Eletro hidro pneumática, Notas de estudo de Hidráulica

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ELETRO-HIDRO-PNEUMÁTICAELETRO-HIDRO-PNEUMÁTICAELETRO-HIDRO-PNEUMÁTICAELETRO-HIDRO-PNEUMÁTICAELETRO-HIDRO-PNEUMÁTICA

SENAI CTV Blumenau 2

José Fernando Xavier Faraco Presidente da FIESC

Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Antônio Demos Diretor do CTV – Blumenau

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É autorizada a reprodução total ou parcial deste material, por qualquer meio ou sistema, desde que a fonte seja citada.

Organizador

Adagir Saggin

Revisão 00

Abril/

S474t SENAI/CTV Técnicas de comandos eletro-hidro-pneumáticos / Adagir Saggin (Org.) – Blumenau : SENAI/CTV, 2002. 68 p. : il.

1. Hidráulica 2. Pneumática 3. Eletrotécnica I. SAGGIN, Adagir II. Título

CDU: 621.

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Centro de Tecnologia do Vestuário de Blumenau e-mail: [email protected] site: www.senai-ctv.ind.br

Rua São Paulo, 1147 – Victor Konder CEP: 89012-001 – Blumenau – SC Fone: (0XX47) 321- Fax: (0XX47) 340-

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8 – ESQUEMAS ELÉTRICOS E ELETRO-HIDRO-PNEUMÁTICOS BÁSICOS.

9 – ELABORAÇÃO DE COMANDOS ELETROPNEUMÁTICOS SEQUENCIAIS

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• APRESENTAÇÃO........................................................................................... SUMÁRIO
• 1 – PRINCÍPIOS DA TÉCNICA DE COMANDOS
• 1.1 Definição do Comando (Conforme DIN 19226)
• 1.2 Divisão de uma cadeia de comando..........................................................
• 1.3 Termos utilizados na técnica de comando e regulagem
• 2 – FORMAS DE ENERGIA DISPONÍVEIS
• 2.1 Formas de energias para acionamento (meios de trabalho)......................
• 2.2 Formas de energias para os meios de comando.......................................
• 3 – REPRESENTAÇÃO DE SEQÜÊNCIAS DE MOVIMENTOS
• 3.1 Formas de representar a seqüência do exemplo.......................................
• 4 – FUNDAMENTOS DA ELETROTÉCNICA
• 4.1 Grandezas elétricas...................................................................................
• 4.2 A Lei de Ohm
• 5 – ELETROMAGNETISMO............................................................................
• 6 – ELEMENTOS ELÉTRICOS E ELETRO-HIDRO-PNEUMÁTICOS
• 6.1 Elementos elétricos de introdução de sinais..............................................
• 6.2 Elementos elétricos de processamento de sinais
• 7 – ESPECIFICAÇÕES DE SEGURANÇA E PROTEÇÃO
• 8.1 Tipos de esquemas de comando...............................................................
• 8.2 Conversores de sinais eletro-hidro-pneumáticos.......................................
• 8.3 Elaboração de comandos eletro-hidro-pneumáticos..................................
• 9.1 Elaboração intuitiva de um esquema de comando
• sinais. 9.2 Elaboração de esquemas de comando pelo método de desligamento de
• 9.3 Métodos sistemáticos de esquemas..........................................................
• 10 – INTRODUÇÃO AOS COMANDOS ADICIONAIS....................................
• ELETROPNEUMÁTICA................................................................................... 11 – SIMBOLOGIA DOS ELEMENTOS ELÉTRICOS MAIS COMUNS NA
• 12 – INTRODUÇÃO AOS SOLENÓIDES PROPORCIONAIS
• 13 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• Figura 1 - Esquema lógico do comando de interligação LISTA DE FIGURAS
• Figura 2 - Esquema pneumático do comando de interligação
• Figura 3 - Esquema elétrico do comando de interligação
• Figura 4 - Comando seqüencial.......................................................................
• Figura 6 - Dispositivo de dobrar.......................................................................
• Figura 7 - Diagrama trajeto-passo
• Figura 8 - Diagrama trajeto-tempo...................................................................
• Figura 9 - Diagrama de comando
• Figura 10 - Diagrama funcional
• Figura 11 - Modelo do átomo
• Figura 12 - Representação da tensão elétrica.................................................
• Figura 13 - Representaçao de 1 (um) Coulomb...............................................
• Figura 14 - Representação de corrente contínua
• Figura 15 - Representação de corrente alternada
• Figura 16 - Campo magnético
• Figura 17 - Esquema de solenóide..................................................................
• Figura 18- Elemento comutador
• Figura 19 - Elemento de introdução de sinais manuais
• Figura 20 - Detectores de limite mecânico
• Figura 21 - Detector de limite indutivo
• Figura 22 - Relê auxiliar
• Figura 23 - Relê de remanência
• Figura 24 - Relê de retardo na energização
• Figura 25 - Relê de retardo na desenergização...............................................
• Figura 26 - Diagrama de circuitos....................................................................
• Figura 27 - Válvulas solenóides.......................................................................
• Figura 28 - Comando de um cilindro de simples ação.....................................
• Figura 29 - Comando de um cilindro de dupla ação
• Figura 30 - Comando bilateral
• Figura 31 - Comando oscilante de um cilindro de dupla ação
• Figura 32 - Comando de um cilindro de simples ação.....................................
• temporizado no fim de curso Figura 33 - Comando de um cilindro de dupla ação com retorno automático
• Figura 34 - Comando de um dispositivo para levantar caixas..........................
• Figura 35 - Menorização dos sinais na parte pneumática................................
• Figura 36 - Memorização das cinais na parte pneumática...............................
• Figura 37 - Memorização dos sinais na parte pneumática...............................
• Figura 38 – Memorização dos sinais na parte pneumática..............................
• Figura 39 - Memorização dos sinais na parte pneumática...............................
• Figura 40 - Memorização na parte elétrica
• Figura 41 - Memorização na parte elétrica
• Figura 42 - Memorização dos sinais na parte elétrica
• Figura 43 - Memorização dos sinais na parte elétrica
• Figura 44 - Memorização dos sinais na parte elétrica
• Figura 45 - Comando de uma fresadora..........................................................
• Figura 46 - Diagrama trajeto-passo - Esquema elétrico e pneumático
• Figura 47 - Comutadores auxiliares.................................................................
• Figura 48 - Método de seqüência máxima.......................................................
• Figura 49 - Comando dos cilindros..................................................................
• Figura 50 - Campo magnético – solenóide convencional
• Figura 51 - Campo magnético – solenóide proporcional..................................
• Figura 52 - Atuação de uma válvula de pressão e de fluxo
• Figura 53 - Circuito de correção de posição
• Figura 54 - Gráfico do erro
• Figura 55 - Campo magnético
• Figura 56 - Válvula reguladora de fluxo proporcional
• Figura 57 - Controladoras de pressão tipo injetor...........................................
• Figura 58 - Controladoras de pressão tipo assento
• Figura 59 - Controladoras de pressão tipo disco
• Figura 60 - Representação das reentrâncias...................................................
• Figura 61 - Representação das sobreposições
• Figura 62 - Diagrama de circuito hidráulico

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Representação da seqüência ......................................................... 19 Tabela 2 – Solenóides: defeitos, causas e soluções ....................................... 28 Tabela 3 - Formação da sigla/grau de proteção ............................................. 38 Tabela 4 - Letras de Identificação para elementos elétricos (DIN 40719 –Parte 2 – Junho de 1978). ................................................................................. 39 Tabela 5 - Tabela de dados............................................................................. 66

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APRESENTAÇÃO

A eletro-hidro-pneumática é uma técnica, que cria uma interface entre os sistemas: Hidráulicos, pneumático e elétrico, este interfaceamento ocorre através da utilização de conversores de sinais ou elementos de comandos.

Atualmente, devemos nos preocupar em soluções abrangentes nas nossas máquinas, equipamentos e processos. Para isso ser possível, somente conhecendo as técnicas possíveis para solucionar os problemas. Dificilmente as melhores soluções a serem utilizadas num processo é de uma única técnica, daí a importância de conhecer cada vez mais a interligação entre as áreas e técnicas, para tanto, necessitamos de preparar e orientar os segmentos produtivos que utilizam essas técnicas, melhorando e inovando os processos aumentando com isso a produtividade.

Quanto aos objetivos desta etapa é fornecer conhecimentos básicos para o desenvolvimento da técnica de comandos eletro-hidro-pneumáticos. Onde iremos abordar sobre:

• Princípios da Técnica de Comandos;
• Conversores eletropneumáticos e eletro-hidráulicos para elétricos e elétricos para pneumáticos e hidráulicos;
• Componentes elétricos;
• Proteção e segurança;
• Representação da seqüência de movimento do sistema;
• Simbologia dos componentes elétricos, pneumáticos e hidráulicos;
• Confeccionar e montar circuitos de comandos eletro-hidro-pneumáticos;
• Conhecer os princípios da hidráulica proporcional.

Ao término desta etapa estaremos construindo e montando circuitos utilizando as técnicas de comandos eletro-hidro-pneumáticos, obviamente conhecendo os o princípio de funcionamento dos componentes e as normas técnicas, com isso acreditamos estar proporcionando um impulso para o futuro dos mais diversos segmentos que podem utilizar esta técnica.

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1 – PRINCÍPIOS DA TÉCNICA DE COMANDOS

Seria muito difícil imaginar, a nossa sociedade Industrial sem a técnica de comandos.

As técnicas de comandos são linguagens, absolutamente necessárias para as áreas de hidráulica, pneumática, elétrica, eletrônica e outras.

É importante, que esta linguagem conceitual seja universal para todas as áreas_._

1.1 Definição do Comando (Conforme DIN 19226)

Comandar e controlar são fenômenos gerados no interior de um sistema, na qual uma ou mais grandezas influenciam, como grandeza de entrada, outras como grandezas de saídas, de acordo com as leis do próprio sistema.

As ações originam-se através dos elementos de transferência e através de cadeias de comandos.

Que pode ser simplificado por bloco.

E1 S

E

E3 S

Comando , na linguagem comum é um dispositivo ou meio que serve para acionar grandes energias utilizando outras menores, ou ainda, acionar diretamente com a interferência do homem (botão, alavanca).

Os comandos podem ser classificados:

• Pelo tipo de informações , como: Comando analógico, comandos digital e comando binário, como: (variação de temperatura, acionado ou desacionado, pressão).
• Diferenciados segundo o processamento dos sinais , como: Comando síncrono, comando assíncrono, comandos de interligação e comando seqüencial temporizado e/ou por dependência da operação.

Comando de interligação

O comando de interligação é um comando que associa às condições dos sinais de entrada, a certas condições dos sinais de saída no sentido das interligações tipo Boole.

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e

e

e

e

e

Y

Figura 1 - Esquema lógico do comando de interligação

2

1 3

2

1 3

2

1 3 2

1 3 2

1 3

2

1 3

2

1 3

2 12 14 2 12 14

2 12 14

2 12 14

1 3

2

e3 e4 e

e

e

Y

Figura 2 - Esquema pneumático do comando de interligação

0V

24V

K1 ( Y )

E

E1 E

E

E

Figura 3 - Esquema elétrico do comando de interligação

Comando seqüencial temporizado é um comando cujas condições dependem exclusivamente do tempo.

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1.3 Termos utilizados na técnica de comando e regulagem

Regulagem é o fenômeno mediante a qual o parâmetro de saída se torna constante (estável) em relação a um referencial adotado para o sistema.

Sinais são informações e representam valores ou variações de uma característica física. Esta variação pode afetar a transmissão, o tratamento ou a memorização da informação. A representação pode ser feita com referenciais matemáticos e não necessariamente físicos.

• Sinal Analógico é um sinal de entrada, na qual estão coordenados ponto a ponto; diferentes informações em um campo contínuo de valores do parâmetro de sinais de saída. Exemplos : manômetros, Multímetros (Instrumentos com ponteiros).
• Sinal Digital é o sinal cujo número de valores do parâmetro são definidos, sendo que para cada valor temos uma informação segura e precisa. Exemplos : contador, relógio digital.
• Sinal Binário é um sinal digital com duas posições definidas. Exemplificando um interruptor, está fechado ou está aberto.

Obs: Nas regulagens utilizam-se, normalmente os sinais analógicos e nos comandos os sinais digitais, nos quais predominam os binários.

Processamento de sinais é o tratamento dado aos sinais de comando recebidos através dos elementos de sinais, que podem ser: interligados, sincronizados, seqüencializados em função da operação ou em função do tempo.

2 – FORMAS DE ENERGIA DISPONÍVEIS

Dentro de um sistema de comando podemos trabalhar com várias formas de energias, pois existe a possibilidade de transformar sinais de uma forma de energia para outra através de conversores de sinais ou conversores de medição.

A possibilidade de projetarmos um sistema de comando ideal, tanto economicamente como tecnicamente, nem sempre é fácil, pois dependerá das condições marginais, tais como o local de montagem, o meio ambiente, pessoal de manutenção, etc.

Agora, trataremos de uma visão geral dos meios de trabalho e de comando mais utilizados e dos critérios para sua escolha.

2.1 Formas de energias para acionamento (meios de trabalho)

• Elétrica;
• Hidráulica;
• Pneumática.

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Critérios para escolha das formas de energias:

• Força;
• Trajeto (caminho);
• Movimento (linear, rotativo, oscilante);
• Tamanho de construção;
• Durabilidade;
• Velocidade;
• Segurança de funcionamento;
• Custo da energia;
• Capacidade de regulagem;
• Facilidade de manejo;
• Transporte e armazenamento;
• Sensibilidade_._

Comparação dos meios de trabalho:

• Hidráulico;
• Pneumático;
• Elétrico_._
• Forças Lineares : hidráulica, grandes forças em virtude da alta pressão; pneumática forças limitadas; e elétrica baixo rendimento e forças reduzidas.
• Torque: hidráulica; torque muito alto mesmo parado, máximo consumo de energia; pneumáticos altos momentos de giros e quando parados não há consumo de energia; elétrico torque mínimo quando parado.
• Movimentos lineares : hidráulica e pneumática obtida de forma simples, enquanto que a eletricidade é cara e complicada.
• Movimentos rotativos: elétrica, melhor rendimento, porém rotação limitada.
• Controle e regulagem : elétrica, possível de forma limitada, porém cara; na hidráulica e na pneumática possível de realizar com facilidade através de válvulas controladoras de fluxo e de pressão, porém a hidráulica é mais precisa.
• Armazenamento transporte de energia : pneumática fácil de armazenar e elétrica fácil de transportar.
• Influências ambientais : pneumática a menos sensível.
• Custo da energia : pneumático elevado comparando com a elétrica.
• Manipulação do equipamento : pneumática a menos perigosa e de mais fácil montagem.
• Sobrecargas: Elétrica é menos segura contra a sobrecarga.

2.2 Formas de energias para os meios de comando

Mecânica Pneumática de pressão baixa Hidráulica Elétrica Pneumática de pressão normal Eletrônica

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Pretende-se dobrar chapas através de um dispositivo acionado pneumaticamente. Após a fixação com o cilindro “A”, efetua-se a primeira dobra através do cilindro “B” que retorna em seguida, acionando um cilindro “C” que realiza a segunda dobra, retornando a seguir e comandando o recuo do cilindro “A”, liberando a peça.

3.1 Formas de representar a seqüência do exemplo

Relação em seqüência cronológica

Elemento de trabalho Passo da operação realizado

Cilindro A Avança, fixando a peça. Cilindro B Avança, executando 1º dobra. Cilindro B Retorna a posição inicial. Cilindro C Avança, executa a 2º dobra. Cilindro C Retorna à posição inicial. Cilindro A Retorna, liberando a peça

Tabela 1 - Representação da seqüência PASSOS CILINDRO A CILINDRO B CILINDRO C 1º avança parado parado 2º Parado avança parado 3º Parado retorna parado 4º Parado parado avança 5º Parado parado retorna 6º retorna parado parado

Forma algébrica ou escrita abreviada

• Movimento de avanço (+);
• Movimento de recuo ( - ):

A+, B+, B-, C+, C-, A-

Representação gráfica (forma de diagrama)

O diagrama de passos ou fases mostra a relação entre os atuadores e outros elementos do sistema funcional. Temos dois tipos de diagrama:

• Diagrama de movimento;
• Diagrama de comando.

Diagrama de movimento

• Diagrama trajeto-passo - Este representa a seqüência de operação de um elemento de trabalho, graficando-se no diagrama o trajeto percorrido em dependência de cada passo considerado.

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Figura 7 - Diagrama trajeto-passo

• Diagrama trajeto-tempo - Este representa a seqüência de operação de um elemento de trabalho, graficando-se no diagrama o trajeto percorrido em dependência do tempo, onde o tempo é representado em escala cronológica na base do diagrama.

Figura 8 - Diagrama trajeto-tempo

Diagrama de Comando

Neste diagrama representa-se o estado de comutação dos elementos emissores e de tratamento de sinais em relação aos passos da operação.

Figura 9 - Diagrama de comando Diagrama de Funcional

Este diagrama é a representação conjunta do diagrama de movimento trajeto-passo e o diagrama comando. Portanto, com a interpretação deste diagrama podemos conhecer a posição dos atuadores e o estado dos elementos emissores de sinais.

Vejamos o exemplo

Vamos juntos fazer o diagrama funcional do dispositivo de dobrar, a chave S7 e para a partida os demais sensores ou chaves fazem parte da máquina conforme a disposto abaixo: