Cilindros Pneumáticos

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Cilindros Pneumáticos
 Os atuadores pneumáticos são classificados em atuadores lineares que geram movimentos lineares e atuadores rotativos que geram movimentos rotativos que serão descritos a seguir.
 As principais características dos atuadores pneumáticos são:
• Apresentam baixa rigidez devido à compressibilidade do ar;
• Não há precisão na parada em posições intermediárias;
• Apresentam uma favorável relação peso/potência;
• Dimensões reduzidas;
• Segurança à sobrecarga;
• Facilidade de inversão;
• Proteção à explosão.
Atuadores Pneumáticos
Tipos e Aplicações de Atuadores Pneumáticos.
Tipos e Aplicações de Atuadores Pneumáticos.
O atuador linear é um elemento de máquina que transforma a energia pneumática em movimentos retilíneos.
É um dispositivo usado para converter ar comprimido em um movimento e/ou força. 
Promovem movimento a sistemas de automação em máquinas e processos. 
O cilindro pneumático é uma opção relativamente mais simples e barata se comparada com os atuadores elétricos ou mesmo cilindros hidráulicos.
O cilindro pneumático é limpo e fácil de ser instalado e por isso ainda muito utilizado em uma grande variedade de aplicações em todo tipo de indústria.
Cilindro Pneumático
Principais Características Construtivas
Exemplos de Montagens de Vedações em Atuadores Pneumáticos
Exemplos de Montagens de Vedações em Atuadores Pneumáticos
Componentes de um 
Cilindro Pneumático
Componentes de um 
Cilindro Pneumático
Componentes de um 
Cilindro Pneumático
Componentes de um 
Cilindro Pneumático
A camisa na maioria dos casos é feita de um tubo de aço trefilado a frio, sem costura. Para aumentar a vida útil dos elementos de vedação, a superfície interna do tubo é brunida.
Para casos especiais, o cilindro é feito de alumínio ou latão, ou de aço com superfície interna de cromo duro. Estes equipamentos serão empregados para trabalhos nem sempre contínuos ou onde existe possibilidade de corrosão muito acentuada.
Camisa
O brunimento é um processo mecânico de usinagem por abrasão, empregado no acabamento de peças.
Componentes de um 
Cilindro Pneumático
A haste geralmente é feita com aço beneficiado, revestida com camada de cromo para proteção de corrosão.
A rosca da haste geralmente é laminada, a fim de evitar ruptura.
Haste
Comparação entre uma rosca laminada e usinada:
Componentes de um 
Cilindro Pneumático
Dispositivo que desliza num e noutro sentido no interior de um cilindro. No caso dos cilindros pneumáticos o êmbolo desliza no interior da camisa.
Êmbolo
Componentes de um 
Cilindro Pneumático
Vedações
Para a vedação da haste do êmbolo, existe um anel circular (5) na tampa anterior.
A haste do êmbolo está guiada na bucha de guia (6). Esta bucha pode ser de bronze sintetizado ou de material sintético metalizado.
Na frente dessa bucha, encontra-se o anel limpador (7), que evita a entrada de partículas de pó e de sujeita no cilindro. Assim não é necessária outra proteção.
Componentes de um 
Cilindro Pneumático
Tipos de Vedações
Componentes de um 
Cilindro Pneumático
Tipos de Vedações
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Simples Ação 
Esses atuadores são acionados por ar comprimido de um só lado e, portanto, trabalham em uma só direção.
O retrocesso efetua-se mediante uma força externa ou por mola.
A força da mola é calculada para que ela possa fazer o pistão retroceder a posição inicial, com uma velocidade suficientemente alta, sem dispender grande energia. 
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Simples Ação 
Em atuadores com mola montada, o curso do êmbolo é limitado pelo comprimento da mola. Por essa razão, são fabricados com comprimentos até aproximadamente 100mm.
Empregam-se esses elementos de trabalho principalmente para fixar, expulsar, prensar, elevar, alimentar, etc.
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Simples Ação 
Retorno por mola
Consiste de um pistão com uma mola. Ao se reduzir a pressão a mola retorna o pistão.
Características
• Consumo de ar num sentido;
• Maior comprimento e cursos limitados;
• Baixa força de retorno (devido à mola). 
• Forças de avanço reduzida (em 10%) devido à mola;
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Simples Ação 
 Retorno por mola
Muita gente pensa que o cilindro pneumático de simples ação com retorno mola é mais simples e mais comumente usados do que o cilindro de dupla ação, mas na verdade é o contrário. O cilindro com retorno mola é mais complexo de fabricar, com mais peças, o que o torna muito mais caro que o cilindro de dupla ação. Então ele não é muito comumente utilizado, a não ser em aplicações específicas.
Algumas vezes este tipo de cilindro é utilizado em aplicações que requerem um nível maior de segurança, porque mesmo que a energia elétrica e ar comprimido acabe, a mola ainda garante que o cilindro retorne para a posição inicial. Ele pode ser construído com a mola para retrair ou estender o cilindro.
 
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Simples Ação 
 Retorno por mola
Tem várias aplicações, em especial em situações de segurança, como freios de caminhão, onde os freios ficam normalmente fechados sob ação da mola, abrindo apenas quando o motor do caminhão está funcionando e fornecendo pressão. Em caso de falha do motor os freios travam.
 
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Simples Ação 
Avanço por mola
Os cilindros de simples ação com avanço por mola têm a força de um lado do cilindro exercida pelo ar comprimido e do outro lado do cilindro por uma mola. 
O funcionamento desse cilindro é demonstrado nas Figuras abaixo.
Avanço
Retorno
Quando o atuador possuir mola na câmara traseira, poderá ser usado para travamento.
 
O cilindro pneumático de dupla ação é o mais comum no mercado. Ele utiliza ar comprimido para mover o cilindro nas duas direções, avanço (extensão) e retorno (retração).
Avanço
Retorno
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Dupla Ação 
 
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Dupla Ação 
Entre as suas características temos:
• Atuação de força nos dois sentidos, porém com força de avanço maior do que a de retorno;
• Não permite cargas radiais na haste;
É o mais utilizado possuindo inúmeras aplicações, como prensas, fixadores, etc… 
O curso não pode ser muito grande pois surgem problemas de flambagem.
 
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Dupla Ação 
Estes atuadores podem, em princípio, ter curso limitado, porém deve-se levar em consideração as possibilidades de deformação por flexão e flambagem.
São encontrados, normalmente, com curso até 2000mm. 
 
Tipos de Cilindros Pneumáticos Cilindro de Dupla Ação 
Os atuadores de dupla ação, também designados por duplo efeito, são empregados em todos os casos em que é necessária força nos dois sentidos do movimento, devendo-se, entretanto observar que os esforços de flexão sobre a haste dos cilindros devem ser evitados ao máximo, através do uso de guias, fixações oscilantes, etc., para que não haja desgaste acentuado de bucha, gaxeta do mancal e gaxeta do êmbolo.
Obs.: a velocidade de avanço e retorno do cilindro pneumático pode ser controlada de diferentes maneiras.
Controle da Velocidade de um Atuador Pneumático
O modo mais simples de controlar a velocidade do atuador pneumático é colocando uma conexão reguladora de fluxo nas saídas do atuador (figura abaixo).
Essa conexão reguladora permite a passagem de ar normalmente em um sentido, mas no outro sentido ela restringe o fluxo de ar.
Controle da Velocidade de um Atuador Pneumático
Ajustando o parafuso na parte de cima da conexão você restringe mais ou menos a passagem de ar. Ajustando no sentido horário irá restringir a passagem de ar.
A conexão colocada na parte traseira do atuador irá controlar a velocidade de retorno do atuador e a conexão colocada na parte da frente do atuador irá controlar a velocidade de avanço.
Utilizando essa conexãonão irá diminuir a força de atuação do atuador pneumático, vai simplesmente alterar a velocidade de extensão ou retração.
Vídeos de demonstração
https://www.youtube.com/watch?v=M9lzjsRT2hI&feature=youtu.be
https://www.youtube.com/watch?v=I-7RxRFvtmw&t=2s
 Atuador linear com amortecimento nos fins de curso
Quando volumes grandes e pesados são movimentados por um atuador, emprega-se um sistema de amortecimento para evitar impactos secos e danificação das partes.
Antes de alcançar a posição final, um êmbolo de amortecimento interrompe o escape direto do ar, deixando somente uma passagem pequena, geralmente regulável.
 Atuador linear com amortecimento nos fins de curso
Com o escape de ar restringido, cria-se uma sobrepressão que, para ser vencida, absorve grande parte da energia, o que resulta em perda de velocidade nos fins de curso.
Invertendo o movimento do êmbolo, o ar entra sem impedimento, pelas válvulas, no cilindro, e o êmbolo pode retroceder com força e velocidade totais.
Os atuadores dotados de amortecimento variável são os mais usados. 
 Atuador linear com amortecimento nos fins de curso
Basicamente a haste do cilindro tem um diâmetro maior quando chega perto do fim do seu curso, restringe o escape do ar e com isso amortece o cilindro. A restrição da passagem do ar pode ser ajustada com parafusos de ajuste em cada lado do cilindro pneumático.
 Atuador linear com amortecimento nos fins de curso
Essencialmente, ao chegar próximo do final do curso a haste (1) obstrui o canal
principal de saída do ar que é obrigado a passar pelo estrangulamento (2) amortecendo
assim o movimento do êmbolo. No sentido oposto, o ar passa pela válvula de retenção
(3) exercendo pressão sobre toda a área do êmbolo e movendo-o.
 Cilindro de Dupla Ação com Haste Passante
Consiste num cilindro de dupla ação com haste em ambos os lados. Entre as suas características temos:
Possibilidade de realizar trabalho nos dois sentidos;
Absorve pequenas cargas laterais;
Força igual nos dois sentidos.
 Cilindro de Dupla Ação com Haste Passante
A haste é mais bem guiada devido aos dois mancais de guia, o que possibilita a admissão de uma ligeira carga lateral. 
Os elementos sinalizadores podem ser montados na parte livre da haste do êmbolo. Neste caso, força é igual em ambos os lados (mesma área de pressão).
 Cilindro Tandem
Consiste em dois cilindros acoplados mecanicamente em série. É aplicado principalmente em pregadores pneumáticos. Entre as suas características temos:
Grande força com pequeno diâmetro;
Grande dimensão de comprimento;
Somente para pequenos cursos.
 Cilindro Tandem
Trata-se de dois atuadores de dupla ação que formam uma só unidade.
Assim, com pressão simultânea nos dois êmbolos, a força será a somada.
Recomendado para obter grande desempenho quando a área útil do atuador é pequena. 
 Cilindro Telescópico
É composto de vários cilindros montandos em série um dentro do outro. Apresenta curso longo e dimensões reduzidas de comprimento, porém um diâmetro grande face à força gerada. É aplicado em máquinas que precisam de um longo curso e comprimento reduzido.
Usado em locais compactos, que necessitam de cursos longos.
 Atuador linear de posição múltipla
Consiste em dois ou mais cilindros montados em conjunto para alcançar várias posições. Com n cilindros de cursos desiguais, pode-se obter 2n posições distintas. 
Este atuador é formado por dois ou mais atuadores de dupla ação.
Os elementos estão unidos um ao outro como mostra a ilustração.
Os atuadores movimentam-se individualmente, conforme o lado de pressão.
Com dois atuadores de cursos diferentes, obtêm-se quatro posições.
 Atuador linear de posição múltipla
É utilizado para carregar estantes com esteira transportadora, acionar alavancas e como dispositivo selecionador. 
 Atuador linear de posição múltipla
É aplicado em mudança de desvios , acionamento de válvulas, etc..
Cilindro de Membrana
Consiste num cilindro de simples ação com grande diâmetro possuindo uma membrana ao invés de um pistão. A idéia é fornecer altas forças (até 25000 N) num curso limitado (60 mm) (por problemas de espaço, por exemplo).
É utilizado em aplicações como prensas, mas principalmente no acionamento de servoválvulas hidráulicas.
Cilindro sem Haste
Estes cilindros são aplicados onde são necessários cursos muito grandes e surgem problemas de flambagem na haste de um cilindro comum. Apresentam a mesma área em ambos os lados e por isso mesma força de avanço e retorno. São aplicados em acionamento de portas, alimentador de peças, etc.
Cilindro sem Haste
Essa montagem permite absorver elevados momentos e forças transversais, no entanto a vedação consiste num ponto crítico. 
É utilizado em particular em catapultas de porta aviões, acionamento de portas.
Com Tubo Fendido
Cilindro sem Haste
Não tem problemas de vedação como o anterior, mas a transmissão da força é limitada pelo imã. É utilizado em robôs cartesianos.
Com Imã
Cilindro sem Haste
Não há problema de flambagem, pois as fitas estão sobre tração. Muito usado no acionamento de portas.
Com Cabo ou Fita
Cilindro sem Haste
Opera sob tração e não compressão como nos cilindros com haste.
Características
Não possui haste
Grandes cursos, onde há problema de flambagem nos cilindros com haste.
Áreas iguais em ambos os lados e portanto forças iguais.
Aplicações atuais 
Acionamento de portas e alimentador de peças.
Com Cabo ou Fita
 
Exemplos de Aplicação
Acionamento de prensa 
Acionamento de cadinho de fundição	
Acionamento de prensa 
Movimentação