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07/04/2015 1 1 SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 2 Em busca da otimização dos sistemas nos processos industriais faz-se o uso conjunto dos seguintes meios de transmissão de energia: Mecânico Elétrico Eletrônico Pneumático Hidráulico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo AUTOMAÇÃO INDUSTRIALPNEUMÁTICA HIDRÁULICA 3 SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 4 SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo http://www.mecatronicaatual.com.br/files/image/Hidro_Tab01.jpg 07/04/2015 2 5 Etmologia O termo Pneumática é derivado do termo grego πνευματικός (pneumatikos, Pneumos, Pneuma) que significa sopro, respiração, fôlego, alma... SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 6 Definições É a parte da física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos relacionados com os gases ou vácuo. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo É a ciência que trata da utilização do ar ou gases neutros como meio de transmissão de potência. É a ciência que estuda as propriedades físicas do ar e dos gases em geral. É o uso de um gás pressurizado para a realização de um trabalho. 7 Definições Complementares Sistema Pneumático: é um mecanismo que funciona com base no ar comprimido. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Energia Pneumática: é aquela advinda da com- pressão do ar atmosférico, transformando-o em ar comprimido, a uma dada pressão de trabalho. O “controle” mais eficaz do ar melhora a eficiência realizando operações sem fadiga e com economia de tempo. Além disso propicia maior segurança. 8 SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 07/04/2015 3 9 Pequeno Histórico A pneumática tem sido utilizada por milhares de anos desde que, por exemplo, caçadores utilizavam um tubo natural de madeira para impulsionar um projétil. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Utilizando os pulmões, cuja capacidade em média é de 6.000 polegadas cúbicas por minuto, é possível gerar uma pressão de 1 – 3 psi. O primeiro compressor data de aproximadamente 3000 a.C. e sua função é a de gerar “pulsos” de ar para ajudar a iniciar uma chama. 10 Pequeno Histórico Estes equipamentos simples evoluíram para objetos maiores e mais sofisticados, já utilizados em metal por volta de 1500 a.C. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Por volta do século XVIII compressores mecânicos evoluíram para gerar pressões em torno de 15 psi. 11 Pequeno Histórico Anaxímenes de Mileto (588 – 524 a.C.): considerava que o ar seria o elemento primordial da Natureza, já que ele se reduziria à água por simples compressão. Escreveu a obra: “Sobre a Natureza”. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Άναξιμένης 12 Pequeno Histórico Velho Testamento... há referências na bíblia para uso na fundição de prata, ferro, chumbo e estanho. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo + de 2000 anos... energia pneumática utilizando um cilindro de madeira dotado de êmbolo. Alexandria III a.C. primeiras máquinas pneumáticas reais. Escola de Mecânicos (Ctesibios): precursor das técnicas para comprimir o ar! 07/04/2015 4 13 Pequeno Histórico Ctesibius, Ktesibios ou Tesibius: inventor e matemático grego (Alexandria, 285 – 222 a.C.). Primeiro tratado sobre a ciência do ar comprimido e seu uso. Escreveu um trabalho sobre a compressibilidade do ar. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo A combinação destes dois trabalhos deu a ele o título de “Pai da Pneumática”. 14 Pneumática: pequeno histórico Hero, Herão ou Heron: matemático e mecânico grego (Alexandria, 10 – 80 d.C.). SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Inventou um mecanismo para estudar a pressão do ar sobre os corpos, que ficou para a história como o primeiro motor a vapor documentado: a “eolípila”. 15 Pneumática: pequeno histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Máquina de Heron 16 Pneumática: pequeno histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo ... durante um longo período, o desenvolvimento da energia pneumática sofreu paralisação e poucos estudos significativos foram realizados. Renasce apenas nos séculos XVI e XVII. Descobertas dos grandes pensadores e cientistas: Galileu, Otto Von Guericke, Robert Boyle, Francis Bacon e outros... ...observam as leis naturais sobre compressão e expansão dos gases. 07/04/2015 5 17 Pneumática: pequeno histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Filósofo grego... seus pensamentos e ideias influenciaram significativamente o mundo ocidental contemporâneo. Aristóteles (384 – 322 a.C.) Por que ele aparece aqui??? É considerado o criador do pensamento lógico. “O mundo celeste é perfeito e imutável”. 18 Pneumática: pequeno histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Na contramão de Aristóteles... Seu pensamento, não completado e denominado como Instauratio Magna (grande restauração), superaria e substituiria o de Aristóteles. Francis Bacon (1561 – 1626) Pai do método experimental, para ele a ciência é experimental, qualitativa e indutiva. 19 Pneumática: pequeno histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Na contramão de Aristóteles... Para Bacon... Francis Bacon (1561 – 1626) “O espírito em geral é um sopro composto por uma substância arejada e inflamável”... 20 Pneumática: pequeno histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Galileu (1564 – 1662) Na contramão de Aristóteles... Galileu demonstrou que a queda de objetos mais leves era apenas retardada pela resistência do ar e que em relação a objetos mais pesados e compactados, não havia diferença de velocidade!!! No vácuo, todos os corpos, não importando seu peso ou força, cairiam com velocidades iguais. 07/04/2015 6 21 Pneumática: pequeno histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Otto von Guericke (1602 – 1686) Na contramão de Aristóteles... Guericke foi um defensor da ideia de que... “o vácuo existia”!!! A ideia mais aceita na época era ainda a de Aristóteles, segundo a qual a natureza teria "horror ao vácuo", preenchendo imediatamente, a todo custo, qualquer espaço que fosse deixado sem matéria. 22 Pneumática: pequeno histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo A pressão atmosférica foi descoberta pela primeira vez em 1650 por Otto von Guericke. Otto fez o experimento de unir dois hemisférios metálicos em cujo interior foi feito o vácuo. Otto von Guericke (1602 – 1686) Nem com pessoas e nem com tração animal foi possível separar os dois hemisférios, ocorrência esta devido à pressão atmosférica exercida sobre o interior oco e sem ar!!! 23 Evangelista Torricelli (1608 – 1647) O inventor do barômetro, comprovou que a pressão atmosférica é passível de ser medida utilizando-se uma coluna de mercúrio. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Pneumática: pequeno histórico 24 SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Barômetro... se a atmosfera tinha peso, devia ter uma altura e não ser infinita, como se acreditava até então. A confirmação experimental dessa conclusão seria realizada por Pascal, alguns anos depois. Pneumática: pequeno histórico 07/04/2015 7 25 Pneumática: pequeno histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Robert Boyle (1627 – 1691) Na contramão de Aristóteles... Em 1657, depois de estudar a máquina pneumática inventada por Otto von Guericke, projetou e construiu um aparelho similar, dando início a uma série de experiências sobre as propriedades do ar. Boyle estudoua natureza do ar, a câmara de vácuo e a bomba de ar. 26 Thomas Newcomem e Denis Papin Os pais da física experimental tratavam a pressão atmosférica como uma força enorme contra o vácuo efetivo, o que era objeto das Ciências Naturais, Filosóficas e da Especulação Teológica desde Aristóteles até o final da época Escolástica. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Pneumática: pequeno histórico (1663 – 1729) (1647 – 1712) 27 Pequeno Histórico SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Máquina a vapor... início da era da máquina (Watts). 28 Vantagens Abundância Limpeza Transporte Custo Robustez Simplicidade Armazenamento Velocidade Temperatura Regulagem Segurança Sobrecarga SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 07/04/2015 8 29 Necessita duma preparação adequada para a utilização: Filtragem, Lubrificação e ** Secagem ** Viável para uma determinada faixa de força: PMÁX 1.723,6 KPa ( 17,57Kgf/cm 2) Escape de ar ruidoso: necessita silenciadores A velocidades dos cilindros e motores pneumáticos não são mantidas constantes. Desvantagens SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 30 Cores Técnicas O ANSI (American National Standard Institute) padroniza as cores a serem utilizadas em circuitos hidráulicos e pneumáticos. VERMELHO indica a pressão de alimentação. VIOLETA indica que a pressão do sistema foi intensificada. LARANJA indica linha de comando, pilotagem ou que a pressão foi reduzida. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 31 Cores Técnicas Amarelo Indica uma restrição no controle de passagem do fluxo. AZUL Indica fluxo em descarga, escape para a atmosfera ou retorno. VERDE Indica sucção ou linha de drenagem. BRANCO Indica fluido inativo. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 32 SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 07/04/2015 9 33 O ar tem a propriedade de ocupar todo o volume do recipiente, adquirindo o seu formato, já que não tem forma própria e ao submetê-lo a uma força exterior F o seu volume será reduzido. Compressibilidade Ar submetido a um volume inicial V0 Ar submetido a um volume final Vf F V0 > Vf SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 34 Extinta a força responsável pela redução do volume a pressão faz com que ele se expanda novamente e o pistão volte à sua condição inicial. Elasticidade F Ar submetido a um volume inicial V0 Ar submetido a um volume final Vf V0 < Vf SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 35 Ao se abrir uma válvula de ligação V entre dois recipientes, um contendo ar e outro contendo outros gases, a mistura ar + gases ocorre de forma homogênea. Difusibilidade V V SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 36 Quando uma válvula de ligação V que separa um reservatório de ar e vários recipientes de formatos distintos é aberta, o ar se expande assumindo o formato de cada um dos recipientes, uma vez que não possui forma própria. Expansibilidade V V SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 07/04/2015 10 37 Peso O ar tem peso! Retirando-se o ar de uma garrafa pertencente a um conjunto perfeitamente equilibrado de duas garrafas, nela passa a haver vácuo e o resultado é um desequilíbrio no conjunto. Um litro de ar ao nível do mar e a 0°C pesa: 1,239∙10 -3 kgF SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 38 Dois balões abertos e mantidos em equilíbrio são utilizados nesta demonstração! Um dos balões é aquecido e nele ocorre um escape de ar. Isto acontece porque o ar aquecido fica menos denso do que o ar frio. Densidade SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 39 A alteração da pressão exercida em um fluido em equilíbrio contido em reservatórios atua em todas as direções e sentidos com a mesma intensidade, além de exercer forças iguais em áreas iguais. Princípio de Pascal SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 40 Físico, filósofo, místico e matemático francês produziu uma das afirmações mais pronunciadas pela humanidade nos séculos posteriores: “O coração tem razões que a própria razão desconhece”. Blaise Pascal (1623 – 1662) SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo E seus estudos esclareceu o princípio barométrico, a prensa hidráulica e a transmissibilidade das pressões... ... o princípio físico que se emprega nos elevadores hidráulicos de postos de combustíveis e aos freios hidráulicos ! 07/04/2015 11 41 SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 42 Troposfera – 12 km Camadas Gasosas da Atmosfera SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Estratosfera – 50 km Mesosfera – 80 km Termosfera / Ionosfera – 500 km Exosfera – 800 km a 3.000 km 43 Nitrogênio (78,1%) Composição Aproximada da Atmosfera Terrestre SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Oxigênio (20,9%) Outros gases (1,0%) 44 Pressão Atmosférica SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 07/04/2015 12 45 Variação da Pressão Atmosférica com a Altitude MAR La Paz Potosi SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 46 A pressão atmosférica atua em todos os sentidos e direções. Pressão Atmosférica SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 47 A pressão atmosférica de um local (Pref)) é considerada como referência e em função dela se define: Pressão Atmosférica SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Sub-pressão: pressão negativa, abaixo da local (P) Sobre-pressão: pressão positiva, acima da local (+P) Pressão absoluta: diferença total de cota (Pabs) 48 Pref pressão atmosférica local Pressão Atmosférica P + P Pabs Pref kPa ; bar +P P SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 07/04/2015 13 49 MKS P = Kgf/cm2 (Pressão) F = Kgf (Força) A = cm2 (Área) Unidades da Pressão Atmosférica SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo SI P = Newton/ m2 (Pressão) F = Newton (Força) A = m2(Área) Obs.: 1Kgf = 9,8 N 50 Jargão técnico: 500 quilos!!! 500 quilos = 500.000Pa 500.000Pa = 5bar Unidades da Pressão Atmosférica SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Referencial técnico pneumático • Temperatura normal: 293,15K = 20C. • Pressão Normal: 101325Pa = 1,01325bar = 1atm 51 Baixa pressão Até 1,5 bar → Mais adequada para atuação em sistemas de comando → Sensores pneumáticos Classificação da Pressão Atmosférica SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo 52 Média pressão de 1,5 bar a 10 bar (faixa mais comum: 6 – 7 bar) → sistemas de comando e trabalho. Classificação da Pressão Atmosférica SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Prof. Carlos A. G. Pegollo Alta pressão acima de 10 bar (em geral até 16 bar) → adequada para ação em sistemas especiais. → obtenção mais difícil e custo mais elevado. 07/04/2015 14 53 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 54 As leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay-Lussac se referem a transformações de estado nas quais uma das variáveis físicas permanece constante. Leis e Equações Fundamentais SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Ao se variar qualquer uma destas três variáveis o efeito nas outras poderá ser previsto de acordo com leis básicas que serão relembradas a seguir. Isto é conhecido como “efeitos combinados entre as três variáveis físicas do gás”! 55 .cte...VPVP 2211 Boyle-Mariotte Transformação Isotérmica SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Sob uma temperatura constante, a pressão de uma dada massa de gás varia proporcionalmente com o seu volume. 56 Boyle-Mariotte SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 07/04/201515 57 Charles Transformação Isobárica SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo .cte... T V T V 2 2 1 1 Sob uma pressão constante, o volume de uma dada massa de gás varia proporcionalmente com o valor da sua temperatura. 58 Charles SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 59 .cte... T P T P 2 2 1 1 Sob um volume e quantidade de gás constantes, a pressão é diretamente proporcional à temperatura. Gay-Lussac Transformação Isocórica ou Isométrica SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 60 Gay-Lussac SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 07/04/2015 16 61 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 1. Isotérmica: ..... V1 < ; P1 > 2. Isométrica: ..... P2 > ; T2 > v.v. 3. Isobárica: ....... V3 > ; T3 > v.v. T1 V1 P1 T2 V2 P2 T3 V3 P3 T4 V4 P4 Efeito Combinado 62 2 22 1 11 T VP T VP A equação geral dos gases vale tanto para o ar atmosférico quanto para o ar comprimido. Equação Geral dos Gases SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 63 A F PAPF Nos projetos, no intuito de se obter maior força procura-se primeiramente manipular a pressão e posteriormente a área! Leis e Equações Fundamentais SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 64 Pneumática Desenvolvimento tecnológico e dimensionamento dos componentes Circuitos pneumáticos: válvulas e cilindros Produção, preparação, condicionamento e distribuição do ar comprimido Processos de compressão, filtragem e secagem Utilização do ar ou de gases neutros como meio de transmissão de potência Domínios Tecnológicos SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 07/04/2015 17 65 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 66 Etapas Principais Para uso industrial do ar comprimido três etapas básicas devem ser cumpridas. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Produção: geração do ar comprimido Preparação: adequação do ar comprimido Distribuição: transporte aos pontos de trabalho Cada uma delas será vista em detalhes e separadamente. 67 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 68 Compressores São máquinas cuja função é a de elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma pressão necessária para a realização dos trabalhos pneumáticos. A Produção do Ar Comprimido: Os Compressores SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Logo, estes elementos têm a função de comprimir o ar para a pressão de trabalho desejada. 07/04/2015 18 69 Simbologia A Produção do Ar Comprimido: Os Compressores SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 70 Diferentes autores podem utilizar classificações distintas para os compressores. Classificação dos Compressores SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo De uma forma geral há dois grandes grupos que se referem ao princípio de trabalho destes elementos: 1. Deslocamento positivo 2. Deslocamento dinâmico 71 Operam basicamente pela redução de volume. Compressores de Deslocamento Positivo SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Após o ar ser admitido em uma câmara isolada do meio externo há uma diminuição gradual do volume gerando uma compressão. Quando a pressão requerida é obtida, há a abertura de válvulas, denominadas válvulas de descarga, que permitirão o escape do ar, agora comprimido, para o duto de descarga. 72 Rotativos Tipos de Compressores de Deslocamento Positivo SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Roots Anel Líquido Palhetas Parafusos Compressores de Deslocamento Positivo 07/04/2015 19 73 Pistão Tipos de Compressores de Deslocamento Positivo SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Membrana Simples Efeito Duplo Efeito Labirinto Compressores de Deslocamento Positivo “Alternativos” 74 Compressão obtida por meio de conversão de energia cinética em energia de pressão durante a passagem do ar através do compressor. Compressores de Deslocamento Dinâmico SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo O ar admitido é colocado em contato com impulsores (rotor laminado) de altas velocidades e acelerado até atingir também altas velocidades. O escoamento é então retardado por meio de difusores que causam diminuição na velocidade de escoamento do ar e consequentemente sua compressão. 75 Ejetores Tipos de Compressores de Deslocamento Dinâmico SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Fluxo Radial Fluxo Axial Compressores de Deslocamento Dinâmico 76 Uma classificação alternativa para os compressores e que inclui a anterior pode ser dada por: Classificação Alternativa dos Compressores SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 1. Quanto a sua mobilidade 2. Quanto ao tipo do movimento que utilizam na geração do ar comprimido 3. Quanto ao tipo de deslocamento (anterior!!!) 07/04/2015 20 77 a. Fixos São aqueles que trabalham fixos nas suas posições. 1. Classificação dos Compressores Quanto a Mobilidade SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 78 b. Móveis São aqueles que podem ser transportados para locais próximos aos pontos de trabalhos. 1. Classificação dos Compressores Quanto a Mobilidade SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 79 a. Movimento Linear São aqueles que produzem o ar comprimido por meio de movimentos lineares: pistão ou êmbolo e membrana. 2. Classificação dos Compressores Quanto ao Movimento SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 80 b. Movimento Rotativo São aqueles que produzem o ar comprimido por meio de rotação: volumétricos e deslocamento direto. 2. Classificação dos Compressores Quanto ao Movimento SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 07/04/2015 21 81 a. Deslocamento positivo ou volumétrico Baseia-se na redução de volume. O ar é admitido numa câmara isolada do meio exterior, onde seu volume é gradualmente diminuído, ocorrendo a compressão. 3. Classificação dos Compressores Quanto ao Deslocamento SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Quando a pressão desejada é obtida, há 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. 82 Os compressores de deslocamento positivo ou volumétricos de maior uso na indústria são: Alternativos (êmbolo: de pistão ou de membrana) a. Compressores de Deslocamento Positivo SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Palhetas (multicelular) Parafuso (simples e duplo) Roots (lóbulos) 83 Êmbolo Podem ser dos tipos: pistão ou membrana. São chamados de compressores pulsantes. Compressores Alternativos Volumétricos SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 84 • Tipo de movimento: linear • Geração: todos os tipos de pressão • Estágios de compressão: 1, 2, ... • Refrigeração: em geral quando possui mais de um estágio • Utilização: é o mais utilizado Compressores Alternativos de Êmbolo à Pistão SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 07/04/2015 22 85 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores Alternativos de Êmbolo à Pistão 86 Ideal para uso em pistolas de ar, aerógrafos e ferramentas pneumáticas de pequeno porte. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores Alternativos de Êmbolo à Membrana O ar não tem contato com as peças móveis ficando, portanto, isento de resíduos de óleo. Por este motivo e bem utilizado nas indústrias farmacêuticas, químicas e alimentícias. 87 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores Alternativos de Êmbolo à Membrana 88 Também chamado de multicelular, trata-se de um rotor, com palhetas (ou células) alojado de forma excêntrica em um compartimento cilíndrico. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores Alternativos Rotativos de PalhetasAo girar, devido a excentricidade do rotor, há uma diminuição no tamanho das células, gerando assim uma certa pressão. Mantém a pressão contínua livre de pulsação. 07/04/2015 23 89 Compressor Alternativo Rotativo Multicelular (Palhetas) SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 90 Compressor Alternativo de Palhetas ou Multicelular SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 91 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressor Alternativo Rotativo de Simples Parafuso 92 Consiste num elemento cilíndrico com ranhuras helicoidais e duas rodas planas dispostas lateralmente, girando em sentidos opostos. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressor Alternativo Rotativo de Simples Parafuso O parafuso gira com uma certa folga dentro de uma carcaça composta de uma cavidade cilíndrica. Tal procedimento resulta na pressão do gás nos dentes das mesmas durante o engrenamento. 07/04/2015 24 93 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressor Alternativo Rotativo de Simples Parafuso 94 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressor Alternativo Rotativo de Simples Parafuso 95 Compressor Alternativo Rotativo Duplo Parafuso SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 96 Também chamados de “dois eixos”, Possuem dois rotores em forma de parafusos helicoidais que giram em sentido contrário e engrenados. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressor Alternativo Rotativo de Duplo Parafuso O ar penetra ocupando os intervalos entre os filetes dos rotores ficando encerrado entre os rotores e as paredes da carcaça. A rotação vai reduzindo o espaço e provocando a compressão. 07/04/2015 25 97 Compressor Alternativo Rotativo Duplo Parafuso SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo A rotação faz com que o ponto de engrenamento seja deslocando para frente reduzindo o espaço disponível para o gás gerando sua compressão. Finalmente, é alcançada a abertura de descarga e o gás é liberado. 98 Compressor Alternativo Rotativo Duplo Parafuso SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 99 Compressor Alternativo Rotativo Duplo Parafuso SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Detalhe do encaixe dos dois parafusos. Além de duplo parafuso são conhecidos também como compressores de parafusos gêmeos. 100 Compressor Alternativo Rotativo Duplo Parafuso SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 07/04/2015 26 101 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressor Alternativo Rotativo de Lóbulos ou Roots 102 Neste tipo de compressor o ar é transportado de um lado para o outro sem alteração de volume. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressor Alternativo Rotativo de Lóbulos ou Roots A compressão é feita no lado da pressão pelos cantos do êmbolos. Os rotores apenas deslocam o ar de uma região de baixa pressão para outra de alta. 103 Geram pequenos aumentos de pressão e por este motivo são também denominados como sopradores roots. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressor Alternativo Rotativo de Lóbulos ou Roots É também denominado de compressores de lóbulos. 104 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressor Alternativo Rotativo de Lóbulos ou Roots 07/04/2015 27 105 Compressor Alternativo Rotativo de Lóbulos ou Roots SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 106 b. Deslocamento dinâmico ou turbocompressores A elevação da pressão é obtida pela conversão de energia cinética em energia de pressão durante a passagem do ar pelo compressor. O ar admitido e colocado em contato com o rotor laminado de alta velocidade, ou impulsor. Posteriormente seu escoamento é retardado no difusor obrigando a uma elevação da pressão! 3. Classificação dos Compressores Quanto ao Deslocamento SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 107 Os principais elementos dos turbocompressores são: Impulsor: elemento rotativo munido de pás e que transfere ao gás a energia recebida de um acionador. Difusor: elemento que recebe o escoamento do impulsor e promove a transformação da energia cinética do ar em entalpia, com o consequente aumento de pressão. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo b. Compressores de Deslocamento Dinâmico 108 Compressores centrífugos Compressores axiais SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo b. Compressores de Deslocamento Dinâmico 07/04/2015 28 109 O ar é aspirado continuamente pela abertura central do impulsor e descarregado pela periferia do mesmo, num movimento provocado pela força centrífuga que surge devido à rotação. O fluído descarregado passa então a descrever uma trajetória em forma espiral através do espaço anular que envolve o impulsor e que recebe o nome de difusor radial ou difusor em anel. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Centrífugos 110 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Centrífugos Utilizam impulsores com altas velocidades de rotação, acima de 60.000 rpm, para acelerar o ar admitido, que depois será desacelerado no difusor. 111 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Centrífugos Este tipo de compressor não produz grandes elevações de pressão de modo que os compressores dessa espécie normalmente são utilizados em processos industriais de múltiplos estágios. 112 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Centrífugos 07/04/2015 29 113 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Centrífugos 114 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Axial 115 Este é um tipo de turbocompressor cujo projeto, construção e operação são bastante sofisticadas. São dotados de um tambor rotativo em cuja periferia são dispostas séries de palhetas em arranjos circulares igualmente espaçados Quando o rotor é posicionado na máquina, essas rodas de palhetas ficam intercaladas por arranjos semelhantes fixados de forma circular, ao longo da carcaça. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Axial 116 A compressão é realizada pela aceleração do ar aspirado. São destinados para onde se necessitam de grandes vazões. No detalhe as lâminas do rotor de um compressor axial multiestágio. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Axial 07/04/2015 30 117 Turbocompressor Axial SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo 118 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Axial 119 Neste compressor o ar é impelido para as paredes da câmara, depois na direção ao eixo e daí no sentido radial para outra câmara, sucessivamente, em direção à saída. SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Radial 120 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Compressores de Deslocamento Dinâmico Radial 07/04/2015 31 121 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Quadro Comparativo dos Compressores 122 SHPNE – PNEUMÁTICA Prof. Carlos Alberto G. Pegollo Quadro Comparativo dos Compressores
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