Relatório de Sistema de Controle: Circuitos Eletropneumáticos

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO 
UNIDADE ACADEMICA DE CABO DE STO. AGOSTINHO 
CAMPUS DAS ENGENHARIAS 
SISTEMA DE CONTROLE 1 
PLE 2020.7 – ATIVIDADE 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO SIMLUADO 3: 
CIRCUITOS ELETROPNEUMÁTICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 HELTON S. BERNARDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECIFE, 
2021 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO 
UNIDADE ACADEMICA DE CABO DE STO. AGOSTINHO 
CAMPUS DAS ENGENHARIAS 
SISTEMA DE CONTROLE 1 
PLE 2020.7 – ATIVIDADE 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO SIMLUADO 3: 
CIRCUITOS ELETROPNEUMÁTICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
HELTON S. BERNARDO 
 
 
RECIFE, 
2021 
 
Este documento relata de forma descritiva 
e objetiva os processos e procedimentos 
para apresentação das simulações e os 
resultados para a disciplina de Sistema de 
Controle 1 ministrada pela professora Ania 
Lussón no período letivo excepcional. 
1. INTRODUÇÃO 
 
1.1. CONTEXTO DO ESTUDO 
 
A sociedade requer transformação e desenvolvimento em seus processos 
tecnológicos, cada vez mais o aparato tecnológico em conjunto com o avanço científico 
ecoa em novas formas, em novas perspectivas, em novos setores da indústria que moldam 
sistemas para o melhor desenvolvimento dos processos nas linhas de produção. Os 
sistemas de controle são soluções para processos de fabricação e são recorrentes, uma vez 
que os diversos setores mercadológicos implicam em dinâmicas mais simples de manuseio 
e manutenção, bem como de implementação; em contrapartida, a alta complexibilidade 
dos sistemas de controle em suas estruturas são inevitáveis. Por isso, a necessidade de 
análise de circuitos eletropneumáticos são importante e revelam conhecimento e técnicas 
que antes não se sabiam como lidavam. 
 
1.2. OBJETIVO GERAL 
 
Identificar e comprovar o funcionamento das válvulas e atuadores eletropneumáticos 
mediante simulação com o software FluidSIM-P. 
 
1.3. OBJETIVOS ESPECIFICOS 
Identificar as partes e comprovar o funcionamento das: 
 
1. Válvulas 3/2 vias, 5/2 vias, válvulas simples e duplo piloto, válvulas de isolamento (“OU”), 
válvulas de simultaneidade (“E”), válvulas de escape rápido, válvula de controle de fluxo 
2. Dos componentes dos circuitos elétricos: Elementos de entrada de sinais elétricos, 
elementos de processamento de sinais, elementos de saída de sinais elétricos. 
3. Identificar as partes e comprovar o funcionamento dos cilindros de simples ação e dupla 
ação. 
4. Implementar mediante simulação os circuitos eletropneumáticos indicados com o 
software FluidSIM-P. 
 
 
1.4. ESTRUTURA 
O relatório expositivo é descrito pela introdução (1), o qual contextualiza o estudo dos 
circuitos eletropneumáticos no meio cientifico-industrial (1.1), apresentando objetivo geral 
que se trata das simulações dos mesmos (1.2), objetivos específicos (1.3) que se sucedem pela 
metodologia (2) roteirizando as simulações dos cinco circuitos e por fim a conclusão que 
analise parcialmente uma discussão (3) sucinta dos sistemas fundamentada em uma 
referência bibliográfica (4). 
 
2. METODOLOGIA 
 
Os circuitos eletropneumáticos são formados por uma parte elétrica, a qual introduz 
uma ignição do impulso elétrico para o funcionamento da parte elétrica destes sistemas e uma 
parte pneumática que está associada ao controle direto do ar comprimido ou gás dinâmico no 
interior das válvulas e das linhas principais. São analisados cinco circuitos com diferentes 
válvulas e diferentes princípios de funcionamento acerca da forma de acionamento dos 
mesmos. 
 
2.1. IDENTIFICAÇÃO DA ESTRUTURA 
 
2.1.1. CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 1 
O sistema eletropneumático 1 é composto por uma válvula 3 posições e duas vias (Y1) de 
acionamento elétrico (à esquerda) e retorno por mola (à direita), um cilindro simples ação, 
uma unidade conservadora de pressão e uma alimentação de ar comprimido. O esquemático 
elétrico representa ao circuito a válvula pelo elemento (Y1) e uma chave (S1), os terminais 
positivos e negativos que proporcionam uma diferença de potencial sobre a válvula (Y1) a 
depender das condições de (S1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1: Circuito eletropneumático 1. 
O circuito elétrico de comando utiliza o contato normalmente aberto de um botão de 
comando pulsador. 
 
2.1.2. CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 2 
O circuito eletropneumático 2 é composto por uma válvula solenoide 5 posições e duas vias 
(Y1) de acionamento elétrico (à esquerda) e retorno por mola (à direita), um cilindro dupla 
ação, uma unidade conservadora de pressão e uma alimentação de ar comprimido. O 
esquemático elétrico representa ao circuito a válvula pelo elemento (Y1) e duas chaves em 
paralelo: um botão de pressionamento (S1) e outro idêntico (S2), os terminais positivos e 
negativos que proporcionam uma diferença de potencial sobre a válvula (Y1) a depender das 
condições de (S1) e (S2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2: Circuito eletropneumático 2. 
2.1.3. CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 3 
O circuito eletropneumático 3 é composto por uma válvula solenoide 5 posições e duas vias 
(Y1) de acionamento elétrico (à esquerda) e retorno por mola (à direita), um cilindro dupla 
ação, uma unidade conservadora de pressão e uma alimentação de ar comprimido. O 
esquemático elétrico representa ao circuito a válvula pelo elemento (Y1) e duas chaves em 
série: um botão de pressionamento (S1) e outro idêntico (S2), os terminais positivos e 
negativos que proporcionam uma diferença de potencial sobre a válvula (Y1) a depender das 
condições de (S1) e (S2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3: Circuito eletropneumático 3. 
2.1.4. CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 4 
O circuito eletropneumático 4 é composto por uma válvula solenoide 5 posições e duas vias 
(Y1) de acionamento elétrico (à esquerda) e retorno por mola (à direita), um cilindro dupla 
ação, uma unidade conservadora de pressão e uma alimentação de ar comprimido. O 
esquemático elétrico representa ao circuito a válvula pelo elemento (Y1) e quarto chaves em 
série e paralelo: um botão de pressionamento (S1) e outro idêntico (S2) em retenção, e duas 
chaves (K1) normais e (K1) é a bobina do rele auxiliar (K1), os terminais positivos e negativos 
que proporcionam uma diferença de potencial sobre a válvula (Y1) a depender das condições 
das chaves. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4: Circuito eletropneumático 4. 
2.4.5 CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 5 
O circuito eletropneumático 4 é composto por uma válvula solenoide 5 posições e duas vias (Y1) 
(Y2) de acionamento elétrico (à esquerda) e (à direita), um cilindro dupla ação, uma válvula de 
controle unidirecional, uma unidade conservadora de pressão e uma alimentação de ar 
comprimido. O esquemático elétrico representa ao circuito duas válvulas pelo elemento (Y1) e 
(Y2) e duas chaves em série com estas válvulas: um botão de pressionamento (S1) e outro 
idêntico (S2) em retenção, também, há os terminais positivos e negativos que proporcionam uma 
diferença de potencial sobre a válvula (Y1) e (Y2) a depender das condições das chaves. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5: Circuito eletropneumático 5 (solução A). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6: Circuito eletropneumático 5 (solução B). 
 
2.2. SIMULAÇÕES E FUNCIONAMENTO 
 
 2.2.1 CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 1 
 
 
O circuito pneumático 1 (Fig. 9) quando acionado o botão manualmente pelo comando elétrico 
do solenoide impulsiona o comando elétrico sobre a válvula 3/2 direcional, isto faz com que o fluxo 
de ar comprimido seja direcionado da base de alimentação permeie sobre a unidade conservadora 
de pressão e seja inserido na posição de avanço da válvula 3/2 direcional, esta por sua vez injeta 
ar comprimido na base do cilindro simples ação, assim, a haste do cilindro é impulsionadapara 
frente fazendo o movimento de avanço do pistão. 
Quando o botão é liberado manualmente o circuito elétrico de comando cessa a passagem de 
corrente (Fig. 7) e logo após a haste do cilindro pneumático retorna a posição natural pelo retorno 
por mola da válvula 3/2, neste meio tempo, o ar comprimido drenado da base do cilindro é 
drenado para posição de retorno da válvula e disperso para atmosfera (Fig. 8). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7: Esquemático do comando 
eletropneumático acionado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10: Acionamento do comando 
elétrico, na posição 
de avanço após o pressionamento 
da chave (S1). 
O circuito pneumático 2 quando acionado manualmente, o ar 
comprimido é drenado da base de alimentação para a unidade 
conservadora de pressão é injetado na posição de avanço da 
válvula 5/2 direcional de controle que impulsiona o fluxo para 
a base dianteira do cilindro duplo, fazendo a haste do cilindro 
dupla ação avançar o deslocamento, outra parte do fluxo no 
interior do cilindro é redirecionado no sentido contrário até a 
posição de retorno da válvula dispersando o ar comprimido 
para atmosfera (Fig. 10). Este processo continua acionado até 
soltar o botão e o retorno por mola da válvula 5/2 direcional 
(Fig. 11) a haste do cilindro reposiciona deslocando na posição 
de recuo drenando maior parte do ar comprimido pela 
posição traseira para posição de retorno da válvula 5/2 
direcional e dispersando parte para atmosfera. 
Figura 11: Não-acionamento da 
chave (S1) retorno por mola. 
 
Figura 12: O comando elétrico quando acionado a chave 
(S1), o circuito é fechado e a passagem de corrente energiza 
a bobina do solenoide do componente da válvula (Y1) 
acionando o funcionamento pneumático valvular. 
 
Figura 8: Retorno por mola, após 
soltar o botão (S1). 
Figura 9: Acionamento do comando 
elétrico pelo solenoide, na posição 
de avanço após o pressionamento 
da chave (S1). 
2.2.2. CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 2 
 
 
 
 
 
Figura 13: A chave (S2) também aciona o 
componente valvular direcional pois fecha 
o circuito estabelecendo uma diferença de 
potencial entre os terminais da válvula, a 
corrente aciona o comando elétrico deste 
componente pela energização da bobina 
do solenoide e o circuito pneumático inicia 
o processo. 
 
 
2.2.3. CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 3 
 
 
Figura 14: Inicio do acionamento 
elétrico. 
O circuito pneumático 3 é acionando quando 
manualmente o botão (S1) é pressionado, isto 
introduz sobre as linhas, uma quantidade de ar 
comprimido que vem no sentido da base de 
alimentação passa pela unidade conservadora de 
pressão é injetado na base valvular 5/2 direcional 
passando pela posição de avanço da válvula e 
sendo enviada para a base dianteira do cilindro 
dupla ação, a haste do cilindro ainda continua 
parada até a condição de avanço do processo de 
acionamento quando o botão ser pressionado (Fig. 
15). 
Figura 15: Acionamento da chave (S1). 
Neste momento, ainda de acionamento, o ar 
comprimido é injetado na posição de avanço (1) 
(4) pelas linhas principais de condução. Assim, o ar 
comprimido é deslocado da alimentação, a qual 
passa pela unidade conservadora de pressão, 
realizando a condição de avanço na válvula 5/2 
direcional e caminha pela linha até a posição 
traseira do cilindro de dupla ação, este movimento 
faz com que a haste inicie o deslocamento para 
frente, parte do ar comprimido residual no cilindro 
é drenado pera condição de retorno da válvula 5/2 
direcional e ela por sua vez despeja este ar para 
atmosfera. 
 
Figura 16: Comando elétrico do circuito 
fechado. 
Quando (S1) é acionado, o circuito elétrico não 
aciona pois encontra-se aberto, até o momento 
que a segunda chave (S2) é fechada. O circuito do 
comando elétrico fecha e a passagem de corrente 
energiza a bobina do solenoide, aciona o 
componente valvular interno (carretel) que abre 
passagem para ar comprimido realizando o 
funcionamento do circuito pneumático (Fig. 16). 
 
2.2.4. CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17: Inicio (impulso) do 
acionamento sobre o circuito 
pneumático 4. 
O inicio do circuito pneumático 4, o botão ainda se 
encontra em posição natural (Fig. 17). Quando o 
acionamento manual pelo pressionamento do botão da 
válvula 5/2 direcional é feito, o comando elétrico 
descarrega o fluxo no sentido da base alimentação para a 
unidade conservadora de pressão e injeta ar comprimido 
na posição de avanço da válvula direcional (1) para (4) esta 
envia pela linha principal o fluxo de ar para a base traseira 
do cilindro dupla ação. O ar residual no interior do cilindro 
é então drenado pela base dianteira para a válvula 5/2 
direcional na posição de retorno. A haste do cilindro é 
então deslocada para frente na condição de avanço. O 
processo se mante inalterado até o soltar da chave (Fig. 18). 
 
 
Figura 18: Acionamento do 
componente valvular 
 
Figura 19: Retorno pela ação da mola. Ocorre o 
processo inverso. 
 
 
Figura 20: No desligar dominante, as duas 
chaves, no comando elétrico, são 
pressionadas simultaneamente, a 
passagem de corrente surgida pela 
diferença de potencial é sentida pela 
bobina de relé (A1) desligando o 
componente interno valvular do carretel. 
 
 
Figura 21: No ligar dominante, a chave (S1) 
no comando elétrico é fechada, a diferença 
de potencial provoca a corrente pela 
bobina do relé (A1) impulsionando o 
funcionamento pneumático do 
componente valvular do carretel, ligando a 
válvula. 
 
 
2.2.5. CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO 5 
2.2.5.1. SOLUÇÃO A 
 
 
Figura 22: Inicio do 
acionamento (impulso) do 
circuito pneumático 5 
(solução A). 
 
 
Figura 23: Acionamento pelo 
comando elétrico do circuito 
pneumático 5 (solução A). 
 
 
Figura 24: Liberação da chave 
(S1) e pressionamento da 
chave de desligamento (S2) 
do circuito pneumático 5. 
 
 
Ao acionar o botão da chave (S1) (à esquerda) o sinal de fluxo é ligeiramente drenado e deslocado 
no sentido do cilindro dupla ação, desde da base de alimentação do ar para a unidade 
conservadora de pressão até a posição de avanço da válvula 5/2 direcional (1) à (4) a válvula de 
controle unidirecional instalada na linha principal da base do cilindro sente o fluxo e o desloca 
lentamente até base traseira do cilindro dupla ação, parte do ar comprimido na base dianteira do 
cilindro é drenado no sentido reverso para a posição de recuo da válvula 5/2 direcional, esta 
despeja este resíduo na atmosfera. Ao pressionar o botão de chaveamento (S2) (à direita) o sinal 
de fluxo é retido no sentido reverso, parte do ar comprimido vem da posição de avanço da válvula 
5/2 direcional é injetado na base dianteira do cilindro lentamente pela a segunda válvula 
unidirecional e no sentido reverso retem parte do ar comprimido pela outra válvula, este ar 
comprimido que passa pela posição de recuo ou retorno da válvula 5/2 direcional é injetado 
novamente na atmosfera. O comando elétrico dos circuitos eletropneumáticos que proporciona o 
acionamento das duas chaves é visto pela (Fig. 25) (Fig. 26). 
 
Figura 25: Acionamento da bonina do 
solenoide (à direita) do comando elétrico, 
o fechamento do circuito induz uma 
correte elétrica que energiza a bobina do 
solenoide (Y1), impulsionando uma ação 
do carretel no componente interno da 
válvula, ligando-a. 
 
 
Figura 26: Acionamento da bonina do 
solenoide (à esquerda) do comando 
elétrico, o fechamento do circuito induz 
uma segunda correte elétrica que energiza 
a bobina do solenoide (Y2), impulsionando 
uma ação do carretel reverso do segundo 
componente interno da válvula, 
desligando-a. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.2.5.2. SOLUÇÃO B 
 
 
Figura 27: Inicio do 
acionamento do circuito 
pneumático 5 (Solução B). 
 
 
Figura 28: Acionamento pelachave (S1) e mantendo-a 
segurada pelo acionamento. 
 
 
Figura 29: Descarregamento 
do ar comprimido pelo não-
acionamento valvular, ação 
de retorno por mola. 
 
 
O circuito pneumático associado 5 é introduzido ao impulso de ar comprimido, quando iniciado se 
funcionamento (Fig. 27). Ao acionar a chave (S1) manualmente pelo comando elétrico do circuito 
elétrico associado, o fluxo de ar comprimido é direcionado da base de alimentação, o qual 
perpassa pela unidade conservadora de pressão injeta ar comprimido na base da válvula 5/2 
direcional pela posição avanço (1) à (4) e é redirecionada para base da válvula unidirecional que 
lentamente injeta ar comprimido na base traseira do cilindro dupla ação fazendo com que ele 
avance pelo deslocamento pneumático, parte do ar comprimido no interior do cilindro é drenado 
pela base dianteira até a válvula de controle unidirecional que envia o sinal de fluxo para a 
condição de retorno da válvula 5/2 direcional (2) à (3), ejetando parte do ar comprimido de volta 
para atmosfera, como consequência deste procedimento a haste do cilindro entra em condição de 
avanço e desloca para frente (Fig.28). O processo permanece inalterado até que o botão da chave 
(S1) seja desprendido. No caso complementar, quando o botão é solto, o descarregamento do ar 
pela vem no sentido reverso, pela válvula de controle unidirecional de ar, sendo lentamente 
enviado para a condição de recuo da válvula 5/2 direcional assim, este ar comprimido é retornando 
para atmosfera. Em contrapartida, parte do ar comprimido é drenado no sentido reverso pela linha 
principal, executando o caminha base de alimentação, unidade conservadora-base da válvula 5/2, 
válvula unidirecional e base dianteira do cilindro dupla ação. Este procedimento realiza o processo 
inverso ao do deslocamento em avanço da haste do cilindro, proporcionando o recuo da haste 
(Fig. 29). O comando elétrico do circuito eletropneumático é apresentado pela (Fig. 30). 
 
 
 
 
Figura 30: Comando elétrico do circuito eletropneumático 5. Quando a chave (S1) é 
pressionada a corrente elétrica flui do terminal nulo acionando a bobina do relé auxiliar (A1) 
que mantém a outra bobina do solenoide ligada, a corrente flui pela chave fechada. Quando 
a chave é fechada, o circuito abre, a corrente cessa e o componente valvular do relé é 
desligado. 
 
 
 
3. CONCLUSÃO 
Os diversos circuitos analisados apresentam princípios de funcionamento 
diversificados, na simulação, a qual apresentou-se satisfatória implicaram em duvidas 
quando ao acionamento elétrico no comando elétrico de alguns. Cada componente do 
circuito deve aproveitamento e importância quanto ao funcionamento, a simulação e 
outros fatores. Este documento pôde concluir que cada sistema de controle 
eletropneumático pode apresentar problemas diversificados na análise, no controle 
das válvulas e principalmente no comando elétrico do acionamento, não obstante as 
analise explanadas são suficientes para conclusão de um bom entendimento teórico e 
conceitual para sistemas de controles industriais mais complexos. 
 
 
 
 
 
 
 
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
 
[1] PARKER, Hannifin Ind.; Tecnologia Pneumática Industrial: Apostila M1001-BR. Jacarei, SP: 
Parker Training, agosto 2000. 
[2] PARKER, Hannifin Ind.; Tecnologia Eletropneumática Industrial: Apostila M1002-2 BR. Jacarei, 
SP: Parker Training, agosto 2001. 
[3] PAVANI, S. Adalberto. Comandos Pneumáticos e Hidráulicos. 3. ed.; Santa Maria, RS: 
Universidade Federal de Santa Maria: Colégio Técnico Industrial de Santa Maria, e-Tec Brasil, 
2011. 182 p.: il. 
[4] OGATA, Katsuhiko. Engenharia de Controle Moderno. 5a ed. Rio de Janeiro: Pearson Prentice 
Hall, 2011. 
[5] NISE, Norman S. Engenharia de Sistemas de Controle. 6a ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 
[6] PETRUZELLA, Frank D. Controladores Lógicos Programáveis. 4a ed. Porto Alegre: AMGH, 
2014. 
[7] KUO, Benjamin C.; GOLNARAGHI, Farid. Sistemas de Controle Automático. 9a ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2012. 
[8] CASTRUCCI, Plínio de Lauro; BITTAR, Anselmo. Controle Automático; Roberto Moura Salles. 
Rio de Janeiro: LTC, 2011. 
[9] DORF, Richard C.; BISHOP, Robert H. Sistemas de Controle Modernos. 12a ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2013. 
[10] FRANKLIN, Gene F.; EMAMI-NAEINI, Abbas; POWELL, J. David. Sistemas de Controle para 
Engenharia. 6a ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. 
[11] PRUDENTE, Francesco. Automação Industrial: PLC Programação e Instalação. São Paulo: 
LTC, 2013.