Hidropneumática - Tópico - 2

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Fundamentos de 
Hidropneumática 
 
 
 
 
Material de Consulta do Aluno 
 
 
2º Tópico – Principais Componentes 
Vimos anteriormente como é gerado e preparado o ar comprimido. Veremos agora como 
ele é colocado para trabalhar. Na determinação e aplicação de um comando, por regra 
geral, se conhece inicialmente a força ou torque de ação final requerida, que deve ser 
aplicada em um ponto determinado para se obter o efeito desejado. É necessário, 
portanto, dispor de um dispositivo que converta em trabalho a energia contida 
no ar comprimido ou fluido hidráulico. Os conversores de energia são os dispositivos 
utilizados para tal fim. 
Num circuito qualquer, o conversor é ligado mecanicamente à carga. Assim, ao ser 
influenciado pelo ar comprimido ou pelo fluido hidráulico, sua energia é convertida em 
força ou torque, que é transferido para a carga. 
 
● 2.1- Cilindros hidráulicos e pneumáticos 
 
Um cilindro pneumático / hidráulico é um tipo de dispositivo usado para gerar força a partir 
da energia do fluido sob pressão. O cilindro pneumático/hidráulico básico consiste de uma 
câmara cilíndrica com um pistão móvel e de admissão de fluido, e canais de retorno se for 
hidráulico ou escape do fluido se for pneumático. 
 
 
 
 
 
 
 
 
● Tipos de Cilindros Pneumáticos/ Hidráulicos. 
Os cilindros se diferenciam entre si por detalhes construtivos, em função de suas 
características de funcionamento e utilização. Basicamente, existem dois tipos de 
cilindros: 
- Simples Efeito ou Simples Ação 
- Duplo Efeito ou Dupla Ação, com e sem amortecimento 
 
 
● Os Cilindros podem ser classificados quanto à atuação: 
 Duplo Efeito ou Dupla Ação 
Quando um cilindro pneumático utiliza ar comprimido ou cilindro hidráulico utilizar óleo 
para produzir trabalho em ambos os sentidos de movimento (avanço e retorno), diz-se que 
é um cilindro de Dupla Ação, o tipo mais comum de utilização. Sua característica principal, 
pela definição, é o fato de se poder utilizar tanto o avanço quanto o retorno para 
desenvolvimento de trabalho. Existe, porém, uma diferença quanto ao esforço 
desenvolvido: as áreas efetivas de atuação da pressão são diferentes; a área da câmara 
 
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traseira é maior que a da câmara dianteira, pois nesta há que se levar em conta o diâmetro 
da haste, que impede a ação do ar sobre toda a área. O ar comprimido é admitido e liberado 
alternadamente por dois orifícios existentes nos cabeçotes, um no 
traseiro e outro no dianteiro que, agindo sobre o êmbolo, provocam os movimentos de 
avanço e retorno. Quando uma câmara está admitindo ar a outra está em comunicação 
com a atmosfera. Esta operação é mantida até o momento de inversão da válvula de 
comando; alternando a admissão do ar nas câmaras, o pistão se desloca em sentido 
contrário. 
 
 
● Cilindro de Simples Efeito ou Simples Ação 
Recebe esta denominação porque utiliza ar comprimido ou óleo hidráulico, para conduzir 
trabalho em um único sentido de movimento, seja para avanço ou retorno. Este tipo de 
cilindro possui somente um orifício por onde o ar entra e sai do seu interior, comandado 
por 
uma válvula. Na extremidade oposta à de entrada, é dotado de um pequeno orifício que 
serve de respiro, visando impedir a formação de contrapressão internamente, causada 
pelo ar residual de montagem. O retorno, em geral, é efetuado por ação de mola e 
força externa. Quando o ar é exaurido, o pistão (haste + êmbolo) volta para a posição 
inicial. 
 
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Além de outros tipos de construção derivados como: 
 
● Cilindro de D.A. com haste dupla 
Este tipo de cilindro (D.A.) de haste dupla vem encontrando grandes aplicações na 
indústria. Possui duas hastes unidas ao mesmo êmbolo. Enquanto uma das hastes realiza 
trabalho, a outra pode ser utilizada no comando de fins de curso ou dispositivos que não 
possam ser posicionados ao longo da oposta. Apresentam ainda a possibilidade de 
variação do curso de avanço, o que é bastante favorável, principalmente em operações de 
usinagem. As duas faces do êmbolo possuem geralmente a mesma área, o que possibilita 
transmitir forças iguais em ambos os sentidos de movimentação. Apresenta dois mancais 
de guia, um em cada cabeçote, oferecendo mais resistência a cargas laterais, que podem 
ser causadas pela aplicação, bem como melhor alinhamento. De acordo com o dispositivo 
em que for adaptado, este cilindro pode apresentar uma série de outras aplicações. Pode 
ser fixado pelas extremidades das hastes, deixando o 
corpo livre, ou fixado pelo corpo, permitindo que as hastes se desloquem. Como exemplo 
típico, considera-se o caso da automação de mesas de máquinas 
operatrizes e máquinas de injeção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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● Cilindro duplex contínuo (Tandem) 
 
Dotado de dois êmbolos unidos por uma haste comum, separados entre si por meio de um 
cabeçote intermediário, possui entradas de ar independentes. Devido à sua forma 
construtiva, dois cilindros (de Dupla Ação) em série numa mesma camisa, com entradas 
de ar independentes, ao ser injetado ar comprimido simultaneamente nas duas câmaras, 
no sentido de avanço ou retorno, ocorre atuação sobre as duas faces do êmbolo, de tal 
modo que a força produzida é a somatória das forças individuais de cada êmbolo. Isto 
permite dispor de maior força, tanto no avanço como no retorno. 
Aplicado em casos onde se necessitam maiores forças,porém não dispondo de espaço 
para comportar um cilindro de diâmetro maior, e não pode elevar muito a pressão de 
trabalho - a sua aplicação podendo superar o problema. Em sistemas de sincronismo de 
movimentos é muito empregado; as câmaras intermediárias são preenchidas com óleo. 
Quando da sua utilização, deve-se levar em consideração o seu comprimento, que é maior. 
Há necessidade, portanto, de profundidades ou vãos diferentes para seu 
posicionamento, principalmente em função do curso desejado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
● Cilindro duplex geminado (múltiplas posições) 
 
Consiste em dois ou mais cilindros de dupla ação, unidos entre si, possuindo cada um 
entradas de ar independentes. 
Essa união possibilita a obtenção de três, quatro ou mais posições distintas. As posições 
são obtidas em função da combinação entre as entradas de ar comprimido e os cursos 
correspondentes. É aplicado em circuitos de seleção, distribuição, posicionamentos, 
comandos de dosagens e transportes de peças para operações sucessivas 
 
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● Cilindro de impacto 
 
Recebe esta denominação devido à força a ser obtida pela transformação de energia 
cinética. 
É um cilindro de dupla ação especial com modificações Dispõe internamente de uma pré-
câmara (reservatório). 
 O êmbolo, na parte traseira, é dotado de um prolongamento. 
Na parede divisória da pré-câmara, existem duas válvulas de retenção. Estas modificações 
permitem que o cilindro desenvolva impacto, devido à alta energia cinética obtida pela 
utilização da pressão imposta ao ar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
● Cilindro de tração por cabos 
 
Ao especificar o Cilindro( Sem Haste) tração por cabos deve-se levar em 
consideração os valores dos carregamentos externos (Carga e Momento). 
O cilindro, quando submetido a valores excessivos de carga, pode apresentar desgaste 
prematuro e/ou falhas durante a operação. 
Cada aplicação deve estar dentro dos limites especificados no catálogo do fabricante, 
segundo o diâmetro do cilindro. 
 
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2.2- Atuadores rotativos. 
 
 Os atuadores rotativos (osciladores) incorporam características que proporcionam milhões 
de ciclos de operação livres de defeitos, operando a 150 psi de pressão. A fabricação em 
alumínio anodizado e aço inoxidável permitem a operação em ambientes agressivos, tais 
como os da indústria de alimentos e da química. A precisão dos mancais termoplásticos 
autolubrificantes e os compostos especiais de vedação permitemoperação 
contínua mesmo sem lubrificação. Esta compatibilidade com o ar seco faz uma excelente 
escolha para trabalho em ambiente onde se produzem produtos eletrônicos, alimentos, 
embalagens e em salas limpas. 
O revestimento interno de Teflon reduz os atritos de vedação e proporciona baixa pressão 
de partida, garantindo movimentos suaves e precisos no manuseio de materiais e 
aplicações em robótica. Isto permite também alto rendimento e eficiência gerados 
por um equipamento compacto leve. Várias opções podem ser acrescentadas ao produto 
para aumentar a sua flexibilidade. Amortecedores podem reduzir choques e ruídos, 
permitindo taxas de ciclos mais rápidos. A posição angular pode ser controlada tanto 
com reguladores de curso como batentes internos. As opções de montagem incluem: topo, 
base ou flanges. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.3-motores hidráulicos / pneumáticos 
 São atuadores que convertem energia pneumática ou hidráulica em energia mecânica, 
através de momento torsor contínuo. 
 
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● Motor hidráulico 
 transforma a energia de um fluído (água ou óleo) em movimento, em energia 
mecânica. Os motores hidráulicos podem ser enquadrados de acordo com suas 
formas de construção e tamanho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
● Motor pneumático (motor a ar comprimido) 
É um tipo de motor que realiza trabalho mecânico ao expandir o ar comprimido. Os 
motores pneumáticos geralmente convertem a energia do ar comprimido em trabalho 
mecânico através de movimento linear ou rotativo. O movimento linear pode vir de um 
diafragma ou atuador de pistão, enquanto o movimento rotativo é fornecido por um 
motor pneumático do tipo pás, um motor a ar do pistão, uma turbina a ar ou um motor 
tipo engrenagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.4-Válvulas Hidráulicas e Pneumáticas (tipos e características). 
As válvulas pneumáticas / hidráulicas são componentes do circuito pneumático ou do 
circuito hidráulico que se destinam a controlar a direção, a pressão, a vazão ou o bloqueio 
do fluido ( ar comprimido ou óleo). As válvulas pneumáticas / hidráulicas se classificam em 
Válvulas de Controle Direcional, Válvulas de Bloqueio, Válvulas de Controle de Fluxo e 
Válvulas de Controle de Pressão. 
 
 
 
 
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● Válvulas de Controle Direcional 
As Válvulas de Controle Direcional têm por função orientar, permitir ou interromper um fluxo 
de ar no circuito pneumático ou de óleo no circuito hidráulico 
Para definirmos uma Válvula de Controle Direcional devemos levar em conta os seguintes 
dados: 
- Número de vias 
- Número de posições 
- Posição inicial 
- Tipo de acionamento 
- Tipo de retorno 
- Vazão 
- Tipo construtivo 
 
 
 
● Número de Vias 
É o número de orifícios de conexões de trabalho que a válvula possui. São consideradas 
como vias a conexão de entrada de pressão, conexões de utilização e conexões de escape 
no circuito pneumático ou de retorno no circuito hidráulico. 
 
 
● Número de posições 
É a quantidade de posições estáveis da válvula direcional ou ainda a quantidade de 
manobras distintas que uma válvula direcional pode executar. As válvulas mais 
comuns possuem 2 ou 3 posições. As válvulas direcionais são definidas conforme o 
número de vias e o número de posições. 
 
As válvulas direcionais são representadas por um retângulo que é dividido em quadrados 
O número de quadrados na simbologia é igual ao número de posições da válvula que 
representa a quantidade de movimentos que a mesma executa através dos acionamentos 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Exemplo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Atenção: 
Identificação do Número de Vias 
Devemos considerar a identificação do número de vias apenas de um quadrado. 
Posição Normal 
A posição normal de uma válvula de controle direcional é a posição em que se encontram 
os elementos internos quando a mesma não foi acionada 
 
Exemplos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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● Tipo de acionamento 
 
 Atuadores, Acionamentos ou Comandos de Válvulas Direcionais 
As válvulas necessitam de um agente externo ou interno para deslocar as suas partes 
internas de uma posição para outra, ou seja, que altere as direções do fluxo, efetue 
bloqueios e liberação de escapes. 
Os elementos responsáveis por tais alterações são os acionamentos internos, que 
podem ser classificados em comando direto ou indireto. 
 
Comando Direto: é quando a força de acionamento atua diretamente sobre o mecanismo 
que causa a inversão da válvula. 
 
Comando Indireto: é quando a força de acionamento atua sobre um dispositivo 
intermediário, que libera o comando principal, que por sua vez inverte a válvula. Estes 
comandos são chamados de combinados ou servos. 
 
Tipos de Acionamentos e Comandos 
São diversos os tipos de acionamentos e podem ser: Musculares, Mecânicos, 
Pneumáticos, Elétricos ou Combinados. Estes acionamentos e comandos são 
representados por símbolos normalizados. 
 
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Exemplos de acionamentos de válvulas direcionais: 
 
 
TIPOS DE ACIONAMENTOS: 
 
● Solenoide 
Uma grande parte das válvulas direcionais é acionada eletricamente pó uma bobina 
chamada por solenóide, esta bobina é um imã artificial que pode ser de atração ou repulsão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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● Válvulas de Bloqueio (retenção) 
A válvula de retenção, válvula sem retorno ou de sentido único tem a função de permitir 
que o líquido ou o ar flua em apenas uma direção 
 
De forma a simplificar, uma válvula de retenção permite o fluxo em uma direção e 
automaticamente evita o fluxo de retorno (fluxo reverso) em uma linha hidráulica ou 
pneumática. É uma das poucas válvulas automáticas existentes no mercado e que não 
requerem assistência para abrir e fechar. Ao contrário de outras válvulas, a válvula de 
retenção continua funcionando mesmo que a instalação de uma fábrica perca o ar, o óleo, 
a eletricidade ou o ser humano interfira manualmente no sistema. 
Em termos construtivos, a válvula de retenção normalmente possui dois orifícios com duas 
aberturas em seu corpo sendo que uma abertura é para a entrada do ar ou 
fluido (designada como porta de entrada) e a outra é para permitir a saída do fluido (referida 
como a porta de saída). 
As duas principais características da válvula de retenção é que nenhuma intervenção 
humana é necessária para que ela opere e sua alimentação é somente por fluxo e pressão 
diferencial. Ela é utilizada principalmente para: 
● Proteger o equipamento contra danos no refluxo; 
● Fornecer alívio de pressão para a segurança do sistema 
● Impedir a contaminação por refluxo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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● Válvulas de Controle de Fluxo 
Válvulas para Controle de Fluxo. Estas válvulas permitem o controle com alta precisão do 
fluxo. Também permitem fechar completamente o fluxo. Elas podem ser uni-direcionais, 
que permitem fechar completamente o fluxo em um sentido e, ao mesmo tempo, liberar o 
fluxo do sentido oposto. Já as válvulas de controle de fluxo bi-direcionais controlam o fluxo 
em ambos os sentidos e são usadas quando não se necessita bloqueio no retorno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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● Válvulas de Controle de Pressão. 
As válvulas, em geral, servem para controlar a pressão, a direção ou o volume de um fluido 
nos circuitos hidráulicos. As válvulas que estudaremos nesta unidade são do tipo 
controladoras de pressão que são usadas na maioria dos sistemas hidráulicos e 
pneumáticos industriais. 
 
Essas válvulas são utilizadas para: 
 • Limitar a pressão máxima de um sistema; 
 • Regular a pressão reduzida em certas partes dos circuitos; • Controlar operações 
seqüenciais; 
 • Contrabalancear forças mecânicas externas; 
•Outras atividades que envolvem mudanças na pressão de operação. 
 
São classificadas de acordo com o tipo de conexão, pelo tamanho e pela faixa de operação. 
A base de operação dessas válvulas é um balanço entre pressão e força da mola. A válvula 
pode assumir várias posições, entre os limites de totalmente fechada a totalmente aberta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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BIBLIOGRAFIA 
 
 
WEG, Acionamentos. Informações Técnicas. Comando e proteção para motores Elétricos. 
Jaraguá do Sul, 1990. 
 
Tecnologia Pneumática ; Parker training 2016 
 
 Faculdade de Engenharia ;Profª Maria Helena Rodrigues Gomes ;Universidade Federal 
de Juiz de Fora 
 
Instituto federal do Rio Grande do Norte ; Julho de 2016 
.