Eletropneum tica Exerc cios para Elabora o e Montagem

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André Luis Lenz / 2008 SENAI-SP – NAI – CFP1.06 1 
Comandos de Eletropneumática 
Exercícios Comentados para Elaboração, Montagem e Ensaios 
 
O Método Intuitivo de elaboração de circuitos: 
 
As técnicas de elaboração de circuitos eletropneumáticos fazem parte das 
informações tecnológicas necessárias para o desenho de qualquer circuito elétrico de 
comando seguro e eficaz para o controle dos movimentos de atuadores pneumáticos. 
 
O método intuitivo, dentre outras, é uma destas técnicas. No método intuitivo 
utiliza-se o mecanismo do pensamento e do raciocínio humano na busca da solução de 
uma situação-problema apresentada. 
 
Dessa forma, se podem obter diferentes soluções para um mesmo problema em 
questão, que é característica principal do método intuitivo. Porém nada impede que o 
método intuitivo se apóie também em alguma forma de ferramenta. 
 
Tanto o método intuitivo (quando bem apoiado por uma ferramenta de 
raciocínio), quanto o método cascata (também chamado de seqüência mínima ou 
minimização de contatos) apresentam a característica de reduzir número de relés 
auxiliares utilizados no comando elétrico. Tal redução é muito desejável quando se 
projeta um comando que será implementado utilizando componentes físicos reais, pois 
significa considerável redução de custos. 
 
Entretanto o método intuitivo difere do método cascata pela forma de raciocínio 
e pelo tipo de ferramenta de apoio utilizada: o método intuitivo é apoiado pela 
ferramenta denominada Mapa de Acionamentos, utilizando como referência um 
diagrama Trajeto-Passo e / ou uma Seqüência Algébrica. 
 
Exemplo de mapa de acionamentos: 
 
BOTÔES 
 
RELÊS AUXILIARES 
 
SOLENOIDES DE VÁLVULAS 
 
MOVIMENTOS DA SEQÜÊNCIA 
 
CHAVES FIM DE CURSO 
 
 
 Sem tal ferramenta de apoio o método intuitivo é possível, mas se torna muito 
menos eficiente não garantindo uma minimização do uso de relês auxiliares e ficando 
ainda dependente de uma rotina de tentativa e erro. 
 
O método intuitivo considera ainda duas regras básicas: 
 
√ Utiliza relês auxiliares para funções de memorização do comando de 
válvulas direcionais que são acionadas por simples solenóide; 
 
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√ Utiliza relês auxiliares para resolver problemas de lógica seqüencial: com o 
recurso da combinação de sinais de modo a prover a habilitação ou 
desabilitação de um dado sinal de comando para os casos de sobreposição 
de sinais. 
 
• A sobreposição de sinais ocorre de um modo que ela afeta o comando 
de um próximo movimento de uma dada seqüência, sempre após a 
ocorrência de dois movimentos consecutivos de sentidos opostos, de 
um mesmo atuador. 
 
• A combinação de sinais é implementada associando-se em série ou 
paralelo no circuito os contatos relativos a estes sinais: 
 
� Dois contatos NA em série se a função da combinação for 
ligar um relê auxiliar ou um solenóide de válvula (função 
lógica “E”); 
 
� Dois contatos NF em paralelo se a função da combinação for 
desligar um relê auxiliar ou um solenóide de válvula (função 
lógica “Não-E”). 
 
Exercício: 
 
Dado o diagrama pneumático abaixo: 
 
 
 
S3 S4 
S2 
Y2 
A S1 
Y1 
B 
Y3 
 
 
Usando o método intuitivo, elaborar o diagrama de comando para as seguintes 
seqüências: 
 
 
1- A+ B+ A- B- 
2- A+ A- B+ B- 
3- A+ B+ B- A- 
4- A+ A- B+ A+ A- B- 
 
Considere ainda, para elaboração do circuito de comando de todas as 4 
seqüências propostas, a necessidade de incluir um botão de partida, manualmente 
comandado, para dar início à execução da seqüência de acionamentos. 
 
 
 
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Exemplos de Soluções para os Exercícios Propostos: 
 
 
Situação Inicial da Planta (para todos os exercícios propostos) – Situação de repouso do 
sistema com alimentação de ar ligada: 
 
 
 
 
 
1- A+ B+ A- B- 
 
 
Comentário: 
 
Comece o mapa de acionamentos assinalando nele a seqüência de movimentos 
desejada: 
 
 
BOTÔES 
 
RELÊS AUXILIARES 
 
SOLENOIDES DE VÁLVULAS 
 
MOVIMENTOS DA SEQÜÊNCIA A+ B+ A- B- 
CHAVES FIM DE CURSO 
 
 
Em acionamentos seqüenciais de atuadores eletropneumáticos, normalmente o 
primeiro movimento é comandado a partir do acionamento manual de um botão de 
partida (push-button) e cada um dos movimentos subseqüentes é comandado a partir do 
acionamento da respectiva chave de fim de curso do movimento anterior. A única 
exceção a essa regra são os casos de seqüências nas quais ocorre sobreposição de sinais, 
conforme a definição dada à ocorrência desses casos. 
 
 
BOTÔES B1 
RELÊS AUXILIARES 
 
SOLENOIDES DE VÁLVULAS 
 
MOVIMENTOS DA SEQÜÊNCIA A+ B+ A- B- 
CHAVES FIM DE CURSO S2 S4 S1 S3 
A B 
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Para se solucionar a lógica de comando para um acionamento seqüencial 
devemos começar com os seguintes questionamentos: 
 
• Qual solenóide dever ser energizado para provocar um dado movimento? 
 
• A válvula associada a esse solenóide é de duplo ou simples solenóide? 
 
No caso de válvula de duplo solenóide, além de acionar o solenóide relacionado 
ao movimento desejado, deve-se também tomar o cuidado de que o solenóide do 
movimento oposto não esteja simultaneamente acionado, caso contrário, a contrapressão 
impediria o movimento desejado. 
 
Já no caso de válvula de simples solenóide com retorno por mola, para retornar 
basta apenas cortar a energia do solenóide de avanço, mas, em contrapartida, é preciso 
se ter em mente a necessidade de manter a energização do solenóide de avanço por tanto 
tempo quanto se deseje que o avanço seja mantido e é justamente aqui que faz 
necessária a utilização de um relê auxiliar. 
 
Para que o relê auxiliar mantenha o solenóide 
de avanço ativado é necessário que o seu comando 
possua alguma forma de retenção. Esta retenção pode 
ser obtida por um esquema de ligação que utiliza um 
contato NA do próprio relê (K1) associado em 
paralelo com o contato NA do elemento acionador 
(B1) para manter o relê energizado. A este contato 
denominamos “contato de selo”, e o esquema de 
ligação é conforme mostrado na figura a seguir: 
 
 Repare que sempre que utilizarmos este 
esquema de ligação, nós podemos antecipadamente 
“prever” a necessidade do uso de um contato NF em 
série (por exemplo, S4), para que tenhamos a 
possibilidade de, no devido momento, desenergizar o 
relê. Caso contrário o relê permaneceria “selado”, 
energizado por tempo indefinido. 
 
Podemos considerar o comando para esta seqüência (A+ B+ A- B-) 
relativamente simples de solucionar uma vez que nela não ocorre sobreposição de 
sinais, pois nesta seqüência não há ocorrência de dois movimentos consecutivos de 
sentidos opostos, de um mesmo atuador. 
 
Assim, usaremos apenas um relê auxiliar, que terá a finalidade de fazer a 
retenção da ativação da válvula simples solenóide associadas ao cilindro A. 
 
 
Mapa de Acionamentos: 
 
 
BOTÔES B1 
RELÊS AUXILIARES K1 K1 
SOLENOIDES DE VÁLVULAS Y1 Y2 Y1 Y3 
MOVIMENTOS DA SEQÜÊNCIA A+ B+ A- B- 
CHAVES FIM DE CURSO S2 S4 S1 S3 
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Diagrama de Comando: 
 
Versão 1 : 
 
 
 
Esta solução de comando atende perfeitamente a necessidade da seqüência 
especificada. No entanto algo ainda pode ser melhorado. Repare que o solenóide Y3 
permanece energizado mesmo quando a planta esta em seu estado de repouso. 
 
Isso pode não ser conveniente, pois pode reduzir a vida útil do solenóide bem 
como significa um desperdício de energia elétrica. Podemos facilmente ser evitado com 
uma pequena modificação na linha de comando do solenóide Y3, conforme apresentado 
a seguir:André Luis Lenz / 2008 SENAI-SP – NAI – CFP1.06 6 
Versão 2 : 
 
 
BOTÔES B1 
RELÊS AUXILIARES K1 K1 
SOLENOIDES DE VÁLVULAS Y1 Y2 Y1 Y3 Y3 
MOVIMENTOS DA SEQÜÊNCIA A+ B+ A- B- 
CHAVES FIM DE CURSO S2 S4 S1 S3 
 
 
 
 
 
 Associando um contato NF de S3 à linha de comando do solenóide Y3 evitamos 
que o mesmo permaneça energizado quando a planta se encontra no estado de repouso. 
 
 Problema semelhante a este poderá ocorrer em outras seqüências dadas, assim, 
para que a solução do mesmo não fique como um aprimoramento a posteriori, podemos 
assumir como regra, adotarmos de antemão que o mapa de acionamentos tenha sempre 
uma coluna a mais que o número de movimentos previstos na seqüência. 
 
 Algo ainda interessante de ser notado é que nós ativamos o solenóide Y3 sem 
nos preocuparmos em desativar o solenóide Y2, sendo que ambos estão associados à 
mesma válvula direcional duplo solenóide. 
 
 Isto foi possível devido ao fato de que ao ativarmos Y3, Y2 já havia se desligado 
automaticamente no início do movimento A-. Mas fique atento, pois este desligamento 
automático nem sempre ocorre em outras seqüências, como é o caso das que veremos 
posteriormente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Coluna Extra 
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2- A+ A- B+ B- 
 
 
Comentário: 
 
Nesta seqüência também usaremos um relê auxiliar com a finalidade de fazer a 
retenção da ativação da válvula simples solenóide associadas ao cilindro A. 
 
Entretanto um segundo relê auxiliar será também necessário, pois nesta 
seqüência certamente temos a ocorrência de sobreposição de sinais, uma vez que temos 
dois movimentos consecutivos de sentidos opostos de um mesmo atuador (A+ A-), 
afetando a ativação do próximo movimento da seqüência (B+); 
 
Temos ainda outros dois movimentos consecutivos e de sentidos opostos de um 
mesmo atuador (B+ B-), mas, neste caso, estes movimentos encerram a seqüência, não 
existindo assim, nenhum movimento posterior que venha a ter seu comando afetado. 
 
O modo como o comando do movimento B+ é afetado pela sobreposição de sinais 
é que tal movimento não poderá ser comandado simplesmente pela condição dada 
pelo sinal da chave de fim de curso do movimento imediatamente anterior (S1), 
mas sim, devemos criar uma outra condição apropriada para comandar este 
movimento. 
 
 Isso porque devemos considerar e diferenciar duas situações: 
 
1) A chave fim de curso S1 está acionada por que ainda não executamos o 
movimento A+, por exemplo, a planta está no estado de repouso, ou; 
 
2) A chave fim de curso S1 está acionada por que já acabamos de realizar o 
movimento A-. 
 
Somente no segundo caso o movimento B+ deverá ser executado, mas no 
primeiro caso ele deve ser evitado! 
 
Deste modo, a condição adequada para ativar o movimento B+ é: 
 
 “E” 
 
 
Assim devemos fazer uso de um relê auxiliar (K2) para memorizar que o evento 
A+ já foi executado. 
 
 
Mapa de Acionamentos: 
 
 
BOTÔES B1 
RELÊS AUXILIARES K1 K2 K1 K2 
SOLENOIDES DE VÁLVULAS Y1 Y1 Y2 Y2 Y3 
MOVIMENTOS DA SEQÜÊNCIA A+ A- B+ B- 
CHAVES FIM DE CURSO S2 K2∧S1 S4 S3 
A chave S1 deve estar acionada O movimento A+ já deve ter sido 
previamente executado 
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 Repare que, ao final do movimento A- , o sinal da chave de fim de curso S1 se 
torna ativo mas o comando do próximo movimento (B+) não será feito diretamente por 
este sinal (S1), mas sim por uma combinação “E” deste sinal com o sinal do relê K2, ou 
seja: 
S1∧K2 
 
A função “E” é representada pelo símbolo “∧”. 
 
Em termos de circuito, podemos implementar tal função “E” por associar em 
série dois contatos Nados respectivos sinais, como mostrado a seguir: 
 
O solenóide Y2 somente será energizado se, e 
somente se, ambos os contatos K2 e S1 forem acionados, 
ou seja, somente se K2 “E” S1 forem simultaneamente 
acionados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diagrama de Comando: 
 
Versão 1 : 
 
 
 
 
 
 
 
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Versão 2 : 
 
 
 
 
Repare que, diferentemente do exercício anterior não foi necessária a utilização 
da coluna extra do mapa de acionamentos, uma vez que o solenóide Y3 se desliga 
automaticamente ao iniciarmos o último movimento (B-). 
 
As duas soluções de comando mostradas acima satisfazem igualmente a 
seqüência do exercício 2, o único detalhe diferente é que: 
 
� Na versão 2 usamos a seguinte estratégia: S2 � K2 � K1 
 
� Enquanto que na versão 1 usamos a estratégia: S2 � K2 
� K1 
Apesar da diferença, a funcionalidade é exatamente a mesma, no entanto, via de 
regra, a versão 2 é mais conveniente para a consistência do método intuitivo, ou seja, se 
precisamos ligar um relê auxiliar e, concomitantemente, desligar outro, primeiramente 
devemos ligar o relê que precisa ser ligado para em seguida, usamos um de seus 
próprios contatos, para desligar o outro relê que precisamos desligar. 
 
Essa conveniência é devida a alguns bons motivos, os quais não se aplicam 
agora neste exercício, com esta seqüência, mas que surgirão com certeza nos próximos 
exercícios, que têm seqüências em ordens diferentes e que possuem maior número de 
movimentos. Entre estes motivos podemos alistar: 
 
• O relê auxiliar a ser ligado num determinado momento é sempre um único 
relê, ao passo que no mesmo momento relês a serem desligados podem vir a 
serem vários; 
 
• Nos casos em que o comando para ligar um determinado relê resulta de uma 
combinação de sinais (combinação de contatos), uma vez que este relê seja 
efetivamente ligado, um único contato deste relê já carrega toda a condição 
da combinação de sinais; 
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3- A+ B+ B- A- 
 
Comentários: 
 
 Aqui também aparecerá sobreposição de sinais (temos B+ seguido de B-). 
 
 Precisaremos de um relê auxiliar (K1) para reter a ação da válvula simples 
solenóide e outro relê auxiliar (K2) para memorizar quando o movimento B+ tiver sido 
realizado, para evitar a sobreposição se sinais. 
 
 Assim, a condição para ativação do movimento A- da seqüência deve ser uma 
combinação dos sinais S3 “E” K2 conforme mostrado no diagrama de acionamentos a 
seguir. 
 
Mapa de Acionamentos: 
 
 
BOTÔES B1 
RELÊS AUXILIARES K1 K2 K1 K2 
SOLENOIDES DE VÁLVULAS Y1 Y2 Y2 Y3 Y1 
MOVIMENTOS DA SEQÜÊNCIA A+ B+ B- A- 
CHAVES FIM DE CURSO S2 S4 K2∧S3 S1 
 
 
Repare que a combinação de sinais K2∧S3 tem 
como função desligar o relê K1, ou seja, K1 somente devera 
ser desligado se, e somente se, ambos os contatos K2 e S3 
forem acionados de modo simultâneo. Para desligar um relê 
que se encontra selado usamos um contato NF em série com 
a bobina do relê (contato desligador). Ora neste caso, como 
temos duas condições combinadas (K2 “E” S3), deveremos 
então usar dois contatos NF para desligar K1, um deles 
associado ao K2 e outro associado ao S3. Para que K1 se 
desligue somente quando ambos os contatos desligadores 
estiverem acionados, tais contatos devem estar associados 
em paralelo, como mostrado a seguir: 
 
Repare ainda que última coluna do diagrama de acionamentos é importante. Isso 
se deve ao fato de que ao final da seqüência o relê auxiliar K2 encontra-se acionado e 
isso não é conveniente, pois impediria um reinicio da seqüência nas mesmas condições 
que a seqüência foi executada uma primeira vez. Então usamos a confirmação da 
realização do último movimento (A-) para denergizar K2. 
 
 
 
 
 
 
 
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Diagrama de Comando:André Luis Lenz / 2008 SENAI-SP – NAI – CFP1.06 12 
4- A+ A- B+ A+ A- B- 
 
 
Comentários: 
 
O que há de novo nesta seqüência é que nela a sobreposição de sinais ocorre 
mais que uma vez: 
 
1- Temos o movimento A+ seguido do movimento A-, o que afeta o comando 
do movimento posterior B+; 
 
2- Temos ainda novamente o movimento A+ seguido do movimento A-, o que 
afeta o comando do movimento posterior B-. 
 
Cada uma destas ocorrências exigirá o uso de um relê auxiliar exclusivo para 
ela. 
 
Assim usaremos 1 relê auxiliar para (K1) para reter a ação da válvula simples 
solenóide e outros dois relês auxiliares (K2 e K3) para memorizar movimentos: 
 
K2 memorizará que o 1º movimento A+ já foi realizado; 
K3 memorizará que o 2º movimento A+ já foi realizado. 
 
Quando há casos de múltiplas ocorrências de dois movimentos consecutivos de 
sentidos opostos, como acontece neste exercício, ao se armar um segundo relê auxiliar 
já não precisamos mais manter o primeiro, e assim sucessivamente. Em outra palavra, 
sempre que armarmos um novo relê (por exemplo, K3) devemos derrubar o relê anterior 
(K2). 
 
Observe o mapa de acionamentos: 
 
Mapa de Acionamentos: 
 
 
BOTÔES B1 
RELÊS AUXILIARES K1 K2 K1 K1 K3 K2 K1 K3 
SOLENOIDES DE VÁLVULAS Y1 Y1 Y2 Y1 Y1 Y3 Y3 
MOVIMENTOS DA SEQÜÊNCIA A+ A- B+ A+ A- B- 
CHAVES FIM DE CURSO S2 K2∧S1 S4 K2∧S2 K3∧S1 S3 
 
 
De fato quando há múltipla ocorrência de dois movimentos consecutivos de 
sentidos opostos, de um mesmo atuador, não apenas o movimento imediatamente 
posterior tem seu comando afetado, necessitando de combinação de sinais, mas isso 
pode ocorrer também com qualquer outro movimento posterior que se repete, o que 
requer uma elaboração mais cuidadosa do mapa de acionamentos. 
 
 
 
 
André Luis Lenz / 2008 SENAI-SP – NAI – CFP1.06 13 
Diagrama de Comando: 
 
 
 
 Como aprimoramento, um contato NA de K2 pode ser poupado, pois: 
 
(K2∧S1), (K2∧S2) = K2∧ ((S1),(S2)) 
 
Conclusão: 
 
O método de intuitivo resulta em um comando com um reduzido número de 
relês auxiliares empregados, no entanto este método requer que se gaste um tempo 
considerável de raciocínio na elaboração do diagrama de comando e principalmente do 
mapa de acionamentos que exige uma elaboração bastante cuidadosa. 
 
Outro método que será posteriormente estudado, como a maximização de 
contatos, também conhecido como método passo-a-passo ou cadeia estacionária, ao 
contrário do método intuitivo e do método cascata, não apresenta a característica de 
reduzir o número de relés auxiliares utilizados no comando elétrico. Tal método gasta 
sempre a quantidade n+1 de relês auxiliares, onde n = número de movimentos previsto 
da seqüência. 
 
Em compensação, tal método requer que se gaste muito pouco tempo de 
raciocínio na elaboração do diagrama de comandos, além de poder ser aplicado com 
segurança em todo e qualquer circuito seqüencial eletropneumático, não importando se 
as válvulas direcionais de comando são acionadas por simples ou duplo solenóide ou 
servo-comando. 
 
 Todos os exercícios aqui apresentados podem ser implementados com software 
FuidSIM® versão 4 (versão demo em inglês), disponível em: 
 
 http://www.fluidsim.de/fluidsim/indexud4_e.htm 
 
andrellenz@hotmail.com