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© 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sist. Hidráulicos e Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Esta disciplina tem a função de transmitir aos alunos os conceitos físicos envolvidos na hidráulica e pneumática e apresentar as características e funcionamento dos elementos que constituem estas tecnologias. Tem a função, também, de capacitar o aluno para a análise e a criação de projetos de circuitos hidráulicos, eletrohidráulico, pneumático e eletropneumático. Sist. Hidráulicos e Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Bibliografia: BONACORSO, N. G. e NOLL, V. Automação eletropneumática. São Paulo: Érica, 2009. FIALHO, A. B. Automação Pneumática – Projetos, dimensionamento e análise de circuitos. São Paulo: Érica, 2003. FIALHO, A. B. Automação Hidráulica – Projetos, dimensionamento e análise de circuitos. São Paulo: Érica, 2002. Sist. Hidraúlicos e Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Instalações Elétricas Industriais Material Complementar: 1. KIT Pneumática e Hidráulica (Profº Leonardo) – Atividades, Slides, Plantas e Roteiros de práticas de laboratório. © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Instalações Elétricas Industriais Avaliações: 1ª Parte – AV1 + Atividade Estruturada + Práticas de laboratório + Atividades Extras 2ª Parte – AV2 + Atividade Estruturada + Práticas de laboratório. 3ª Parte - AV3 © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sist. Hidraúlicos e Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pneumática 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 conversão da energia pneumática em energia mecânica, através dos respectivos elementos de trabalho. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Fluido É qualquer substância capaz de escoar e assumir a forma do recipente que a contém. Para a pneumática o fluido utilizado é o ar. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Vantagens Principais • Quantidade de ar. • Velocidades. • Segurança contra sobrecarga. • Limpeza. • Simplicidade de manipulação. • Facilidade de implantação. • Redução dos custos operacionais. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Desvantagens Principais • Velocidades muito baixas são difíceis de ser obtidas. • Ruído. • Preparação. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Propriedades Físicas do Ar Compressibilidade Podemos colocar o ar num recipiente com volume determinado e posteriormente provocar-lhe uma redução de volume usando a sua propriedade de compressibilidade. Então, podemos concluir que o ar permite reduzir o seu volume quando sujeito à ação de uma força exterior. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Propriedades Físicas do Ar Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Propriedades Físicas do Ar Elasticidade Propriedade que possibilita ao ar voltar ao seu volume inicial uma vez extinto o efeito (força) responsável pela redução do volume. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Propriedades Físicas do Ar Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Propriedades Físicas do Ar Difusibilidade Propriedade do ar que lhe permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Propriedades Físicas do Ar Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Propriedades Físicas do Ar Expansibilidade Propriedade do ar que lhe possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Propriedades Físicas do Ar Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Grandezas físicas. Matéria É tudo que tem forma e ocupa lugar no espaço. Massa É a quantidade de matéria de um corpo. A unidade de medida padrão é o KG que é obtido através do processo de comparação feito pela balança. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Grandezas físicas. Peso É a força de atração que terra exerce sobre um determinado corpo. A unidade de medida padrão é o Kgf. Fp = m x g Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Força É toda causa capaz de modificar o estado de movimento ou causar deformações. É uma grandeza vetorial, e para ser caracterizada devemos conhecer sua intensidade, sentido e direção Unidade de força nos sistemas • Internacional newton • Técnico Kgf • Inglês lb (libra força) Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pressão Quando o ar ocupa um recipiente exerce sobre suas paredes uma força igual em todos os sentidos e direções. Ao se chocarem as moléculas produzem um tipo de bombardeio sobre essas paredes, gerando assim um pressão. Unidade de pressão nos sistemas • Internacional Pa • Técnico Kgf/cm2 • Inglês Psi ou lb/pol2 (pound square inch) Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Princípio de Pascal Constata-se que o ar é muito compressível sob ação de pequenas forças. Quando contido em um recipiente fechado, o ar exerce uma força igual sobre as paredes, em todos os sentidos. Por Blaise Pascal temos: "A pressão exercida em um líquido confinado em forma estática atua em todos os sentidos e direções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas iguais". Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos 𝑃 = 𝐹 𝐴 © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Atmosfera Camada formada por gases, principalmente por oxigênio (O2 ) e nitrogênio (N), que envolve toda a superfície terrestre. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pressão Atmosférica A atmosfera exerce sobre nósuma força equivalente ao seu peso, mas não a sentimos, pois ela atua em todos os sentidos e direções com a mesma intensidade. Portanto, a Força (peso) que o ar exerce sobre toda a superfície terrestre é denominada Pressão Atmosférica. O aparelho responsável por medir a pressão atmosférica é o Barômetro. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pressão Usando o zero absoluto (vácuo) como ponto de referência, os dados de pressão se definem como pressão absoluta, enquanto que usando a pressão atmosférica como ponto de referência os dados de pressão se definem como pressão relativa. Note que a pressão relativa pode ser positiva ou negativa, mas a pressão absoluta é sempre positiva. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pressão Relativa Quando queremos medir a pressão em algum vaso usamos o Manômetro, Portanto o manômetro é o instrumento que mede pressão relativa. Assim, podemos conceituar pressão relativa como sendo “a pressão aferida no manômetro”. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pressão Absoluta É a pressão aferida no manômetro somada a pressão atmosférica local. Isto é: Pressão absoluta = Pressão relativa + Pressão atmosférica local. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Fatores de Conversão de Unidades de Pressão Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos 1 𝑎𝑡𝑚 = 1 𝐾𝑔𝑓 𝑐𝑚2 = 1𝑏𝑎𝑟 = 14.7 𝑝𝑠𝑖 𝑙𝑏𝑓 𝑝𝑜𝑙2 = 760 𝑚𝑚𝐻𝑔 Considerar 1bar = 14,5 psi © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pressão , Volume e Temperatura Transformação Isotérmica. Supondo que um gás tenha sido submetido a uma transformação na qual a sua temperatura foi mantida constante. E considerando que a massa do gás também se manteve constante, concluímos que a pressão e o volume do gás foram as grandezas que variaram durante a transformação. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Robert Boyle observou este fato e concluiu: “Aumentando a pressão de uma massa fixa de gás provoca uma diminuição do volume ocupado e vice-versa, de tal forma que o produto entre essas duas grandezas permaneça constante”. P . V = K Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Transformação isotérmica é quando uma determinada massa gasosa sofre uma transformação à temperatura constante, o volume ocupado pelo gás é inversamente proporcional à pressão exercida Pi . Vi = Pf . Vf = K Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pressão , Volume e Temperatura Transformação Isovolumetrica (Isocórica). Quando uma determinada massa gasosa sofre uma transformação e seu volume permanece constante, a pressão exercida pelo gás, no recipiente em que ele permanece, aumenta conforme a temperatura aumenta, e diminui conforme sua temperatura diminui. Charles observou este fato e concluiu: Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA “Aumentando a temperatura absoluta de uma massa fixa de gás, mantendo sua pressão constante, provoca um aumento do volume ocupado e vice-versa, de tal forma que o quociente entre essas duas grandezas permaneça constante”. P/T = K Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Tendo um gás inicialmente a uma pressão Pi e temperatura Ti, aumentando a temperatura até uma temperatura Tf verificamos que a pressão Pf obedecerá a seguinte relação: Pi/Ti = Pf/Tf = K (o gás ao ser aquecido aumenta sua pressão, e quando resfriado diminui a sua pressão.) Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pressão , Volume e Temperatura Transformação isobárica Dois gases diferentes, mantendo a pressão deles iguais, quando obtivermos o resultado veremos que os dois gases obtêm o mesmo volume final. O físico francês Gay-Lussac verificou que este fato ocorre para quaisquer gases, e, portanto enunciou: “O valor do coeficiente de dilatação volumétrica é o mesmo para todos os gases”. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Portanto a transformação isobárica é quando uma determinada massa gasosa sofre uma transformação a pressão constante, o volume ocupado pelo gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta. V/T = K essa relação é conhecida como Lei de Gay- Lussac. Vi/Ti = Vf/Tf = K Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA A reta crescente mostra que, ao ser aquecido, o gás se expande e, ao ser resfriado, o gás se contrai. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos T(K)=T(ºC)+273,11 © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Exercício a. Calcule a pressão necessária a aplicar a um cilindro pneumático com diâmetro interno de 10 cm por forma a que este seja capaz de exercer uma força de 3000N. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Forças de Avanço e Retorno de um Cilindro Pneumático Os cilindros pneumáticos são atuadores lineares e neles podemos identificar dois tipos de movimentos: Avanço Retorno Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Força de Avanço É a força exercida no cilindro deslocando o êmbolo para o movimento de avanço. É definida pela fórmula : Fav = P x 0,785 x D² Onde: Fav = força de avanço P = pressão D = diâmetro Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Força de Retorno É a força exercida no cilindro deslocando o êmbolo para o movimento de retorno. È definida pela fórmula : Fret = P x 0,785 x (D²- d²) Onde: Fret = força de retorno P = pressão D = diâmetro d = diâmetro da haste Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA ExercíciosCalcule as forças de avanço e de retorno de um cilindro pneumático que tem como diâmetro do embolo 150mm e o diâmetro da haste do embolo 0,06 m. Sabendo também que a pressão de trabalho é de 9bar. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Calcule as forças de avanço e de retorno de um cilindro pneumático que tem como diâmetro do embolo 200mm o diâmetro da haste do embolo 4 cm. Sabendo também que a pressão de trabalho é de 130,5 PSI Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Considere a figura onde um gás ideal contido num cilindro hermeticamente fechado por um embolo que se pode mover livremente. A massa do êmbolo é de 0,5Kg e a área em contato com o gás tem 10cm2 Admita g=9,81m/s2 a) Qual é a pressão que o embolo exerce sobre o gás? b) Se h=5cm a 27ºC, qual será a altura se o gás for aquecido a 177ºC Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Um recipiente que resiste até a pressão 3,0x105Pa contém oxigênio sob pressão de 1,0X105Pa e temperatura de 27ºC. Desprezando o efeito da dilatação térmica do recipiente, calcule a máxima temperatura que o oxigênio pode atingir antes da explosão eminente. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Um cilindro, de área de seção transversal reta A, é provido de um êmbolo móvel, podendo-se variar, assim, o volume de um gás (ideal) contido no cilindro. Quando o êmbolo está na marca de 0,30 (figura) a temperatura é de 300K e a pressão é P. Levando o embolo até a marca 0,20 e aumentando a temperatura para 400K, a nova pressão do gás será: Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Calcule as forças de avanço e de retorno de um cilindro pneumático que tem como diâmetro do embolo 100mm o diâmetro da haste do embolo 2 cm. Sabendo também que a pressão de trabalho é de 150 PSI. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Calcule o diâmetro do êmbolo de um cilindro pneumático em que a força de retorno é 5.102,5 Kgf, a pressão de trabalho é 100 bar e o diâmetro da haste do êmbolo é de 0,04m. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Precisamos elevar uma carga de 500 Kgf com uma talha pneumática. Sabendo que a pressão de trabalho é de 80 PSI. Qual o diâmetro do cilindro? Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Preparação do ar comprimido Proporcionar o estudo prévio de alguns preceitos básicos para o projeto e instalação de um mecanismo de ar comprimido. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Preparação do ar comprimido Interferências externas nos equipamentos pneumático. Tratamento em uma usina geradora de ar comprimido. Trocador de calor do ar comprimido Secador de ar comprimido. Lubrefil Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Umidade O ar atmosférico é uma mistura de gases, principalmente de oxigênio e nitrogênio, e contém contaminantes de três tipos básicos: água, óleo e poeira. As partículas de poeira, em geral abrasivas, e o óleo queimado no ambiente de lubrificação do compressor, são responsáveis por manchas nos produtos. A água é responsável por outra série de inconvenientes. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA O compressor, ao admitir ar, aspira também os seus compostos e, ao comprimir, adiciona a esta mistura o calor sob a forma de pressão e temperatura, além de adicionar óleo lubrificante. Os gases sempre permanecem em seu estado nas temperaturas e pressões normais encontradas no emprego da pneumática. Componentes com água sofrerão condensação e ocasionarão problemas. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA O ar contém adicionalmente água em forma de vapor. A capacidade de absorção de vapor d'água no ar depende da temperatura, porém não da pressão. Se a capacidade máxima de absorção for ultrapassada o vapor d'água condensa e precipita na forma de água condensada (neblina, pingos, etc.). Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Analisemos agora: um certo volume de ar está saturado com vapor d'água, isto é, sua umidade relativa é 100%; comprimimos este volume até o dobro da pressão absoluta, o seu volume se reduzirá à metade. Logicamente, isto significará que sua capacidade de reter vapor d'água também foi reduzida à metade devido ao aumento da pressão e redução do seu volume. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Então o excesso de vapor será precipitado como água. Isto ocorre se a temperatura for mantida constante durante a compressão, ou seja, processo isotérmico de compressão. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Entretanto, isso não acontece; verifica- se uma elevação considerável na temperatura durante a compressão. Como foi mencionado anteriormente, a capacidade de retenção da água pelo ar está relacionada com a temperatura, sendo assim, não haverá precipitação no interior das câmaras de compressão. A precipitação de água ocorrerá quando o ar sofrer um resfriamento, seja no resfriador ou na linha de distribuição. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Isto explica porque no ar comprimido existe sempre ar saturado com vapor d'água em suspensão, que se precipita ao longo das tubulações na proporção em que se resfria. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA A presença desta água condensada nas linhas de ar, causada pela diminuição de temperatura, terá como consequências: Oxida a tubulação e componentes pneumáticos. Prejudica a produção de peças. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Impossibilita a aplicação em equipamentos de pulverização. Provoca golpes de ariete nas superfícies adjacentes,etc. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Portanto, é da maior importância que grande parte da água, bem como dos resíduos de óleo, seja removida do ar para evitar redução de todos os dispositivos e máquinas pneumáticas. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Unidade de produção de ar comprimido. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Filtro de ar atmosférico Instalado na aspiração do compressor tem a função de reter as partículas sólidas que venham danificar o compressor. Simbologia Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressores Os Compressores são máquinasdestinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressores • Classificação e Definição Segundo os Princípios de Trabalho São duas as classificações fundamentais para os princípios de trabalho: Deslocamento dinâmico Deslocamento Positivo Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressores de deslocamento positivo. Baseia-se fundamentalmente na redução de volume de ar em suas câmaras . 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. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor tipo pistão Um dos compressores mais comuns de deslocamento positivo é o tipo alternativo ou pistão (êmbolo). Neste, a maioria de suas pequenas unidades é de simples efeito, isto é, o pistão executa somente uma aspiração e uma compressão por revolução do eixo de manivelas. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor tipo pistão A disposição do cilindro, pistão, conectora, eixo de manivelas e cárter é semelhante a de um motor a gasolina. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor tipo pistão de duplo efeito As unidades maiores são geralmente de duplo efeito, o pistão possui duas faces e executa duas vezes mais o trabalho por rotação do eixo de manivelas, fazendo duas aspirações e duas compressões, ou seja, as duas faces do êmbolo aspiram e comprimem. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor tipo pistão de duplo efeito Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Classificação dos compressor tipo pistão 1 - Quanto a arrumação dos cilindros Verticais, angulares e horizontais. 2 – Quanto a pressão Baixa pressão (até 150 PSI); Média pressão (de 151 à 600 PSI);e Alta Pressão (acima de 601PSI). Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Classificação dos compressor tipo pistão 3 – Quanto aos estágios Simples estágio (é aquele em que o ar é comprimido uma só vez); e Múltiplos estágios (é aquele em que o ar é comprimido duas ou mais vezes em um ou mais cilindros de diâmetros diferentes). Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Classificação dos compressor tipo pistão 4 – Quanto ao trabalho dos pistões Simples efeito (é quando o ar é comprimido apenas em uma só face do pistão); e Duplo efeito (é aquele em que a compressão do ar é efetuado nas duas faces do pistão). Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor tipo pistão Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor tipo pistão Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressores rotativos Parafusos Roots Palhetas Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor rotativo de palhetas Este tipo de compressor consiste em uma carcaça dentro da qual é montado excentricamente um rotor. As palhetas se movem radialmente nas ranhuras do rotor e são forçadas por molas ou pela força centrífuga contra as paredes internas da carcaça ou contra os anéis guias que evitam contato direto com a carcaça. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor rotativo de palhetas Quando o rotor gira, as palhetas acompanham a parede interna da carcaça e como o rotor é excêntrico deslizam para dentro e para fora do rotor, desta forma o espaço entre palhetas vizinhas variará comprimindo o ar aprisionado neste espaço. As válvulas são substituídas por aberturas nas paredes da carcaça. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor rotativo de palhetas Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor tipo parafuso Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos convexos, o outro uma depressão côncava e são denominados, respectivamente, rotor macho e rotor fêmea. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor tipo parafuso Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressores tipo lóbulo (roots) Consta de uma carcaça, dentro da qual giram em sentido opostos dois rotores, sincronizados por meio de engrenagens e não há contato entre os rotores e a carcaça. Os compressores tipo lóbulos não trabalham com pressão interna, o ar é meramente bombeado como uma bomba de engrenagens (por isso são chamados também de sopradores Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressores tipo lóbulo (roots) Assim só podem ser empregados para baixas pressões de trabalho. O limite é geralmente de 15 PSI. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressores de deslocamento dinâmico. 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. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressores de deslocamento dinâmico. Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e consequentemente os impulsores transmitem energia cinética ao ar. Posteriormente, seu escoamento é retardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação na pressão. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor de fluxo radial O ar é acelerado a partir do centro de rotação, em direção à periferia. Esse compressor é muito utilizado em super carregamento de motores a combustão interna. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Compressor de fluxo axial O ar é acelerado de forma axial ao eixo principal. Esse tipo de compressor é utilizado em turbinas de aeronaves e túnel de vento. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº LeonardoS Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Resfriamento dos compressores O sistema de refrigeração do ar compreende três fases: Resfriamento dos cilindros de compressão Resfriamento do Resfriador Intermediário Resfriador Posterior Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Resfriamento à agua Os blocos dos cilindros são dotados de paredes duplas, entre as quais circula água. A superfície que exige um melhor resfriamento é a do cabeçote, pois permanece em contato com o gás ao fim da compressão. No resfriador intermediário empregam-se, em geral, tubos com aletas. O ar a ser resfriado passa em torno dos tubos, transferindo o calor para a água em circulação. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Resfriamento à ar Compressores pequenos e médios podem ser, vantajosamente, resfriados a ar num sistema muito prático, particularmente em instalações ao ar livre ou onde o calor pode ser retirado facilmente das dependências. Nestes casos, o resfriamento a ar é a alternativa conveniente. Existem dois modos básicos de resfriamento por ar : Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA • Circulação - os cilindros e cabeçotes, geralmente, são aletados a fim de proporcionar maior troca de calor, o que é feito por meio da circulação do ar ambiente e com auxílio de hélices nas polias de transmissão. Sistemas Pneumáticos Resfriamento à ar © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA • Ventilação Forçada - a refrigeração interna dos cabeçotes e resfriador intermediário é conseguida através de ventilação forçada, ocasionada por uma ventoinha, obrigando o ar a circular no interior do compressor. Sistemas Pneumáticos Resfriamento à ar © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos Resfriamento © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Resfriador Posterior A umidade presente no ar comprimido é prejudicial, supondo que a temperatura de descarga de uma compressão seja de 130ºC, sua capacidade de retenção de água é de 1,496 Kg/m3 e à medida que esta temperatura diminui, a água precipita-se no sistema de distribuição, causando sérios problemas. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Para resolver de maneira eficaz o problema inicial da água nas instalações de ar comprimido, o equipamento mais completo é o resfriador posterior, localizado entre a saída do compressor e o reservatório, pelo fato de que o ar comprimido na saída atinge sua maior temperatura. Sistemas Pneumáticos Resfriador Posterior © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor utilizado para resfriar o ar comprimido. Como consequência deste resfriamento, permite- se retirar cerca de 75% a 90% do vapor de água contido no ar, bem como vapores de óleo; além de evitar que a linha de distribuição sofra uma dilatação, causada pela alta da temperatura de descarga do ar. Resfriador Posterior Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Um resfriador posterior é constituído basicamente de duas partes: um corpo geralmente cilíndrico onde se alojam feixes de tubos confeccionados com materiais de boa condução de calor, formando no interior do corpo uma espécie de colméia. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA A segunda parte é um separador de condensado dotado de dreno. Devido à sinuosidade do caminho que o ar deve percorrer, provoca a eliminação da água condensada, que fica retida numa câmara. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA O separador de condensado encontra-se na saída do trocador de calor. Sua forma de cilindro vertical provoca a eliminação da água condensada por diferença de densidade, ou seja, a água deposita-se em seu fundo. O dreno que fica na sua parte inferior pode ser manual ou automático, e, a água é escoada para a atmosfera, ou para uma tubulação para tratamento posterior. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Reservatório de Ar Comprimido Um sistema de ar comprimido é dotado, geralmente, de um ou mais reservatórios, desempenhando grandes funções junto a todo o processo de produção. Em geral, o reservatório possui as seguintes funções: - Armazenar o ar comprimido. - Compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição. - Controlar as marchas dos compressores Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos, conexões e aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis, o mesma deve permanecer na sombra, para facilitar a condensação de umidade e do óleo contidos no ar comprimido; deve possuir um dreno no ponto mais baixo para fazer a remoção deste condensado acumulado. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Os reservatórios são dotados ainda de manômetro, válvulas de segurança, e são submetidos a uma prova de pressão hidrostática, antes da utilização. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Desumidificação do Ar ou Secador Uma parte importante no tratamento do ar comprimido é cumprida pela retirada da água do ar comprimido. Esta ação é denominada secagem do ar comprimido. A secagem oferece inúmeras vantagens aos usuários de ar comprimido, em termos de qualidade, durabilidade e manutenção Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Secagem por Refrigeração O método de desumidificação do ar comprimido por refrigeração consiste em submeter o ar a uma temperatura suficientemente baixa, a fim de que a quantidade de água existente seja retirada. O método de secagem por refrigeração é bastante simples. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Secagem Por Absorção É o método que utiliza em um circuito uma substância sólida ou líquida, com capacidade de absorver outra substância líquida ou gasosa. Este processo é também chamado de Processo Químico de Secagem, pois o ar é conduzido no interior de um volume através de uma massa insolúvel que absorve a umidade do ar, processando-se uma reação química. As principais substâncias utilizadas são: Cloreto de Cálcio, Cloreto de Lítio.Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Secagem Por Adsorção É a fixação das moléculas de um adsorvato na superfície de um adsorvente geralmente poroso e granulado, ou seja, é o processo de depositar moléculas de uma substância (ex. água) na superfície de outra substância, geralmente sólida (ex.SiO2). Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA As torres são preenchidas com Óxido de Silício (Silicagel-Si02), Alumina Ativada (Al203 ), Rede molecular (NaAl02Si02) . Por intermédio de uma válvula direcional, o ar úmido é orientado a passar através de uma torre, onde em contato com a substância adsorvente se processará a sua secagem. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA No mesmo instante, no interior da outra torre estará ocorrendo a regeneração da substância adsorvente, que poderá ser feita por injeção de ar quente ou como na maioria dos casos por resistores e circulação de ar seco. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Filtragem A filtragem do ar consiste na aplicação de dispositivos capazes de reter as impurezas suspensas no fluxo de ar, e em suprimir ainda mais a umidade presente. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA O ar comprimido entra pelo orifício no corpo do filtro e flui através do defletor superior causando uma ação de turbilhonamento no ar comprimido. A umidade e as partículas sólidas contidas no ar são jogadas contra a parede do copo devido a uma ação centrífuga do ar comprimido turbilhonado pelo defletor. Tanto a umidade quanto as partículas sólidas escorrem pela parede do copo devido à força da gravidade. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Drenos dos Filtros Drenos são dispositivos fixados na parte inferior dos copos, que servem para eliminar o condensado e as impurezas, retidos pela ação de filtragem. Podem ser manuais ou automáticos. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Dreno Manual O condensado permanece inativo, retendo-o no interior do copo. Para eliminar o condensado retido é necessária a interferência humana, que comanda manualmente a abertura de um obturador, criando uma passagem pela qual a água e as impurezas são escoadas por força da pressão do ar atuante no interior do copo. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Dreno Automático Utilizado para eliminar o condensado retido no interior do copo do filtro, sem necessidade de interferência humana. O volume de água condensada, à medida que é removido pelo filtro, acumula-se na zona neutra do interior do copo, até provocar a elevação de uma bóia. Quando a bóia é deslocada, permite a passagem de ar comprimido através de um pequeno orifício. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Reguladores de pressão Um sistema de produção de ar comprimido atende à demanda de ar para vários equipamentos pneumáticos que, normalmente, trabalham a pressões diferentes. Deste modo, o regulador de pressão terá como função: manter a pressão de trabalho constante na sua saída, mesmo que ocorra variação de pressão na sua entrada, funcionar como válvula de segurança e compensar o volume de ar requerido pelos equipamentos. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Unidade de Condicionamento (Lubrefil) Neste caso, o beneficiamento do ar comprimido consiste no seguinte: filtragem, regulagem da pressão e introdução de uma certa quantidade óleo para a lubrificação de todas as partes mecânicas dos componentes pneumáticos. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Unidade de Condicionamento (Lubrefil) Após passar por todo o processo de produção, tratamento e distribuição, o ar comprimido deve sofrer um último condicionamento, antes de ser colocado para trabalhar, a fim de produzir melhores desempenhos. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA A utilização desta unidade de serviço é indispensável em qualquer tipo de sistema pneumático, do mais simples ao mais complexo. Ao mesmo tempo em que permite aos componentes trabalharem em condições favoráveis, prolonga a sua vida útil. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Rede de distribuição A rede de distribuição de A.C. compreende todas as tubulações que saem do reservatório, passando pelo secador e que, unidas, orientam o ar comprimido até os pontos individuais de utilização. A rede possui duas funções básicas 1.Comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores. 2.Funcionar como um reservatório para atender às exigências locais. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Um sistema de distribuição perfeitamente executado deve apresentar os seguintes requisitos: Pequena queda de pressão entre o compressor e as partes de consumo, a fim de manter a pressão dentro de limites toleráveis em conformidade com as exigências das aplicações. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Não apresentar escape de ar; do contrário haveria perda de potência. Apresentar grande capacidade de realizar separação de condensado. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Em relação ao tipo de linha a ser executado, anel fechado (circuito fechado) ou circuito aberto, devem-se analisar as condições favoráveis e desfavoráveis de cada uma. Geralmente a rede de distribuição é em circuito fechado, em torno da área onde há necessidade do ar comprimido. Deste anel partem as ramificações para os diferentes pontos de consumo. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA a) Rede de distribuição em circuito fechado É o tipo de montagem que permite uma alimentação mais uniforme, auxiliando na manutenção de uma pressão constante, pois o maquinário é alimentado por mais de um ponto. Isto dificulta na separação do condensado. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA b) Rede de distribuição em circuito aberto É o tipo de montagem em que temos um único pontode alimentação. Isto favorece a quedas de pressão, mas pode separar melhor o condensado. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvulas de fechamento na linha São de grande importância na rede de distribuição para permitir a divisão desta em seções, especialmente em casos de grandes redes, fazendo com que as seções tornem-se isoladas para inspeção, modificações e manutenção. Assim, evitamos que outras seções sejam simultaneamente atingidas, não havendo paralisação do trabalho e da produção. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Material dos tubos Cobre, latão, aço preto ou galvanizado, plástico Ligações entre os tubos Processam-se de diversas maneiras, rosca, solda, flange, acoplamento rápido, devendo apresentar a mais perfeita vedação. Curvatura As curvas devem ser feitas no maior raio possível, para evitar perdas excessivas por turbulência. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Inclinação As tubulações devem possuir uma determinada inclinação no sentido do fluxo interior. O valor desta inclinação é de 0,5 a 2% em função do comprimento reto da tubulação onde for executada. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Drenagem de umidade: devem ser instalados drenos (purgadores), que podem ser manuais ou automáticos, colocados nos pontos mais baixos, distanciados aproximadamente 20 a 30m um do outro. Tomadas de Ar: Devem ser sempre feitas pela parte superior da tubulação principal (bengalas) Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA A rede principal de ar comprimido tem o dimensionamento do seu diâmetro calculado através do nomogramo de ar. Isto para que não tenhamos problemas de vazão e pressão de ar na chegada dos utilizadores. Sistemas Pneumáticos Dimensionamento da rede principal de ac © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Dimensionamento da rede principal de ac Ex.: Uma rede principal que tem o comprimento inicial 200 metros, a vazão de ar 150m³/h, pressão de trabalho 7 bar e a queda de pressão aceitável é de 0.1 bar. Qual o diâmetro aproximado dessa rede principal? Obs.: Também serão instalados nesta rede 10 válvula de passagem, 2 válvulas angular, 4 peças T, 5 válvulas gaveta e 4 cotovelos. Sistemas Pneumáticos 45mm NOMOGRAMO DE AR 15 6,8 4,5 0,6 0,45 15 x 10 = 150 6,8 x 2= 13,6 4,5 x 4 = 18 0,6 x 5 = 3 0,45 x 4 = 1,8 Total 186,4 m NOMOGRAMO DE AR 45mm 200 m 186,4 m 386,4 metros 386,4 50 mm final © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistema de atuação pneumático Um sistema de atuação pneumático genérico que deverá receber ar comprimido a uma pressão constante e fornecer energia mecânica manifestada através das variáveis força (F), velocidade (v) e deslocamento (posição) (x). Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Elementos de trabalho pneumático A energia pneumática é transformada em movimento e força através dos elementos de trabalho. Esses movimentos podem ser lineares ou rotativos. Os movimentos lineares são executados pelos cilindros e os movimentos rotativos pelos motores pneumáticos e cilindros rotativos. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Movimentos lineares - cilindros de simples ação - cilindros de dupla ação Movimentos rotativos - motores de giro contínuo Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Cilindros Os atuadores lineares são os chamados cilindros pneumáticos, cuja função é converter a energia do ar comprimido em movimento linear, e podem ser classificados em cilindros de simples ação e cilindros de dupla ação. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Componentes mecânicos de um cilindro 1 Camisa 2 Tampa traseira 3 Tampa dianteira 4 Haste 5 Gaxeta 6 Bucha 7 Retentor 8 Vedação (o.ring) 9 Êmbolo Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Cilindros dupla ação É o tipo mais comum dos cilindros utilizados. São chamados de dupla ação porque o ar comprimido é utilizado para executar trabalho em ambos os sentidos de movimento, tanto no avanço como no retorno. Na pneumática, a conexão que fica atrás do pistão é definida pela letra A ou pelo número 4, e a conexão do lado haste é definida pela letra B ou pelo número 2. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Uma típica aplicação de cilindro de simples ação é mostrada onde é executado esforço somente no avanço do cilindro que expulsa o frasco que estiver sem tampa. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Cilindros dupla ação É o tipo mais comum dos cilindros utilizados. São chamados de dupla ação porque o ar comprimido é utilizado para executar trabalho em ambos os sentidos de movimento, tanto no avanço como no retorno. Na pneumática, a conexão que fica atrás do pistão é definida pela letra A ou pelo número 4, e a conexão do lado haste é definida pela letra B ou pelo número 2. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Os cilindros de dupla ação quando sujeitos a cargas e velocidades elevadas, sofrem grandes impactos. Com a introdução de um sistema de amortecimento, os cilindros podem trabalhar sem o risco de impacto que na maioria das vezes danifica o cilindro. Para evitar danos, antes de alcançar a posição final de curso um embolo de amortecimento interrompe o escape direto do ar, deixando somente uma pequena passagem geralmente regulável. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Uma aplicação de cilindro de dupla ação Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Cilindro de haste passante Com este cilindro pode-seefetuar trabalho em ambos os lados ao mesmo tempo. Pode-se também utilizar um dos lados somente para acionamento de elementos de sinal. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Cilindro de haste passante Um ponto positivo importante deste tipo de cilindro é o fato de que por possuir dois mancais de apoio para as hastes, ele pode suportar cargas laterais maiores porém por possuir hastes em ambos os lados ele tem sua capacidade de forças reduzidas em relação à cilindros convencionais com uma única haste. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Cilindro de múltiplas posições Este tipo de cilindro é formado de dois ou mais cilindros de dupla ação. Estes elementos estão unidos uns aos outros. Os cilindros movimentam-se, conforme os lados dos êmbolos que estão sobre pressão, individualmente. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Atuadores rotativos São também chamados motores pneumáticos, pois transformam energia do fluxo de ar comprimido em rotação e torque. Os motores são opostos aos compressores; eles não fazem compressão do ar, mas transformam a energia do ar comprimido em energia mecânica para efetuar acionamentos. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Motor pneumático de engrenagem É constituída de duas engrenagens, uma apoiada nos mancais internos da carcaça e a outra ligada ao eixo motor. Adquirem movimento com a atuação do ar sobre os flancos dos dentes, forçando a rotação das engrenagens, que podem ser de dentes retos ou helicoidais. As engrenagens helicoidais são mais silenciosas. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Motor pneumático de palhetas São constituídos de um rotor, palhetas e eixo de transmissão. O rotor é posicionado excentricamente à na carcaça e possui ranhuras onde se alojam às palhetas. O ar comprimido, ao entrar na carcaça, vai de encontro às palhetas, produzindo o giro do motor. A força centrífuga mantém as palhetas de encontro às paredes internas do motor. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Os comandos pneumáticos consistem de elementos de sinal, elementos de comando e elementos de trabalho. Os elementos de sinal e de comando influenciam o processo do trabalho, razão pela qual serão denominados "válvulas". Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvulas As válvulas são aparelhos de comando ou de regulagem de partida, parada e direção. Elas comandam também a pressão ou a vazão do meio de pressão armazenada em um reservatório. A denominação "válvula" é válida, correspondendo à linguagem internacionalmente usada para todos os tipos de construção: registros, válvulas de esfera, válvulas de prato, válvulas direcionais, etc. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvulas de controle direcional Sua função é direcionar o fluxo de ar para que os atuadores possam realizar um determinado trabalho. São representadas nos esquemas pneumáticos por símbolos. Estes símbolos devem informar a quantidade de posições, o número de conexões e as formas de acionamentos que a válvula possui. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Número de Posições de uma válvula É a quantidade de manobras distintas que uma válvula direcional pode executar ou permanecer sob a ação de seu acionamento. São representadas por um retângulo, e este retângulo dividido em quadrados. A quantidade de quadrados representa o número de posições que a válvula pode assumir. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Número de conexões Uma válvula pneumática possui as conexões de pressão, avanço, retorno e escape. Elas podem variar de 2 a 5 conexões. Elas são representadas no interior dos quadrados e podem ser conexões de fluxo, quando são representadas por setas. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Número de conexões As conexões bloqueadas são representadas por traços transversais. A união de vias é representada por um ponto. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Considere como exemplo a válvula. Ela possui duas possibilidades de funcionamento. Em uma posição, está fechada, impedindo a passagem do ar. Na outra, está aberta, permitindo o fluxo de ar. Sistemas Pneumáticos Válvula direcional de 2 posições e 2 conexões (vias) © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA A alimentação ou fonte de ar é representada pelos símbolos As vias de escape são representadas por letras, números ou por triângulos na parte inferior do quadrado Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Para garantir uma identificação e uma ligação correta das válvulas, marcam-se as vias com letras maiúsculas, ou números conforme norma. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Considere-se: Utilizando letras Ligações para utilização...................... A, B, C Ligação de alimentação........................ P Escapes.................................................... R, S, T Linha de pilotagem................................ Z, Y, X Utilizando números Ligações para utilização....................... 2,4,6... Ligação de alimentação......................... 1 Escapes.................................................... 3,5,7... Linha de pilotagem................................ 12,14,16... Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Exemplos Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Tipos de acionamentos de válvulas direcionais As válvulas, para mudarem suas posições de direcionamento de fluxo, necessitam que algo lhes forneça uma força capaz de deslocar seus componentes internos. Quanto à forma de acionamento, ela pode ser manual, mecânico, pneumático, elétrico, ou combinado. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Tipos de acionamentos de válvulas direcionais Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamento por força muscular As válvulas que possuem este tipo de acionamento são conhecidas como válvulas de painel. Iniciamum circuito, findam uma cadeia de operações e/ou proporcionam condições de segurança e emergência. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamento por força muscular . Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamento mecânico O comando da válvula é conseguido através de um contato mecânico sobre o acionamento, colocado estrategicamente ao longo de um movimento qualquer, para permitir o desenrolar de seqüências operacionais. Comumente, as válvulas equipadas com este tipo de acionamento recebem o nome de válvulas fim de curso. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamento pneumático As válvulas equipadas com este tipo de acionamento são comutadas pela ação do ar comprimido, proveniente de um sinal preparado pelo circuito e emitidos por outras válvulas. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA acionamentos pneumáticos · direto por acréscimo de pressão · direto por decréscimo de pressão · indireto por acréscimo de pressão · indireto por decréscimo de pressão Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamentos Pneumáticos direto por acréscimo de pressão Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamento elétrico As válvulas equipadas com este tipo de acionamento são comutadas pela ação de uma bobina, proveniente de um sinal elétrico preparado pelo circuito. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA acionamentos elétrico · por solenóide (com uma bobina) · por solenóide (com duas bobinas agindo em sentidos contrários) · por motor elétrico Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamentos combinados · Por Solenóide e Piloto Positivo - o piloto da válvula direcional é interno. Quando o solenóide é energizado, o piloto causa o acionamento por pressurização (a válvula direcional que efetua a pilotagem é acionada por solenóide: servocomando). Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamentos combinados · Por Solenóide e Piloto Negativo · Por Botão e Piloto Positivo Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamentos combinados · Por Solenóide ou Piloto Positivo - A válvula pode ser acionada, independentemente, por qualquer um dos acionamentos. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamentos combinados · Por Solenóide ou Botão e Piloto Positivo - Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Exemplo de uma válvula de acionamento combinado, mecânico e pneumático, com piloto positivo. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Acionamentos de retorno Por mola ou acionamento pneumático (piloto) Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Identificação das Válvulas A regra para identificarmos o número de vias, consiste em separar um dos quadros e verificar quantas vezes os símbolos internos tocam os lados do quadro, obtendo-se assim o número de orifícios e consequentemente o número de vias. Sistemas Pneumáticos 3 vias e 2 posições 5 vias e 2 posições © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Exemplo de Válvulas Válvula direcional 3/2 vias NF Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Exemplo de Válvulas Válvula Direcional 4/2 vias Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Resumo das válvulas direcionais Sistemas Pneumáticos Denominação Posição Símbolo Válvula direcional de 2 vias (2/2) Normal fechado = NF Válvula direcional de 2 vias (2/2) Normal aberto = NA Válvula direcional de 3 vias (3/2) Normal fechado = NF Válvula direcional de 3 vias (3/2) Normal aberto = NA Válvula direcional de 3 vias (3/3) Posição de repouso ( centro fechado) © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Resumo das válvulas direcionais Sistemas Pneumáticos Denominação Posição Símbolo Válvula direcional de 4 vias (4/2) 1 via em pressão 1 via em exaustão Válvula direcional de 4 vias (4/3) Posição de repouso ( centro fechado) Válvula direcional de 5 vias (5/2) 2 escapes Válvula direcional de 6 vias (6/3) 3 posições de fluxo © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvulas de Bloqueio Estas válvulas são aparelhos que fecham a passagem em uma direção, dando passagem em direção contrária. A própria pressão aciona a peça vedante e ajuda, com isto, a vedação da válvula. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula de Retenção Essas válvulas permitem o fluxo livre num sentido e bloqueiam completamente o fluxo no sentido oposto. São construídas na execução de assento com mola. São muito usadas em conjunto com uma válvula de fluxo para ajustar a velocidade dos atuadores pneumáticos. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula de Retenção Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula Alternadora (“OU”) Esse tipo de válvula (e seu símbolo) que é equivalente ao elemento lógico "OU" da eletrônica digital. Ela somente fornece sinal de saída quando pelo menos tiver um sinal de pressão numa conexão de entrada. É usada quando se deseja acionar o atuador pneumático por dois tipos de válvulas. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula Alternadora (“OU”) Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula de Duas Pressões (“E”) Esse tipo de válvula (e seu símbolo) que é equivalente ao elemento lógico "E" da eletrônica digital. Somente fornece saída em A quando existirem dois sinais de entrada Px e Py simultâneos e de mesmo valor. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula de Duas Pressões (“E”) Existindo diferença de tempo nos sinais de entrada Px e Py, o sinal atrasado vai para saída. Quando há diferença de pressão dos sinais de entrada, a pressão maior fecha um lado da válvula e a pressão menor vai para a saída A. É muito usada em comandos de segurança quando se deseja que o atuador seja acionado somente quando duas válvulas são pressionadas simultaneamente Sistemas Pneumáticos © 2015 by ProfºLeonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula de Duas Pressões (“E”) Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula de escape rápido Servem para aumentar a velocidade nos cilindros. Tempos de retorno elevados, especialmente em cilindros de ação simples, podem ser eliminados dessa forma. A válvula está provida de conexão de pressão (P) e conexão, de escape (R) bloqueáveis. Se tivemos pressão em P, o elemento de vedação adere ao assento do escape. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula de escape rápido Se tivemos pressão em P, o elemento de vedação adere ao assento do escape. Dessa forma, o ar atinge a saída pela conexão de utilização A. Quando a pressão em P deixa de existir, o ar, que agora retorna pela conexão A, movimenta o elemento de vedação contra a conexão P, e provoca seu bloqueio. Dessa forma, o ar pode escapar por R, rapidamente, para a atmosfera. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula de escape rápido Evita-se, Com isso, que o ar de escape seja obrigado a passar por uma canalização longa e de diâmetro pequeno, até a válvula de comando. O mais recomendável é colocar o escape rápido diretamente no cilindro ou, então, o mais próximo possível do mesmo. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula de escape rápido Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvulas de Fluxo Essas válvulas reduzem a seção de passagem para modificar a vazão do ar comprimido e assim controlar a velocidade dos atuadores. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvula Reguladora Unidirecional Trata-se da combinação em paralelo de uma válvula estranguladora variável e uma válvula de retenção. É usada quando se deseja regular o fluxo num único sentido. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Válvulas de Fechamento São essencialmente "torneiras" pneumáticas que bloqueiam manualmente o fluxo de ar. Esse tipo de válvula cuja construção é similar a torneira hidráulica doméstica.. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Exemplo Comandar um Cilindro de Simples Ação (Comando Direto). Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Exercício Comandar um Cilindro de dupla Ação (Comando Direto). Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA 3.Comandar um cilindro de simples ação de pontos diferentes e independentes Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA 4.Comandar um cilindro de simples ação, através de acionamento simultâneo (comando bimanual) Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA 5. Comando indireto de um cilindro de dupla ação, utilizando uma válvula pilotada e com controle de velocidade do cilindro Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Os diagramas de movimentos Os diagramas de movimentos são utilizados para representar as sequências funcionais, de comandos mecânicos, pneumáticos, hidráulicos, eletropneumáticos, eletrohidráulicos, eletrônicos, etc. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Os diagramas de movimentos A primeira etapa da construção de circuitos pneumáticos consiste na determinação da sequência de movimentos dos atuadores e da sequência dos comandos de sinais. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Neste exemplo, os pacotes que chegam por uma esteira transportadora de rolos são levantados e empurrados pelas hastes de dois cilindros pneumáticos para outra esteira transportadora. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Pode-se impor como condição do projeto: a haste do segundo cilindro só deverá retornar após a haste do primeiro ter retornado. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Há diversas formas de se descrever uma sequência de movimentos: a) Sequência cronológica 1 - a haste do cilindro A avança e eleva a carga; 2 - a haste do cilindro B empurra a carga para a segunda esteira; 3 - a haste do cilindro A retorna a sua posição inicial; 4 - a haste do cilindro B retorna a sua posição inicial; Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA b) Tabela A tabela é uma forma tabulada de representação da sequência cronologia, em que as informações são dispostas em linhas e colunas, como na tabela 01 abaixo: Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA c) Indicação Vetorial O avanço é indicado por → e o retorno é indicado por ←. Neste caso, a sequência vetorial será descrita como mostrada abaixo: Cilindro A → Cilindro B → Cilindro A ← Cilindro B ← Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA d) Diagramas de Movimentos São descritos através de duas coordenadas, e podem ser do tipo trajeto-passo, trajeto- tempo e diagrama de comandos. As retas inclinadas indicam movimento do atuador, enquanto as horizontais indicam atuador parado. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Circuito que descreve a sequência A+B+A-B- Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Num circuito pneumático encontramos os seguintes elementos: • Elementos de trabalho: cilindros e motores pneumáticos • Elementos de comando e de sinais: válvulas direcionais 4/2 vias, 3/2 vias, etc. • Elementos de alimentação: unidade de tratamento, válvulas de fechamento e de segurança. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA A figura ilustra como esses elementos devem ser numerados. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Os elementos de trabalho são numerados como 1.0, 2.0, etc.. Para as válvulas, o primeiro número está relacionado a qual elemento de trabalho elas influem. Para as válvulas de comando, que acionam diretamente o pistão, o número a direita do ponto é 1. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Para as válvulas de sinais o número a direita do ponto é par (maior do que (0) zero) se a válvula é responsável pelo avanço do elemento de trabalho e ímpar (maior do que 1(um)) se a válvula válvula é responsável pelo retorno do elemento de trabalho. Sistemas Pneumáticos © 2015 by Profº Leonardo S Azevedo – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – UNESA Para os elementos de regulagem (válvulas de fluxo) o número a direita do ponto
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