ATPS Sistemas Hidualicos e Pneumáticos

ATIVIDADES PRTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia de Produo

6 Srie Hidrulica e Pneumtica

A atividade prtica supervisionada (ATPS) um mtodo de ensino-aprendizagem

desenvolvido por meio de um conjunto de atividades programadas e

supervisionadas e que tem por objetivos:

Favorecer a aprendizagem.

Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

eficaz.

Promover o estudo, a convivncia e o trabalho em grupo.

Desenvolver os estudos independentes, sistemticos e o autoaprendizado.

Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem.

Auxiliar no desenvolvimento das competncias requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduao.

Promover a aplicao da teoria e conceitos para a soluo de problemas

relativos profisso.

Direcionar o estudante para a emancipao intelectual.

Para atingir estes objetivos, as atividades foram organizadas na forma de um

desafio, que ser solucionado por etapas ao longo do semestre letivo.

Participar ativamente deste desafio essencial para o desenvolvimento das

competncias e habilidades requeridas na sua atuao no mercado de trabalho.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTORIA:

Igor Massao de Oliveira

Faculdade Anhanguera de Santa Brbara d`Oeste

.

Engenharia de Produo - 6 Srie - Hidrulica e Pneumtica


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COMPETNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, voc ter desenvolvido as competncias e habilidades descritas a seguir.

Aplicar conhecimentos matemticos, cientficos, tecnolgicos e instrumentais Engenharia.

Conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos. Planejar, supervisionar, elaborar e coordenar projetos e servios de Engenharia. Desenvolver e/ou utilizar novas ferramentas e tcnicas.

DESAFIO

A utilizao dos sistemas hidrulicos e pneumticos tornou-se vital para os processos produtivos industriais, com a utilizao correta destes sistemas o processo ganha velocidade, qualidade e custos operacionais competitivos. Para tanto, os sistemas hidrulicos e pneumticos devem estar adequados utilizao para o processo em que se aplica.

Neste desafio voc pesquisar sobre componentes hidrulicos e pneumticos em sites de fabricantes, compreender o funcionamento dos sistemas hidrulicos, pneumticos, dimensionar equipamentos e rede uma de ar comprimido.

Produo Acadmica Relatrios parciais, com os resultados das pesquisas realizadas em cada etapa. Apresentao em power point da pesquisa sobre bombas na etapa 1. Clculo de fora, velocidade de avano e vazo de cilindros hidrulicos. Clculo de consumo de ar de equipamentos pneumticos. Dimensionamento de rede de ar comprimido. Projeto de uma rede de ar comprimido

Participao Esta atividade ser, em parte, desenvolvida individualmente pelo aluno e, em parte,

pela equipe. Para tanto, os alunos devero: organizar-se, previamente, em equipes de trs a cinco participantes (critrio do

professor); entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina e observar, no decorrer

das etapas, as indicaes: Aluno e Equipe. Essas equipes sero mantidas em todas as etapas. O professor distribuir para cada grupo uma faixa de valores para o dimensionamento

do sistema hidrulico conforme sugerido na tabela 1.



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Tabela 1 Dados para o dimensionamento do sistema hidrulico.

Equipe Fora (kgf) Velocidade avano (mm/s)

1 5000 30

2 9200 30

3 15000 40

4 20000 90

5 25000 60

6 31500 70

7 37500 40

8 40000 30

9 50000 40

Fonte: do Autor, Igor Massao de Oliveira.

Padronizao O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as

normas da ABNT1, com o seguinte padro: em papel branco, formato A4; com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; espaamento de 1,5 entre linhas; se houver citaes com mais de trs linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com

um recuo de 4cm da margem esquerda e espaamento simples entre linhas; com capa, contendo:

nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; nome e RA de cada participante; nome do professor da disciplina;

ETAPA 1

Aula-tema: Automao Industrial Pneumtica. Estrutura Tpica dos Sistemas Pneumticos.

Esta atividade importante para que voc aprenda os conceitos gerao, tratamento e distribuio de ar comprimido.

Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquise sobre os diversos tipos de compressores de ar industriais e observe o seu princpio de funcionamento, caractersticas construtivas e aplicaes. Assista a vdeos que os fabricantes disponibilizam sobre montagem e funcionamento dos compressores de ar.

1 Consulte o Manual para Elaborao de Trabalhos Acadmicos. Unianhanguera. Disponvel em:

.



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Sites sugeridos para pesquisa

Compressor de Pistes. Disponvel em: . Acesso em: 18 junho 2011.

. Acesso em: 18 junho

2011.

Compressor de Parafusos. Disponvel em: . Acesso em: 18 junho 2011.

. Acesso em: 18 junho 2011.

Compressor de Paletas (Vane). Disponvel em: . Acesso em: 18 junho 2011.

Compressor de Lbulos (tipo roots). Disponvel em: . Acesso em: 18 junho 2011.

Compressor Radial (Centrfugo). Disponvel em: . Acesso em: 18 junho

2011.



Compressor Axial (turbocompressor). Disponvel em: . Acesso em: 18 junho 2011.


Consulte os livros texto:

FIALHO, Arivelto B. Automao Pneumtica. 6. ed. So Paulo: Erica, 2009.

STEWART, Harry L. Hidrulica e Pneumtica. 3. ed. Curitiba: Hemus.

Passo 2 (Equipe)

Pesquise sobre os sistemas de tratamento e distribuio de ar comprimido. Uma vez visto os tipos de

geradores no passo anterior necessrio processar este ar e disponibiliz-lo para consumo nos

equipamentos. Nesta pesquisa inclua os seguintes itens:

1. Tratamento de ar comprimido (Filtragem, secagem, purgadores e resfriadores). 2. Redes de distribuio de ar comprimido.

2.1 Tipos de rede (Aberta e Fechada). 2.2 Linha Principal (tronco). 2.3 Linha Secundria. 2.4 Linha de Alimentao.

3. Recomendaes prticas em instalaes de redes pneumticas. 3.1 Inclinao da linha para evitar acmulo de condensado.



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3.2 Purgadores.

Passo 3 (Equipe)

Elabore um relatrio com as pesquisa dos passos 1 e 2 contendo a seguinte estrutura. Para o passo 1, descreva os modelos de compressores pesquisados e explique o principio funcional, possveis aplicaes e um exemplo comercial com as especificaes tcnicas. Para o passo 2, elabore um manual de prticas de instalaes de redes de ar comprimido com um breve descritivo dos conceitos da rede, tratamentos de ar, indique os arranjos possveis para rede e quais os cuidados a serem observados durante a instalao com figuras ilustrativas. (conforme pesquisa solicitada nos itens 1 ao 3). Entregue para professor na data por ele agendada e com a formatao indicada no incio desta atividade. Bibliografia a ser consultada:


FIALHO, Arivelto B. Automao Pneumtica. 6. ed. So Paulo: Erica, 2009. Apostila de Rede Ar Comprimido - M1004 BR (Parker) disponvel em

www.aedu.com, acessado em 17 jul 201.

ETAPA 2

Aula-tema: Dimensionamento de uma rede de ar comprimido.

Esta atividade importante para que voc compreenda os parmetros necessrios para dimensionar uma rede de ar comprimido industrial.

A planta da figura 2 ilustra um setor de produo com trs linhas de montagem. Cada linha composta por oito estaes de trabalho (ET.) e uma e mquina de embalagem (M1).



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Figura 2 Layout da Planta

Fonte: do autor, Igor Massao de Oliveira.

A tabela 2 contm informaes dos equipamentos instalados nas estaes de trabalho.

Tabela 2 Equipamentos das Estaes de Trabalho (ET.)

Quant. Descrio Cdigo do Fabricante Utilizao

1 Lixadeira Pneumtica CP3450-12AC4 4h/turno

1 Retifica Pneumtica CP3451-18SEC 1h/turno

2 Furadeira Pneumtica CP1664 1h/turno

2 Parafusadeira CP2754 1h/turno

1 Martelete Pneumtico CP9356 NS 2h/turno

Fonte: do autor, Igor Massao de Oliveira

Os cdigos so do fabricante Chicago Pneumtic, as informaes de consumo de ar de cada ferramenta est disponvel nos catalogos on-line no site indicado abaixo.

Chicago Pneumtic. Disponvel em: . Acesso em: 12 junho 2011. A equipe ir dimensionar uma rede de ar comprimido, especificar o compressor de ar e

confeccionar um desenho isomtrico da rede. Para confecciona-la, os alunos devem ser seguidos os passos descritos.



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PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Calcule o consumo de ar em m3/h (metro cbico por hora) das oito estaes de trabalho verificando a quantidade de equipamentos e o consumo de ar comprimido de cada ferramenta. Considere: Cada estao de trabalho (ET) os operadores acionam no mximo duas ferramentas por vez. Todas as estaes podem trabalhar ao mesmo tempo. Verifique os equipamentos que consomem mais ar e utilize este valor como sendo o consumo mximo da estao de trabalho.

Passo 2 (Equipe)

Consulte no livro texto de pneumtica (Fialho, 2009) a metodologia de calculo de consumo de ar comprimido para cilindros pneumticos no captulo 3 Atuadores pneumticos, p. 106. Calcule o consumo de ar em m3/h das mquinas de embalagem final de linha (M1), sendo que cada equipamento funciona conforme o diagrama trajeto-passo da figura 3.

E

D

C

B

A

Figura 3 Diagrama trajeto passo da mquina M1.


As quantidades e dimenses dos cilindros pneumticos das mquinas de embalagem esto na tabela 3 e cada mquina pode operar a uma velocidade de 15 ciclos/minuto (embalagens/minuto).

Tabela 3 Equipamentos das Estaes de Trabalho (ET.)

Item Quant Descrio Cilindro

A 2 Agitador de linha DNC 32-40 PPV-A

B 1 Empurrador de produto DNC 40-500 PPV-A

C 1 Atuador de selagem DNC 80-160 PPV-A

D 1 Extrator de produto DNC 40-500 PPV-A

E 1 Apalpador de formao DNC 50-200 PPV-A


Os cilindros da tabela so do fabricante Festo e podem ser acessados no site indicado abaixo, onde o cdigo especificado atravs do catlogo de cilindros pneumticos na pgina 26. http://www.festo.com/cat/pt-br_br/data/doc_ptbr/PDF/PT/DNC_PT.PDF, acessado em 25 jun 2011.



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Passo 3 (Equipe)

Projete a rede de ar comprimido especificando os itens abaixo: 1 Calcule do consumo de ar total da rede de ar comprimido em m/h considerando todos os

sistemas funcionando em capacidade mxima. 2 Faa o desenho isomtrico da rede de ar comprimido, sendo o p direito (altura livre do

piso ao teto) do galpo de 4,8m. 3 Calcule o comprimento equivalente da tubulao, considerando as perdas de carga

singulares conforme indicado por Fialho, 2009 pgina 68. 4 Calcule o dimetro interno da tubulao considerando:

Todas as estaes de trabalho (ET) e Mquinas operam simultaneamente. Previso de expanso futura de consumo de ar de 50%. Queda de presso admissvel na rede de 0,1 bar.

5 Aproxime o dimetro para o valor comercial mais prximo e recalcule as perdas de carga caso necessrio.

6 Consulte o site da Dewalt e com os dados de consumo de ar selecione no software disponibilizado pelo fabricante o compressor mais adequado para esta rede. http://www.dewalt.com.br/comp/compcalc.asp, acessado em 29 jul 2011.

Passo 4 (Equipe)

Entregue o projeto ao professor contendo: - Todos os clculos realizados nos passos 1 ao 3. - Desenho isomtrico da rede de ar comprimido. - Tabela com todos os componentes da rede (curvas, cotovelos, tes, vlvulas de registro, dreno) - Especificao do(s) compressor(es). - Explique o projeto da rede argumentando quais as vantagens e desvantagens das solues propostas pela equipe.

ETAPA 3

Aula-tema: Bombas Volumtricas; Bombas Rotativas; Bombas Alternativas; Bombas Centrfugas; Princpio de Funcionamento; Altura Manomtrica.

Esta atividade importante para que voc aprenda os conceitos de funcionamento e aplicaes das bombas hidrulicas industriais.

Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquise sobre os diversos tipos de bombas hidrulicas industriais e observe o seu princpio de funcionamento, caractersticas construtivas e aplicaes. Assista a vdeos que os fabricantes disponibilizam sobre montagem e funcionamento das bombas hidrulicas.



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Sites sugeridos para pesquisa

Bosch Rexroth. Disponvel em: . Acesso em: 17 maio 2011.

Bomba de engrenagem externa. Disponvel em: . Acesso em: 20 maio 2011.

Bomba de engrenagem interna. Disponvel em: . Acesso em: 17 maio 2011.

. Acesso em: 17 maio 2011.

Bomba de paletas. Disponvel em: . Acesso em: 19 maio 2011.

Bombas de Pistes Radiais. Disponvel em: . Acesso em: 20 maio 2011.

Bomba de Pistes Axiais. Disponvel em: . Acesso em: 19 maio 2011.

. Acesso em: 17 maio 2011.

Bomba de Lbulos. Disponvel em: . Acesso em: 17 maio 2011.

Bomba Peristltica. Disponvel em: . Acesso em: 20 maio 2011.

Bibliografia sugerida para pesquisa:

MACINTYRE, Archibald Joseph. Bombas e Instalaes de Bombeamento. 2.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008

Passo 2 (Equipe)

Elabore um relatrio descrevendo os modelos de bombas hidrulicas pesquisados, explique seu principio funcional e monte uma tabela que contenha a faixa de operao de vazo, presso, viscosidade do fludo e temperatura de trabalho de pelo menos uma bomba de cada modelo.

Passo 3 (Equipe)

Monte um slide em power point e apresente os tipos de bombas pesquisados, cada grupo deve apresentar sua pesquisa em aproximadamente 10 minutos. Para tornar a apresentao mais



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dinmica, o professor pode agendar uma data para apresentao e orientar que cada equipe apresente um tipo de bomba. A apresentao pode ser montada seguindo a estrutura abaixo:

1) Apresentao da bomba e seus componentes. 2) Princpio de funcionamento. 3) Variaes de montagem e construo conforme modelo ou fabricante. 4) Indique como realizado o ajuste de presso e vazo da bomba. 5) Exemplo de um modelo comercial indicando:

a. Fabricante. b. Cdigo de compra e especificao de suas variveis. c. Faixa de operao de presso, vazo, temperatura, viscosidade do fludo. d. Cuidados durante o processo de montagem, operao e manuteno.

ETAPA 4

Aula-tema: Sistemas Hidrulicos: Introduo, Definio, Campos de Aplicao. Princpios Fsicos Fundamentais: Princpio de Pascal, Compressibilidade dos Fludos. Apresentao dos Componentes no Laboratrio.

Esta atividade importante para que voc aplique os conceitos fundamentais de hidrulica e entenda o dimensionamento de dimetro dos cilindros hidrulicos utilizados em uma prensa, tambm ser necessrio calcular a vazo mnima para o dimensionamento da unidade hidrulica.

O grupo ir dimensionar o sistema hidrulico de uma prensa que utiliza dois cilindros hidrulicos, um para fixar a pea e outro para estampar uma logomarca atravs de um puno.

O cilindro hidrulico de fixao tem dimetro de 25 mm e ter que exercer sobre a pea uma fora mxima de 300 kgf.

O cilindro de estampagem seguir as caractersticas da tabela 1 com os dados do grupo escolhido pelo professor.

Para realizar esta etapa devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Escolha uma presso de trabalho para a unidade hidrulica, utilize um valor entre 30% a 50% abaixo da presso mxima de trabalho indicada pelo fabricante (30% uma recomendao geralmente utilizada como coeficiente de segurana e garantia da vida til). Para isso consulte o site da Bosh Rexroth no link j indicado e pesquise sobre unidades hidrulicas padronizadas e suas presses de trabalho.

Passo 2 (Equipe)

Calcule, utilizando a presso adotada no passo 1 os itens abaixo: Inicialmente desconsidere todas as perdas de carga do sistema. 1. O dimetro do cilindro hidrulico utilizado no equipamento para o processo de

estampagem (dados da Tabela 1).



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2. Escolha um cilindro padronizado (site da Bosh Rexroth) e recalcule a presso de trabalho para adequar a fora do cilindro.

3. A vazo da bomba em l/min (litros/minuto) para o cilindro avanar conforme a velocidade especificada para o seu grupo na Tabela 1.

4. A velocidade de retorno do cilindro em mm/s (milmetros/segundo) para a vazo calculada anterior.

5. A presso mxima em bar para o cilindro de fixao no ultrapassar a carga de 300 kgf. 6. O dimetro interno dos tubos e mangueiras das linhas de suco, presso e retorno. Consulte os parmetros de dimensionamento indicados pela Verion em:

Verion. Disponvel em: . Acesso em: 03 junho 2011.

Consulte o livro texto, captulo 2 - Dimensionamento de atuadores hidrulicos comerciais e o captulo 4 - Dimensionamento das tubulaes e das perdas de carga da bibliografia.

FIALHO, Arivelto B. Automao Hidrulica. 5. ed. So Paulo: Erica, 2010.

Passo 3 (Equipe)

Elabore um relatrio contendo os clculos realizados destacando cada item dimensionado. Entregue o relatrio ao professor na data por ele agendada e conforme a padronizao especificada no incio desta atividade.

ETAPA 5

Aula-tema: Anlise e montagem de circuitos hidrulicos.

Esta atividade importante para que voc aplique os conceitos circuitos hidrulicos e entenda o funcionamento das vlvulas e atuadores hidrulicos.

Aps os clculos realizados na etapa 2, necessrio montar o circuito hidrulico e especificar todos os componentes do sistema.

Para realizar etapa devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (equipe)

Elabore um esquema hidrulico para prensa hidrulica utilizando a simbologia da norma ISO de forma que a sequncia funcional seja a indicada no diagrama trajeto passo da figura 1:

B

A



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Figura 1 Diagrama trajeto-passo

Sugestes: Para o cilindro de fixao da pea de utilize uma vlvula limitadora de presso em linha ou nas vlvulas de sequncia para limitar a fora do cilindro conforme a presso calculada. Utilize vlvulas de sequncia para determinar quando avanar ou retornar os cilindros de fixao e estampagem. Consulte os captulos de Aplicaes Prticas do FIALHO, 2010.

Passo 3 (Equipe)

Selecione os componentes hidrulicos da prensa indicando a especificao, quantidade e fabricante dos itens abaixo:

Componentes hidrulicos (Vlvulas, Cilindros, Unidade Hidrulica, etc). Mangueira e tubos. Conexes hidrulicas.

As pesquisas e especificaes podem ser realizadas nos sites sugeridos abaixo:

Conexes e Tubos: Milano Indstria e Comrcio. Disponvel em: . Acesso em: 23 maio 2011.

Mangueiras e Terminais: Gates Brasil. Disponvel em: . Acesso em: 23 maio 2011.

Cilindros, Vlvulas e Unidades Hidrulicas. Disponvel em: . Acesso em: 23 maio 2011.



Passo 4 (Equipe)

Elabore um relatrio contendo: Desenho do circuito hidrulico. Lista de peas e componentes.

Entregue o relatrio ao professor na data por ele agendada e conforme a padronizao especificada no incio desta atividade.

Bibliografia complementar:


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