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Pneumática aplicada
Prof. Corradi - Introdução à pneumática - Revisão: 21Set2006.
Introdução à pneumática
Introdução:
A palavra pneumática tem origem grega “Pneuma” que significa respiração, sopro e é definido como a parte da física que se ocupa dos fenômenos relacionados com os gases ou vácuos. Embora a pneumática seja um dos mais velhos conhecimentos da humanidade, somente na segunda metade do século XIX é que o ar comprimido adquiriu importância industrial.
O Ar comprimido na industria
A utilização do ar comprimido é de grande interesse industrial, pois é considerada uma fonte de energia limpa e de simples utilização, más como toda instalação industrial, a pneumática possui vantagens e desvantagens.
Vantagens
☺ Redução de custos operacionais ⇒ A rapidez nos movimentos pneumáticos e a libertação do operário (homem) de operações repetitivas possibilitam o aumento do ritmo de trabalho, aumento de produtividade e, portanto, um menor custo operacional.
☺ Robustez dos componentes pneumáticos ⇒ A robustez inerente aos controles pneumáticos torna-os relativamente insensíveis a vibrações e golpes, permitindo que ações mecânicas do próprio processo sirvam de sinal para as diversas seqüências de operação.
☺ Facilidade de implantação ⇒ Pequenas modificações nas máquinas convencionais, aliadas à disponibilidade de ar comprimido, são os requisitos necessários para implantação dos controles pneumáticos.
☺ Resistência a ambientes hostis ⇒ Poeira, atmosfera corrosiva, oscilações de temperatura, umidade, submersão em líquidos, raramente prejudicam os componentes pneumáticos, quando projetados para essa finalidade.
☺ Simplicidade de manipulação ⇒ Os controles pneumáticos não necessitam de operários especializados para sua manipulação.
☺ Segurança ⇒ Como os equipamentos pneumáticos envolvem sempre pressões moderadas, tornam-se seguros contra possíveis acidentes, quer no pessoal, quer no próprio equipamento, além de evitarem problemas de explosão.
Desvantagens
/ O ar comprimido necessita de uma boa preparação para realizar o trabalho proposto: remoção de impurezas, eliminação de umidade para evitar corrosão nos equipamentos, engates ou travamentos e maiores desgastes nas partes móveis do sistema.
/ Os componentes pneumáticos são normalmente projetados e utilizados a uma pressão máxima de 1723,6 kPa. Portanto, as forças envolvidas são pequenas se comparadas a outros sistemas. Assim, não é conveniente o uso de controles pneumáticos em operação de extrusão de metais.
/ Velocidades muito baixas são difíceis de ser obtidas com o ar comprimido devido às suas propriedades físicas. Neste caso, recorre-se a sistemas mistos (hidráulicos e pneumáticos).
/ O ar é um fluido altamente compressível, portanto, é impossíveis se obterem paradas intermediárias e velocidades uniformes.
/ O ar comprimido é um poluidor sonoro quando são efetuadas exaustões para a atmosfera. Esta poluição pode ser evitada com o uso de silenciadores nos orifícios de escape.
Pneumática aplicada
Autor:
Um sistema de ar comprimido
Um sistema de ar comprimido típico consiste na compressão, refrigeração, armazenamento e em equipamento da distribuição, como ilustrado na figura abaixo.
- Filtro de entrada → O ar drenado deve ser filtrado para remoção de poeira e outras impurezas contaminadoras.
- Compressão → O ar filtrado é comprimido por compressores que podem ser de deslocamento positivo ou dinâmico.
- Refrigeração → Uma importante etapa do processo é a refrigeração, pois durante o processo de compressão o ar tem sua temperatura elevada. Nessa etapa ocorre a condensação secando o ar, tornando fácil o dreno da água.
- Armazenamento → Um tanque receptor é colocado, tipicamente abaixo do refrigerador para atender a demanda de ar requerida. Alguns sistemas fornecem tanques adicionais.
- Secagem → O ar refrigerado, pressurizado carrega ainda uma quantidade significativa de umidade e de lubrificantes do processo da compressão, que deve ser removido antes que o ar possa ser usado.
- Distribuição → Um sistema de tubulações e seus reguladores distribuem ar levando-os aos pontos de uso. A distribuição inclui várias válvulas de isolação, filtros de impurezas, drenos de líquidos, receptores intermediários para armazenamento. As perdas da pressão na distribuição são compensadas tipicamente por uma pressão mais elevada na descarga do compressor.
- Ponto do uso → Uma tubulação guia o ar comprimido, do alimentador a uma válvula de isolação final, um filtro, um regulador e finalmente às mangueiras que fornecem processos ou ferramentas pneumáticas.
Cadeia de comando
O diagrama de blocos abaixo mostra a disposição dos elementos em um circuito pneumático. O fluxo de sinais é de baixo para cima, a alimentação é um fator importante e deve ser representada. É recomendável representar elementos necessários à alimentação na parte inferior e distribuir a energia.
Pneumática aplicada
Autor:
A unidade de conservação é uma combinação de: Filtro de ar comprimido; Regulador de ar comprimido; Lubrificador de ar comprimido.
Válvulas pneumáticas
As válvulas servem para orientar os fluxos de ar, impor bloqueios, controlar suas intensidades de vazão ou pressão. Para facilidade de estudo, as válvulas pneumáticas foram classificadas nos seguintes grupos:
Válvulas de Controle Direcional → Têm por função orientar a direção que o fluxo de ar deve seguir, a fim de realizar um trabalho proposto.
A representação das válvulas
As válvulas direcionais são representadas por um retângulo, estes divididos em quadrados, onde o número de quadrados corresponde ao número de posições da válvula. As setas indicam a interligação interna das conexões, mas não necessariamente o sentido de fluxo. Para um conhecimento perfeito de uma válvula direcional, deve-se identificar o tipo de válvula e as conexões:
Identificação das válvulas Identificação das conexões Número de Vias Conexão DIN ISO 5599 DIN ISO 1219 Número de Posições Pressão 1 P Tipo de acionamento Exaustão / escape 3,5 R (3/2), R,S (5/2) Tipo de retorno Saída 2,4 B,A Posição inicial Piloto 14,12 Z,Y
Exemplo: Válvula: 3 vias, 2 posições, acionamento por botão e retorno por mola e NF.
Válvulas de Bloqueio → Impedem o fluxo de ar comprimido em um sentido determinado, possibilitando livre fluxo no sentido oposto. Estas podem ser:
De retenção - Esta válvula impede completamente a passagem em uma direção; em direção contrária, o ar flui com a mínima queda de pressão.
Simbologia
De Escape Rápido - Quando se necessita obter velocidade superior àquela normalmente desenvolvida por um pistão de cilindro, é utilizada a válvula de escape rápido.
Simbologia
Pneumática aplicada
Autor:
De isolamento (Elemento OU) – Esta válvula possui duas entradas pilotos (X e Y), e uma saída (A) e como o próprio nome diz executa a função lógica OU.
Simbologia
De simultaneidade (Elemento E) – Esta válvula possui duas entradas pilotos (X e Y), e uma saída (A) e como o próprio nome diz executa a função lógica E.
Simbologia
Válvulas de Controle de Fluxo → Em alguns casos, é necessária a diminuição da quantidade de ar que passa através de uma tubulação, o que é muito utilizado quando se necessita regular a velocidade de um cilindro ou formar condições de temporização pneumática.
Quando se necessita influenciar o fluxo de ar comprimido, este tipo de válvula é a solução ideal, podendo ser fixa ou variável, unidirecional ou bidirecional.
Válvula de Controle de Fluxo Variável Bidirecional Válvula de Controle de Fluxo Variável Unidirecional
Válvulas de controle de Pressão → Têm por função influenciar ou serem influenciadas pela intensidade de pressão de um sistema. Estas podem ser redutoras, limitadoras e de seqüência.
Reguladora com escape Limitadora Mantém a pressão de trabalho constante independente da pressão de entrada.
Não permitem um aumento de pressão no sistema, acima da pressão máxima ajustada.
Atuadores pneumáticos
A função dos atuadores é transformar a energia pneumática em movimento e força. Esses movimentos podem ser lineares, rotativos ou oscilantes.
Lineares → São constituídos de componentes que convertem a energia pneumática em movimento linear ou angular. São representados pelos Cilindros Pneumáticos. Dependendo da natureza dos movimentos, velocidade, força, curso, haverá um mais adequado para a função.
Cilindros de ação e simples com retorno por mola Os cilindros de ação simples realizam trabalho recebendo ar comprimido em apenas um de seus lados. Em geral o movimento de avanço é o mais utilizado para a atuação com ar comprimido, sendo o movimento de retorno realizado através de mola ou por atuação de uma força externa devidamente aplicada.
Simbologia
Cilindros de ação dupla Os cilindros de ação dupla realizam trabalho recebendo ar comprimido em ambos os lados. Desta forma realizam trabalho tanto no movimento de avanço como no movimento de retorno. Um sistema de comando adequado permite ao ar comprimido atingir uma câmara de cada vez, exaurindo o ar retido na câmara oposta.
Simbologia
