ELEMENTOS PNEUMÁTICOS

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ELEMENTOS PNEUMÁTICOS
1- Atuadores pneumáticos
Conceito geral
São os elementos responsáveis pela execução do trabalho realizado pelo ar comprimido,
dividindo-se em lineares e rotativos. Os atuadores pneumáticos são conversores de energia, ou seja,
dispositivos que convertem a energia contida no ar comprimido (energia pneumática) em trabalho
(movimento mecânico).
Pode ser um cilindro ou câmara em que o ar atmosférico, ou um gás pressurizado ou a
mistura de ambos, é contido e deixado expandir. À medida que o gás se expande, a diferença de
pressão entre o interior da câmara e a pressão atmosférica natural faz com que o gás acumule
energia. O gás é então liberado do interior da câmara de maneira controlada, de modo que seja
direcionado para um pistão. O pistão é então usado para realizar o trabalho real a ser feito.
❏ Atuadores lineares de simples e dupla ação
São atuadores que geram movimentos lineares,também chamados cilindros pneumáticos,
cuja função é converter a energia do ar comprimido em movimento linear e podemos chamar de
Cilindros de simples ação Cilindros de dupla ação.
Os cilindros de simples ação possuem uma única porta para permitir que o ar comprimido
entre no cilindro para mover o pistão para a posição desejada. Eles possuem uma mola interna ou às
vezes simplesmente gravidade para retornar o pistão para a posição “inicial” quando a pressão do ar
é removida. Os cilindros de ação simples são uma boa escolha quando o trabalho é feito apenas em
uma direção, como levantar um objeto ou pressionar um objeto em outro objeto.
https://www.citisystems.com.br/como-funciona-filtro-ar-comprimido/
https://www.citisystems.com.br/mov-ladder-clp/
Figura 1: cilindro pneumático de Simples Ação Em azul a porta que permite a entrada do ar comprimido
Figura 2: cilindro pneumático de simples ação e sua simbologia.
Já os cilindros de ação dupla têm uma porta em cada extremidade e movem o pistão para
frente e para trás alternando a entrada que recebe o ar de alta pressão. Isso usa cerca de duas vezes
mais energia que um cilindro de ação única, mas é necessário quando uma carga deve ser movida
em ambas as direções, como abrir e fechar um portão.
https://www.citisystems.com.br/cilindro-pneumatico/
Figura 3: cilindro pneumático de Dupla Ação.Em azul e vermelho as duas portas
Figura 4: Cilindro pneumático de Dupla ação e sua simbologia.
Os cilindros podem ter amortecimento em ambos os lados dos movimentos, isto é, podem
controlar o movimento nos finais de curso de avanço e retorno. Este é o caso dos cilindros de dupla
ação com amortecimento. O qual funciona por meio da restrição do escape de ar e cria-se uma
contrapressão que, para ser vencida, absorve parte da energia e resulta em perda de velocidade do
êmbolo até chegarem aos sensores de fim de curso. Invertendo o movimento do êmbolo, o ar entra
sem impedimentos pela válvula de retenção e o êmbolo pode, com força e velocidade total, retornar
ou avançar, dependendo da situação.
https://www.citisystems.com.br/cilindro-pneumatico/
Figura 5 - Cilindro com amortecimento.
❏ Atuadores de duplo efeito especiais
O cilindro pneumático de dupla ação onde se tem a haste nas duas extremidades do êmbolo.
Enquanto uma haste realiza determinado trabalho a outra pode ser utilizada como comando de fim
de curso, tem a possibilidade de variação de curso de avanço que é um ponto bastante favorável. As
duas faces dos êmbolos geralmente possuem a mesma área, podendo assim, transmitir forças iguais
aos dois sentidos.
Figura 6:: Cilindro Pneumático Haste Passante. Em azul e vermelho as duas portas
❏ Atuadores Oscilantes
Este tipo de cilindro é formado por dois cilindros de dupla ação, de diferentes comprimentos
de curso, unidos por suas câmaras traseiras. Com estes cilindros, é possível obter cursos maiores em
um pequeno espaço físico. Neste caso, pode-se obter até quatro posições definidas, como mostrado
na figura a seguir
Figura 7: Cilindro oscilante. Em azul e vermelho as duas portas
Cilindros Rotativos com cremalheira: Neste tipo de cilindro, a haste do êmbolo tem um
perfil dentado (cremalheira), mostrada na figura a seguir. Esta cremalheira aciona uma engrenagem,
transformando o movimento linear num movimento rotativo à esquerda ou direita, sempre de
acordo com o sentido do curso. Os campos de rotação mais usuais são de 45°, 90°, 180°, 290°, até
720°. Um parafuso de regulagem possibilita a determinação do campo de rotação parcial, dentro do
total. O torque depende da pressão de trabalho, do diâmetro do êmbolo e da relação de transmissão.
Esse cilindro é utilizado para virar peças, curvar tubos, regular instalações de ar condicionado, no
movimento de válvulas de fechamento e válvulas borboleta, etc.
Figura 8 - Cilindro Rotativo com cremalheira
Cilindro Rotativo de Palheta: Como cilindros rotativos já descritos, nos cilindros de aletas
giratória também é possível um movimento angular limitado. O movimento angular raramente vai
além de 180°. Esses elementos são adequados para robótica e manuseio de material onde houver
falta de espaço, na abertura e fechamento de válvulas de grande porte e na rotação de peças ou
dispositivos.
Figura 9 - Cilindro rotativo palheta.
Neste, quando o ar é admitido sob pressão em sua câmara, aciona a palheta, que funciona
com um êmbolo. O ar sob pressão atua sobre a palheta e esta gira o eixo ao qual está presa,
realizando o movimento.
Cilindros de cabos: Trata-se de um cilindro de ação dupla em que cada lado do êmbolo está
fixado um cabo, guiado por rolos. Este cilindro trabalha tracionado. É utilizado em abertura e
fechamento de portas, onde são necessários grandes cursos com pequenas dimensões de construção.
Figura 10 - Cilindro de cabos.
2- Válvulas de comando
Conceito Geral
Em circuitos pneumáticos onde, em sua grande maioria, são utilizados elementos que
produzem movimentos, se faz necessária a utilização de elementos de sinal e de comando. Esses
elementos influenciam diretamente no processo dos trabalhos. As válvulas são elementos de
comando para partida, parada e regulagem. Elas controlam também a pressão e a vazão do ar. As
válvulas são regidas pela norma DIN/ISO 1219, conforme recomendação da CETOP (Comissão
Européia de Transmissões Óleo-hidráulica e Pneumática).
❏ Válvulas de controle direcional
As válvulas de controle direcional consistem em um corpo com passagens internas
que são conectadas e desconectadas por uma parte móvel. Nas válvulas direcionais, e na
maior parte das válvulas hidráulicas industriais, conforme já vimos, a parte móvel é o
carretel. As válvulas de carretel são os tipos mais comuns de válvulas direcionais usados em
hidráulica industrial. Identificação de válvulas de controle direcional As válvulas de controle
direcional são representadas nos circuitos hidráulicos através de símbolos gráficos. Para
identificação da simbologia devemos considerar:
➔ Número de posições;
➔ Número de vias;
➔ Posição normal;
➔ Tipo de acionamento.
Número de posições: As válvulas são representadas graficamente por quadrados. O
número de quadrados unidos representa o número de posições ou manobras distintas que
uma válvula pode assumir. Devemos saber que uma válvula de controle direcional possui,
no mínimo, dois quadrados, ou seja, realiza no mínimo duas manobras.
Figura 11: Representação gráfica das válvulas.
Número de vias: O número de vias de uma válvula de controle direcional corresponde ao
número de conexões úteis que uma válvula pode possuir.
Figura 12: Representação gráfica dos números de via das válvulas.
Nos quadrados representativos de posição podemos encontrar vias de passagem, vias de
bloqueio ou a combinação de ambas.
Figura 13: Representação gráfica dos números de via das válvulas.
Para fácil compreensão do número de vias de uma válvula de controle direcional podemos
também considerar que:
Identificação das vias:
➔ Via de pressão = P
➔ Via de retorno = T
➔ Vias de utilização = A
Figura 14: Válvulas devidamente identificadas.❏ Válvulas controladoras de fluxo
Estas válvulas têm influência sobre a quantidade de ar comprimido que flui por uma
tubulação. Existem válvulas de controle de fluxo bidirecionais, porém as mais comumente
utilizadas são as unidirecionais.
Figura 15: Válvula controladora de fluxo
Também há a válvula “regulador unidirecional”, esta válvula possui uma retenção que fecha
a passagem do fluxo de ar numa direção, permitindo fluir somente através da seção regulável. Em
sentido contrário, o ar passa livremente através da retenção aberta. Estas válvulas são muito
utilizadas para o retardo da passagem do ar.
Figura 16: Válvula reguladora unidireccional
❏ Válvulas de bloqueio
Válvulas de bloqueio são elementos que em geral bloqueiam a passagem de ar em um
sentido, permitindo a passagem livre no sentido oposto. A pressão no lado do bloqueio atua sobre o
elemento vedante, permitindo assim, a vedação perfeita da válvula.
Válvula de retenção: As válvulas impedem completamente a passagem de ar em uma
direção. O fechamento pode ser feito por cone, esfera, placa ou membrana.
Figura 17: Válvula de retenção.
Válvula de retenção pilotada Na válvula de retenção pilotada existe a possibilidade de anular
o bloqueio no sentido bloqueado por meio de um sinal de comando, numa conexão adicional de
pilotagem. Com isso, a válvula opcionalmente permite fluxo nos dois sentidos. O funcionamento se
dá pelo dimensionamento adequado das relações de áreas e a pressão utilizada é a mesma ou mesmo
de menor valor, atuando no êmbolo de acionamento. Esta válvula pode ser usada em paradas
intermediárias de cilindros pneumáticos. O bloqueio pode ocorrer caso haja uma queda de pressão.
O desbloqueio é realizado por um sinal pneumático proveniente de uma outra válvula.
Figura 18: Válvula de retenção pilotada.
❏ Válvulas controladoras de pressão
A válvula controladora de pressão tem a tarefa de manter constante a pressão de trabalho,
isto é, transmitir a pressão ajustada no manômetro aos elementos de trabalho ou válvulas, sem
variação, mesmo com a pressão oscilante na rede. A pressão de entrada deve ser sempre maior que
a pressão de saída.
Válvula reguladora de pressão com orifício de escape: A pressão é regulada por meio de
uma membrana. Uma das faces é submetida à pressão de trabalho, enquanto a outra é pressionada
por uma mola cuja pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem. Com o aumento da
pressão de trabalho, a membrana se movimenta contra a força da mola. Com isso a seção nominal
de passagem na sede da válvula vai diminuindo até o fechamento completo. Neste caso, significa
que a pressão é regulada pela vazão. Por ocasião do consumo, a pressão diminui e a força da mola
reabre a válvula. Manter a pressão regulada se torna um constante abrir e fechar da válvula. Para
evitar a ocorrência de uma vibração indesejável, é utilizada uma mola sobre o prato da válvula. Sua
função é de amortecedor. A pressão de trabalho é indicada em um manômetro. Se a pressão crescer
demasiadamente do lado secundário, a membrana é pressionada contra a mola. Com isso, abre-se o
orifício da parte central da membrana e o ar em excesso sai pelo furo de escape para a atmosfera.
Figura 19: Válvula reguladora de pressão com orifício de escape.
Válvula reguladora de pressão sem orifício de escape: O funcionamento desta válvula é o
mesmo da válvula anterior, com a diferença que na parte central da membrana não existe o orifício
de escape e, portanto, o ar em excesso não pode escapar para a atmosfera.
Figura 20: Válvula reguladora de pressão sem orifício de escape.
3- Válvulas de comando elétrico
Conceito geral
Estas válvulas são utilizadas onde o sinal de comando parte de um Controlador Lógico
Programável (CLP) ou ainda de um quadro de comando elétrico. O comando eletro-eletrônico é,
atualmente, o mais utilizado devido à possibilidade de reprogramação, agilidade, confiabilidade,
durabilidade e custos competitivos. As válvulas de comando eletromagnético dividem-se em
válvulas de comando direto e válvulas servo-comandadas. As de comando direto empregam-se
apenas para pequenas seções de passagem. Para passagens maiores empregam-se válvulas servo
comandadas.
❏ Modos de acionamento
As válvulas de comando servem para controlar a direção, a pressão ou a vazão do ar
comprimido. A estrutura interna da válvula de comando elétrico é semelhante às outras válvulas de
comando, contudo, a sua maior particularidade é o seu modo de acionamento. Para essa válvula ser
acionada ela recebe um impulso elétrico, esse vai permitir que haja fluxo de ar pressurizado para
alimentar um equipamento. O impulso elétrico é originado por uma bobina magnética que é
acoplada à válvula.
Uma característica dessas bobinas é seu furo de acoplamento, esse normalmente possui
diâmetro padronizado, o que permite fazer a substituição desta de maneira rápida.
Quando a bobina é energizada, o induzido é puxado para cima, contra a mola. O resultado é
a interligação dos canais P e A. A extremidade superior do induzido fecha o canal R. Cessando o
acionamento da bobina, a mola pressiona o induzido contra a sede inferior da válvula e interrompe a
ligação de P para A. O ar do canal de trabalho A escapa pelo R. O tempo de atuação é curto. Para
poder manter a construção do eletro-imã em tamanho reduzido, emprega-se válvulas solenóides
com servo-comando. Estas são formadas por duas válvulas: A válvula solenóide com servo, de
medidas reduzidas e a válvula principal, acionada pelo ar do servo.
Figura 21: Válvula de comando elétrico. Em azul e vermelho portas de comando
❏ Válvulas proporcionais
São usadas para acionar o controle eletricamente, essas válvulas podem ser usadas para
aumentar a pressão com a diminuição de nível de um fluido, garantindo assim uma saída de fluxo
do fluido constante. Com esse tipo de válvula é possível pressurizar um sistema de teste para
diferentes pressões facilmente. Diferente das outras válvulas, a válvula proporcional converte um
sinal elétrico em uma determinada pressão.
Figura xx: Simbologia das válvulas proporcionais
Figura xx: Dinâmica dos circuitos abertos e fechados das válvulas proporcionais
❏ Dispositivos de regulação
❏ Dispositivos de sinalização
❏
REFERÊNCIAS:
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15287: informação e
documentação - projeto de pesquisa - apresentação. Rio de Janeiro: ABNT, 2011. 3. 1
http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM372/Conte%FAdos/3%20Atuadores/E
ng%20Eletrico%20instrumenta%20o_Atuadores_%20UNICAMP.pdf
ENGENHEIRO ELÉTRICO/ INSTRUMENTAÇÃO ATUADORES. [s.l.]: , [s.d.]. Disponível em:
<http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM372/Conte%FAdos/3%20Atuadores/
Eng%20Eletrico%20instrumenta%20o_Atuadores_%20UNICAMP.pdf>. Acesso em: 25 Mar. 2021.
 
http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM372/Conte%FAdos/3%20Atuadores/Eng%20Eletrico%20instrumenta%20o_Atuadores_%20UNICAMP.pdf
http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM372/Conte%FAdos/3%20Atuadores/Eng%20Eletrico%20instrumenta%20o_Atuadores_%20UNICAMP.pdf