Pneumática Básica

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Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consultoria 
 
Peter Croser, Frank Ebel 
 
Pneumática 
 
Nível Básico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Festo 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consultoria 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ordem nº: 09131 
Descrição: PNEUM.GS.LEHRB 
Designação: D.LB-TP101-1-GB 
Edição: 10/2002 
Layout: B. Huber 
Gravuras: D. Schwarzenberger, T. Ocker 
Autor: P. Croser, F. Ebel 
 
© Copyright por Festo Didactic GmbH & Co., 73770 Denkendorf 2002 
 
São proibidas a cópia, distribuição e utilização deste documento, bem 
como a comunicação de seu conteúdo a outros sem autorização expressa. 
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Todos os direitos reservados, em particular o direito de registro de patente, 
modelo de utilidade ou design ornamental. 
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Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consultoria 
 
CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS DA PNEUMÁTICA .......................................................... 4 
1.1 FUNDAMENTOS DA FÍSICA ................................................................................................................ 5 
CAPÍTULO 2 DISTRIBUIÇÃO E GERAÇÃO DE AR ....................................................... 10 
2.1 PREPARAÇÃO DE AR ....................................................................................................................... 11 
2.3 RESERVATÓRIOS ............................................................................................................................ 15 
2.4 SECADORES DE AR.......................................................................................................................... 17 
2.6 UNIDADE DE TRATAMENTO DE AR .................................................................................................. 25 
CAPÍTULO 3 ATUADORES E ELEMENTOS DE TRABALHO ....................................... 36 
3.1 CILINDROS DE SIMPLES AÇÃO ......................................................................................................... 37 
3.2 CILINDROS DE DUPLA AÇÃO ........................................................................................................... 39 
3.3 CILINDROS SEM HASTE ................................................................................................................... 45 
3.4 CONSTRUÇÃO DO CILINDRO ........................................................................................................... 48 
3.5 CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO DO CILINDRO ......................................................................... 51 
3.6 MOTORES ....................................................................................................................................... 57 
3.7 INDICADORES ÓPTICOS ................................................................................................................... 59 
38 OUTROS ELEMENTOS DE TRABALHO .............................................................................................. 60 
CAPÍTULO 4 VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL .............................................. 64 
4.1 FUNCIONAMENTO ........................................................................................................................... 65 
4.2 VÁLVULA 2/2 VIAS ......................................................................................................................... 66 
4.3 VÁLVULA DE 3/2 VIAS .................................................................................................................... 66 
4.4 VÁLVULA DE 4/2 VIAS .................................................................................................................... 78 
4.5 VÁLVULA DE 4/3 VIAS .................................................................................................................... 80 
4.6 VÁLVULA DE 5/2 VIAS .................................................................................................................... 82 
4.7 VÁLVULA DE 5/3 VIAS .................................................................................................................... 85 
4.8 VALORES DE FLUXO DAS VÁLVULAS .............................................................................................. 86 
4.9 OPERAÇÕES CONFIÁVEIS DE VÁLVULA ........................................................................................... 87 
CAPÍTULO 5 VÁLVULAS DE RETENÇÃO, FLUXO E PRESSÃO, COMBINAÇÃO DE 
VÁLVULAS ..................................................................................................................... 88 
5.1 VÁLVULAS DE RETENÇÃO .............................................................................................................. 89 
5.2 VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUXO ............................................................................................ 96 
5.3 VÁLVULAS DE PRESSÃO ............................................................................................................... 101 
5.4 VÁLVULAS COMBINADAS ............................................................................................................ 103 
CAPÍTULO 6 SÍMBOLOS E PADRÕES EM PNEUMÁTICA ......................................... 109 
3.1 SÍMBOLOS E DESCRIÇÃO DOS COMPONENTES ............................................................................... 110 
3.2 REQUISITOS DE SEGURANÇA PARA SISTEMAS PNEUMÁTICOS ........................................................ 121 
CAPITULO 7 COMANDO SEQUENCIAL ...................................................................... 124 
6.1 SELEÇÃO E COMPARAÇÃO DO MEIO DE TRABALHO E DE CONTROLE ............................................ 126 
6.2 TEORIA DE CONTROLE ................................................................................................................. 129 
6.3 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE CONTROL ........................................................................... 133 
 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
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Capítulo 1 
Fundamentos da Pneumática 
 
 
 
 
 
Festo Didactic  TP101 
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 1.1 Fundamentos da física 
 
O ar é uma mistura de gases abundantes, com a seguinte composição: 
 Aproximadamente 78% do volume de Nitrogênio 
 Aproximadamente 21% do volume de Oxigênio 
 
O ar também contém traços de dióxido de carbono, argônio, hidrogênio, 
néon, hélio, criptônio e xenônio. 
 
Para auxiliar na compreensão das leis naturais, bem como no 
entendimento do comportamento do ar e das dimensões físicas que 
serão empregadas, os dados foram utilizados a partir do “Sistema 
Internacional de Unidades”, abreviado por SI. 
 
Unidades 
Básicas 
Quantidade Símbolo Unidades 
 
Comprimento L Metros (m) 
Massa M Quilograma (kg) 
Tempo t Segundo (s) 
Temperatura T Kelvin (K, 0 ºC = 273,15 K) 
 
Unidades 
Derivadas 
Quantidade Símbolo Unidades 
 
Força F Newton (N) = 1kg • m/s
2 
Área A Metros quadrados (m2) 
Volume V Metros cúbicos (m3) 
Fluxo qv (m
3/s) 
Pressão p Pascal (Pa) 
1 Pa = 1 N/m2 
1 bar = 105 Pa 
 
 Lei de Newton: Força = massa • aceleração 
 F = m • a 
 Onde “a” é substituído pela aceleração devido à 
 gravidade (g = 9,81 m/s2). 
 
Pressão: 1 Pascal é igual a pressão constante em uma área de 
 superfície de 1 m2, com força vertical de 1 N (Newton). 
 
 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
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A pressão que prevalece diretamente na superfície da Terra é 
conhecida como pressão atmosférica (pamb). Esta pressão também se 
refere como uma pressão de referência. A faixa acima dessa pressão é 
conhecida como faixa de sobre-pressão (pe > 0), a faixa abaixo é 
conhecida como faixa de vácuo (pe < 0). O diferencial de pressão 
atmosféricape é calculado de acordo com a fórmula: 
 
Pe = pabs – pamb 
 
Isso é ilustrado pelo diagrama abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.1 
Pressão do ar 
A pressão atmosférica não possui um valor constante. Esse valor varia 
conforme a localização geográfica e o clima. 
 
A pressão absoluta pabs é o valor relativo à pressão Zero – Vácuo. Seu 
valor é igual à soma da pressão atmosférica e a sobre-pressão ou o 
vácuo. Na prática, são utilizados geralmente os medidores de pressão 
que indicam somente a sobre-pressão. O valor de pressão absoluta pabs 
é de aproximadamente 100 kPA (1 bar) maior. 
 
Geralmente, em pneumática, todos os dados que dizem respeito à 
quantidade de ar se referem ao assim chamado estado padrão. De 
acordo com DIN 1343, o estado padrão é a condição da substância 
sólida, líquida ou gasosa, definida pela temperatura e pressão padrão. 
 Temperatura padrão: Tn = 273,15 K, tn = 0 ºC 
 Pressão padrão: pn = 101325 Pa = 1,01325 bar 
 
 
Pressão 
atmosférica 
flutuante 
 
 
 
Festo Didactic  TP101 
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 1.1 Características do ar 
 
Uma característica do ar é sua coesão mínima, isto é, as forças entre as 
moléculas, em pneumática, geralmente devem ser desconsideradas para 
condições operacionais. Como todos os gases, o ar não possui uma 
forma particular. Sua forma se altera sem a menor resistência, isto é, ele 
assume a forma conforme o que está à sua volta. 
 
Figura 1.2 
Lei de Boyle-
Mariotte 
 
 
 
 
 
 
 
Lei de Boyle- 
Mariotte 
O ar pode ser comprimido e se esforça para expandir. A relação 
aplicável é dada pela Lei de Boyle-Mariotte. Em temperatura constante, 
o volume de uma dada massa de gás é inversamente proporcional à 
pressão absoluta, isto é, o produto da pressão absoluta e do volume é 
constante para uma dada massa de gás. 
 
p1 • V1 = p2 • V2 = p3 • V3 = Constante 
 
 
 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
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O exemplo seguinte ilustra os princípios acima. O ar na pressão 
atmosférica é comprimido por um compressor de ar para 1/7 de seu 
volume. Qual é a pressão do medidor de ar, presumindo-se um 
processo de temperatura constante? 
 
p1 • V1 = p2 • V2 
 
p = p1 • 
V1 
Observação: V2 / V1 = 1/7 
V2 
 
p1 = pamb = 100 kPa = 1 bar 
p2 = 1 • 7 = 700 kPa = 7 bar absoluto 
 
Portanto: pe = pabs – pamb = (700 - 100) kPa = 600 kPa = 6 bar 
 
Um compressor que produz 600 kPa deve ter um índice de compressão 
de 7:1. 
 
Exemplo de 
cálculo 
O ar se expande à razão de 1/273 de seu volume a uma pressão 
constante, na temperatura de 273 K, cada vez que a temperatura se 
eleva em 1 K. De acordo com a Lei de Gay-Lussac, o volume de uma 
dada massa de gás é proporcional à temperatura absoluta, desde que a 
pressão não seja alterada. 
 
V1 
= 
T1 
V1 = Volume em T1, V2 = Volume em T2 
V2 T2 
 
ou 
V 
= Constante 
T 
 
A alteração de volume V é: 
 
V = V2 - V1 = V1 • 
T2 – T1 
T1 
 
O seguinte se aplica para V2: 
 
V2 = V1 + V = V1 + 
V1 
(T2 – T1) 
T1 
 
Lei de Gay-
Lussac 
 
 
 
Festo Didactic  TP101 
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 As equações acima somente se aplicam se forem utilizadas as 
temperaturas em K. Para podermos calcular em ºC, a fórmula seguinte 
deve ser aplicada: 
V2 = V1 + 
V1 
(T2 – T1) 
273 ºC + T1 
 
 
Exemplo de 
Cálculo 
0,8 m3 de ar, na temperatura de T1 = 293 K (20 ºC) são aquecidos para 
T2 = 344 K (71 ºC). Quanto o ar vai expandir? 
V2 = 0,8m
3 + 
0,8m3 
(344 - 293 K) 
293 K 
 
 V2 = 0,8m
3 + 0,14m3 = 0,94 m3 
 
O ar expandiu de 0,14 m3 para 0,94 m3. 
 
Se o volume for mantido constante durante o aumento de temperatura, 
isto resultará na seguinte fórmula, para o aumento de pressão: 
p1 
= 
T1 
p2 T2 
ou 
p 
= Constante 
T 
 
Equação Geral 
dos Gases 
A equação geral dos gases é uma combinação de todas as três: 
 
p1 • V1 
= 
p2 • V2 
= Constante 
T1 T2 
 
No caso de uma dada massa de gás, o produto da pressão e do volume 
divididos pela temperatura absoluta é constante. 
 
Esta equação geral dos gases resulta nas leis mencionadas 
previamente, se um dos três fatores p, V ou T for mantido constante em 
cada caso. 
 
 Pressão p constante  mudanças isobáricas 
 Volume V constante  mudanças isovolumétricas 
 Temperatura T constante  mudanças isotérmicas 
 
 
 
10 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consultoria 
 
Capítulo 2 
Distribuição e geração de ar 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
11 
 
 2.1 Preparação de ar 
Para o desempenho contínuo de sistemas de controle e elementos de 
trabalho, é necessário garantir que o fornecimento de ar esteja: 
 na pressão necessária, 
 seco e 
 limpo 
Se estas condições não forem completamente atendidas, então uma 
degeneração de curto em médio prazo do sistema será acelerada. O 
efeito é uma parada no maquinário, além dos custos aumentados com o 
reparo ou a substituição de peças. 
 
A geração de ar comprimido se inicia com a compressão. O ar 
comprimido flui através de toda uma série de componentes antes de 
atingir o dispositivo de consumo. O tipo de compressor e sua localização 
em um grau menor ou maior afeta a quantidade de partículas de sujeira, 
óleo e água, as quais adentram em um sistema pneumático. O 
equipamento a ser considerado na geração e preparação de ar inclui: 
 Filtro de entrada 
 Compressor de ar 
 Reservatório de ar 
 Secador de ar 
 Filtro de ar, com separador de água 
 Regulador de pressão 
 Lubrificador de ar, conforme solicitado 
 Pontos de drenagem 
Ar comprimido mal preparado irá inevitavelmente criar mau-
funcionamento e pode se manifestar no sistema como se segue: 
 Rápido desgaste das vedações e partículas em movimento nos 
cilindros e válvulas 
 Válvulas lubrificadas 
 Silenciadores contaminados 
 Corrosão nos canos, válvulas, cilindros e outros componentes 
 Jato de lubrificação dos componentes que se movem. 
No caso de vazamento, o ar comprimido que escapa pode prejudicar os 
materiais a serem processados (como por exemplo, alimentos). 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
12 
 
Como regra, os componentes pneumáticos são denominados para uma 
pressão operacional máxima de 800 a 1000 kPa (8-10 bar). A 
experiência prática demonstrou, entretanto, que aproximadamente 600 
kPa (6 bar) devem ser utilizados para uma operação econômica. Devem 
ser esperadas perdas de pressão entre 10 e 50 kPa (0,1 e 0,5 bar) 
devido à bloqueios, dobras, vazamentos e percurso da tubulação, 
dependendo do tamanho do sistema de canos e do método do layout. O 
sistema do compressor deve fornecer pelo menos 650 a 700 kPa (6,5 a 
7 bar) para um nível de pressão operacional desejado de 600 kPa (6 
bar). 
 
 
2.2 Compressores de ar 
 
A seleção a partir de diversos tipos de compressores disponíveis 
depende da quantidade de ar, qualidade e limpeza, e quão seco o ar 
deve ser. Existem níveis variáveis destes critérios dependendo do tipo 
de compressor. 
Nível de pressão 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 
Tipos de 
Compressores 
Um cilindro comprime o ar aspirado através de uma válvula de entrada. 
O ar é então transportado para uma válvula de saída. 
 
Os compressores alternativos são muito comuns e fornecem uma ampla 
faixa de taxas de pressões e capacidade. Para compressões multi-
estágio com pressões elevadas utiliza-se um resfriamento entre cada 
estágio da compressão. 
Compressores 
de cilindro 
alternativo 
 
Tipos de 
Compressores 
Compressor de 
pistão alternativo 
Compressor de 
pistão rotativoCompressor de 
fluxo 
Compressor de 
pistão 
Compressor de 
diafragma 
Compressor 
rotativo radial 
Compressor 
rotativo axial 
Compressor de 
deslocamento 
positivo 
Compressor de 
parafuso duplo 
Compressor tipo 
Roots 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
13 
 A faixa ideal de pressões para compressores alternativos são de 
aproximadamente: 
 
até 400 kPa (4 bar) Estágio simples 
até 1500 kPa (15 bar) Estágio duplo 
acima de 1500 kPa (> 15 bar) Estágio triplo ou múltiplo 
 
Também, é possível, mas não necessariamente econômico, operar nas 
seguintes faixas: 
 
até 1200 kPa (12 bar) Estágio simples 
até 3000 kPa (30 bar) Estágio duplo 
acima de 3000 kPa (> 30 bar) Estágio triplo ou múltiplo 
 
Compressor de 
diafragma 
O compressor de diafragma pertence ao grupo de compressores de 
pistão alternativo. A câmara do compressor é separada do pistão por um 
diafragma. A vantagem disso é que nenhuma tubulação de óleo entra no 
fluxo de ar, a partir do compressor. O compressor de diafragma é, 
portanto, utilizado onde o óleo deve ser excluído do suprimento de ar, 
por exemplo, nas indústrias de alimentos, farmacêuticas e produtos 
químicos. 
 
Compressor de 
pistão rotativo 
Os compressores do grupo dos rotativos utilizam elementos rotativos 
para comprimir a aumentar a pressão do ar. Durante o processo de 
compressão, a câmara de compressão é continuamente reduzida. 
 
Compressor de 
parafuso duplo 
Dois eixos com rosca (rotores) giram em sentidos opostos. O perfil de 
malha dos dois eixos faz com que o ar flua e então seja comprimido. 
 
Compressor 
rotativo 
Estes compressores são particularmente ajustáveis para grandes 
quantidades de produção. Os compressores rotativos são concebidos 
nas formas axial e radial. O ar flui por meio de uma ou diversas turbinas. 
A energia cinética é convertida em energia de pressão. No caso de um 
compressor axial, o ar é acelerado na direção axial do fluxo por meio de 
lâminas. 
 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
14 
 
Para adaptar a quantidade produzida do compressor à demanda 
oscilante, é necessário regular o compressor. A quantidade produzida é 
regulada entre os limites ajustáveis para a pressão máxima ou mínima. 
Existe um número de tipos diferentes de regulamento: 
 Regulagem livre Regulagem de alívio 
 Regulagem de desligamento 
 Regulagem de grampo 
 Controle de carga parcial Ajuste de velocidade 
 Controle de potência de sucção 
 Controle intermitente 
 
 
Regulagem 
No caso da regulagem de alívio, o compressor opera contra uma 
válvula de alívio de pressão. Quando o ajuste de pressão é atingido, a 
válvula de alívio de pressão se abre e o ar é exaurido para a atmosfera. 
Uma válvula de retenção evita que o tanque seja esvaziado. Esse tipo 
de regulador somente é usado em instalações muito pequenas. 
Com a regulagem de desligamento o lado da sucção é desligado. O 
compressor não pode admitir ar. Este tipo de regulagem é utilizado 
principalmente no caso de compressores de pistão rotativo. 
Em compressores com pistões maiores, a regulagem de grampo é 
utilizada. Um grampo mantém a válvula de sucção aberta; o compressor 
então não pode comprimir o ar. 
 
Regulagem livre 
No caso do ajuste de velocidade, a velocidade do motor de 
acionamento do compressor é controlada dependendo da pressão 
atingida. 
Com controle de velocidade de sucção, o controle é realizado por meio 
de um limitador na conexão de sucção do compressor. 
 
Controle de 
carga parcial 
Com este tipo de controle, o compressor pode trabalhar na condição 
operacional de “carga total” e “normal”. O motor de acionamento do 
compressor é desligado quando a pmax é atingida, e ligado quando a pmin 
é atingida. 
 
Controle 
intermitente 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
15 
 
Ciclo de 
operação 
Recomenda-se que um ciclo de operações de aproximadamente 75% 
seja utilizado para o compressor. Para fazê-lo é necessário determinar a 
necessidade de ar máxima e média de um sistema pneumático e 
selecionar o compressor em vista dessa necessidade. Se for previsto 
que a necessidade de ar irá aumentar como resultado de possíveis 
expansões no sistema, então a seção do suprimento do compressor de 
ar deve ser projetada maior, uma vez que a subseqüente expansão está 
associada com altos custos. 
 
 2.3 Reservatórios 
Um reservatório é configurado como acessório de um compressor, para 
estabilizar o ar comprimido. Um reservatório compensa as flutuações de 
pressão quando o ar comprimido está sendo retirado do sistema. Se a 
pressão no reservatório cair abaixo de um determinado valor, o 
compressor irá compensar até que o valor mais alto definido seja 
atingido novamente. Isso é uma vantagem uma vez que o compressor 
não necessita operar continuamente. 
A grande área de superfície do reservatório resfria o ar. Dessa maneira, 
uma parte da umidade do ar é separada diretamente no reservatório na 
forma de água, a qual deve ser drenada regularmente por meio de um 
dreno. 
 
Figura 2.2 
Reservatório 
 
 
 
O tamanho do reservatório de ar comprimido depende de: 
 Volume de produção do compressor 
 Consumo de ar nas operações realizadas 
 Tamanho da rede (quaisquer necessidades adicionais) 
 Tipo de regulagem de ciclo do compressor 
 Queda de pressão permissível na rede de fornecimento 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
16 
 
 
 
Volume do 
reservatório 
 
 
Figura 2.3 
Diagrama: 
Determinando o 
volume de um 
reservatório 
Volume de produção qL = 20 m
3/min 
Ciclos de troca por hora z = 20 1/h 
Pressão diferencial p = 100 kPa (1 bar) 
 
Resultado: Tamanho do reservatório VB = 15 m
3 (observe no gráfico) 
Exemplo 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
17 
 
 2.4 Secadores de ar 
O condensado (água) entra na rede de ar através da entrada de ar do 
compressor. O acúmulo do condensado depende amplamente da 
umidade relativa do ar. A umidade relativa do ar depende da 
temperatura e das condições climáticas. 
 
A umidade absoluta é a massa de vapor de água, contida na realidade 
em um (1) m3 de ar. A quantidade de saturação é a massa do vapor de 
água que um (1) m3 de ar pode absorver em determinada temperatura. 
 
A fórmula seguinte se aplica se a umidade relativa do ar estiver 
especificada em porcentagem: 
 
Umidade relativa = 
umidade absoluta 
 100% 
quantidade de saturação 
 
Uma vez que a quantidade de saturação depende da temperatura, a 
umidade relativa se altera com a temperatura, mesmo se a umidade 
absoluta permanecer constante. Se o ponto de orvalho for alcançado, a 
umidade relativa aumenta para 100%. 
 
Ponto de 
orvalho 
A temperatura do ponto de orvalho é a temperatura na qual a umidade 
relativa é de 100%. Quanto mais abaixo do ponto de orvalho, mais a 
água irá condensar e reduzir a quantidade dispersa no ar. 
A vida útil de sistemas pneumáticos será consideravelmente reduzida se 
a umidade excessiva for transportada através do sistema de ar para os 
componentes. Portanto, é importante adequar o equipamento de 
secagem de ar necessário para que se reduza a umidade para um nível 
adequado à operação e aos componentes utilizados. Existem três 
métodos auxiliares de redução de umidade do ar: 
 Secagem em baixa temperatura (Resfriamento) 
 Secagem por adsorção 
 Secagem por absorção 
 
Pressão do 
ponto de 
orvalho 
Para que seja possível compararmos diferentes tipos de sistemas de 
secagem, a pressão operacional do sistema deve ser levada em 
consideração. O termo “pressão do ponto de orvalho“ é utilizado nesse 
contexto. A pressão do pontode orvalho é a temperatura do ar atingida 
durante a secagem na pressão operacional. 
 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
18 
A pressão do ponto de orvalho do ar seco deve ser de 
aproximadamente 2 a 3 ºC, sob a temperatura ambiente mais baixa. 
 
O custo adicional da instalação do equipamento de secagem de ar pode 
ser amortizado em um curto período de tempo, devido à redução nos 
custos com manutenção, redução no tempo ocioso e aumento na 
confiabilidade do sistema. 
 
 
O tipo mais comum de secador utilizado atualmente é o secador por 
refrigeração. Com a secagem refrigerada, o ar comprimido é 
transportado através de um sistema de troca de calor, por onde um 
refrigerante flui. O objetivo é reduzir a temperatura do ar para um ponto 
de orvalho que assegure que a água no ar se condensará e gotejará na 
quantidade desejada. 
O ar que entra no secador por refrigeração é pré-resfriado em um 
trocador de calor por meio do ar frio de exaustão. Este ar é então 
resfriado na unidade de resfriamento para temperaturas entre +2 e +5 
ºC. O ar comprimido seco é filtrado. Antes do ar comprimido sair de 
novo para a rede, ele é aquecido para que volte novamente à condição 
ambiente. 
Utilizando-se métodos de refrigeração, é possível atingir os pontos de 
orvalho entre +2 e +5 ºC. 
 
Secagem em 
baixa 
temperatura 
 
Figura 2.4 
Secagem em baixa 
temperatura 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
19 
 
 
Secadores por 
adsorção 
Adsorção: a água é depositada na superfície de sólidos. 
O agente de secagem é um material granulado (gel), que consiste quase 
que inteiramente de dióxido de silício (silica-gel). 
Normalmente dois tanques são utilizados. Quando o gel em um tanque 
estiver saturado, o fluxo de ar é comutado para o segundo tanque seco e 
o primeiro tanque é regenerado por meio de secagem de ar quente. 
Os menores pontos de orvalho equivalentes (abaixo a -90 ºC) podem ser 
atingidos por meio de secagem por adsorção. 
 
Figura 2.5 
Secadores por 
adsorção 
 
 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
20 
 
Absorção: Uma substância sólida ou líquida se une a uma substância 
gasosa. 
A secagem por absorção é puramente um processo químico. A 
secagem por absorção não é de maior importância na prática 
atualmente, uma vez que os custos operacionais são muito altos e a 
eficiência é muito baixa para a maioria das operações. 
 
Secadores por 
absorção 
 
 
Figura 2.6 
Secadores por 
absorção 
 
O vapor de óleo e partículas de óleo também são separadas no secador 
por absorção. A umidade no ar comprimido forma um composto com o 
agente secador no tanque. Isso faz com que o agente secador se 
distribua; é nesse momento que ele é descarregado na forma de um 
fluído na base do tanque. 
A mistura deve ser drenada regularmente e o agente de fluxo deve ser 
substituído. 
As características do processo de absorção são: 
 Instalação simples do sistema. 
 Baixo desgaste mecânico, devido à não existência de partes que se 
movem no secador. 
 Sem necessidade de energia externa. 
 
 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
21 
 Um filtro de poeira deve ser instalado no secador para capturar 
quaisquer partículas arrastadas juntamente ao agente de fluxo. 
 
Pode ser atingida pressão de pontos de orvalho abaixo de 0 ºC. 
 
Figura 2.7 
Gráfico do ponto de 
orvalho 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
22 
 
Capacidade de sucção 1000 m3/h 
Pressão absoluta 700 kPa (7 bar) 
Volume comprimido por hora 143 m3 
Temperatura de sucção 293 K (20 ºC) 
Temperatura após a compressão 313 K (40 ºC) 
Umidade relativa 50% 
 
Quantidade de água antes da compressão: 
O teor de água a seguir é obtido à temperatura de 293 K (20 ºC): 
 100% = 17,3 g/m3 
Portanto 50% = 8,65 g/m3 
Resulta em 8,65 g/ m3 • 1000 m
3/h = 8650 g/h 
 
Quantidade de água depois da compressão: 
A quantidade de saturação a seguir é obtida em 313 K (40 ºC): 
 51,1 g/m3 
Resulta em 51,1 g/ m3 • 143 m
3/h = 7307 g/h 
 
Portanto, a quantidade separada de água no compressor é: 
 8650 g/h – 7307 g/h = 7343 g/h. 
 
Exemplo de cálculo 
2.5 Distribuição de ar 
 
Para assegurar confiabilidade e distribuição de ar livre de falhas, 
uma série de requisitos devem ser observados. Basicamente, deve-
se levar em consideração desde o cálculo do tamanho correto do 
sistema de tubulações, até o material das tubulações, resistências 
de fluxo, layout dos tubos e manutenção. 
No caso de novas instalações, devem ser feitas previsões em todos 
os casos para possíveis ampliações na rede de ar comprimido. O 
tamanho da linha principal determinado pelas necessidades atuais 
deve, portanto ser aumentado para que se tenha uma margem de 
segurança apropriada. As válvulas de tampa e de desligamento 
permitem que num momento posterior a rede seja ampliada. 
Perdas ocorrem em todas as tubulações, devido às resistências de 
fluxo. As resistências de fluxo são representadas por restrições, 
dobras, derivações e conexões. Essas perdas devem ser 
compensadas pelo compressor. A queda de pressão na rede inteira 
deve ser a menor possível. 
Calculando o 
tamanho dos 
sistemas de 
tubulações 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
23 
 
 Para que seja possível calcular a queda de pressão, é necessário 
saber o comprimento total da tubulação. Para as conexões, derivações 
e dobras, o comprimento equivalente da tubulação deve ser 
determinado. A escolha do diâmetro interno correto também depende 
da pressão operacional e da produção do compressor. Para que se 
faça a melhor escolha, a utilização de um nomograma pode auxiliar. 
 
 
Resistências de 
fluxo 
Quaisquer influências ou alterações na direção dentro do sistema de 
tubulações significam interferências no fluxo de ar e, dessa maneira, 
um aumento da resistência do fluxo. Essa condição leva a queda de 
pressão contínua ao longo de todo o sistema. Uma vez que as 
derivações, dobras, adaptadores e conexões são necessários em todas 
as redes de ar comprimido, essa queda de pressão não pode ser 
evitada, entretanto pode ser reduzida consideravelmente montando-se 
a trajetória da tubulação favoravelmente, escolhendo-se os materiais 
adequados e encaixando-se as conexões de maneira correta. 
 
 
Material das 
tubulações 
A escolha do material adequado para as tubulações é determinada 
pelas necessidades de uma moderna rede de ar comprimido: 
 Baixas perdas de pressão 
 Ausência de vazamentos 
 Resistência à corrosão 
 Capacidade de ampliação do sistema 
Ao selecionar um material adequado para as tubulações, deve ser 
considerado não somente o preço por metro, mas também outro fator 
importante, que são os custos de instalação. Esses custos são 
menores quando se opta por materiais plásticos. As tubulações de 
plástico podem ser adicionadas completamente seladas com a 
utilização de adesivos ou conexões, e podem ser facilmente ampliadas. 
Tubulações de aço, ferro e cobre tem um preço de compra menor, 
entretanto precisam ser soldados ou conectadas por meio de 
conectores com rosca; se essa montagem não for feita corretamente, 
limalha, resíduos, partículas de solda ou materiais seladores podem 
acabar sendo introduzidos no sistema. Isso pode levar a um mau 
funcionamento. Para pequenos e médios diâmetros, a tubulação de 
plástico é superior a outros materiais no que diz respeito a custos, 
montagem, manutenção e facilidade de ampliação. 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
24 
 
As flutuações de pressão na rede tornam necessário assegurarque 
os canos estão montados firmemente para que se evitem 
vazamentos nas conexões rosqueáveis e soldadas. 
 
 
 
 
 
Figura 2.8 
Sistema de fornecimento 
de ar 
Além do cálculo correto do tamanho da tubulação, e da qualidade 
do material dos canos, o layout correto do sistema de tubos é um 
fator decisivo para que se determine a operação mais econômica do 
sistema de ar comprimido. O sistema é alimentado com ar 
comprimido em intervalos pelo compressor. Freqüentemente, o 
consumo dos dispositivos aumenta não só por um curto período de 
tempo. Isso pode acarretar condições desfavoráveis na rede de ar 
comprimido. Portanto, recomenda-se que a rede de ar comprimido 
seja feita na forma de uma linha mestre. Uma linha mestre assegura 
amplamente as condições para uma pressão constante. 
Layout da tubulação 
 
 
 
 
Figura 2.9 
Circuito em anel 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
25 
 
 Para que a manutenção, reparos ou ampliação da rede sejam mais 
fáceis, sem a interferência do suprimento de ar total, é recomendável 
subdividir a rede em seções individuais. As derivações com peças em 
“T” e tubos de distribuição com acoplamento tornam isso possível. É 
recomendável que se encaixem as derivações com válvulas de esfera 
padrão ou válvulas de desligamento. 
Figura 2.10 
Rede interconectada 
 
 
 
Mesmo com a melhor separação de água sendo feita no sistema 
gerador de pressão, a pressão sofre queda e um resfriamento externo 
pode produzir condensação no sistema de tubulação. Para descarregar 
a condensação, os canos devem ser inclinados 1-2%; isso também 
pode ser realizado em estágios. A condensação pode então ser 
drenada do sistema por meio de separadores de água no ponto mais 
baixo. 
 
 2.6 Unidade de tratamento de ar 
As funções individuais da preparação do ar comprimido, isto é, a 
filtragem, regulagem e lubrificação, podem ser feitas completamente 
por componentes individuais. Essas funções são normalmente 
combinadas em uma só unidade, isto é, a unidade de tratamento de ar. 
As unidades de tratamento de ar são conectadas em todos os sistemas 
pneumáticos. 
Geralmente, a utilização de um lubrificador não é necessária em 
sistemas avançados. Estes lubrificadores somente devem ser utilizados 
para necessidades específicas, basicamente, na seção de energia de 
um sistema. O ar comprimido em uma seção de controle não deve ser 
lubrificado. 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
26 
 
A água condensada, contaminação e o excesso de óleo podem 
levar ao desgaste das peças que se movem e das vedações dos 
componentes pneumáticos. Essas substâncias podem escapar 
como conseqüência de vazamentos. Sem a utilização dos filtros, por 
exemplo, os produtos a serem processados nas indústrias de 
alimentos, produtos farmacêuticos e produtos químicos podem se 
tornar contaminados e, portanto, inúteis. 
 
Filtro de ar 
comprimido 
 
Figura 2.11 
Filtro de ar comprimido 
 
A escolha do filtro correto tem uma grande importância para que se 
obtenha qualidade e desempenho do sistema que deva ser 
alimentado com 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. A condensação coletada 
precisa ser drenada antes que o nível exceda a marca de 
condensação máxima ou de outra forma essa condensação será re-
introduzida na corrente de ar. 
 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
27 
 
 Se uma grande quantidade de condensado for acumulada, é 
recomendável acoplar um dreno automático no lugar de um dreno 
operado manualmente. Entretanto, em tais casos, deve-se determinar a 
causa dessa condensação acumulada. Por exemplo, um layout 
inapropriado da tubulação pode ser a causa do acúmulo da 
condensação. 
O dreno automático utiliza um flutuador para determinar o nível da 
condensação no vaso e quando o limite for atingido, um pistão de 
controle abre o assento da válvula, que por sua vez expele a 
condensação sob pressão do ar, por meio de uma linha de drenagem. 
Se o flutuador atingir o nível mínimo de condensação, a válvula de 
assento é fechada e o processo é interrompido. O vaso de filtragem 
também pode ser esvaziado manualmente. 
O ar comprimido se move através do filtro da esquerda para a direita, e é 
alimentado através de uma placa defletora no recipiente de filtragem. A 
placa defletora faz o ar girar, e as partículas mais pesadas e gotas de 
água são giradas pela força centrífuga contra a parede interna do filtro. 
Então elas escorrem pela parede do invólucro e se alojam no filtro. O ar, 
que foi previamente limpo através desse percurso, passa então através 
do elemento do filtro, o qual retém as partículas menores de sujeira. O 
elemento do filtro, neste caso, consiste de um material sinterizado 
altamente poroso. O grau de separação depende do tamanho do poro do 
elemento do filtro utilizado. Elementos com diversos tamanhos de poro 
estão disponíveis. Os tamanhos de poro mais comuns estão entre 5 
microns e 40 microns. 
Uma característica importante adicional dos filtros de ar comprimido é o 
grau de separação, ou eficiência, que indica o percentual de partículas 
de um tamanho específico que podem ser separadas. A eficiência está 
relacionada com o tamanho da partícula, por exemplo, eficiência de 
99,99% para 5 microns. Com os micro-filtros, 99,999% das partículas 
maiores do que 0,01 m podem ser filtradas. 
A ação de filtragem de um filtro de ar comprimido é interrompida, mesmo 
após um longo tempo de serviço e com uma alta contaminação. 
Entretanto, nessas condições, a queda de pressão se torna 
desproporcionalmente alta e o filtro passa a causar desperdício de 
energia. 
Para identificar o tempo certo da troca do elemento do filtro, uma 
inspeção visual ou uma medição do diferencial de pressão através do 
filtro deve ser realizada. 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
28 
 
Dependendo da natureza do ar comprimido disponível, do consumo 
de ar dos componentes e do tamanho do filtro, os filtros de ar 
comprimido vão necessitar de uma quantidade maior ou menor de 
manutenção. A manutenção significa: 
 Substituição ou limpeza do elemento do filtro. 
 Drenagem da condensação. 
Quando é necessária uma limpeza, devem-se observar as 
especificações do fabricante no que diz respeito aos agentes de 
limpeza a serem utilizados. 
 
Manutenção 
O ar comprimido gerado por um compressor irá flutuar. Alterações 
nos índices de pressão no sistema de tubulação podem afetar 
adversamente as características de troca das válvulas, o tempo de 
operação dos cilindros e as características de controle de tempo do 
controle de fluxo e das válvulas de memória. 
Um nível de pressão constante é, dessa maneira, um pré-requisito 
para uma operação livre de falhas, em um controle pneumático. 
Para que haja condições de pressão constante, os reguladores são 
ajustados em uma posição central na rede de ar comprimido, para 
assegurar que exista um fornecimento de pressão constante 
(pressão secundária), independente das flutuações de pressão na 
volta principal (pressão primária). O redutor de pressão ou o 
regulador de pressão é colocado no filtro de ar comprimido e tem a 
função de manter constante a pressão operacional, apesar das 
flutuações de pressão ou do consumo de ar no sistema. A pressão 
do ar deve ser adequada às necessidades individuais de cada 
seção da planta. 
A pressão do sistema, que provou na prática ser o melhor 
compromisso técnico e econômico entre a geração de ar 
comprimido e a eficiência dos componentes é aproximadamente: 
 600 kPa (6 bar) na seçãode energia e 
 300 a 400 kPa (3 a 4 bar) na seção de controle 
Uma pressão operacional mais alta pode levar a utilização 
ineficiente de energia e ao aumento do desgaste, enquanto uma 
pressão operacional mais baixa pode levar a pouca eficiência, 
particularmente na seção de energia. 
Reguladores de ar 
comprimido 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
29 
 
Figura 2.12 
Regulador de 
Pressão: alívio 
 
 
 
Princípio 
operacional 
 
A pressão de entrada (pressão primária) no regulador de pressão deve 
sempre ser mais alta do que a pressão de saída (pressão secundária). 
A pressão é regulada por um diafragma. A pressão de saída atua em 
um lado do diafragma uma mola atua no outro lado. A força da mola 
pode ser ajustada por meio de um parafuso de ajuste. 
Quando a pressão de saída aumenta, por exemplo, durante as 
alterações de carga do cilindro, o diafragma se move contra a força da 
mola, fazendo com que a seção transversal de saída no assento da 
válvula seja reduzida ou mesmo fechada completamente. Então, a 
peça central do diafragma se abre e o ar comprimido pode fluir para a 
atmosfera através de orifícios de ventilação no invólucro. 
Quando a pressão de saída diminui, a força da mola abre a válvula. A 
regulagem da pressão de saída pré-estabelecida é, dessa forma, uma 
contínua abertura e fechamento do assento da válvula, causada pelo 
fluxo de ar. A pressão operacional é indicada no medidor. 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
30 
 
 
 
 
Figura 2.13 
Regulador de pressão: 
sem alívio 
 
Se nenhum ar for drenado no lado secundário, a pressão aumenta e 
pressiona o diafragma contra a mola de compressão. A seção 
transversal de saída no assento da válvula é reduzida ou fechada e 
o fluxo de ar é reduzido ou interrompido por completo. O ar 
comprimido continuará a fluir somente quando o ar for expelido no 
lado secundário. 
 
 
Princípio 
operacional 
Como regra, o ar comprimido que é gerado deve ser seco, isto é, 
livre de óleo. Para alguns componentes, o ar lubrificado pode 
causar danos, enquanto para outros ele é indispensável. Entretanto, 
para os componentes de energia ele pode ser necessário em certos 
casos. Portanto, a lubrificação do ar comprimido deve sempre ser 
limitada às seções da planta que necessitem de lubrificação. Para 
esta finalidade, lubrificadores de vapor são colocados para 
alimentar o ar comprimido com óleos escolhidos especialmente. Os 
óleos que são introduzidos no ar do compressor não são adequados 
para a lubrificação dos componentes do sistema de controle. 
Lubrificador de ar 
comprimido 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
31 
 
 Como um princípio geral, os cilindros com vedação resistente ao calor 
não devem ser alimentados com ar comprimido lubrificado, uma vez 
que uma graxa especial que forma a lubrificação original pode ser 
removida. 
Se os sistemas que estava sendo operados com lubrificação são 
convertidos em ar comprimido não lubrificado, a lubrificação original 
das válvulas e dos cilindros deve ser renovada, uma vez que elas 
podem ter sido removidas em alguns momentos. 
 
Figura 2.14 
Lubrificador 
 
 
 A lubrificação do ar comprimido por meio de lubrificadores de vapor 
pode ser necessária em certos casos: 
 Onde movimentos oscilatórios extremamente rápidos são 
necessários 
 Com cilindros de diâmetro maior, os lubrificadores devem ser 
instalados onde for possível somente diretamente dos cilindros 
consumidores. 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
32 
 
Os seguintes problemas podem ocorrer como um resultado de 
lubrificação excessiva: 
 Mau-funcionamento dos componentes. 
 Aumento nos problemas ambientais. 
 Danos aos componentes após um tempo ocioso prolongado. 
 
 
O ar comprimido que passa através do lubrificador causa uma 
queda de pressão entre o reservatório de óleo e a parte superior do 
lubrificador. A diferença de pressão é suficiente para forçar o óleo 
para cima, através de um duto onde ele começa a respingar em um 
bocal que pode ser visto através de um vidro de inspeção. O óleo é 
então atomizado e integrado à corrente de ar para um maior ou 
menor volume. 
 
Princípio 
operacional 
É possível verificar a dosagem de óleo, como se segue: 
Um valor de referência para a dosagem de óleo é a quantidade de 1 
a 10 gotas por metro cúbico de ar comprimido. A medição correta 
pode ser verificada da seguinte maneira: Um pedaço de papelão 
branco deve ser segurado a uma distância de aproximadamente 10 
cm. da via do exaustor da válvula de energia do cilindro, que está 
mais longe do lubrificador. Se o sistema for colocado em operação 
por algum tempo, será possível observar somente uma pálida cor 
amarela no papelão. Se o óleo começar a respingar, é um sinal 
claro de que houve excesso de lubrificação. 
 
Verificando a 
dosagem 
Até uns poucos anos atrás, a visão geral era de que o óleo 
descarregado pelo compressor poderia ser utilizado como 
lubrificante para os componentes de energia. Atualmente, foi 
reconhecido que isso não é possível. Uma vez que o nível de calor 
produzido no compressor é muito alto, o óleo é carbonizado e o 
vapor de óleo é exaurido. Isso leva a uma ação abrasiva nos 
cilindros e válvulas, e o serviço é reduzido consideravelmente. 
 
Outro problema é que o óleo depositado nas paredes internas das 
tubulações é eventualmente absorvido de uma maneira 
descontrolada pelo fluxo de ar. Este fato isoladamente faz com que 
a distribuição controlada e efetiva seja impossível. Um cano que 
tenha sido contaminado dessa maneira não pode mais ser 
higienizado sem ser desmontado. Outra desvantagem é a formação 
de goma, o que significa que depois de um sistema ter ficado ocioso 
por algum tempo (depois de finais de semana e feriados), os 
componentes lubrificados não funcionam corretamente. 
Removendo o óleo 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
33 
 
 A lubrificação do ar comprimido deve ser restrita unicamente aos 
componentes do sistema que necessitem disso. A melhor maneira de 
fornecer óleo é instalar lubrificadores diretamente dos dispositivos que 
consomem ar lubrificado. Os componentes com auto-lubrificação devem 
ser selecionados para a seção de controle de um sistema pneumático. 
Portanto, a regra básica deve ser: Preparação de ar comprimido na 
forma livre de óleo. 
Os pontos a seguir devem ser observados na prática diária: 
 Tanto quanto possível, deve-se evitar que os óleos do compressor 
entrem na rede de ar comprimido (separadores de óleo devem ser 
colocados). 
 Para a operação, instale componentes os quais podem funcionar 
também sem ar comprimido lubrificado. 
 Uma vez que o sistema foi operado e funcionou com óleo, a 
lubrificação deve ser regular, dado que a lubrificação original dos 
componentes será removida devido ao óleo. 
Unidade de 
tratamento 
Deve-se observar os seguintes aspectos nas unidades de tratamento: 
 O total de ar utilizado em m3/h determina o tamanho da unidade. Se a 
quantidade de ar abastecida for muito alta, pode ocorrer uma grande 
queda de pressão nas unidades. É importante observar os valores 
especificados pelo fabricante. 
 A pressão de operação não deve exceder o valor estabelecido na 
unidade de tratamento. A temperatura ambiente não deve exceder 50 
ºC (valores máximos para recipientes plásticos). 
Figura 2.15 
Unidade de 
tratamento: 
princípio de 
operação 
 
 
 
Capítulo B-2 
 
Festo Didactic  TaC - Treinamento e Consulta 
34 
 
 
 
 
Figura 2.16 
Unidade de tratamento: 
símbolos 
As medidas da rotina de serviço a seguir são necessárias em 
bases normais: 
Filtro de ar comprimido: 
O nível de condensação deve ser verificado regularmente, uma 
vez que o nível indicado no visor não deve ser ultrapassado. Se 
o nível é excedido, pode resultar em condensação acumulada 
sendo inserida nas linhas de fornecimento de ar. A 
condensação em excesso pode ser drenada utilizando-se um 
dreno no visor. O cartucho de filtragem também deve ser 
monitorado para contaminação, e limpo ou substituído se 
necessário. 
 Regulador de ar comprimido: 
Este item não requer serviço, desde que seja precedido por um 
filtro de ar comprimido. 
 Lubrificador de ar comprimido: 
Se instalado o lubrificador, verifique o nível de óleo no visor e 
aumente-o, se necessário, para o nível indicado. O filtro plástico 
e o recipiente do lubrificador não devem ser limpos com 
tricloretileno. Somente óleos minerais devem ser utilizados para 
o lubrificador. 
Manutenção das 
unidades de 
tratamento de ar 
 
 
 
Capitulo B-2 
Festo Didactic  TP101 
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