Introdução à Energia Pneumática

Prévia do material em texto

Professor - Gilson Toscano Prestes 1 
 
 
 
P N E U M A T I C A 
 
P N E - 2 5 3 
 
 
 
 
 
Professor – Gilson Toscano Prestes 
 
Email – gtprestes@yahoo.com.br 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 2 
1. INTRODUÇÃO 
 
O ar sempre esteve presente no dia a dia do ser humano. Além de ser o elemento 
vital para a sua sobrevivência, o homem sempre quis aproveitá-lo em aplicações 
técnicas onde a energia estivesse presente. Como meio de racionalização do 
trabalho, o ar comprimido vem encontrando cada vez mais espaço nas aplicações 
industriais. 
 
Atualmente, a utilização do ar comprimido supera os melhores graus de eficiência, 
executando operações sem fadiga, economizando tempo, ferramentas e materiais, 
além de fornecer segurança no trabalho. 
 
Para um conhecimento detalhado e estudo da energia pneumática vamos 
inicialmente entender o termo pneumática. Ele derivou-se da raiz grega Pneumo, 
que tem o significado de respiração ou sopro, por esta razão entendem-se por 
pneumática todos os fenômenos relacionados aos gases ou vácuos. É também o 
estudo da conversão da energia pneumática em energia mecânica, através dos 
respectivos elementos de trabalho. 
 
2. CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS PNEUMÁTICOS 
 
Para a implantação de sistemas pneumáticos para realização de operações na área 
industrial, devemos levar em consideração que ele nos oferece vantagens e 
desvantagens que devem ser consideradas para que sua implantação seja bem 
sucedida. 
 
As vantagens oferecidas são: 
 
a) Incremento da produção com investimento relativamente pequeno; 
b) Redução de custos operacionais; 
c) Robustez dos equipamentos; 
d) Resistência a ambientes hostis; 
e) Simplicidade de manipulação; 
f) Segurança; 
g) Redução do número de acidentes. 
 
Dentre as desvantagens, temos: 
 
a) Necessidade de tratamento do ar comprimido antes da utilização; 
b) Desenvolvimento de pequenas forças quando comparadas a outros sistemas; 
c) Velocidades muito baixas são difíceis de conseguir com o ar comprimido; 
d) Devido a sua compressibilidade, é impossível obter-se velocidade constante e 
paradas intermediárias; 
e) Poluidor sonoro. 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 3 
3. DEFINIÇÃO DE PRESSÃO 
 
Pressão é a força exercida em determinada superfície ( área ). Em pneumática, a 
pressão é expressa em Kgf/cm2 (quilogramas força por centímetro quadrado ). 
 
A pressão também pode ser expressa em psi ( libras por polegada quadrada ). No 
sistema internacional de unidades ( SI ) a pressão é expressa em N / m2 
( Newtons por metro quadrado ). 
 
A pressão também é criada quando temos uma coluna de um fluido. Por exemplo, 
sabemos que a cada 10 metros de coluna d’água, a pressão aumenta em 1,0 Kgf / 
cm2. 
 
3.1 – COMO É CRIADA A PRESSÃO 
 
A pressão resulta da resistência oferecida ao fluxo do fluido. A resistência ocorre em 
função de: 
a) Da carga de um atuador; 
b) De uma restrição (ou orifício) na tubulação. 
 
A figura mostra um exemplo de carga sobre um atuador. O peso de 1000 quilos 
oferece uma resistência ao fluxo sob o pistão e cria uma pressão no óleo. Se o peso 
aumenta, o mesmo acontece com a pressão. 
 
 
Figura – Pressão criada pela resistência ao fluxo (carga em atuador) 
Professor - Gilson Toscano Prestes 4 
A figura mostra um exemplo de um fluxo através de um orifício. Ao fecharmos o 
orifício, percebemos um incremento da pressão antes dele, pois ocorreu uma 
restrição ao fluxo do fluido. 
 
 
 
 
 
 
Figura – Pressão criada pela resistência ao fluxo (orifício) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 5 
4. LEI DE PASCAL 
 
A história antiga registra que dispositivos engenhosos como bombas e rodas d’água 
já eram conhecidos desde épocas bem remotas. Entretanto, só no século XVII, o 
ramo da hidráulica que nos interessa, foi utilizado. Baseava-se no princípio 
descoberto pelo cientista francês Pascal, que consistia no uso do fluido confinado 
para transmitir e multiplicar forças e modificar movimentos. 
 
A Lei de Pascal resumia-se em: “ A pressão exercida em um ponto qualquer de um 
líquido estático é a mesma em todas asa direções e exerce forças iguais em áreas 
iguais”. 
 
 
Figura – Princípio de Pascal 
 
Desta forma, quando aplicamos uma força de 10 Kgf em uma área de 10 cm2, 
obtemos como resultado uma pressão interna de 10 Kgf / cm2, agindo com a mesma 
intensidade em toda a parede do recipiente. 
 
Somente no princípio da revolução industrial, um mecânico inglês utilizando o 
princípio de Pascal desenvolveu uma prensa hidráulica. Ele concluiu que a pressão 
gerada pela aplicação de uma força moderada em uma área pequena iria gerar uma 
força maior quando atuasse numa maior área. O limite para esta força maior seria o 
tamanho da área que a atuar. 
 
 
Figura – Princípio da prensa hidráulica 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 6 
Assim, ele construiu dois vasos comunicantes, um com área da seção transversal de 
1 cm2 e o outro com área de 10 cm2. Aplicando uma força de 10 Kgf no êmbolo de 
área 10 cm2, foi gerada uma pressão de 10 Kgf / cm2. Pelo princípio de Pascal esta 
atua com a mesma intensidade em toda a extensão do líquido. Logo quando ela age 
numa área maior de 10 cm2 irá gerar uma força de: 
 
10 Kgf / cm2 X 10 cm 2 = 100 Kgf 
 
Desta maneira, houve uma multiplicação de 10 vezes da força aplicada. Como 
podemos perceber, o mesmo valor da relação entre as áreas. 
 
10 cm2 / 1 cm2 = 10 
 
Desta experiência, concluímos que: 
 
 
 
Vários exemplos podem ser citados como aplicação direta da lei de Pascal, a saber: 
Elevadores de automóveis hidro pneumáticos, prensas pneumáticas. 
 
 
5. PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR 
 
Através da resistência oferecida pelo ar, sentimos que ele ocupa um lugar no 
espaço. Assim, como um elemento material, o ar possui propriedades que 
estudaremos a seguir: 
 
a) Compressibilidade 
O ar ocupa todo o volume em qualquer recipiente, adquirindo seu formato já que não 
possui forma própria. Desta maneira, podemos acondicioná-lo num recipiente com 
determinado volume e depois através de uma força externa reduzir o seu volume. 
b) Elasticidade 
Uma vez cessada a força externa, o ar volta a ocupar o seu volume original. 
c) Difusibilidade 
Propriedade que permite ao ar misturar-se homogeneamente a qualquer meio 
gasoso. 
d) Expansibilidade 
O ar pode ocupar o volume integral de qualquer recipiente, adquirindo seu formato. 
e) Peso do ar 
Um litro de ar a zero graus Celsius, ao nível do mar, pesa 0,001293 Kgf. O ar quente 
é mais leve que o ar frio. 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 7 
6. INSTALAÇÕES DE AR COMPRIMIDO 
 
Nos diversos processos industriais, os sistemas de ar comprimido desempenham 
papel fundamental na produção e representam parcela expressiva do consumo 
energético da instalação. Entretanto, nem sempre estas instalações recebem os 
cuidados devidos, passando a ser uma fonte constante de desperdícios. 
 
Um sistema de ar comprimido corretamente projetado irá proporcionar maior 
confiabilidade e eficiência nas ferramentas pneumáticas, bem como diminuirá os 
custos com energia. 
 
Esse sistema compreende três componentes principais: o compressor, a rede de 
distribuição e os pontos de consumo. 
 
6.1) Compressor 
 
São máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar comprimido. 
Vários fatores influenciam a escolha de um compressor: vazão, pressão e qualidade 
requerida do ar. 
 
 
Figura – Instalação de ar comprimido 
 
São duas as classificações fundamentais dos compressores: 
 
a) De deslocamento positivo; 
b) De deslocamento dinâmico. 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 8 
O compressor de deslocamento positivo admite o ar numa câmara isolada do 
meio exterior. Ao comprimir esta massa de ar e quando a pressão requerida é 
atingida, a válvula de descarga abre-se permitindo a passagem do ar comprimido 
para o tubo de descarga. 
 
Os compressores de deslocamento positivo podemser: alternativos ou rotativos. 
Dentro os alternativos os mais utilizados são o de pistão e dentre os rotativos são os 
de palhetas e parafuso. 
 
Os compressores de pistões podem ser de simples ou de duplo efeito. Os de simples 
efeito admitem o ar somente através da câmara superior. Os de duplo efeito admitem 
o ar em ambas as câmaras superior e inferior, resultando num ar comprimido com 
menor pulsação da pressão. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura – Compressor de pistões, simples e duplo efeito. 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 9 
Os compressores de deslocamento dinâmico elevam a pressão da massa de ar 
através da transformação de energia cinética em energia de pressão. O ar admitido 
é colocado em contato com impulsores que giram em alta velocidade. O ar em alta 
velocidade é direcionado para os difusores, que retardam o deslocamento do ar, 
obrigando a uma elevação de pressão. 
 
 
 
Figura – Compressor de deslocamento dinâmico 
 
6.1.1 Refrigeração dos compressores 
 
Os compressores podem ser refrigerados a água ou a ar. Os objetivos da 
refrigeração são: 
a) Manter baixa a temperatura dos elementos internos e do óleo lubrificante; 
b) Evitar deformações do cabeçote e outros elementos; 
c) Aumentar a eficiência do compressor. 
 
Na refrigeração a água deve-se tomar cuidado especial para que o fluido não deixe 
de passar pelo circuito, pois sua ausência acarretará em aumentos indesejáveis da 
temperatura. A questão referente à qualidade do ar é muito importante e envolve: 
 
a) impurezas sob a forma de partículas sólidas, poeira ou ferrugem; 
b) água; 
c) óleo (proveniente da lubrificação). 
 
Cada equipamento que consome ar comprimido possui suas exigências específicas 
quanto à qualidade do ar. Essas exigências devem ser atendidas para que o 
equipamento possa ter um desempenho adequado. Por exemplo: ar para 
instrumentação deve ser extremamente limpo; ar para pintura deve ser seco, isento 
de óleo e limpo. Para assegurar a operação confiável do compressor, o ar aspirado 
deve ser limpo e não conter poeira, fuligem ou partículas sólidas, pois caso contrário, 
esses poluentes ficarão em suspensão no óleo lubrificante ocasionando desgaste 
excessivo dos cilindros, anéis dos pistões, mancais, etc. e conseqüentemente 
aumentando os custos de manutenção. 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 10 
Assim, deve-se evitar que a casa dos compressores fique localizada perto de 
chaminés, caldeiras, fornos ou equipamentos de jatos de areia. Sua localização 
Ideal é próxima dos principais pontos de consumo do ar, visando redução no 
custo da tubulação e menor perda de pressão. 
 
Outro aspecto importante para assegurar a aspiração de um ar limpo é a instalação 
no compressor de um filtro de admissão de ar (no mínimo a 2 metros acima do solo e 
2,5 metros de distância de qualquer parede). Devem ser instalados diretamente na 
entrada do compressor. 
 
Em linhas de aspiração muito longas, poderá haver condensação de água e nesse 
caso, aconselha-se o uso de separadores de umidade antes do cilindro. No caso de 
várias máquinas deve-se usar de preferência, um duto para cada uma. 
 
Em relação à tubulação de descarga do ar, esta deve ser de diâmetro igual ou 
superior ao da saída do compressor e ser a mais curta possível até o resfriador 
posterior ou ao reservatório pulmão. 
 
Um compressor de ar deve ter necessariamente um sistema de regulagem de 
capacidade de tal ordem que adapte sua produção as condições de consumo. Os 
tipos básicos de regulagem para compressores de deslocamento positivo são: 
 
1) Parada e partida 
 
O motor elétrico que aciona o compressor é desligado quando a pressão do 
reservatório atinge um determinado valor. Geralmente utilizado em compressores 
pequenos e serviço intermitente. 
 
2) Velocidade constante 
 
O motor elétrico que aciona o compressor permanece sempre ligado. Quando a 
pressão do reservatório atinge determinado valor pré-fixado, a válvula de 
aspiração será deslocada e permanecerá aberta. A partir desse momento, todo ar 
aspirado será descarregado pela válvula. 
 
3) Duplo controle 
 
Permite operar o compressor dos dois modos (Parada/Partida e Velocidade 
Constante) por intermédio de uma chave seletora. Recomendada para casos de 
consumo irregular com picos de demanda por certo período e longos períodos de 
pouca ou nenhuma utilização de ar comprimido.Atualmente os sistemas de controle 
dos compressores utilizam a tecnologia dos inversores de freqüência. Desse modo, a 
velocidade do motor elétrico é continuamente ajustada dependendo da demanda de 
ar, resultando em considerável economia de energia. Isso elimina a necessidade de 
alterar o controle para "partida" e "parada" ou então promover uma atuação na 
válvula de sucção. 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 11 
6.2) Resfriador Posterior 
 
O ar aspirado pelo compressor contém um determinado teor de umidade. 
Posteriormente, à medida que o ar comprimido se resfriar na linha de distribuição, a 
umidade se condensará na tubulação, provocando corrosão, além de ser 
extremamente indesejável em certas aplicações como a pintura, transporte 
pneumático e na vida útil das ferramentas. 
 
Desse modo, após a compressão, torna-se necessário reter o vapor d’água existente 
no ar. Isso será feito no resfriador posterior que reduzirá a temperatura do ar 
comprimido a uma temperatura inferior a da linha de distribuição e 
conseqüentemente condensará esse vapor d’água. Junto a esse resfriador existirá 
um separador de condensado onde a umidade do ar será retirada manual ou 
automaticamente. 
 
O melhor local para o resfriamento é diretamente junto ao orifício de saída do ar. O 
sistema mais simples para os resfriadores posteriores é o de casco e tubos, onde o 
ar passa através dos tubos em sentido contrário ao percorrido pela água (a queda de 
pressão em um resfriador posterior é relativamente pequena). 
 
6.3) Reservatório Pulmão 
 
Uma instalação de ar comprimido é normalmente equipada com um ou mais 
reservatórios de ar que têm pôr funções: armazenar o ar comprimido para consumo; 
equalizar as pressões das linhas de consumo; eliminar umidade do ar.Sua 
capacidade deve ser de 6 a 10 vezes a capacidade do compressor por segundo. 
Deve ser instalado fora da casa dos compressores e preferencialmente na 
sombra.Todo reservatório deve possuir válvulas de segurança, manômetro e 
termômetro.Outra questão é que os resfriadores posteriores e separadores de 
condensado, obtém uma eficiência na retenção da umidade em torno de 80-90%. O 
restante acompanha o ar comprimido até o reservatório, onde a velocidade é 
consideravelmente reduzida fazendo com que a maior parte dos condensados 
residuais deposite-se sobre as paredes e escorra para o fundo deste. Assim é muito 
importante a existência de uma tubulação de dreno na parte mais baixa do 
reservatório a fim de permitir a retirada dessa água (aproximadamente 5% da 
umidade é retida neste estágio). 
 
6.4) Secadores de ar 
 
Consiste no terceiro estágio da separação da umidade contida no ar comprimido.Sua 
finalidade é manter o ponto de orvalho do ar, na pressão de saída do sistema, 10ºC 
abaixo da mínima temperatura do ambiente onde estão os instrumentos. Sua 
utilização é necessária quando um ar de altíssima qualidade é requerido 
(instrumentação). Os secadores podem ser por refrigeração ou com agentes 
secantes. 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 12 
6.5) Rede de Distribuição 
 
Para determinar-se o melhor traçado da tubulação é necessário conhecer a 
localização dos principais pontos de consumo, assim como os pontos isolados. O 
tipo de rede a ser empregada (aberta ou fechada) deve ser analisado. Em alguns 
casos pode ser adequado um circuito fechado em anel. 
 
Outras situações podem exigir uma combinação de anéis e linhas diretas ou ainda 
somente uma linha direta pode ser suficiente. 
 
A grande vantagem do circuito fechado é que se ocorrer um grande consumo 
inesperado de ar em qualquer linha, o ar pode ser fornecido de duasdireções, 
diminuindo a queda de pressão. 
 
 
 
 
 
 
Figura – Redes de distribuição do ar comprimido 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 13 
Mesmo com todos os dispositivos de eliminação da umidade (já vistos), a tubulação 
nunca estará isenta do mesmo. Poços de drenagem (com purgadores) devem ser 
instalados ao longo da linha a fim de recolher o condensado formado. 
 
Recomenda-se que estes poços tenham diâmetro igual ao da linha e fiquem no 
máximo a 40 metros de distância entre si. Sempre que possível às tubulações devem 
ser inclinadas no sentido do fluxo, em pelo menos 1% para facilitar a drenagem e 
diminuir a perda de carga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura – Drenagem e tomadas de ar comprimido 
 
 
As tomadas de ar devem ser feitas sempre pela parte superior da tubulação, 
assegurando assim fornecimento de ar de melhor qualidade ao equipamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 14 
6.6) Unidades de condicionamento (lubrefil) 
 
Após a passagem por todas as fases que vimos anteriormente, o ar comprimido 
necessita de um último tratamento antes de ser enviado aos pontos de consumo: 
máquinas, ferramentas. 
 
Próximo ao ponto de consumo,e ele passa pelo lubrefil que irá : 
 
a) Filtrar; 
b) Regular a pressão; 
c) Introduzir uma pequena quantidade de óleo para lubrificar os componentes 
dos pontos de utilização. 
 
 
 
 
 
Figura – Unidade de condicionamento – Lubrefil 
 
 
A filtragem consiste na aplicação de dispositivos para reter as impurezas ainda 
contidas e suspensas no fluxo do ar e em diminuir a umidade presente no ar. O 
elemento filtrante pode ser em bronze sintetizado ou malha de nylon. Drenos 
localizados na parte inferior dos copos de policarbonato eliminam a umidade retirada 
do ar. 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 15 
A regulagem de pressão é necessária para : 
 
 
a) Compensar automaticamente o volume de ar requerido pelos equipamentos 
pneumáticos; 
b) Manter constante a pressão nos pontos de consumo; 
c) Funcionar como válvula de segurança. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura – Regulador de pressão e manômetro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 16 
A lubrificação do ar comprimido é fundamental para aumento da vida útil dos 
elementos dos pontos de consumo. Para isso o sistema lubrefil conta com um 
lubrificador, que funciona de acordo ao princípio de venturi. O fluxo do ar comprimido 
passa através dele arrastando uma certa quantidade de óleo que ira acompanhar o 
ar até os pontos de consumo. 
 
 
 
 
Figura – Lubrificador 
 
 
Outros acessórios de linha estão presentes na instalação. São eles: 
 
a) Purgadores 
 
Eliminador automático da água que se acumula nas diferentes partes da instalação 
de ar comprimido. O mais indicado é do tipo eliminador de bóia, que abre somente 
para descarregar a água, fechando hermeticamente após a sua eliminação. 
 
 
b) Separadores de umidade 
 
Os purgadores se encarregam de descarregar a água acumulada no fundo do tubo 
principal ou em qualquer ponto da instalação; nada pode fazer com relação à neblina 
de gotículas de água que podem estar suspensa no ar. Os separadores de umidade 
cumprem esta missão. 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 17 
 
c) Mangueiras 
 
Ferramentas pneumáticas e outros dispositivos acionados a ar comprimido são em 
geral ligados à rede de ar através de mangueiras. Essas mangueiras devem ser 
leves, flexíveis e suportar a pressão do ar (4 a 5 vezes a pressão máxima de 
trabalho) e resistir as intempéries. É formada pôr uma camada externa de borracha, 
uma camada intermediária de lona e uma camada interna bastante lisa a fim de 
apresentar a mínima resistência possível para o ar. Mangueiras de 1” ou mais devem 
ser preferencialmente ser fixadas no solo. 
 
d) Engates rápidos 
 
As mangueiras são ligadas à rede e as ferramentas através de engates de 
acoplamento. 
 
Quando a mangueira fica perfeitamente ligada à ferramenta, emprega-se com 
freqüência o engate tipo rosca. O engate de garras é muito empregado e oferece 
grande possibilidade de combinação visto que as garras são de igual tamanho para 
vários diâmetros da tubulação ou mangueira. 
 
 
7. VÁLVULAS DIRECIONAIS 
 
As válvulas direcionais têm por função orientar o fluxo de ar para o ponto do circuito 
onde desejamos realizar o trabalho. 
 
As válvulas direcionais são classificadas de acordo com suas características 
principais, tais como : 
 
a) Tipo de carretel interno : pistão ou esfera; carretel deslizante ou rotativo. 
b) Métodos de operação : alavancas manuais, roletes, solenóides, pressão 
hidráulica. 
c) Número de vias : Número de passagens de fluxo existentes. Duas vias, quatro 
vias, etc. 
d) Tamanho : Bitola nominal de conexão da válvula ou sua capacidade de vazão 
em LPM (litros por minuto). 
 
(7.1) Identificação de uma válvula direcional 
 
Elas são representadas nos circuitos hidráulicos através de símbolos gráficos. Para 
identificação da simbologia, devemos considerar: 
 
a) Número de posições 
b) Número de vias 
c) Posição normal 
d) Tipo de acionamento 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 18 
O número de posições de uma válvula direcional indica o número de manobras que 
ela pode realizar. Ela possui no mínimo duas posições. O número de quadrados 
indica o número de posições da válvula. 
 
 
 
Figura – Número de posições da válvula 
 
 
O número de vias indica o número de conexões úteis que uma válvula possui. 
 
 
 
 
Figura – Número de vias da válvula 
 
 
Observação : Devemos considerar apenas a identificação de um quadrado. O 
Número de vias deve corresponder nos dois quadrados. 
 
 
 
A posição normal de uma válvula direcional é a posição em que se encontra seus 
elementos internos quando esta não está acionada. Pode ser “normalmente aberta” 
ou “normalmente fechada”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 19 
O tipo de acionamento define sua aplicação no circuito. Pode ser muscular, 
mecânico, pneumático, elétrico. 
 
 
 
 
Figura – Alguns tipos de acionamento em válvulas direcionais 
 
7.2 – Válvulas direcionais mais comumente usadas 
 
a) Válvulas de duas e três vias 
 
NF – Normalmente fechada NA – Normalmente aberta 
 
 
 
 
Figura – Válvulas de duas e três vias 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 20 
b) Válvulas de cinco vias. 
 
 
 
Figura – Válvulas de cinco vias 
 
 
7.3 – Válvulas direcionais no circuito pneumático 
 
 
 
Figura – Válvulas direcionais atuando no circuito pneumático 
 
8. ATUADORES PNEUMÁTICOS 
 
Os atuadores pneumáticos são os elementos no circuito que irão transformar a 
energia de pressão em energia mecânica. Estes atuadores podem ser de três tipos: 
 
a) Atuadores lineares ou cilindros pneumáticos; 
b) Atuadores rotativos ou motores pneumáticos; 
c) Atuadores oscilantes. 
8.1 Atuadores Lineares 
Professor - Gilson Toscano Prestes 21 
 
Os atuadores lineares podem ser de simples ou dupla ação. É de simples ação 
quando a pressão do ar atua em um só lado do cilindro. E, de dupla ação quando a 
pressão do ar atua em ambos os lados do cilindro. Os atuadores lineares geram 
“força” para o sistema. 
 
 
 
 
 
Figura – Cilindros de simples e dupla ação 
 
 
8.1.1 Elementos construtivos 
 
 
 
 
Figura – Componentes do atuador linear 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 22 
8.2 Atuadores Rotativos 
 
Existem vários modelos de atuadores rotativos. Os mais utilizados são os de 
palhetas, cujo funcionamento vemos na figura abaixo. O ar sob pressão entra numa 
das câmaras do rotor, gerando uma força e girando o eixo com torque determinado 
em função da área das palhetas. Os motores são reversíveis, podem girar em ambos 
os sentidos. 
 
 
Figura – Componentes e funcionamento do atuador rotativo 
 
8.2.1 Características principais dos atuadores Rota tivos 
 
1. Dimensões inferiores às de um motor elétrico de mesma capacidade; 
2. Pode ser colocado em condição ater que pare sem danificar-se; 
3. Sãoreversíveis, giram em ambos os sentidos; 
4. Partidas contínuas sem danos 
5. Peso bastante inferior ao do motor elétrico de mesma capacidade. 
 
9. VÁLVULAS DE BLOQUEIO 
 
Estas válvulas impedem o fluxo do ar comprimido em determinada direção, deixando 
o fluxo passar somente em um sentido. Elas podem ser: 
 
a) Válvulas de retenção 
Estas válvulas são utilizadas no circuito pneumático para permitir a passagem do ar 
comprimido em apenas um sentido. Sua construção interna possui um êmbolo que é 
atuado por uma mola contra uma sede de vedação. 
 
Figura – Válvula de retenção – funcionamento básico 
Percebemos que o fluxo do ar só é permitido da esquerda para a direita. No sentido 
inverso, o êmbolo interno bloqueia a passagem. 
Professor - Gilson Toscano Prestes 23 
A válvula de retenção é representada assim no circuito hidráulico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Válvula de escape rápido 
 
Utilizadas quando desejamos velocidades elevadas no curso dos atuadores. Ela 
funciona direcionando o ar diretamente para a atmosfera, não oferecendo assim 
resistência ao movimento do atuador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 24 
c) Válvula de isolamento (elemento “OU”) Dotada de duas conexões de pressão 
e uma de utilização, esta válvula permite enviar sinais de ar comprimido para 
o mesmo ponto de utilização de locais distintos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura – Circuito com elemento “OU” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 25 
d) Válvula de simultaneidade (elemento “E”) 
 
Dotada de duas conexões de pressão e uma de utilização, esta válvula somente 
permite que o ar comprimido chegue ao atuador quando as duas conexões de 
pressão recebem o ar comprimido. Bastante utilizadas em circuitos para segurança 
de operadores, onde precisam acionar a válvula com as duas mãos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura – Circuito com elemento “E” 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 26 
 
10. VÁLVULAS DE CONTROLE DE FLUXO 
 
Estas válvulas são utilizadas para controlar a quantidade de ar comprimido que irá 
chegar até aos atuadores. Isto faz com que consigamos regular sua velocidade. 
 
 
 
Figura – Funcionamento e simbologia da válvula de controle de fluxo 
 
 
11. VÁLVULAS DE CONTROLE DA PRESSÃO 
 
Estas válvulas têm a função influenciar ou serem influenciadas pela pressão do 
sistema. Caso ela ultrapasse o valor pré-ajustado, ocorre uma descarga de ar 
comprimido para a atmosfera, mantendo-se o valor de pressão desejado. 
 
Elas subdividem-se em: 
 
a) Válvulas de alívio; 
 
b) Válvulas reguladoras da pressão; 
 
c) Válvulas de seqüência. 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 27 
11.1 Válvulas de alívio 
 
 Limita a pressão máxima de um reservatório, compressor, linha de pressão, 
evitando a sua elevação além de um valor admissível. 
 
Uma pressão pré determinada é ajustada através de uma mola calibrada que é 
comprimida por um parafuso, transmitindo sua força sobre um êmbolo e mantendo-o 
contra uma sede. 
 
Ocorrendo um aumento da pressão do sistema. O embolo é deslocado de sua sede, 
comprimindo a mola e permitindo contato da parte pressurizada com a atmosfera, 
através de uma série de orifícios por onde é expulsa a pressão excedente. 
 
Alcançado o valor da regulagem, a mola recoloca automaticamente o êmbolo na 
posição inicial, vedando os orifícios de escape. 
 
È uma válvula normalmente fechada. 
 
 
 
 
 
 
Figura – Funcionamento e simbologia da válvula de alívio da pressão 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 28 
11.2 Válvulas reguladoras da pressão 
 
Já mencionadas anteriormente, porém ressalte-se que é de grande importância no 
circuito, devendo manter a pressão na sua saída constante, independente das 
flutuações que possam existir na entrada. Elas podem ser de dois tipos: 
 
a) Reguladora de pressão com escape 
 
 
Regulada para uma determinada pressão, mantendo-a praticamente constante. 
Ocorrendo elevação na intensidade da pressão, o excesso é eliminado para a 
atmosfera, através de um orifício existente no centro do diafragma, onde está 
apoiado o conjunto haste-disco. 
b) Reguladora de pressão sem escape. 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 29 
 
Regulada para uma determinada pressão, mantendo-a praticamente constante. 
Ocorrendo elevação na intensidade da pressão, o fluxo de alimentação é cortado até 
que seja retomado o equilíbrio. O diafragma não possui furo. 
 
 
11.3 Válvulas de seqüência 
 
A válvula de seqüência permite passagem de ar comprimido quando a pressão de 
entrada vencer a força opositora da mola, pré-regulada, fluindo para a conexão de 
utilização. São válvulas pouco utilizadas nos circuitos pneumáticos, pois oferecem 
pouca confiabilidade em sua utilização. 
 
 
 
12. TEMPORIZADOR PNEUMÁTICO 
 
Permite o retardo de um sinal pneumático; um período de tempo ajustável que passa 
entre o aparecimento do sinal de controle pneumático e o sinal de saída. O ajuste é 
obtido através da rotação de um botão graduado. A faixa de ajuste é completada por 
uma revolução completa do botão. Faixas de ajuste : 0 a 3 segundos; 0 a 30 
segundos; 0 a 180 segundos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura – Temporizador 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 30 
 
13. CAPTADOR DE QUEDA DE PRESSÃO 
 
Este acessório tem a sensibilidade da pressão atuante nos atuadores pneumáticos. 
São instalados diretamente nas conexões dos atuadores. Desta maneira, quando o 
atuador chega no fim de curso, a pressão do retorno do ar ( P2 ) cai bruscamente, 
fazendo com que a pressão do sistema ( P ) vença o diafragma interno do captador, 
indo atuar no ponto de utilização do circuito( S ). Assim, este acessório pode ser 
usado com fim de curso sem a necessidade de cames ou roletes. 
 
 
 
 
Figura - Captador de queda de pressão – funcionamento 
 
 
14. CONTADOR PNEUMÁTICO 
 
Estes elementos são utilizados em circuitos pneumáticos com operações 
seqüenciais. São capazes de demonstrar números precisos, que podem identificar 
uma quantidade de peças produzidas, número de ciclos de produção. Quando 
atinge-se o valor pré-ajustado, ele emite um sinal de saída que é usado para iniciar 
outro ciclo do processo ou operação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 31 
15. MÓDULO DE SEGURANÇA BIMANUAL 
 
Este módulo de segurança bimanual envia um sinal pneumático, quando dois sinais 
são aplicados em pontos diferentes., dentro de um intervalo de tempo menor que 0,3 
segundos. 
 
São utilizados principalmente para a proteção das mãos de operadores de prensas. 
Desta maneira a prensa só é acionada quando o operador pressiona o comando 
com as duas mãos, evitando que uma das mãos esteja em contato com área de 
risco da máquina, evitando acidentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura - Módulo de segurança bimanual 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 32 
16. VENTOSAS 
 
Vácuo significa ausência de matéria. Contudo, podemos dizer que um sistema está 
submetido a um vácuo quando sobre ele está atuando uma pressão menor que a 
atmosférica. 
 
Nos sistemas industriais, o vácuo pode ser gerado através de bombas de vácuo, 
equipamentos que são demasiadamente caros ou a partir do princípio de Venturi. 
 
A técnica consiste em fazer fluir uma quantidade ar comprimido através de um tubo 
com um pequeno orifício em seu interior. Este orifício provoca um estrangulamento à 
passagem do ar.Ao passar pela restrição, o ar tem sua velocidade aumentada. Este 
aumento de velocidade do ar provoca na região da restrição uma queda de 
pressão.Um orifício externo, construído exatamente na região da queda de pressão, 
sofrerá então esta mesma queda de pressão. Então teremos a criação de um vácuo 
parcial dentro deste orifício externo. Se ligarmos este orifício externo a atmosfera, o 
ar atmosférico que tem maior pressão fluirá para dentro do orifício. A figura abaixo 
ilustra o efeito Venturi. 
 
 
 
 
Figura – Efeito venturi 
 
Outra técnica de se obter o vácuo é por meio do injetor de ar,uma derivação do 
efeito venturi acima. 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 33 
 
17. MÉTODOS DE PROJETOS PARA CIRCUITOS ELETROPNEUMÁTICO S 
Serão descritos adiante dois métodos para o projeto de um circuito pneumático: 
 
Método intuitivo 
 
 e método passo-a-passo. Se a seqüência de acionamento for direta podemos 
usar o método intuitivo, caso contrário (seqüência indireta) devemos usar o 
método passo-a-passo para evitar o problema de sobreposição de sinais que 
será descrito adiante. 
Método Intuitivo 
 
Considere o projeto de um circuito pneumático que execute a seqüência direta 
A+B+A-B-. A seguir descrevemos as etapas para o projeto desse circuito usando 
o método intuitivo. 
 
1. Etapa : desenhar os elementos de trabalho 
 
 
 
2. Etapa : desenhar as válvulas de comando principal 
 
 
3. Etapa : desenhar os elementos de sinal. 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 34 
4. Etapa : desenhar todas as linhas de trabalho, pilotagem, alimentação de ar e 
exaustão. 
 
 
 
 
5. Etapa : de acordo com os passos da seqüência de movimento, desenhar os 
acionadores dos elementos de sinal e representar a posição de cada uma das 
válvulas piloto entre os cilindros. 
 
 
1º passo : acionando um botão de partida, deverá ocorrer o avanço do cilindro A, 
que é o primeiro passo da seqüência de movimentos 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 35 
2º passo : quando o cilindro A alcançar o final do curso de avanço, acionará o 
rolete de outro elemento de sinal cuja função é pilotar o avanço do cilindro B, que 
é o segundo passo da seqüência de movimentos. 
 
 
 
 
 
 
 
3º passo : quando o cilindro B alcançar o final do curso de avanço, será acionado 
o rolete de outro elemento de sinal cuja função é pilotar o retorno do cilindro A, 
que é o terceiro passo da seqüência de movimentos 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 36 
4º passo : quando o cilindro A alcançar o final do curso de retorno, acionará o 
rolete de outro elemento de sinal cuja função é pilotar o retorno do cilindro B, que 
é o último passo da seqüência de movimentos. 
 
 
6° passo : Fim do ciclo: esquema final para A+B+A-B- 
 
 
O circuito final deve ser sempre representado na sua posição de partida. As 
válvulas que estiverem "pisadas" devem ser representadas como na figura 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 37 
 
18. CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS NO COMANDO DE ATUAD ORES 
PNEUMATICOS 
 
INTRODUÇÃO CONCEITUAL – HISTÓRICO 
 
O Controlador Lógico Programável ( C.L.P. ) nasceu praticamente dentro da indústria 
automobilística americana, especificamente na Hydronic Division da General Motors , 
em 1968, devido a grande dificuldade demudar a lógica de controla de painéis de 
comando a cada mudança na linha de montagem. Tais mudanças implicavam em 
altos gastos de tempo e dinheiro.Sob a liderança do engenheiro Richard Morley, foi 
preparada uma especificação que refletia as necessidades de muitos usuários de 
circuitos à reles, não só da indústria automobilística, como de toda a indústria 
manufatureira. Nascia assim, um equipamento bastante versátil e de fácil utilização, 
que vem se aprimorando constantemente, diversificando cada vez mais os setores 
industriais e suas aplicações, o que justifica hoje ( junho / 1998 ) um mercado 
mundial estimado em 4 bilhões de dólares anuais.Desde o seu aparecimento, até 
hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos, como a variedade de tipos de 
entradas e saídas, o aumento da velocidade de processamento, a inclusão de blocos 
lógicos complexos para tratamento das entradas e saídas e principalmente o modo 
de programação e a interface com o usuário. 
 
DIVISÃO HISTÓRICA 
 
Podemos didaticamente dividir os CLPs historicamente de acordo com o sistema de 
programação por ele utilizado : 
 
1a. Geração : Os CLPs de primeira geração se caracterizam pela programação 
intimamente ligada ao hardware do equipamento. A linguagem utilizada era o 
Assembly que variava de acordo com o processador utilizado no projeto do CLP, ou 
seja , para poder programar era necessário conhecer a eletrônica do projeto do 
CLP. Assim a tarefa de programação era desenvolvida por uma equipe técnica 
altamente qualificada, gravando - se o programa em memória EPROM , sendo 
realizada normalmente no laboratório junto com a construção do CLP. 
 
2a. Geração : Aparecem as primeiras “Linguagens de Programação” não tão 
dependentes do hardware do equipamento, possíveis pela inclusão de um 
“Programa Monitor “ no CLP , o qual converte ( no jargão técnico ,Compila), as 
instruções do programa , verifica o estado das entradas, compara com as instruções 
do programa do usuário e altera o estados das saídas. Os Terminais de 
Programação ( ou Maletas, como eram conhecidas ) eram na verdade 
Programadores de Memória EPROM . As memórias depois de programadas eram 
colocadas no CLP para que o programa do usuário fosse executado. 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 38 
3a. Geração : Os CLPs passam a ter uma Entrada de Programação, onde um 
Teclado ou Programador Portátil é conectado, podendo alterar, apagar, gravar o 
programa do usuário, além de realizar testes (Debug) no equipamento e no 
programa. A estrutura física também sofre alterações sendo a tendência para os 
Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks. 
 
4a. Geração: Com a popularização e a diminuição dos preços dos micro - 
computadores (normalmente clones do IBM PC), os CLPs passaram a incluir uma 
entrada para a comunicação serial. Com o auxílio do microcomputadores a tarefa de 
programação passou a ser realizada nestes. As vantagens eram a utilização de 
várias representações das linguagens, possibilidade de simulações e testes, 
treinamento e ajuda por parte do software de programação, possibilidade de 
armazenamento de vários programas no micro, etc. 
 
 
5a. Geração : Atualmente existe uma preocupação em padronizar protocolos de 
comunicação para os CLPs, de modo a proporcionar que o equipamento de um 
fabricante “converse” com o equipamento outro fabricante, não só CLPs, como 
Controladores de Processos, Sistemas Supervisórios, Redes Internas de 
Comunicação e etc., proporcionando uma integração a fim de facilitar a automação, 
gerenciamento e desenvolvimento de plantas industriais mais flexíveis e 
normalizadas, fruto da chamada Globalização. Existe uma Fundação Mundial para o 
estabelecimento de normas e protocolos de comunicação. 
 
 
 
VANTAGENS DO USO DE CONTROLADORES LÓGICOS 
PROGRAMÁVEIS 
 
 
- Ocupam menor espaço; 
- Requerem menor potência elétrica; 
- Podem ser reutilizados; 
- São programáveis, permitindo alterar os parâmetros de controle; 
- Apresentam maior confiabilidade; 
- Manutenção mais fácil e rápida; 
- Oferecem maior flexibilidade; 
- Apresentam interface de comunicação com outros CLPs e computadores de 
controle; 
- Permitem maior rapidez na elaboração do projeto do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 39 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO - DIAGRAMA EM 
BLOCOS 
 
 
 
 
No momento em que é ligado o CLP executa uma série de operações pré - 
programadas, gravadas em seu Programa Monitor : 
- Verifica o funcionamento eletrônico da C.P.U. , memórias e circuitos auxiliares; 
- Verifica a configuração interna e compara com os circuitos instalados; 
- Verifica o estado das chaves principais (RUN / STOP , PROG, etc.); 
- Desativa todas as saídas; 
- Verifica a existência de um programa de usuário; 
- Emite um aviso de erro caso algum dos itens acima falhe. 
 
VERIFICAR ESTADO DAS ENTRADAS 
 
O CLP lê o estados de cada uma das entradas, verificando se alguma foi acionada. 
O processo de leitura recebe o nome de Ciclo de Varredura (Scan) e normalmente é 
de alguns micro - segundos (scan time). 
 
TRANSFERIR PARA A MEMÓRIA 
 
Após o Ciclo de Varredura, o CLP armazena os resultados obtidos em uma região de 
memória chamada de Memória Imagem das Entradas e Saídas. Ela recebe este 
nome por ser um espelho do estado das entradas e saídas. Estamemória será 
consultada pelo CLP no decorrer do processamento do programa do usuário. 
 
 
 
COMPARAR COM O PROGRAMA DO USUÁRIO 
 
O CLP ao executar o programa do usuário , após consultar a Memória Imagem das 
Entradas , atualiza O estado da Memória Imagem das Saídas, de acordo com as 
instruções definidas pelo usuário em seu programa. 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 40 
ATUALIZAR O ESTADO DAS SAÍDAS 
O CLP escreve o valor contido na Memória das Saídas , atualizando as interfaces ou 
módulos de saída. Inicia - se então, um novo ciclo de varredura. 
 
ESTRUTURA INTERNA DO C.L.P. 
O C.L.P. é um sistema microprocessado , ou seja, constituí - se de um 
microprocessador (ou microcontrolador), um Programa Monitor , uma Memória de 
Programa , uma Memória de Dados, uma ou mais Interfaces de Entrada, uma ou 
mais Interfaces de Saída e Circuitos Auxiliares. 
 
 
DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS ITENS 
 
FONTE DE ALIMENTAÇÃO : 
 
A Fonte de Alimentação tem normalmente as seguintes funções básicas : 
 
- Converter a tensão da rede elétrica (110 ou 220 VCA) para a tensão de 
alimentação dos circuitos eletrônicos ,(+ 5VCC para o microprocessador , memórias 
e circuitos auxiliares e +/- 12 VCC para a comunicação com o programador ou 
computador); 
 
- Manter a carga da bateria, nos sistemas que utilizam relógio em tempo real e 
Memória do tipo R.A.M.; 
 
- Fornecer tensão para alimentação das entradas e saídas (12 ou 24 VCC). 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 41 
UNIDADE DE PROCESSAMENTO : 
 
 
BATERIA : 
 
As baterias são usadas nos CLPs para manter o circuito do Relógio em Tempo Real, 
reter parâmetros ou programas (em memórias do tipo RAM) ,mesmo em caso de 
corte de energia , guardar configurações de equipamentos etc. Normalmente são 
utilizadas baterias recarregáveis do tipo Ni - Ca ou Li. Neste casos , incorporam se 
circuitos carregadores. 
 
 
MEMÓRIA DO PROGRAMA MONITOR : 
 
O Programa Monitor é o responsável pelo funcionamento geral do CLP. Ele é o 
responsável pelo gerenciamento de todas as atividades do CLP. Não pode ser 
alterado pelo usuário e fica armazenado em memórias do tipo PROM , EPROM ou 
EEPROM . Ele funciona de maneira similar ao Sistema Operacional dos 
microcomputadores. É o Programa Monitor que permite a transferência de 
programas entre um microcomputador ou Terminal de Programação e o CLP, 
gerênciar o estado da bateria do sistema, controlar os diversos opcionais etc. 
 
MEMÓRIA DO USUÁRIO: 
 
É onde se armazena o programa da aplicação desenvolvido pelo usuário. Pode ser 
alterada pelo usuário, já que uma das vantagens do uso de CLPs é a flexibilidade de 
programação. Inicialmente era constituída de memórias do tipo EPROM , sendo hoje 
utilizadas memórias do tipo RAM (cujo programa é mantido pelo uso de baterias) , 
Professor - Gilson Toscano Prestes 42 
EEPROM e FLASH-EPROM , sendo também comum o uso de cartuchos de 
memória, que permite a troca do programa com a troca do cartucho de memória. A 
capacidade desta memória varia bastante de acordo com o marca/modelo do CLP, 
sendo normalmente dimensionadas em Passos de Programa. 
 
MEMÓRIA DE DADOS : 
 
É a região de memória destinada a armazenar os dados do programa do usuário. 
Estes dados são valores de temporizadores, valores de contadores, códigos de erro, 
senhas de acesso, etc. São normalmente partes da memória RAM do CLP. São 
valores armazenados que serão consultados e ou alterados durante a execução do 
programa do usuário. Em alguns CLPs , utiliza - se a bateria para reter os valores 
desta memória no caso de uma queda de energia. 
 
MEMÓRIA IMAGEM DAS ENTRADAS / SAÍDAS : 
 
Sempre que a CPU executa um ciclo de leitura das entradas ou executa uma 
modificação nas saídas, ela armazena o estados da cada uma das entradas ou 
saídas em uma região de memória denominada Memória Imagem das Entradas / 
Saídas. Essa região de memória funciona como uma espécie de “tabela” onde a 
CPU irá obter informações das entradas ou saídas para tomar as decisões durante o 
processamento do programa do usuário. 
 
CIRCUITOS AUXILIARES : 
São circuitos responsáveis para atuar em casos de falha do CLP. Alguns deles são : 
 
- POWER ON RESET : Quando se energiza um equipamento eletrônico digital, não é 
possível prever o estado lógico dos circuitos internos. Para que não ocorra um 
acionamento indevido de uma saída , que pode causar um acidente , existe um 
circuito encarregado de desligar as saídas no instante em que se energiza o 
equipamento. Assim que o microprocessador assume o controle do equipamento 
esse circuito é desabilitado. 
 
- POWER - DOWN : O caso inverso ocorre quando um equipamento é subitamente 
desenergizado . O conteúdo das memórias pode ser perdido. Existe um circuito 
responsável por monitorar a tensão de alimentação, e em caso do valor desta cair 
abaixo de um limite pré - determinado, o circuito é acionado interrompendo o 
processamento para avisar o microprocessador e armazenar o conteúdo das 
memórias em tempo hábil. 
 
- WATCH - DOG - TIMER : Para garantir no caso de falha do microprocessador , o 
programa não entre em “loop” , o que seria um desastre, existe um circuito 
denominado “Cão de Guarda” , que deve ser acionado em intervalos de tempo pré - 
determinados . Caso não seja acionado , ele assume o controle do circuito 
sinalizando um falha geral. 
 
 
MÓDULOS OU INTERFACES DE ENTRADA : 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 43 
São circuitos utilizados para adequar eletricamente os sinais de entrada para que 
possa ser processado pela CPU (ou microprocessador) do CLP . Temos dois tipos 
básicos de entrada : as digitais e as analógicas. 
 
ENTRADAS DIGITAIS : São aquelas que possuem apenas dois estados possíveis, 
ligado ou desligado ,e alguns dos exemplos de dispositivos que podem ser ligados a 
elas são : 
 
- Botoeiras; 
- Chaves (ou micro) fim de curso; 
- Sensores de proximidade indutivos ou capacitivos; 
- Chaves comutadoras; 
- Termostatos; 
- Pressostatos; 
- Controle de nível (bóia); 
- Etc. 
 
As entradas digitais podem ser construídas para operarem em corrente contínua 
(24 VCC) ou em corrente alternada (110 ou 220 VCA). Podem ser também do tipo 
N (NPN) ou do tipo P (PNP). No caso do tipo N, é necessário fornecer o potencial 
negativo (terra ou neutro) da fonte de alimentação ao borne de entrada para que a 
mesma seja ativada. No caso do tipo P é necessário fornecer o potencial positivo 
 (fase) ao borne de entrada. Em qualquer dos tipos é de praxe existir uma isolação 
galvânica entre o circuito de entrada e a CPU.Esta isolação é feita normalmente 
através de optoacopladores. As entradas de 24 VCC são utilizadas quando à 
distância entre os dispositivos de entrada e o CLP não excedam 50 m. Caso 
contrário , o nível de ruído pode provocar disparos acidentais. 
 
Exemplo de circuito de entrada digital 24 VCC : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplo de circuito de entrada digital 110 / 220 VCA: 
Professor - Gilson Toscano Prestes 44 
 
 
ENTRADAS ANALÓGICAS : 
 
As Interfaces de Entrada Analógica permitem que o CLP possa manipular 
grandezas analógicas, enviadas normalmente por sensores eletrônicos. As 
grandezas analógicas elétricas tratadas por estes módulos são normalmente tensão 
e corrente. No caso de tensão as faixas de utilização são : 0 á 10 VCC, 0 á 5 VCC, 1 
á 5 VCC, -5 á +5 VCC, -10 á +10 VCC (no caso as interfaces que permitem entradas 
positivas e negativas são chamadas de Entradas Diferenciais), e no caso de 
corrente, as faixas utilizadas são : 0 á 20 mA , 4 á 20 mA. 
 
Os principais dispositivos utilizados com as entrad as analógicas são : 
 
- Sensores de pressão manométrica; 
- Sensores de pressão mecânica (strain gauges - utilizados em células de carga); 
 Entrada 24 VCC C.P.U 110/220 VCA . 
- Taco - geradores para medição rotação de eixos; 
- Transmissores de temperatura; 
- Transmissores de umidade relativa; 
-Etc. 
 
Uma informação importante a respeito das entradas analógicas é a sua resolução. 
Esta é normalmente medida em Bits.Uma entrada analógica com um maior número 
de bits permite uma melhor representação da grandeza analógica. 
 
Por exemplo: Uma placa de entrada analógica de 0 á 10 VCC com uma resolução de 
8 bits permite uma sensibilidade de 39,2 mV , enquanto que a mesma faixa em uma 
entrada de 12 bits permite uma sensibilidade de 2,4 mV e uma de 16 bits permite 
uma sensibilidade de 0,2 mV. 
 
Exemplo de um circuito de entrada analógico : 
 
MÓDULOS ESPECIAIS DE ENTRADA 
Professor - Gilson Toscano Prestes 45 
 
Existem módulos especiais de entrada com funções bastante especializadas. Alguns 
exemplos são : 
 
- Módulos Contadores de Fase Única; 
- Módulos Contadores de Dupla Fase; 
- Módulos para Encoder Incremental; 
- Módulos para Encoder Absoluto; 
- Módulos para Termopares (Tipo J, K, L , S, etc); 
- Módulos para Termoresistências (PT-100, Ni-100, Cu-25 ,etc); 
- Módulos para Sensores de Ponte Balanceada do tipo Strain - Gauges; 
- Módulos para leitura de grandezas elétricas (KW , KWh , KQ, KQh, cos Fi, I,V, etc). 
 
MÓDULOS OU INTERFACES DE SAÍDA : 
 
Os Módulos ou Interfaces de Saída adequam eletricamente os sinais vindos do 
microprocessador para que possamos atuar nos circuitos controlados . Existem dois 
tipos básicos de interfaces de saída : as digitais e as analógicas . 
 
SAÍDAS DIGITAIS : 
 
As saídas digitais admitem apenas dois estados : ligado e desligado. Podemos com 
elas controlar dispositivos do tipo : 
 
- Reles ; 
- Contatores ; 
- Reles de estato-sólido 
- Solenóides; 
- Válvulas ; 
- Inversores de freqüência; 
- Etc. 
 
 
ENTRADA C.P.U. 
As saídas digitais podem ser construídas de três formas básicas : Saída digital a 
Relê , Saída digital 24 VCC e Saída digital a Triac. Nos três casos, também é de 
praxe , prover o circuito de um isolamento galvânico, normalmente opto - acoplado. 
 
Exemplo de saída digital à relê : 
 
Exemplo de saída digital à transistor : 
Professor - Gilson Toscano Prestes 46 
 
 
 
 
 
Exemplo de saída digital à Triac : 
 
SAÍDAS ANALÓGICAS : 
 
 
Os módulos ou interfaces de saída analógica converte valores numéricos, em sinais 
de saída em tensão ou corrente. No caso de tensão normalmente 0 à 10 VCC ou 0 à 
5 VCC, e no caso de corrente de 0 à 20 mA ou 4à 20 mA. Estes sinais são utilizados 
para controlar dispositivos atuadores do tipo : 
 
- Válvulas proporcionais; 
- Motores C.C.; 
- Servo - Motores C.C; 
- Inversores de freqüência; 
- Posicionadores rotativos; 
-Etc. 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 47 
Exemplo de circuito de saída analógico : 
 
 
 
 
Existem também módulos de saída especiais. Alguns e xemplos são : 
 
- Módulos P.W.M. para controle de motores C.C.; 
- Módulos para controle de Servomotores; 
- Módulos para controle de Motores de Passo (Step Motor); 
- Módulos para I.H.M. (Interface Homem Máquina); 
- Etc. 
“CAPACIDADE” DE UM C.L.P. 
 
Podemos ressaltar que, com a popularização dos micro - controladores e a redução 
dos custos de desenvolvimento e produção houve uma avalanche no mercado de 
tipos e modelos de C.L.P.s , os quais podemos dividir em : 
 
Nano e Micro - C.L.P.s : São C.L.P.s de pouca capacidade de E/S ( máximo 16 
Entradas e 16 Saídas ), normalmente só digitais, composto de um só módulo ( ou 
placa ) , baixo custo e reduzida capacidade de memória ( máximo 512 passos ). 
 
C.L.P. s de Médio Porte : São C.L.P.s com uma capacidade de Entrada e Saída de 
até 256 pontos, digitais e analógicas , podendo ser formado por um módulo básico, 
que pode ser expandido. Costumam permitir até 2048 passos de memória , que 
poder interna ou externa ( Módulos em Cassetes de Estato - Sólido , Soquetes de 
Memória , etc ), ou podem ser totalmente modulares. 
 
C.L.P.s de Grande Porte : Os C.L.P.s de grande porte se caracterizam por uma 
construção modular , constituída por uma Fonte de alimentação , C.P.U. principal , 
CPUs auxiliares , CPUs Dedicadas , Módulos de E/S digitais e Analógicos, Módulos 
de E/S especializados, Módulos de Redes Locais ou Remotas , etc, que são 
agrupados de acordo com a necessidade e complexidade da automação. Permitem 
a utilização de até 4096 pontos de E/S. São montados em um Bastidor ( ou Rack ) 
que permite um Cabeamento Estruturado. 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 48 
19. 
SIMBOLOGIA
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 49 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 50 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 51 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 52 
 
 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 53 
 
 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 54 
 
 
 
Professor - Gilson Toscano Prestes 55 
Professor - Gilson Toscano Prestes 56 
Professor - Gilson Toscano Prestes 57 
Professor - Gilson Toscano Prestes 58 
Professor - Gilson Toscano Prestes 59 
Professor - Gilson Toscano Prestes 60 
Professor - Gilson Toscano Prestes 61 
Professor - Gilson Toscano Prestes 62 
Professor - Gilson Toscano Prestes 63