindro pol2 (in2) Ct = curso do cilindro pol (in) Cte A = constante (tabelada em função de queda de pressão) Fc = fator de compressão = 14 × 7 + P1 (valor na tabela 14.7 psi Umidade relativa do ar 36% Q = 22.PR . deve movimentar uma peça no tempo máximo de 2 segundos para que a produção desejada seja atingida.037 0.1 7.085 0.0 3.048 0.111 0.1 5.034 0.032 0.023 0.2 0.pressão De entraDa psig 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 constante “a” para várias QueDas De pressão Fator De compressão 2 psig 1.7854 .073 0.4 3.046 0.103 0.051 0.023 0.084 0.065 0.100 0.5 9.068 0.7854 (d)2 a = 0.040 10 psig – 0.044 0.039 0.055 0.4 7.152 0.8 8.035 0.028 0.033 0.026 0.046 0.031 0.030 0.048 0.079 0.4 5.065 0.091 0.126 0.021 Exemplo Um cilindro de q = 8”.071 0.055 0.065 0.040 0.044 0. 82 a= Cv = Cv = 0 Introdução à pneumática .7 4.059 0.029 20 psig – – 0.8 6. A = 0.075 0.7 2. curso 12”.042 0.025 0. A válvula de comando é alimentada com P1 = 80 psi para que a força exercida pelo cilindro torne-se compatível com o trabalho.063 Queda de pressão: Pc 5 psig 0. Estes símbolos podem ser empregados em esquemas e diagramas. afixados em máquinas operatrizes (DIN 55. movimento em linha reta em duas direções.003. estão relacionados mais alguns símbolos e convenções importantes.Símbolos e normas de apresentação Neste capítulo sob orientação das diretrizes VDI 3.260 e DIN 55. assim como em placas sem texto.003). movimentos movimento em linha reta na direção indicada pela seta.PR 1 . SENAI . na direção da seta. movimento limitado. movimento giratório em duas direções. 2 Introdução à pneumática . movimento limitado. movimento giratório limitado. na direção da seta. em linha reta. movimento giratório na direção da seta. uma única vez para frente e para trás. em forma contínua. em linha reta. na direção da seta. na direção da seta. em linha reta. para frente e para trás.movimento limitado. Uma rotação / Ciclo único Rotações por minuto (RPm) min sÍmbolos para uniDaDes Funcionais “segunDo vDi 320 para a representação no Diagrama trajeto passo” Ligar (Partida) Desligar (Parada) Ligar / Desligar SENAI .Rotações / Ciclo contínuo.PR 3 . Partida automática Pressionar (Circuito ligado enquanto o botão permanecer acionado) Parada de Emergência (cor vermelha) Elemento Fim de Curso pressostato P 500 KPa 5 bar Temporizador a1 v b1 4 Introdução à pneumática . Condição “ou” (sinal – V) a1 v b1 Condição “E” (sinal -.a ) a1 Ramificação Vindo de uma outra máquina Indo para uma outra máquina SENAI . ) a1 v b1 Condição “Não” (sinal .PR . Vermelho: Eliminação de condições perigosas .Verde: Não é usado para marcar um estado de ligação.cores De iDentiFicação para botões e inDicaDores luminosos (conForme Din 43.0) Geral: . Determinado: cor Vermelho botões Parada / Desligamento Desligamento de Emergência Partida para o primeiro ciclo Liga Partida inDicaDores Estado de ligação (ligado) Falha Amarelo Preto Verde Azul Estado de desligamento (partida) Confirmação Formas De energia Hidráulica Pneumática mecânica Elétrica Introdução à pneumática . simbolização pneumática Din/iso 121 e sÍmbolos não normalizaDos: Compressor Bomba de vácuo motor pneumático e velocidade constante com um sentido de rotação motor pneumático de velocidade constante com dois sentidos de rotação motor pneumático com volume variável com 1 sentido de rotação motor pneumático com volume variável com 2 sentidos de rotação SENAI - PR motor pneumático com campo giratório ilimitado Cilindro de ação simples, retorno por força externa Cilindro de ação simples, retorno por mola Cilindro de ação dupla com haste de êmbolo unilateral Cilindro de ação dupla com haste de êmbolo passante Cilindro diferencial com haste de êmbolo reforçada Introdução à pneumática Cilindro de ação dupla com amortecimento regulável em ambos os fins de curso Cilindro telescópico de ação simples com retorno por força externa. Cilindro telescópico de ação dupla Intensificador para o mesmo meio de pressão Intensificador para o ar e óleo Conversor do meio de pressão, por ex.de ar para óleo SENAI - PR comanDo e regulagem De energia: válvulas Direcionais Válvula direcional de 2 vias – 2 posições – posição normal fechada Válvula direcional de 2 vias – 2 posições – posição normal aberta Válvula direcional de 3 vias – 2 posições – posição normal fechada Válvula direcional de 3 vias – 2 posições – posição normal aberta Válvula direcional de 3 vias – 3 posições – posição intermediária fechada Válvula direcional de 4 vias – 2 posições 0 Introdução à pneumática . PR 1 .Válvula direcional de 4 vias – 3 posições – posição intermediária fechada Válvula direcional de 4 vias – 3 posições – posição intermediária com saídas em exaustão Válvula direcional de 5 vias – 2 posições Válvula direcional de 5 vias – 3 posições – posição intermediária fechada Válvula direcional com posições intermediárias de comando e com 2 posições finais a Válvula e simbolização simples. Por exemplo: com 4 vias – 2 posições b SENAI . válvulas De bloQueio Válvula de retenção sem mola Válvula de retenção com mola Válvula de retenção comandada Válvula alternadora (Elemento “ou”) Válvula de escape rápido Válvula de simultaneidade (Elemento “E”) 2 Introdução à pneumática . com escape (Função de 3 vias). ajustável (Não Normalizada) Válvula de retardo (TEmPORIZADOR) Válvula reguladora de pressão sem orifício de escape Válvula reguladora de pressão com orifício de escape SENAI .PR 3 .válvulas De pressão: Válvula limitadora de pressão regulável (Alívio) Válvula de seqüência regulável sem escape Válvula de seqüência. acionamento manual. retorno por mola 4 Introdução à pneumática . Válvula reguladora de fluxo.válvulas De Fluxo: Válvula de fluxo com estrangulamento constante Válvula de diafragma com estrangulamento constante Válvula reguladora de fluxo com estrangulamento regulável nos dois sentidos. acionamento mecânico ou rolete. Válvula reguladora de fluxo. PR .válvula De Fechamento: Válvula de fechamento. simbolização simplificada válvula regulaDora De Fluxo com retenção em ligação paralela: Válvula reguladora de fluxo com retorno livre Válvula reguladora de fluxo com diafragma e retorno livre transmissão De energia: Fonte de pressão Linha de trabalho (Utilização) SENAI . Linha de comando (pilotagem) Linha de escape (exaustão) Tubulação flexível Instalação elétrica Conexão Fixa (derivação) Cruzamento de linha não ligada Introdução à pneumática . Ponto de escape Escape livre Escape dirigido Ponto de ligação de pressão fechado Ponto de ligação de pressão com conexão Conexão rápida. acoplada com válvulas de bloqueio sem abertura mecânica SENAI .PR . Conexão rápida. desacoplada.Conexão rápida. canal aberto Conexão giratória em um só sentido Conexão giratória nos dois sentidos Silenciador Introdução à pneumática . canal fechado Conexão rápida. acoplada com válvulas de bloqueio com abertura mecânica (engate rápido). desacoplada. Reservatório pneumático (acumulador) Filtro Separador de água com dreno manual Separador de água com dreno automático Filtro com separador de água com dreno automático Secador de ar SENAI .PR . Lubrificador Unidade de conservação (filtro. movimento giratório em dois sentidos Engate (trava) 100 Introdução à pneumática . lubrificador e manômetro). válvula reguladora de pressão. Refrigerador (resfriador) acionamento – peças mecânicas Eixo. Simbolização simplificada. movimento giratório em um sentido Eixo. Trava (Símbolo para o meio de acionamento para destravar) Dispositivo de avanço intermitente Conexão articulada simples Conexão articulada com eixo de alavanca passante Articulação com ponto fixo (oscilante) SENAI .PR 101 . meios De acionamento manual (muscular): Geral Por botão Por alavanca Por pedal acionamento mecânico: Por came 102 Introdução à pneumática . PR 103 .Por mola Por rolete apalpador Por rolete apalpador com retorno em vazio (gatilho) Por apalpador (não normalizado) acionamento elétrico: Por eletro-imã com um enrolamento ativo (bobina solenóide) SENAI . Por eletro-imã com duas bobinas atuando em sentido contrário Por motor elétrico com movimento giratório contínuo M Por motor elétrico de passo (intermitente) Acionamento por pressão: Direto por aumento de pressão (positivo) Direto por alívio de pressão (negativo) 104 Introdução à pneumática . PR 10 .Por acionamento de pressão diferencial Centragem por pressão Centragem por mola Indireto por aumento de pressão (servo-piloto positivo) Indireto por alívio de pressão (servopiloto negativo) SENAI . cada acionamento gerando um estado alternado. indireto (não normalizado) Por pressão.Por amplificador (não normalizado) Por amplificador. divisor binário (não normalizado) acionamento combinaDo Por eletroímã e válvula servo-comandada Por eletroímã ou válvula de servo-comando 10 Introdução à pneumática . PR 10 .Por eletroímã ou acionamento manual com mola de retorno Geral: Símbolo simplificador para acionamentos diversos (especificar no rodapé) aparelhos Diversos Indicador de pressão (manômetro) Indicador de pressão diferencial Indicador de temperatura SENAI . Aparelho medidor de fluxo (vazão) Aparelho medidor de fluxo (volume) Conversor pneumático-elétrico Aparelho sensitivo de pressão (pressostato) Aparelho sensitivo de temperatura (termostato) tº 10 Introdução à pneumática . PR 10 .Aparelho sensitivo de fluxo Indicador óptico sÍmbolos especiais – não normalizaDos: Sensor de reflexão Bocal transmissor para barreira de ar SENAI . 110 A notações Introdução à pneumática . o elemento de interligação é o conversor de sinais.PR 111 . comandos pneumáticos são construídos principalmente como “comandos de impulso” com fundamento tecnológico. Os comandos eletropneumáticos compõem-se normalmente de uma parte de trabalho pneumático e uma parte de comando. porém. Na técnica de comando. parte do trabalho e parte do comando misto em ambas as técnicas. se bem que isto ultrapassa os limites aqui estabelecidos e não é imprescindível. ou. pois. Como já se descreveu anteriormente. pretensões de integridade do assunto. Entende-se por comando eletropneumático todos os sistemas que correspondem de alguma forma a ambas as formas de energia. também. . É.Comandos eletropneumáticos compõem-se de uma parte do trabalho pneumático e uma parte do comando eletromecânico.Para a combinação entre pneumática e a elétrica. as medidas de proteção e prescrições de segurança. . Também os elementos e equipamentos disponíveis para este campo serão apresentados e explicados apenas abreviadamente. para a compreensão dos comandos simples apresentados. portanto. porém é possível estabelecer parcialmente uma posição inversa ou mista. entretanto. uma vez que os principais elementos construtivos contactores e relés são equipamentos com retorno automático. encontrar-se-á principalmente “comandos de retenção”. parte do trabalho elétrico e parte do comando pneumático. . não havendo. devido à existência da “válvula de impulso”. entretanto. SENAI .Eletropneumática A fim de dar uma visão de conjunto à técnica de comando elétrica e eletromecânica. Não se abordarão.Conversor de sinais mais simples. a combinação é uma chave elétrica acionada por um cilindro pneumático de simples ação. nesta extensão. possível estabelecer parcialmente uma disposição inversa. torna-se necessário relacionar brevemente os conceitos fundamentais e prescrições mais importantes deste campo. Os sinais provenientes de comandos pneumáticos podem ser usados em forma direta para acionar contactores.A pressão indicada para esta combinação é de 0.Câmara de ligações (parte elétrica) . botoeira. . .O contactor principal acionado pneumaticamente está formado por: . . .interruptor.Cilindro de simples ação (parte pneumática) .Os contactores-conversores de sinais podem ser aplicados no acionamento de elementos elétricos.Pistão de comando Contactor-conversor de sinais. chave bloqueável 112 Introdução à pneumática .6 a 10 bares. etc. para desligar motores de acionamento. controle de produção de peças.Decomposição dos comandos elétricos segundo a sistemática de fluxo de sinais: Saida de sinais Processamento de sinais Entrada de sinais Elementos de comando e trabalho Equipamento para a entrada de sinais: a) Equipamentos que recebem ordens de informações manuais: . Chave fim de curso com resposta instantânea. alavanca tipo torquilha). chave magnética). rolete fixo. os contactores dividem-se em: Contactor de potência Contactor auxiliar (contactor de comando) Contactor de remanescência Relés Relés de remanescência Relés de bloqueio/relés alternadores Relés de impulso de corrente Relés de tempo Relés de contatos deslizantes Relés oscilantes Contactores auxiliares: a) Os contactores normalmente abertos são designados através dos algarismos finais 3 e 4. 11 21 31 12 22 32 SENAI . . Algarismo anterior indica um número corrente. .b) Equipamentos que transmitem informações da instalação de comando (posições e estados de elemento de trabalho).Chave fim de curso com dispositivo apalpador (came. rolete escamoteável. 13 23 33 14 24 34 b) Os contatos normalmente fechados recebem algarismos finais 1 e 2.PR 113 . Equipamento para o processamento de sinais: contactor Segundo o campo de aplicação. chave de aproximação eletrônica.Chave fim de curso sem contato físico (barreiras fotoelétricas. . Algarismo anterior indica um número corrente. Na composição de esquemas. em sua posição de repouso.Os bornes de conexão dos sistemas de acionamento são designados por letras (minúsculas) a. b. c.. em geral. o desenho dos símbolos deve observar a facilidade de supervisão e. deve ser representado em estado desligado. livre de corrente e os equipamentos. . 13 a b 14 23 33 41 51 24 34 42 52 114 Introdução à pneumática .. a b Exemplo: Para um contactor auxiliar com 3 contatos normalmente abertos e 2 normalmente fechados. Ao soltar o botão deve retornar à posição inicial.2 2 1 3 0.1 Alimentação Lubrefil SENAI .0 Cilindro pneumático de ação simples c/ retorno por mola. ESQUEmA DE COmANDO 1. 1. Válvula direcional 3/2 NF. Acionada por botão c/ retorno por mola. avançar.Tarefas pneumáticas e eletropneumáticas comanDo De cilinDro De ação simples Tarefa 01 O êmbolo de um cilindro pneumático de ação simples deve. ao acionar um botão.PR 11 . 2 2 1 14 1.0 12 2 1.comanDo De um cilinDro De ação simples com controle De velociDaDe no avanço e retorno Tarefa 02 ação simples deve avançar com controle de velocidade que será efetuado pela válvula de controle de fluxo. O acionamento deve ser manual através de dois pontos distintos. 1. ESQUEmA DE COmANDO Ao acionar o botão o cilindro pneumático de comanDo com válvula alternaDora Tarefa 03 esteira transportaDora COmANDO COm VÁLVULA DE SImULTANEIDADE Com um cilindro de ação dupla devem ser deslocadas peças de uma esteira para outra.6 3 1. Ao soltar a botoeira o cilindro deve retornar com controle de velocidade efetuado pela 2ª válvula de fluxo.1 3 2 1 4 5 12 1.4 2 1 3 0.1 11 Introdução à pneumática . 1 3 1 3 SENAI . voltarem para sua posição inicial.6 3 12 1.5 TEMPORIZADOR 2 12 1.4 2 1 3 2 1 4 5 1. durante 10 segundos.1 3 1. deve apertar.0 ESQUEmA DE COmANDO 12 2 1. o cilindro avança após alcançar sua posição final.1 3 2 1 4 5 14 1.2 2 1 0. 1.0 12 1.PR 11 . as peças entre si e em seguida. NF acionadas por botões.2.1 colagem De peças De material plástico Tarefa 05 O sinal de partida é emitido mediante o acionamento do botão 1.prensa pneumática Tarefa 04 A haste de um cilindro de ação dupla deverá avançar após o acionamento de duas válvulas direcionais de 3/2. ESQUEmA DE COmANDO 1.2 2 1 14 0. 4 2 1 3 3 1.0 1. ESQUEmA DE COmANDO 1.2 14 1. e o cilindro retorna à sua posição inicial.4.03 12 2 1 1.02 1.comanDo automático para máQuinas operatrizes Tarefa 06 Acionando-se o botão com trava 1.1 2 3 1 4 1. Destravando o botão desliga-se o sistema.1 circuito pneumático seQÜencial intuitivo Tarefa 07 MOVIMENTO 1 2 3 4 5 + CILINDRO “A” + CILINDRO “B” - 11 Introdução à pneumática .3 1.3 2 1 3 5 0. ocorre o avanço e retorno automático do cilindro pneumático de dupla ação.2 1. ESQUEmA DE COmANDO 1.0 2.2 1.02 1.1 2 3 2 1 3 1.4 2 0.1 1 3 2.3 2.0 1.3 2.02 2.1 2 3 2 1.3 1 3 2 2.2 1 3 1 1.03 4 1 5 2.03 4 1 5 2 3 2.3 12 14 12 14 métoDo para construção De comanDo cascata comanDo para Dois grupos De alimentação 12 3 2 1 4 5 14 SENAI - PR 11 comanDo para três grupos De alimentação 12 3 12 2 1 2 3 1 4 5 4 5 14 14 COmANDO PARA QUATRO GRUPOS DE ALImENTAçãO 12 3 12 12 2 1 2 3 3 1 2 4 5 14 4 5 4 5 14 14 1 construa um esQuema pneumático seQÜencial cascata conForme o gráFico abaixo: Tarefa 08 MOVIMENTO CILINDRO “A” CILINDRO “B” - 1 2 3 4 5 + + 120 Introdução à pneumática construa o esQuema De comanDo pelo métoDo cascata 1.0 2.0 1.02 1.1 2 3 1 4 1.03 2.02 2.1 2 3 1 4 2.03 12 14 12 14 5 5 12 2 3 1 4 5 14 comanDo elétrico com intertravamento Tarefa 09 A mesa transportadora de uma máquina é movida por um cilindro pneumático. A ordem de avanço e retorno será efetuada por intermédio de elementos de sinais no esquema abaixo. Ao acionar o botão b1, comuta-se o solenóide, permanecendo nesta posição mesmo após a extinção do sinal. A posição alcançada pela mesa permanece até que seja introduzido um sinal contrário pelo botão b2, retornando à posição inicial. Y1 Y2 ESQUEmA PNEUmÁTICO CONSTRUA O ESQUEmA ELÉTRICO SENAI - PR 121 o cilindro avança e permanece avançado. A parada da máquina será feita através do botão b0.comanDo elétrico em paralelo Tarefa 10 O comando de um cilindro pneumático de ação dupla deve ser feito de duas diferentes posições. Este comando necessita de contactor para fazer a retenção. Y1 Y2 FC1 FC2 ESQUEmA PNEUmÁTICO CONSTRUA O ESQUEmA ELÉTRICO 122 Introdução à pneumática . o avanço e o retorno serão efetuados pelas chaves fim de curso FC1 e FC2. Y1 ESQUEmA PNEUmÁTICO CONSTRUA O ESQUEmA ELÉTRICO comanDo automático para máQuina operatriz Tarefa 11 O cilindro pneumático de ação dupla da mesa de uma lixadeira entra em movimento quando o operador aciona o botão b1. Acionado o botão b0 desliga-se o sistema e o cilindro retorna à posição inicial. Se acionarmos o botão b1. ou o botão b2. colagem De peças De material plástico Tarefa 12 O sinal de partida é emitido mediante um botão manual. Y1 Y2 FC1 ESQUEmA PNEUmÁTICO CONSTRUA O ESQUEmA ELÉTRICO comanDo elétrico automático Tarefa 13 Comando elétrico automático para que o cilindro pneumático execute um determinado número de ciclos. voltar a sua posição inicial. O cilindro. deve apertar durante 10 segundos as peças entre si. ESQUEmA PNEUmÁTICO Y1 Y2 FC1 FC2 CONSTRUA O ESQUEmA ELÉTRICO SENAI .PR 123 . após alcançar sua posição final. e em seguida. Acionando o botão b1.Acionando novamente o botão b1.comanDo elétrico para prensa pneumática Tarefa 14 Circuito elétrico para acionar uma prensa automática: O cilindro somente avança quando forem acionados simultaneamente os dois botões de partida. o êmbolo do cilindro avança. de maneira que a cada acionamento o botão b1 ocorrerá um movimento do cilindro. ESQUEmA PNEUmÁTICO Y1 124 Introdução à pneumática . o cilindro retorna. Caso seja acionado qualquer dos botões individualmente. Observação: Para este comando será necessário utilizar uma botoeira de impulso e 3 contactores. sucessivamente. E assim. ESQUEmA PNEUmÁTICO Y1 CONSTRUA O ESQUEmA ELÉTRICO comanDo eletropneumático Flip-Flop Tarefa 15 Desenvolva um circuito eletropneumático para ser comandado da seguinte forma: . . o cilindro permanece recuado. Acionando o FC1 avance novamente até atingir o FC3. GRÁFICO 1 2 3 4 5 6 ESQUEmA PNEUmÁTICO FC1 FC2 FC3 Y1 Y2 CONSTRUA O ESQUEmA ELÉTRICO SENAI . Após acionar FC2. Seqüência conforme o gráfico abaixo.circuito eletropneumático com avanço em estágios Tarefa 16 Desenvolva um circuito eletropneumático de modo que se acionando o botão b1. o cilindro avance até atingir o FC2. deverá retornar ao ponto inicial (ciclo único). Após acionar o FC3. retorne ao início.PR 12 . circuito elétrico seQÜencial Tarefa 17 Desenvolva um circuito eletropneumático automático para executar a seqüência conforme o gráfico abaixo. GRÁFICO MOVIMENTO 1 2 3 4 5 + CILINDRO “A” + CILINDRO “B” - ESQUEmA PNEUmÁTICO FC1 FC2 FC3 FC4 Y1 Y2 Y3 Y4 CONSTRUA O ESQUEmA ELÉTRICO 12 Introdução à pneumática . o circuito funciona automático. Acionando o botão b1. desliga-se o sistema. Acionando o botão b0. circuito elétrico seQÜencial Tarefa 18 Desenvolva um circuito eletropneumático automático para executar a seqüência conforme o gráfico abaixo: Acionando o botão b1. GRÁFICO MOVIMENTO 1 2 3 4 5 + CILINDRO “A” + CILINDRO “B” - ESQUEmA PNEUmÁTICO FC1 FC2 FC3 FC4 Y1 Y2 Y3 Y4 CONSTRUA O ESQUEmA ELÉTRICO SENAI . Acionando o botão b0. desliga-se o sistema.PR 12 . o circuito funciona automático. 12 A notações Introdução à pneumática . álgebra De boole APRESENTAçãO A álgebra de Boole é um sistema binário criado para analisar matematicamente a lógica do pensamento humano. .Elaboração do diagrama lógico. SENAI . Na automação. . a lógica fixa é fundamental para comandar desde máquina-ferramenta com seqüências simples de movimento até os mais complexos robôs manipuladores. as técnicas e procedimentos necessários à concepção e elaboração de esquemas de comando pneumáticos por meio dos seguintes passos: . . O objetivo desta publicação é desenvolver. A álgebra booleana opera com variáveis que só podem assumir dois estados lógicos e antagônicos entre si.circuitos lógicos INTRODUçãO A utilização de circuitos lógicos de comando vem intensificando-se com a modernização dos processos de produção.Construção do circuito pneumático de acordo com o diagrama lógico. representados pelos números binários 0 e1.Pneumática . . .Extração e simplificação da expressão booleana. tendo por base a Álgebra de Boole.Determinação da tabela verdade.PR 12 .Identificação das variáveis lógicas da situação problema.Estabelecimento dos níveis lógicos de cada variável. Y será necessariamente operações lógicas A relação entre duas ou mais variáveis que representam estados binários é estabelecida através de operações lógicas. As operações lógicas classificam-se em: operação proDuto A operação produto é representada pelo elemento E. Se A ou B forem falsos. Então: Registro (A) Aberto → 1 fechado → 0 uma proposição falsa. B = a válvula direcional que comanda o cilindro for acionada. Desta forma.Para melhor entendimento vamos considerar o símbolo 1 para representar a ocorrência de um fato e o símbolo 0 para negar essa ocorrência. podemos atribuir estados lógicos 0 e 1 para diversas situações exemplificadas abaixo: estaDos lógicos 1 0 sim não avanço retorno aberto fechado situações verdadeiro falso ligado desligado ativado desativado acionado desacionado Exemplo: Um cilindro pneumático Y de simples ação com retorno por mola avançará sempre que duas condições forem satisfeitas: A = o registro da rede de alimentação de ar comprimido estiver aberto. o que corresponde pneumaticamente à válvula de simultaneidade. 130 Introdução à pneumática . Registro (A) Fechado (0) Fechado (0) Aberto (1) Aberto (1) Válvula (B) Desacionada (0) Acionada (1) Desacionada (0) Acionada (1) Cilindro (Y) Retorna (0) Retorna (0) Retorna (0) Avança (1) Válvula (B) acionada → 1 desacionada → 0 Cilindro (Y) avança → 1 retorna → 0 Portanto Y será verdadeiro quando A e B forem verdadeiros simultaneamente. A tabela abaixo apresenta todas as variáveis em que Y assume níveis 0 e 1 (falso e verdadeiro). as quatro operações lógicas são: proDuto 0.0=0 1. Define-se que: 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1 operação aFirmação ou iDentiDaDe A operação afirmação é representada pelo elemento sim.0=0 1. o que corresponde pneumaticamente à válvula direcional 3/2 vias NF.1=1 soma 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=2 aFirmação 0=0 1=1 negação 0 =1 1 =0 SENAI . Define-se que: 0 =1 1 =0 Resumindo.0=0 0.PR 131 .0=0 0. Define-se que: 0=0 1=1 operação negação ou inversão A operação negação é representada pelo elemento não.Define-se que: 0.1=0 1.1=1 operação soma A operação soma é representada pelo elemento ou. o que corresponde pneumaticamente à válvula 3/2 NA. o que corresponde pneumaticamente à válvula alternadora.1=0 1. a elaboração de uma tabelaverdade. bem como a função lógica resultante.Funções lógicas As funções lógicas. A tabela-verdade deve ser construída com tantas linhas e colunas quantas forem necessárias para alojar todas as combinações possíveis entre as variáveis independentes e também o estado lógico resultante da função. Por exemplo: Sendo Y = o cilindro avança A = o registro de ar comprimido aberto B = a válvula direcional acionada A variável de saída Y é uma função das variáveis de entrada A e B. eletrônico. 132 Introdução à pneumática .) e a variável dependente de saída é representada pela função Y. Na indústria. B. As operações lógicas intermediárias. soma. para indicar à ocorrência de um fato.. onde n corresponde ao número de variáveis binárias de entrada. devem ser preenchidas respeitando os valores obtidos pelas operações lógicas fundamentais (produto. Por tanto: Y = f (A. C.. imprescindíveis na fabricação de computadores e na robótica. etc. São variáveis binárias cujo valor 0 e ou 1. elétrico. seja ele mecânico. operam com variáveis independentes de entrada e dependentes de saída. tabela-verDaDe Para facilitar a análise e a compreensão de uma função lógica é fundamental como primeiro passo. . para todas as variáveis de entrada A. as portas lógicas mais comumente utilizadas para a automação são as portas eletrônicas introduzidas em circuitos integrados (Cis) e as portas pneumáticas representadas pelas válvulas direcionais 3/2 vias (NA e NF). As variáveis independentes de entrada são representadas por letras maiúsculas (A... incluindo o estado lógico resultante de cada combinação. As portas lógicas binárias operam de acordo com a álgebra de boole nos níveis lógicos 0 e 1 e são empregadas na construção de todos os sistemas digitais. alternadoras e simultaneidade. C. e 0 a não ocorrência. O preenchimento da tabela-verdade deve ser feito com os valores binários 1. operações lógicas intermediárias e uma função lógica de saída relativa aos valores resultantes. assim as funções reais. Elaborar uma tabela-verdade consiste em escrever todas as combinações possíveis de todos os estados lógicos das variáveis binárias de entrada da função. B. O número de linhas de uma tabela-verdade é igual a 2n + 1. afirmação e negação). portas lógicas básicas Chamamos de porta lógica todo e qualquer arranjo físico. hidráulico ou pneumático. O valor binário ( 0 ou 1) depende dos valores de A e de B. capaz de efetuar uma operação lógica. B). O número de colunas de uma tabela-verdade corresponde ao número de variáveis binárias de entrada. simbologia Das portas lógicas porta expressão booleana norma asa norma abnt e y = a . b ou y = a + b sim y = a não y = a não e y = a .PR 133 . b não ou y = a + b ou exclusivo y = a ⊕ b portas lógicas elétricas porta e: A B Y porta ou A B Y SENAI . porta sim A Y porta não A Y porta não e A B Y porta não ou: A B Y 134 Introdução à pneumática . porta ou exclusivo A B K1 K2 K2 K1 K1 K2 Y porta eQuivalência A B K1 K2 K1 K2 K1 K2 Y portas lógicas pneumáticas porta e 12 2 14 porta ou 12 2 14 13 SENAI .PR . porta sim 12 2 1 3 porta não 2 1 3 12 porta não e 2 1 14 3 12 2 12 porta não ou 2 1 14 3 12 2 12 porta ou exclusivo 12 2 1 2 3 14 12 14 12 13 Introdução à pneumática . são quatro as portas lógicas derivadas: PORTA NãO E. 2. São compostos de portas lógicas que. montados a partir das portas básicas.PR 13 . diminuir o custo de tais circuitos.porta eQuivalência 12 12 2 1 2 3 14 2 1 3 12 14 12 combinação De portas lógicas Na automação industrial são utilizadas máquinas comandadas por blocos de memória. proprieDaDes Das Funções lógicas As propriedades relacionadas a seguir serão recursos dos quais nos serviremos para simplificar as expressões booleanas. 5. 1. PORTA OU EXCLUSIVO e PORTA EQUIVALÊNCIA. 4. capazes de cumprir funções lógicas específicas. combinadas entre si. com isso. 3. PORTA NãO OU. A essas estruturas formadas por diversos tipos de portas lógicas damos o nome de circuitos lógicos os quais podem ser representados por expressões booleanas e esquematizados simbolicamente por meio de diagrama lógico. A+0=A A+1=1 A+A=A A + A =1 A. realizam as operações lógicas necessárias para a formação de estruturas capazes de alcançar a variável resultante desejada. visando reduzir o número de portas (componentes pneumáticos) necessárias para a montagem de circuitos lógicos e. 0 = 0 SENAI . portas lógicas DerivaDas As portas lógicas derivadas são arranjos. muitas vezes.6. C 14. A. A. B) . B = B. (B + C) = A . A. simpliFicação De expressões booleanas pelo métoDo algébrico O método algébrico de simplificação de expressões consiste em aplicar as propriedades da álgebra booleana reduzindo ao máximo a expressão lógica obtida da tabela verdade. (A + C) = A + (B . 7. (A + B) . (B . A . C) = (A . ( A + B) = A. (A + B) = A Qualquer uma dessas propriedades. B+ C 21.1=A A. A 12. (A + B) . A + A . ser reduzidos quanto ao número de portas sem perder suas reais funções. Vamos tomar como exemplo a seguinte tabela-verdade: a 0 0 1 1 b 0 1 0 1 y 0 1 1 1 13 Introdução à pneumática . C) 16. A . (A + C) . A + (B + C) = (A + B) + C 13. B 20. 9. (B + C) = A . diminuem seu custo. pode ser demonstrada através da construção da tabela-verdade que representa a função. além de facilitarem a interpretação dos circuitos. assim como toda e qualquer expressão booleana. simpliFicação De circuitos lógicos Os circuitos lógicos complexos podem. 8. A + B = B + A 11. A + A . Essas reduções. B = A 17. (A + B) = A 18. B = A + B 19.A=A A+ A =0 A =A 10. C 15. A . B + A . extraídas da tabela-verdade.B + A. teremos: Y = A B + A. Os gráficos mais usados estão representados a seguir: a) mapa com duas variáveis (A.PR 13 .B + A. B. teremos Y=A+B simpliFicação De expressões booleanas pelo métoDo gráFico Outra maneira de simplificar as expressões booleanas.B) Y B B b) mapa com três variáveis (A. e D) Y CD CD CD CD AB AB AB AB AB AB AB AB A A SENAI .B e C) Y C C c) mapa com quatro variáveis (A. gráFicos para expressões booleanas: A forma de construção do gráfico varia de acordo com o número de variáveis. C.B Aplicando a propriedade distributiva (14) nos dois últimos termos da expressão. então a expressão fica reduzida a: Y= A B+A Aplicando a propriedade (18). sem alterar suas funções lógicas é o mapa de Karnaugh.Expressão booleana Y = A. (B + B) Se (B + B) = 1. B. sobrando B. No laço vertical eliminam-se B e B. colocando números 1 nos espaços do gráfico correspondentes a cada termo da expressão. teremos: Y B B A 1 1 A 1 AB AB AB Em seguida.d) mapa com cinco variáveis (A. 4. Observe o exemplo abaixo: Y B B A 1 1 A 1 No laço horizontal elimina-se A e A. ou 8 números 1 juntos. de acordo com o número de variáveis da função lógica. Por exemplo: Vamos considerar a seguinte função lógica: Y=AB +AB + A B Construindo um gráfico para duas variáveis (A e B). enlaçaremos o máximo possível de grupos adjacentes de 2. C. Por tanto Y = A + B 140 Introdução à pneumática . sobrando A. iremos preenchê-lo conforme os termos da expressão booleana. D e E) Y DE DE DE DE ABC ABC ABC ABC A BC A BC A BC A BC Uma vez construído o gráfico. podem ser solucionados por meio de funções lógicas. variáveis De entraDa A = porta principal B = porta lateral 1 C = porta lateral 2 D = porta lateral variável De saÍDa Y = sirene nÍveis lógicos Y = sirene ativada 1 desativada 0 A = porta principal fechada 1 aberta 0 B = porta lateral 1 fechada 1 aberta 0 C = porta lateral 2 fechada 1 aberta 0 D = porta lateral 3 fechada 1 aberta 0 SENAI . Os procedimentos para a resolução de tais problemas serão agora relacionados. na área da automação industrial. enumeraremos. 4) Extrair da tabela-verdade a expressão booleana. até alcançarmos a solução prática do problema.circuitos lógicos muitos problemas de comandos pneumáticos. 2) Estabelecer os níveis lógicos de todas as variáveis. passo a passo. exemplo De construção De circuito lógico CIRCUITO LÓGICO CENTRO DE USINAGEm O sistema de segurança de um centro de usinagem com uma porta principal e três portas laterais acionarão uma sirene quando a porta principal for aberta ao mesmo tempo em que as maiorias das portas laterais estiverem abertas. 6) Elaborar o diagrama lógico correspondente à expressão booleana simplificada. representada pelo diagrama lógico e seu respectivo circuito pneumático. as fases de elaboração do circuito lógico. no problema.PR 141 . as variáveis independentes de entrada e a variável dependente de saída. Os passos para a resolução de situações problemas são os seguintes: 1) Identificar. 5) Simplificar a expressão booleana pelo método algébrico ou gráfico. Partiremos de uma situação-problema. 3) Construir a tabela-verdade. 7) Construir o circuito pneumático conforme o diagrama lógico elaborado. [B.C.D + A.D] 142 Introdução à pneumática .(C+D) + C.D + A.(C+D)+C.B.B.D expressão simpliFicaDa Y=A.D Diagrama lógico norma asa C D B C D A Y= A.D] expressão booleana A.C.D + A.D) Y=A.B.D + C.D → A.D + A.C + A.C.B.B.B.(B.C.B.B.D Y=A.B.C + B.D → A.C.tabela verDaDe mapa De Karnaugh A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 → A.D → A.C.C.C.C. [B.B. (C+D)+C.PR 143 .D] Diagrama pneumático 12 2 SIRENE 14 12 2 2 14 12 2 14 2 12 14 12 14 2 2 1 3 2 1 3 2 1 3 1 3 PORTA PRINCIPAL PORTA LATERAL 1 PORTA LATERAL 2 PORTA LATERAL 3 SENAI .Diagrama lógico norma abnt C D B C D A >1 = & & >1 = & Y= A. [B. 144 A notações Introdução à pneumática . Bibliografia FESTO DIDATIC REXROTH PARKER SENAI .PR 14 . 14 A notações Introdução à pneumática . Departamento regional do paraná Diretor regional: Carlos Sérgio Asinelli Diretor de operaçoes: Luiz Henrique Bucco Coordenação de Qualificação e Aperfeiçoamento Profissional coordenador: senai rio branco do sul: coordenação técnica: Desenhos e organização de texto senai rio branco do sul SENAI .PR 14 .Créditos senai . elaboração produção editorial Diretoria de tecnologia de gestão da informação Pedro Carlos Carmona Gallego coordenação de mídias educacionais Luiz Henrique Bucco equipe técnica Orientação e revisão geral – Tânia Regina Rover Virmond Revisão – José Carlos Klocker Vasconcellos Filho Designers – Ana Célia Souza França e Priscila Bavaresco Organização dos textos e imagens – Elaine Przybycien Editoração – André Dias e Dalva Cristina da Silva Tratamento de imagens – Felipe Degasperi Aranega e Yuri Cristian Vieira Queiroz cóDigo De catálogo: 0014xa01002 Data De elaboração: 2/03/200 14 Introdução à pneumática .