04.05 Resumo 01 Prova 2 - Automação Industrial

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Introdução 
 
 Pneumática é o ramo da engenharia que estuda a aplicação do ar comprimido para a tecnologia de 
acionamento e comando. 
 Como já comentado, um sistema de automação é constituído de dois tipos básicos de elementos: 
• Controladores (comando e regulação) 
• Atuadores (acionamento) 
 Cada um desses elementos pode ser implementado usando-se três tipos de energia: 
• Pneumática 
• Hidráulica 
• Elétrica 
Exemplo: 
 Atuadores hidráulicos: são utilizados quando cargas da ordem de até centenas de toneladas estão 
envolvidas, como por exemplo em tratores, guindastes, ou quando se deseja uma alta precisão de 
posicionamento, como em máquinas de usinagem de precisão, onde em geral não podem ser obtidos 
com motores e sistemas elétricos. 
 Atuadores pneumáticos: são utilizados quando estão envolvidas cargas da ordem de até uma 
tonelada onde se deseja movimentos de duas posições (início e fim) limitadas por batentes 
mecânicos, como em máquinas de fixação ou transporte de peças, ou quando se deseja altas rotações 
(milhares de r.p.m.). 
 
Ar e Ar Comprimido 
 
O ar comprimido é indispensável na pneumática. Por suas qualidades próprias, o ar comprimido se 
destaca como elemento principal ou como recurso auxiliar que pode ser empregado de uma forma simples e 
rentável para solucionar muitos problemas de automação. 
 O ar da atmosfera é uma mistura de gases composto de 78% de Nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de 
outros gases. O ar contém adicionalmente água em forma de vapor. 
 Entende-se como ar comprimido o ar atmosférico compactado (comprimido) por meios mecânicos, 
confinado em um reservatório, a uma determinada pressão. 
 O ar comprimido possui energia de pressão armazenada e, portanto, está em condição de realizar 
trabalho. Durante a compressão se produz calor. Quando o ar comprimido se expande, ocorre um 
resfriamento. 
 
Vantagens no uso do ar comprimido 
 Abundância de ar no nosso ambiente 
 Incremento da produção com “pequeno” investimento 
 Redução dos custos operacionais: A rapidez nos movimentos pneumáticos e a liberação do operário 
de operações repetitivas possibilitam o aumento no ritmo de trabalho e aumento da produtividade. 
 O sistema de filtragem torna o ar comprimido limpo e se eventualmente ocorrer vazamento nas 
tubulações, ou em outros elementos mal vedados, o ambiente não ficará poluído. 
 o ar comprimido permite alcançar altas velocidades de trabalho, 1 a 2 m/s podendo chegar até a 
10m/s. 
 Facilidade de implantação e adaptação de maquinário já existente. 
 
Desvantagens no uso do ar comprimido 
 Preparação: a minuciosa preparação e tratamento do ar comprimido pode torná-lo um elemento 
energético relativamente caro. 
 Os componentes pneumáticos são normalmente projetados e utilizados à baixas pressões. Portanto, 
as forças envolvidas são pequenas se comparadas à outros sistemas. 
 É difícil manter uniforme e constante a velocidade dos pistões mediante o ar comprimido (por ser 
um fluido compressível). 
 O escape de ar é ruidoso (poluidor sonoro), o que obriga ao uso de silenciadores. 
 
Escape de ar: Os custos do ar comprimido podem crescer consideravelmente quando ocorrer vazamento na 
rede distribuidora. 
 Para sabermos qual o volume de ar perdido com um vazamento, é preciso consultar o diagrama de 
escape de ar. No diagrama está registrado o volume de ar que pode escapar por uma abertura, a uma 
determinada pressão. 
 
 Exemplo: Para um furo de 3,5 mm de diâmetro, temos um vazamento de 0,5m
3
/min em uma pressão 
de trabalho de 6 bar, isto representa 30 m
3
 de ar em uma hora.
 
 
Propriedades Físicas do ar 
 Compressibilidade 
 
 
 
 Elasticidade 
 
 
 Difusibilidade 
 
 
 Expansibilidade 
 
 
 “Peso” 
 
 
Força e pressão 
 
 Em Pneumática, força e pressão são grandezas físicas muito importantes. 
• Força - é um agente capaz de deformar (efeito estático) ou acelerar (efeito dinâmico) um 
corpo. 
• Pressão - dá-se o nome pressão ao quociente da divisão do módulo (intensidade) de uma 
força pela área onde ela atua. 
 Transformações para unidades de pressão: 
 
 
Tecnologia de Acionamento Pneumático 
 Um sistema de acionamento pneumático é constituído pelos elementos mostrados na figura: 
 
 
 
 
 
 
Produção, Preparação e Distribuição de Ar Comprimido 
 
 Qualidade do Ar Comprimido 
 Os equipamentos pneumáticos (principalmente as válvulas) são constituídos de mecanismos muito 
delicados e sensíveis e para que possam funcionar de modo confiável, com bom rendimento, é necessário 
assegurar determinadas exigências de qualidade do ar comprimido, entre elas: 
• Pressão 
• Vazão 
• Teor de água 
• Teor de partículas sólidas 
• Teor de óleo 
 
 Pressão e Vazão: As grandezas de pressão e vazão estão relacionadas diretamente com a força e 
velocidade, respectivamente, do atuador pneumático. 
 Cada componente pneumático tem sua especificação própria de pressão e vazão de operação. Para 
atender a essas especificações é necessário suficiente vazão no compressor, correta pressão na rede e 
tubulação de distribuição corretamente dimensionada em função da vazão. 
 Água, óleo e partículas (impurezas): tem grande influência sobre a durabilidade e confiabilidade de 
componentes pneumáticos. O óleo em particular é usado para lubrificar os mecanismos dos sistemas 
pneumáticos. Dependendo da aplicação as exigências do ar com relação à água, óleo e impurezas são 
diferentes. 
 
 
Sistema de Produção e Preparação do Ar Comprimido 
 
 Etapas que o ar comprimido passa desde a sua geração e tratamento até ser distribuído nas máquinas. 
 
 
 Em geral, o ar comprimido é produzido de forma centralizada e distribuído na fábrica. Para atender 
às exigências de qualidade, o ar após ser comprimido sofre um tratamento que envolve: 
• Filtração 
• Resfriamento 
• Secagem 
• Separação de impurezas 
 
 
Simbologia 
 
 
 
 
 
 
Secador 
Resfriador 
Aquecedor 
Compressor (e motor elétrico) 
Reservatório 
Filtro (geral) 
Tratamento do Ar Comprimido 
 
 Exemplo de um resfriador: 
 
 
 Exemplo de um secador: Secagem por absorção. Elemento secante: geralmente utiliza-se cloreto de 
cálcio. 
 
 
 Exemplo de um filtro de ar comprimido 
 
Uma característica dos filtros de ar comprimido é seu tamanho de poro. O tamanho do poro do 
elemento do filtro indica o tamanho mínimo das partículas que podem ser filtradas do ar comprimido. 
 
Unidade de Conservação 
 A unidade de conservação (ou unidade de tratamento do ar) tem por finalidade purificar o ar 
comprimido, ajustando uma pressão constante do ar e acrescentar uma fina neblina de óleo ao ar 
comprimido, para fins de lubrificação. 
 Devido a isso, a unidade de conservação aumenta consideravelmente a segurança de funcionamento 
dos equipamentos pneumáticos. 
 A unidade de conservação é uma combinação de: 
• Filtro de ar 
• Regulador de ar comprimido 
• Lubrificador de ar comprimido 
 
 
Válvula reguladora de pressão: 
 
 
 Exemplo de reservatório de ar comprimido 
 
 
 
 
Resumo das etapas de produção do ar comprimido: 
 
 Compressão 
 Arrefecimento do ar 
 Remoção de água 
 Remoção de partículas sólidas 
 Regulação da pressão de trabalho 
 Adição de fluido lubrificante 
 
 
Considerações sobre tratamento do ar comprimido 
 Quando a rede de condutores de ar comprimido não é drenada (pelo escoamento da água condensada 
no interior da tubulação) a água pode causar a corrosão na rede metálica, nos elementospneumáticos e nas 
máquinas. 
 O óleo residual provenientes dos compressores pode produzir, junto com o ar comprimido, uma 
mistura de ar óleo (mistura gasosa), a qual apresenta perigo de explosão, principalmente quando há 
temperaturas elevadas (acima de 60 ºC). 
 Com a colocação de resfriadores eliminam-se, de uma maneira geral, as partículas estranhas, água e 
óleo.