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DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 1 P110 Automação Pneumática DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 2 Fundamentos e princípios físicos da pneumática. Produção, preparação e distribuição de ar comprimido. Símbolos normalizados (DIN/ISO 1219). Especificações técnicas, formas construtivas e funções dos atuadores, válvulas direcionais, de bloqueio, de fluxo, de pressão e combinadas. Circuitos pneumáticos para atender requisitos de automação e comandos seqüenciais utilizando-se de um ou mais atuadores com apoio de software de desenho e simulação. Montagens práticas de sistemas pneumáticos com componentes reais em unidades de treinamento especialmente desenvolvias. Conteúdo DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 3 Conhecerá os principais componentes pneumáticos e será capaz de identificá-los através do seu respectivo símbolo normalizado. Desta forma, será capaz de interpretar especificações técnicas, desenhos e dados de catálogo que sejam úteis à sua função. Entender o sistema pneumático com o qual está trabalhando, evitando erros de montagem. Será capaz de propor alternativas em situações emergenciais de produção. Poderá conceber e/ou otimizar sistemas pneumáticos básicos, com precisão, adequação à aplicação. Qualificação adquirida DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 4 Recomendações para o Uso do Centro de Tecnologia Festo Celulares: Use quando precisar, mas de preferência no modo silencioso. Organização da sala: Mantenha-a limpa, deixe as cadeiras no lugar e lugar de lixo é no lixo! Equipamentos: Cuide bem. Não escreva nas bancadas e nem desmonte os componentes. Guarde-os no final do dia. Máquinas de café: Uso livre para café e chá. DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 5 Agenda 17h30Término 15h45Coffee-break 13h00Almoço 09h45Coffee-break 08h30Início Cursos diurnos 22h00Término 19h30Coffee-break 18h00Início Cursos noturnos DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 6 Pneumática Tecnologia do ar comprimido Técnicas para Automação DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 7 Hidráulica Elétrica (Eletroeletrônica) Mecânica Pneumática Tecnologias para Automação DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 8 ⌦ Mecânica Boa força Ótimas velocidades Ótima precisão Ótima força Baixas velocidades Boa precisão ⌦ Hidráulica ⌦ Pneumática Força limitada Boas velocidades Precisão limitada Comando/Controle ⌦ Elétrica Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 9 Energia Hidráulica Elétrica Pneumática Transmissão Limitada e muito bem rápida e Limitada e lenta cara longas distâncias Dist. econômica Até aprox. 100m Pratic. s/ limites Até aprox. 1000m Vel. de trans- Aprox. 50 mm/s Aprox. 300.000 Aprox. 2 m/s missão km/s Rotações Limitado Boas Até 500.000 rpm Força Bem alto Alto Baixo Proteção contra Excelente Não tão boa Excelente sobrecarga Comparação quantitativa DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 10 Funcionamento seguro mesmo em situações térmicas extremas. Limpeza: Vazamentos eventuais não poluem o ambiente. Seguro: Não há riscos de explosão ou incêndio. Construção simples dos elementos. Altas velocidades de trabalho. Seguro contra sobrecarga. Quantidade ilimitada. Fácil armazenamento. Fácil transporte. Fácil regulagem. Vantagens do ar comprimido DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 11 O ar comprimido é econômico entre 6 e 7 bar de pressão. Compressibilidade: Não é possível manter constante as velocidades dos atuadores. Preparação: Impurezas e umidade causam desgaste prematuro dos elementos pneumáticos. Ruído: o escape do ar é ruidoso, porém, atualmente os sistemas já estão mais confortáveis. Custo: o ar comprimido é uma fonte de energia cara. Desvantagens do ar comprimido DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 12 Compressibilidade: Capacidade de reduzir o espaço de uma certa quantidade de ar. Vi FVf Expansibilidade: Capacidade de retornar ao seu volume inicial. Difusibilidade: Capacidade de misturar-se homogeneamente com quaisquer outros gases. Inodoro Incolor Insípido Oxygen 20,70% Nitrogen 77,00% Water 1,30% Carbondioxid 0,03% Argon 0,90% Various 0,07% Propriedades físicas do ar DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 13 Sendo: p = Pressão - Pa F = Força - N A = Área - m2 É a relação entre a força dividida pela área onde está sendo aplicada. p = F A ---- F O R Ç A ÁREA Pressão (p) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 14 Nível variável da Pressão Atmosférica 101kPa Faixa de depressão Faixa de Sobre-pressão Pressão absolutakPa + Pe 0 - Pe Gráfico das pressões DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 15 Unidade Símbolo Sistema Internacional Comprimento L Metro (m) Massa m Kilograma (kg) Tempo t Segundos (s) Força F Newton (N) Área A Metro quadrado (m2) Volume V Metro cúbico (m3) Vazão Q Metro cúbico por segundo (m3/s) Pressão p Pascal (Pa) 1 Pa = N/m2 Bar 1 bar = 105 Pa ≅ 101 kPa Unidades no Sistema Internacional (SI) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 16 Compressores Pistão Palhetas Membrana Duplo Pistão Duplo Parafuso Compressores DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 17 Simbologia Compressores – Pistão ou êmbolo DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 18 • Suporta pressões acima de 10 bar • Contamina o ar com óleo • Compressão pulsante • Baixo custo SimbologiaSimbologia Compressores – Duplo pistão DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 19 • Isento de contaminação • Não atinge altas pressões • Compressão pulsante • Baixa vazão • Pequenas aplicações Simbologia Compressores – Pistão com membrana DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 20 • Isento de lubrificação • Não atinge altas pressões • Compressão contínua • Pode ser utilizado como bomba de vácuo Simbologia Compressores – Palhetas DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 21 • Isento de lubrificação • Alta vazão • Baixa manutenção • Custo elevado • Grande aplicação na indústria • Compressão contínua Simbologia Compressores – Duplo parafuso DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 22 Escolha de compressores DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 23 Distribuição Redes de Ar Reservatório Distribuição DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 24 • Circuito aberto • Circuito fechado (anel) • Circuito combinado (válvulas de fechamento) Redes de ar comprimido DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 25 Tubulações de Ar Comprimido (Anéis) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 26 Tubulações de Ar Comprimido (Drenos) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 27 1. Compressor 2. Resfriador posterior ar/ar 3. Separador de condensados 4. Reservatório 5. Purgador automático 6. Pré-filtro coalescente 7. Secador 8. Purgador automático eletrônico 9. Pré-filtro coalescente grau x 10. Pré-filtro coalescente grau y 11. Pré-filtro coalescente grau z 12. Separador de água e óleo Rede de ar Comprimido DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 28 Simbologia Estabilização da rede de ar comprimido Elimina as oscilações Garantia de reserva Refrigera o ar (por sua grande superfície) Separa parte da umidade contida no ar por condensação Reservatório DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 29 Secadores Resfriamento Adsorção Absorção Secadores DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 30 Simbologia Condensado DrenoSeparador Ar Seco Ar Úmido Pré-Resfriador Resfriador Principal Freon Compressor Refrigeração By-Pass • Resfria o ar • Necessita de energia externa • Reduz a umidade pela condensação do ar • Muito utilizado na indústria metalúrgica Secadores - Secagem por resfriamento DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 31 Ar Seco Ar Úmido Purgador • Processo químico • Não necessita de energia externa • Instalação e manutenção simples • Utiliza-se geralmente Cloreto de Cálcio Simbologia Secadores - Secagem por absorção DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 32 • Elemento secante regenerável • Manutenção simples • Não é preciso parar o fornecimento para regenerar o elemento secante • Utiliza-se geralmente Sílica-Gel Simbologia Secadores - Secagem por adsorção DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 33 Produção, preparação e distribuição do ar DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 34 Preparação Final Unidade de Conservação Purgador Automático Filtro Lubrificador Regulador de pressão Preparação final DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 35 Simbologia detalhada • A vazão total em m3/hora é determinante para o tamanho da unidade. • Uma demanda (consumo) de ar grande demais provoca uma queda de pressão nos aparelhos. • Devem-se observar rigorosamente os dados indicados pelos fabricantes. • A pressão de trabalho nunca deve ser superior à indicada no aparelho. • A temperatura não deve ser maior que 500C (corpos de material sintético). Simbologia simplificada Preparação final – Unidade de conservação DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 36 • Os sistemas pneumáticos evoluem para não comprometer o meio ambiente. = Filtro-regulador com lubrificador Lubrificador Filtro-Regulador • Já existem vários produtos que trabalham sem lubrificação. Simbologia detalhada Preparação final – Filtro/regulador DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 37 Pré-filtro Água, pó 40 ... 5 µm Carbono ativo OdoresÁgua, pó > 50 µm Cyclone separador Estéril Bactérias, vírus Micro filtro àgua, pó, óleo 0.01 µm Tipos de filtros DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 38 Simbologia • A função do filtro é reter as partículas de impurezas, bem como a água condensada. Copo do filtro Saída do ar Placa defletora Condensado Parafuso purgador Filtro sinterizadoElemento filtrante Filtro de impurezas DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 39 Simbologia Purgador automático DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 40 Simbologia Válvula reguladora de pressão DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 41 Simbologia Câmara de gotejamento Válvula de retenção Tubo ascendente Óleo Parafuso de regulagem Parafuso de abastecimento Canal de alimentação Lubrificador de ar comprimido DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 42 Simbologia Manômetros DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 43 Atuadores Lineares Giro Limitado Rotativos MotoresSimples Ação Dupla Ação Outros Garras Músculo Antigiro Elementos de trabalho DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 44 Diâmetro: 6 a 320 mm Curso: 1 mm a 2000 mm Força: 2 a 50.000 Newtons Vel. de avanço: 0,02 a 1m/s Aplicações: Fixação Expulsão Extração Prensagem de peças entre outras Simbologia Atuadores – Simples ação DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 45 Simbologia Atuadores – Simples ação DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 46 Simbologia Atuadores – Simples ação (com membrana) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 47 Simbologia Atuadores – Dupla ação DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 48 Simbologia Atuadores – Dupla ação (amortecimento por buchas) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 49 Simbologia Atuadores – Dupla ação (amortecimento pneumático regulável) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 50 Parafuso de regulagem Êmbolo de amortecimento Atuadores – Dupla ação (amortecimento pneumático regulável) Simbologia DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 51 Simbologia Atuadores – Dupla ação (haste passante) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 52 Simbologia Atuadores – Dupla ação (múltiplas posições) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 53 Simbologia Atuadores – Dupla ação (tandem) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 54 Simbologia Atuadores – Dupla ação sem haste acoplamento mecânico DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 55 Simbologia Atuadores – Dupla ação sem haste acoplamento mecânico FFF DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 56 Simbologia Atuadores – Dupla ação sem haste acoplamento magnético DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 57 Êmbolo Retangular Êmbolo Oblongo Êmbolo Oval Atuadores – Anti-giro DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 58 Paralela Angular3 PontosRadial Atuadores – Garras pneumáticas DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 59 Simbologia •Alta velocidade (até 2000 mm/s) •Diâmetro de 10, 20 e 40 mm •Comprimento de 40 até 9000 mm •Possibilita contração (curso) de 15% até 25% do comprimento •Freqüência de até 90 Hz Atuadores – Músculo pneumático DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 60 Simbologia Atuadores – Rotativo (giro limitado) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 61 Simbologia Atuadores – Rotativo (giro limitado) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 62 Simbologia Atuadores – Rotativo (pinhão cremalheira) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 63 Os motores de palhetas podem atingir rotações entre 3000 e 8500 rpm com potências que vão de 0,1 à 24 cv, à pressão normal. Simbologia Atuadores – Motor de palhetas DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 64 Cálculos Simples ação Dupla ação Atuadores – Cálculos DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 65 Fa Fa Fa Fa Fm p D p = pressão de trabalho (bar) Fm = força da mola (kgf) Fa = força de atrito (kgf) D = diâmetro do êmbolo (cm) d = diâmetro da haste (cm) A = área do êmbolo (cm2) a = área da haste (cm2) Fav = força de avanço teórica (kgf) Frt = força de retorno teórica (kgf) Cálculo da forca nos cilindros – simples ação )%203:( . 4 . 2 ava maavav av FF FFFF ApF DA real − −−= = = π DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 66 Fa Fa Fa Fa p p D d a = área da haste )%203:( . 4 . 2 ava aavav av FF FFF ApF DA real − −= = = π artrt rt FFF aApF da real −= −= = ).( 4 . 2π Cálculo da forca nos cilindros – dupla ação DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 67 Válvulas Direcionais Pressão Bloqueio Fluxo Combinadas Válvulas DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 68 Quadrado representa posição Setas indicam a direção e sentido do fluxo do ar T’s representam bloqueios das vias Número de posições da válvula As conexões de entrada e saída são representadas por traços externos. Estes, indicam o número de vias. Construção do símbolo de válvulas (norma DIN/ISO 1219) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 69 Musculares Mecânicos Pneumáticos Geral Botão Alavanca Pedal Came Rolete Gatilho Mola Piloto Positivo Decréscimo de pressão Acionamentos e seus símbolos DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 70 Tipos de acionamentos DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 71 (1) (1) (2) (2) Simbologia 2 1 (A) (P) Válvulas direcionais - 2/2 vias NFacionamento por came retorno por mola DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 72 Simbologia 2 1 3 (A) (P) (R) Válvulas direcionais - 3/2 vias NA acionamento por came retorno por mola DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 73 Simbologia (A) (P) (R) 2 1 3 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por came retorno por mola DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 74 Simbologia (A) (P) (R) 2 1 3 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por came retorno por mola DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 75 Simbologia 2 1 3 (A) (P) (R) Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por simples piloto DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 76 Simbologia 2 1 3 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento botão retorno por mola DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 77 Simbologia 2 1 3 (A) (P) (R) Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por rolete servopilotada DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 78 Simbologia 4 2 1 3 Válvulas direcionais - 4/2 vias acionamento por duplo piloto DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 79 Simbologia 4 2 5 1 3 (A) (P) (R) (S) (B) 1 12(Y)14(Z) Válvulas direcionais - 5/2 vias acionamento por duplo piloto DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 80 Simbologia 4 2 5 1 3 (A) (P) (R) (S) (B) 1 12(Y)14(Z) Válvulas direcionais - 5/2 vias acionamento por duplo piloto DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 81 Simbologia Válvulas de bloqueio – válvula de retenção DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 82 Válvulas de bloqueio – Retenção pilotada Simbologia 1 2 21 DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 83 Válvulas de bloqueio – Alternadora (OU) Simbologia 12 14 2 DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 84 Válvulas de bloqueio – Simultaneidade (E) Simbologia 12 14 2 DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 85 Simbologia 1 2 3 (A) (R) (P) Válvulas de bloqueio – Escape rápido DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 86 R Simbologia 1(P) 3(R) Válvulas de pressão – Limitadora de pressão DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 87 P R A Simbologia 2 1 3 Válvulas de pressão – Reguladora de pressão DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 88 Simbologia Válvulas de fluxo – Reguladora de fluxo bidirecional DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 89 Válvulas de fluxo – Reguladora de fluxo unidirecional Simbologia DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 90 Simbologia 100% 2 1 12 3 Válvulas combinadas – Temporizadora NF DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 91 Válvulas combinadas – Temporizadora NA RP Simbologia 100% 2 1 10 3 DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 92 Simbologia (Z)12 2(A) 3(R)1(P) 2 12 1 3 (Z) (P) (A) (R) Válvulas combinadas – Seqüência DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 93 Atuadores: Número seqüencial + letra A – (1A ..., 2A ...) Válvulas: Número do atuador + letra V + número seqüencial – (1V1 ..., 2V1 ...) Fins de curso: Número do atuador + letra S + 1 p/ recuado e 2 p/ avançado (1S1..., 1S2...,2S1..., 2S2...) Bombas e compressores: Número seqüencial + letra P – (1P ..., 2P ...) Outros: Número do atuador + letra Z + número seqüencial Comandos seqüenciais – Identificação dos componentes DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 94 Atuador 1A Eleva a caixa Empurra a caixa Comandos seqüenciais – representação dos movimentos Atuador 2A DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 95 Passo de trabalho Movimento do cilindro “1A” Movimento do cilindro “2A” 1 Avança Parado recuado 2 Parado avançado Avança 3 Recua Parado avançado 4 Parado recuado Recua Comandos seqüenciais – representação dos movimentos (tabela) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 96 (+) Avanço 1A+ 2A+ 1A- 2A- ( - ) Recuo Comandos seqüenciais – Representação dos movimentos (forma algébrica) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 97 Avanço Recuo Parado Avançado Parado Recuado Comandos seqüenciais – Representação dos movimentos (Diagrama trajeto-passo) DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 98 2S1 1 2 3 5=14 s2 s1 s2 s1 1A 2A ST 1S2 2S2 1S1 1A+ 2A+ 1A - 2A - 1S2ST 2S2 1S1 2S1 Comandos seqüenciais DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 99 Válvulas combinadas – Corte de sinal DIDACTIC P110 – Automação Pneumática 03/04/2007 100 Coffee Break
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