Pneumatica aula1

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Energia
Em senso comum o uso da palavra energia associa-se geralmente à capacidade para executar trabalho ou realizar uma ação. 
Qualquer ação realizando trabalho - por exemplo, mover um objeto, deformá-lo ou a fazê-lo ser percorrido por uma corrente elétrica- está "gastando" a energia que possui transferindo-a ao sistema sobre o qual realiza o trabalho. 
Energia Hidráulica e
 Pneumática
A energia hidráulica é a energia obtida a partir da energia potencial de uma massa de fluido.
 A forma na qual ela se manifesta na natureza é nos fluxos de água, como rios e lagos e pode ser aproveitada por meio de um desnível ou queda d'água. 
Pode ser convertida na forma de energia mecânica.
A Energia Pneumática provém da compressão do ar atmosférico em um reservatório, transformando-o em ar comprimido a uma dada pressão de trabalho. 
O termo pneumática é derivado do grego Pneumos ou Pneuma (respiração, sopro) e é definido como a parte da Física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos relacionados com os gases ou vácuos. É também o estudo da conservação da energia pneumática em energia mecânica, através dos respectivos elementos de trabalho.
Aplicações
Seleção de aplicação
Princípios físicos
Hidráulica e pneumática são tecnologias associados a geração, controle e transmissão de fluídos pressurizados.
Fluido - Substância que se deforma continuamente sob a aplicação de uma pressão (tensão de cisalhamento), não importando quão pequena possa ser.
Principio de Pascal
A pressão que se aplica a um fluido se transmite integralmente a todos os seus pontos bem como às paredes do recipiente que o contém.
Principio de Pascal
Exemplo
F1 = 25Kgf
F2 = X
A1 = 10 cm²
A2 = 100 cm²
Pneumática
"Pelas razões mencionadas e à vista, posso chegar à conclusão de que o homem dominará e poderá elevar-se sobre o ar mediante grandes asas construídas por si, contra a resistência da gravidade".
Como meio de racionalização do trabalho, o ar comprimido encontra, cada vez mais, campo de aplicação na indústria, assim como a água, a energia elétrica, etc.
Vantagens e desvantagens
- Incremento da produção com investimento relativamente pequeno.
2) - Redução dos custos operacionais.
A rapidez nos movimentos pneumáticos e a libertação do operário (homem) de operações repetitiva possibilitam o aumento do ritmo de trabalho, aumento de produtividade e, portanto, um menor custo operacional.
3) - Robustez dos componentes pneumáticos.
A robustez inerente aos controles pneumáticos torna-os relativamente insensíveis a vibrações e golpes, permitindo que ações mecânicas do próprio processo sirvam, de sinal para as diversas seqüências de operação; são de fácil manutenção.
4) - Facilidade de implantação.
Pequenas modificações nas máquinas convencionais, aliadas à disponibilidade de ar comprimido, são os requisitos necessários para implantação dos controles pneumáticos.
5) - Resistência a ambientes hostis.
Poeira, atmosfera corrosiva, oscilações de temperatura, umidade, submersão em líquidos raramente prejudicam os componentes pneumáticos, quando projetados para essa finalidade.
6) - Simplicidade de manipulação.
Os controles pneumáticos não necessitam de operários especializados para sua manipulação.
7) - Segurança.
Como os equipamentos pneumáticos envolvem sempre pressões moderadas, tornam-se seguros contra possíveis acidentes, quer no pessoal, quer no próprio equipamento, além de evitarem problemas de explosão.
8) - Redução do número de acidentes.
A fadiga é um dos principais fatores que favorecem acidentes; a implantação de controles pneumáticos reduz sua incidência (liberação de operações repetitivas)
Limitações
1) - O ar comprimido necessita de uma boa preparação
para realizar o trabalho proposto: remoção de impurezas, eliminação de umidade para evitar
corrosão nos equipamentos, engates ou travamentos e maiores desgastes nas partes móveis
do sistema.
2) - Os componentes pneumáticos são normalmente
projetados e utilizados a uma pressão máxima de 1723,6 kPa. Portanto, as forças envolvidas são pequenas se comparadas a outros sistemas. Assim, não é conveniente o uso de controles pneumáticos em operação de extrusão de metais. Provavelmente, o seu uso é vantajoso para recolher ou transportar as barras extrudadas.
3) Velocidades muito baixas são difíceis de ser obtidas com o ar comprimido devido às suas propriedades físicas. Neste caso, recorre-se a sistemas 
mistos (hidráulicos e pneumáticos).
4) - O ar é um fluido altamente compressível - O ar é um fluido altamente compressível, portanto, é impossível se obterem paradas intermediárias e velocidades uniformes.
O ar comprimido é um poluidor sonoro quando são efetuadas exaustões para a atmosfera. Esta poluição pode ser evitada com o uso de silenciadores 
nos orifícios de escape.
Propriedades Físicas do Ar
Compressibilidade
Difusibilidade
Expansibilidade
Elasticidade
A extrusão é um processo de produção de componentes mecânicos de forma semi-contínua onde o material é forçado através de uma matriz adquirindo assim a forma pré determinada pelo projetista da peça.
Esquema do processo de extrusão:1-rosca sem fim; 2-alimentador; 3-matriz; 
4-produto extrudado
Balança de vara
Compressibilidade
Elasticidade
Difusibilidade
Expansibilidade
Peso do ar
Como toda matéria concreta, o ar tem peso. B1 e B2 na mesma temperatura e pressão.
De um dos balões, retira-se o ar através de uma bomba
de vácuo.
Coloca-se outra vez o balão na balança (já sem o ar) e haverá o desequilíbrio causado pela falta do ar.
Um litro de ar, a 0°C e ao nível do mar, pesa 1,293 x 10-3 kgf.
Atmosfera
Camada formada por gases, principalmente por oxigênio (O2 ) e nitrogênio (N2), que envolve toda a superfície terrestre, responsável pela existência de vida no planeta.
Pressão Atmosférica
A atmosfera exerce sobre nós uma força equivalente ao seu peso, mas não a sentimos, pois ela atua em todos os sentidos e direções com a mesma intensidade.
Variação da Pressão Atmosférica
com Relação à Altitude
Medição da Pressão Atmosférica
Torricelli mostrou que a pressão atmosférica pode ser medida por uma coluna de mercúrio. Enchendo-se um tubo com mercúrio e invertendo-o em uma cuba cheia com mercúrio, ele descobriu que a atmosfera padrão, ao nível do mar, suporta uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura.
AC /Produção e Distribuição 
Compressores
Definição
Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido.
Definição Segundo os Princípios de Trabalho
Deslocamento Positivo
Deslocamento dinâmico
Baseia-se fundamentalmente na redução de volume. O ar é admitido em uma câmara isolada do meio exterior, onde seu volume é gradualmente diminuído, processando-se a compressão. Quando uma certa pressão é atingida, provoca a abertura de válvulas de descarga, ou simplesmente o ar é empurrado para o tubo de descarga durante a 
contínua diminuição do volume da câmara de compressão.
A elevação da pressão é obtida por meio de conversão de energia cinética em energia de pressão, durante a passagem do ar através do compressor. O ar admitido
é colocado em contato com impulsores (rotor laminado) dotados de alta velocidade. Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e conseqüentemente 
os impulsores transmitem energia cinética ao ar.
Posteriormente, seu escoamento é retardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação na pressão.
Compressor alternativo
Compressor de êmbolo
Compressor de membrana
Compressor de membrana
Compressor rotativo
Compressor de palhetas
Compressor de duplo parafuso
Compressor roots
VANTAGENS
1-O movimento é de rotação;
2-A velocidade de rotação é alta, o que permite acoplamento direto e dimensões reduzidas;
3-O rendimento volumétricoé alto e independente da relação de pressão do compressor;
4-A ausência de válvulas, a não ser a da retenção de carga;
5-O arrefecimento pode ser feito durante a compressão por meio de óleo;
6-O funcionamento é silencioso.
DESVANTAGENS
1-A lubrificação tem que ser eficiente;
2-A contaminação do gás com óleo lubrificante, o que exige um separador de óleo na instalação;
3-Desgaste apreciável por atrito entre os rotores e a carcaça;
4-Fugas internas de gás.
Diagrama AC
Vazão X Pressão
Vazão X Pressão
Separador de condensado
A presença de umidade no ar comprimido é sempre prejudicial para as automatizações pneumáticas, pois causa sérias conseqüências.
É necessário eliminar ou reduzir ao máximo essa umidade. O ideal seria eliminá-la do ar comprimido de modo absoluto, o que é praticamente impossível.
Em alguns casos, um secador chega a custar 25% do valor total da unidade de produção de AC.
Secagem por refrigeração
Secagem por absorção
É a fixação de um elemento, geralmente líquido ou gasoso, no interior da massa de um absorsor sólido, resultante de um conjunto de reações químicas. 
Em outras palavras, é o método que utiliza em um circuito uma substância sólida, com capacidade de absorver outra substância líquida ou gasosa.
Topologia da rede
Regras básicas
Cilindro de simples ação
Cilindro de dupla ação
Outros tipos de cilindros
Cilindros pneumáticos duplex – geminado Tandem
Cilindros pneumáticos de impacto
Cilindro pneumático com amortecimento
É importante sabermos que os cilindros pneumáticos podem ser fornecidos com ou sem amortecimento nos fins de curso, dependendo das condições de aplicação.
Este amortecimento tem a finalidade de evitar cargas de choque, transmitidas aos cabeçotes (tampas) e ao êmbolo, no final de cada curso, amenizando-as.
Na prática o usual é encontrarmos a aplicação de amortecimento em cilindros que possuam diâmetros acima de 30mm e cursos acima de 50mm.
Amortecimento no retorno
Amortecimento no avanço
Atuadores rotativos
O ar comprimido é admitido pela conexão A, deslocando o êmbolo e a haste para a direita.
· O ar na outra câmara do êmbolo oposto é descarregado pela conexão B.
· O deslocamento da haste para a direita é transmitido à engrenagem como movimento rotativo no sentido anti-horário.
Motor de palhetas
Válvulas direcionais 
Conceitualmente, as válvulas de controle direcional ou simplesmente válvulas direcionais são utilizadas para determinar as direções (alimentação, inversão, descarga ou bloqueio) que o fluxo de ar comprimido deve seguir, a fim de realizar um trabalho proposto.
Válvula tipo carretel
Aplicação com cilindro de dupla ação
Simbologia
Situação 2
Tipo de acionamento
Na simbologia, além das posições e vias da válvula direcional, também devemos indicar qual o método utilizado no acionamento da válvula.
botão
pedal
rolete
alavanca
Válvulas auxiliares
exemplo
Exemplo
Exemplo
Válvulas de fluxo
Válvulas de pressão
Eletro pneumática
Circuito de acionamento usando botão com trava.
Acionamento cilindro dupla ação com válvula 3/2vias
Liga desliga com selo
Manobra com intertravamento
Liga/desliga com 2 NA
Oscilador temporizado