Automação Pneumática Industrial SMC

Jun/2011 Automação Pneumática Industrial Produzido por DK8

API-01 Automação Pneumática

Industrial

Líder Mundial em Automação Pneumática

EDUCACIONAL


1959 - Início das atividades da SMC, denominada Shoketsu Kinzoky Kogyo Co. Ltda:

fabricação de filtros de metais sintetizados; Com o crescimento e surgimento de filiais, adotou o nome SMC (Sitered Metal and Company); 1967 - Inauguração da primeira filial fora do Japão (Austrália) e denominação SMC Corporation;

Histórico da SMC Corporation

Japão - 1.100 Engenheiros


Investe 8% do seu faturamento em pesquisas e desenvolvimentos.

Atualmente são 1.600 engenheiros de desenvolvimento de produto.

Produtos com design diferenciado e alta tecnologia.

Elevada vida útil, chegando a 200 milhões de ciclos.

Economia de energia, consciência ecológica e ambiental.

Estrutura Global de Desenvolvimento

EUA - 100 Engenheiros China - 300 Engenheiros U.K. - 100 Engenheiros


O maior parque fabril do segmento na América Latina.

SMC Brasil

Fundada em 1998 - 41ª subsidiária da SMC Corporation;

Atualmente produzindo 22 séries de produtos no Brasil;

Maior equipe de consultores de vendas do mercado com 102 pessoas em contato constante

com o cliente;

Centro Logístico com capacidade de atender a América Latina;


SMC Treinamento

Centro de treinamento técnico, treinamentos in company, workshops e palestras

Equipamentos didáticos, bancadas de treinamento, softwares de simulação


Princípios físicos que envolvem a pneumática.

Símbolos normalizados (DIN/ISO 1219, 5599), especificações técnicas, formas construtivas e

funções de: atuadores, válvulas direcionais, de bloqueio, de fluxo, de pressão e combinadas.

Circuitos pneumáticos para atender requisitos de automação com apoio de software de

desenho e simulação.

Montagens práticas de sistemas pneumáticos com componentes reais em unidades de

treinamento especialmente desenvolvidas.

Conteúdo do curso


O que é Automação

Automação pneumática, é utilizar de componentes pneumáticos (movidos por ar comprimido),

para criar sistemas automáticos que facilitarão/dispensarão o auxílio do homem em processos

de produção.

Automação (do inglês Automation), é um sistema automático de controle pelo qual os

mecanismos verificam seu próprio funcionamento, efetuando medições e introduzindo

correções, sem a necessidade da interferência do homem.

Existem diversas maneiras de explicar o que é pneumática, mas basicamente, observando

as atuais aplicações, pneumática é a técnica de transformar a pressão e o deslocamento de

ar em movimentos mecânicos .


O tato, a visão e a audição representam os

sensores

O cérebro, por sua vez, representaria um

processador de sinais.

Os braços e pernas, em atividade,

representariam os movimentos dos

atuadores e dos motores.

Corpo humano x Automação

Podemos comparar a automação à uma pessoa.


Corpo humano x Automação

Braços

Acionadores

Cérebro

Processadores

Músculos

Potência

Corpo

Mecânica

- Elétricos

- Mecânicos

- Elétricos - Mecânicos

- Eletrônicos

- Sensores

- Transmissores

- Detectores

Olhos

Sensores

- Inversores

- Conversores

- Estrutura


Vantagens do Controle Automático x Humano

Maior número de aquisições para processamento

Maior velocidade de processamento e decisão

Produção constante na mesma qualidade

Maior confiabilidade

Maior segurança


Tipos de Automação

Para alterar a Lógica, é

necessário modificações nos

componentes elétricos ou

pneumáticos.

A lógica pode der alterada

facilmente, por exemplo

por um software.

Automação

Rígida

Automação

Flexível


Parâmetros para a escolha correta da tecnologia para projetos:

Precisão

Segurança de funcionamento

Custo de energia

Durabilidade

Força

Velocidade


MECÂNICA

Boa força

Ótimas velocidades

Ótima precisão

Ótima força

Baixas velocidades

Boa precisão

HIDRÁULICA PNEUMÁTICA

Força limitada

Boas velocidades

Precisão limitada

Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão

Tecnologias para transmissão de energia


Comparação das várias formas de energia (resumo)

Energia Hidráulica Elétrica Pneumática

Transmissão Limitado e muito caro Bem rápida e longas distâncias

Limitada e lenta

Distância econômica Até aprox. 100m Praticamente sem limites

Até aprox. 1000m

Velocidade de transmissão

Aprox. 2 a 6 m/s Aprox. 300.000 km/s Aprox. 10 a 50 m/s

Rotações Limitado Boas Até 500.000 rpm

Torque Bem alto Alto Baixo

Proteção contra sobre carga

Excelente Não tão boas Execelente


O ar atmosférico

A composição percentual de elementos que estão presentes no ar atmosférico seco varia de região

para região. Os engenheiros e cientistas utilizam nos cálculos o que denominam ar seco padrão.

Um fato interessante de se observar é que a composição do ar varia conforme a latitude. Ao

contrário do que se pensa, o ar atmosférico não é apenas uma mistura de gases, pois nele se

encontram também vapor de água, partículas sólidas e poluentes.

O ar aspirado durante o processo respiratório nos animais contém, aproximadamente, 4,5% de

dióxido de carbono.


Insípido

Inodoro

Incolor

Composição:

78% de nitrogênio

21% de oxigênio

1,30 % de Água

1% outras substâncias

Propriedades físicas do ar



Difusibilidade: O ar mistura-se homogeneamente com qualquer outro gás não saturado.

V1 V1 V1

abre

Compressibilidade: Permite reduzirmos o volume de determinada massa de ar

Vi F

Vf

Expansibilidade: O ar ocupa totalmente o volume de qualquer recipiente, tomando a sua forma.

V1 Fechada

V1 Aberta


Como todos os gases, o ar comprimido não tem forma definida. O ar se altera à menor resistência ou

seja, ele se adapta à forma do ambiente. O ar se deixa comprimir, mas tende sempre a se expandir.

Isso é demonstrado pela lei de BOYLE-MARIOTTE que diz: sob temperatura constante, o volume de

um gás fechado em um recipiente é inversamente proporcional à pressão absoluta, quer dizer, o

produto da pressão absoluta e o volume é constante para uma determinada quantidade de gás.

p1 . V1 = p2 . V2 = p3 . V3 = constante Portanto:


F1

F2

F3

V1

p1

V2

p2 V3

p3


Pressão é a relação entre a força dividida pela área onde está sendo aplicada.

p =

F

A

----

Pressão (Pascal)

F

O

R

Ç

A

ÁREA

E é ar natural confinado em um ambiente sob pressão.

Onde:

p = Pressão - Pascal - Pa

F = Força - N (Newton)

A = Área - m2

Pressão atmosférica

A pressão atmosférica está relacionada à umidade do ar. Quanto mais seco estiver o ar, maior será

o valor desta pressão.


Sistemas de unidades

Apesar da recomendação para que sejam usadas as unidades do sistema métrico internacional, o

texto mencionará outras unidades de medidas, considerando seu uso já consagrado entre os

profissionais. Abaixo as unidades mais comuns.

Unidade Símbolo Sistema internacional SI Sistema Técnico (MKS)

Comprimento L Metro (m) cm

Massa m Kilograma (kg) kg

Tempo t Segundos (s) s

Força F Newton (N) - N = kg . m/s2 kgf

Área A Metro quadrado (m2) cm2

Volume V Metro cúbico (m3) cm3

Vazão Q Metro cúbico por segundo (m3/s cm3/s

Pressão p Pascal (Pa) - 1 Pa = N/m2 Bar ou kg/cm2


Patm = 1 atm

Patm = 1,013 bar

Patm = 1 kgf/cm²

Patm = 101,3 KPa

Patm = 14,7 PSI

Patm = 760 mmHg

Gráfico das Pressões

Nível variável

da Pressão

Atmosférica

100kPa

Faixa de depressão

Faixa de

Sobre-pressão

(pressão de operação) Pressão absoluta

kPa

+ Pe

0

- Pe

A pressão do ar não é sempre constante. Ela muda de acordo com a situação geográfica e as

condições atmosféricas.


No sistema pneumático são 2 as pressões importantes:

Pressão de regime é a pressão fornecida pelo compressor, bem como a pressão do reservatório

e a pressão da rede de distribuição até o consumidor.

Pressão de trabalho é a pressão necessária nos pontos de trabalho.

Na maioria dos casos, a pressão de trabalho é de 600 a 700 kPa (6 a 7 bar).

Os elementos pneumáticos estão construídos para essa faixa de pressão que é considerada quase

que como “pressão normalizada” ou “pressão econômica”.

Definições das pressões

Nota:

Para que haja um perfeito fornecimento da pressão, mesmo que a variação da pressão de trabalho

seja grande, é aconselhável que a pressão de regime seja no mínimo 2 vezes maior que a pressão

de trabalho.


Ar comprimido

O ar comprimido é um produto dotado de alta energia, resultado de uma transformação

termodinâmica sofrida pelo ar atmosférico por meio do consumo de trabalho mecânico de

compressão realizado por uma máquina térmica, denominada compressor.

A realização de qualquer tipo de trabalho só é possível se o agente for dotado de capacidade; ou

seja, tiver energia para tal fim.

O compressor para produzir o “ar comprimido” deverá consumir um tipo de energia. No caso mais

comum, a energia elétrica é usada para produzir o “ar comprimido” , que é um produto dotado de

alta energia, portanto, dotado da capacidade de produzir trabalho mecânico no sistema em que for

utilizado.


Quantidade: Se encontra na natureza em quantidades ilimitadas.

Transporte: Facilmente transportável, mesmo para longas distâncias.

Armazenamento: Fácil armazenamento.

Temperatura: O trabalho pode ser realizado em qualquer temperatura.

Segurança: Não existe perigo de explosão.

Velocidade: é o meio de trabalho mais rápido, atingindo velocidades que oscila entre 0,5 a 2

m/seg. (mov. retilíneo) - 500.000 rpm (mov. Giratório)

Vantagens do ar comprimido


Limitações do ar comprimido

Preparação: O ar comprimido requer uma boa preparação. Impurezas e umidades devem ser

eliminadas. Provocam desgastes nos elementos.

Compressibilidade: Não é possível manter uniforme e constante as velocidades dos cilindros e

motores mediante uso do ar comprimido.

Forças: É econômico até uma determinada força, limitado pela pressão normal de trabalho de 7

bar e também pelo curso e velocidade. O limite está fixado entre 2000 a 5000 kgf.

Escape de ar: O escape e barulhento. Com o desenvolvimento de silenciadores, este problema

está atualmente solucionado. Aproximadamente 70%

Perda de carga por vazamentos: Essa perda de carga por vazamento representa o escape de

ar que ocorre nas tubulações onde existem orifícios com vazamentos.


Conseqüências de um Sistema Ineficiente

Um sistema de ar comprimido ineficiente poderá acarretar um aumento significativo nos custos de

operação. Os prejuízos resultantes dessa situação decorrem de uma baixa pressão de trabalho,

aumento do ciclo de operação dos equipamentos, baixa qualidade do ar e vazamentos.

Perda de ar comprimido por vazamentos

Vazamentos

Os vazamentos merecem uma atenção especial, pois desperdiçam grande quantidade de energia.

Na prática é impossível eliminar totalmente os vazamentos de um sistema, no entanto ele não

deve exceder a 5% da capacidade instalada.


As tabelas a seguir apresentam o desperdício de energia provocado por vazamentos.


Diâmetro do furo

Vazamento a 6 bar

Pot. Requerida

p/compressão

mm l/s m3/min kW

1 1 0,06 0,3

3 10 0,6 3,1

5 27 1,62 8,3

10 105 6,3 33

Pressão Manométrica (bar) (kgf/cm2)

Descarga de ar em l/s através de diferentes orifícios

0,5 mm 1 mm 2 mm 3 mm 5 mm 10 mm 12,5 mm

0,5 0,06 0,22 0,92 2,1 5,7 22,8 35,5

1,0 0,08 0,33 1,33 3,0 8,4 33,6 52,5

2,5 0,14 0,58 2,33 5,5 14,6 58,6 91,4

5,0 0,25 0,97 3,92 8,8 24,2 97,5 152,0

7,0 0,33 1,50 5,19 11,6 32,5 129,0 202,0



0,5

3,5

O gráfico a seguir apresenta o desperdício de energia provocado por vazamentos.



Exemplo:

Orifício de diâmetro = 3,5 mm

Perda: 0,5 m3/min a uma pressão de 6 bar

0,5 m3/min x 7,6 (fator p/ custo em horas) = 3,80 m3/h

3,80 m3/h x 24 horas x 26 dias x 12 meses = 28.454,4 m3/ano

28.454,4 m3/ano x R$ 0,12/m3 = R$ 3.414,53/ano

Perdas por vazamentos aumentam o custo operacional !!!


Principais aplicações da pneumática

Atuação de válvulas de processo para vapor, água, produtos químicos, etc.

Movimentação de portas pesadas e/ou quentes

Siderurgia

Industria de mineração

Industrias automobilística

Industrias Navais

Industrias Alimentícias

Industrias Químicas e farmacêuticas

Manipulações de peças e equipamentos nas industrias em geral

e muito mais... A Limitação está vinculada à criatividade do usuário.


Na automação de movimentos na indústria, pode-se utilizar energia de diferentes formas, a energia

elétrica em suas formas tradicionais, a energia hidráulica quando a necessidade de grandes

esforços e a pneumática quando precisamos de esforço moderado e grandes velocidades, quando

o ambiente limpo é de fundamental importância, a exemplo da indústria alimentícia, ou quando o

ambiente é inflamável ou hostil, na presença de pó ou vapor.

Utilização na Indústria

Muito embora o ar seja facilmente encontrado na natureza, o ar comprimido é uma fonte de energia

que esta longe de ser econômica. Já que para comprimi-lo é necessário um grande investimento

inicial em compressores, preparação como filtros, secadores, outros equipamentos que lhe dão a

qualidade adequada ao uso e a distribuição dele na indústria.

E é esse assunto que vamos abordar em seguida:

O ar comprimido possibilita uma rápida movimentação de atuadores, com velocidade controlada e

uma razoável precisão de posicionamento e apesar de não ter a mesma velocidade de

processamento de informações que a elétrica ou a eletrônica pode, em ambientes que assim o

permitem, receber estas formas de comando, permitindo com isso uma redução de custos e

incremento na versatilidade. Pode também ser associado a circuitos hidráulicos dando a estes

maior versatilidade, reduzindo-lhe o custo e aumentando o campo de utilização.


Representação simbólica, estações, funções, descrição

Produção, preparação e distribuição do ar

Jan/2011

A primeira máquina que a espécie humana usou para comprimir ar foram os próprios pulmões.

Aliás, nos dias de hoje, vez por outra ainda é usado para essa finalidade. Os pulmões humanos

podem comprimir até cerca de 0,08 atm, o que é muito pouco para a metalurgia do ouro, cobre e

outros metais, que se estima ter começado por volta de 3000 AC.

Uma breve história

Compressores são equipamentos que elevam a pressão do ar através de acionamento mecânico,

em geral motor elétrico ou de combustão interna. Não é nosso propósito dar informações

detalhadas. Quase todos os fabricantes de compressores disponibilizam boas e variadas

informações em seus catálogos ou websites. Aqui são comentados apenas os tipos e dados

genéricos dos mais comuns.


Compressor de pistão de simples estágio

Compressor de pistão

Quando o pistão faz o movimento de descer, é criado um vácuo dentro da camisa do pistão,

forçando o ar atmosférico preencher o volume interno da camisa do pistão. Quando o pistão faz o

movimento de subir, o deslocamento do ar faz com que a válvula de retenção feche, forçando o ar a

se dirigir para o reservatório de ar comprimido.

Para pressão de saída de 7 bar, encontram-se modelos com vazões de aproximadamente 2 nm3/h

até 10000 nm3/h (0,4 a 900 kW de potência do motor). Em geral, os de maior porte fazem a

compressão em dois ou mais estágios, com resfriamento intermediário em trocador de calor

(intercooler).

Simbologia

Air Compressor.wmv


Compressor de Pistão

Compressor de Pistão de Duplo Estágio

Mais utilizado atualmente

Suporta pressões acima de 10 bar

Contamina o ar com óleo

Compressão pulsante

Baixo custo

O ar é tomado da atmosfera e passa por dois estágio de compressão. E entre eles o ar é

refrigerado, para eliminar o calor excessivo criado pelo atrito proveniente dos pistões.

Simbologia

../../../../Apresentação VW/INGERSOLL RAND.EXE


Compressor de membrana

Isento de contaminação

Compressão pulsante

Baixa vazão

Pequenas aplicações

Não atinge alta pressão

Seu funcionamento é similar ao do compressor de pistão, porém, o ar atmosférico não tem

contato com as partes mecânicas do pistão, tão pouco com os componentes lubrificados de um

compressor. Desta forma o ar comprimido gerado pelo compressor por diafragma é mais limpo

que o do compressor de pistão.

Este tipo de compressor é bastante utilizado na industria farmacêutica e alimentícia.

Compressor de Pistão

Simbologia


Compressor por Palheta

.

Isento de lubrificação

Não atinge alta pressão

Compressão contínua

Pode ser utilizado também como

bomba de vácuo

A força centrípeta promoverá o deslocamento das palhetas, que irão sugar o ar

atmosférico para dentro do compressor.

O compressor por palheta tem como principal característica, ser um compressor

com capacidade de gerar um grande volume de ar comprimido com baixa

pressão.

Compressores Rotativos

Simbologia


Compressor de Parafuso

Simbologia


Alta vazão

Baixa manutenção

Custo elevado

Através do movimento rotativo de dois parafusos, um côncavo e outro convexo, o ar é arrastado

da atmosfera para dentro do compressor de ar. As principais características do compressor de

parafuso são:

É o tipo de compressor rotativo mais usado. Podem ser encontrados com vazões de

aproximadamente 50 a 5000 Nm3/h. Alguns são de dois estágios para maiores pressões. Podem

ter lubrificação com óleo ou ser isentos de óleo, resfriamento a ar ou a água, etc. A instalação é

mais simples pois não há vibrações como nos alternativos.

Compressor de Parafusos

../Pneumática Básica/parafuso2.mp4

C:/Apresentação VW/INGERSOLL RAND.EXE


Gráfico para escolha de compressores


Regulagem por descarga

Na saída do compressor, nesta regulagem, existe uma válvula limitadora de pressão. Quando no

reservatório é alcançada a pressão desejada, ela se abre dando passagem e permitindo que o ar

escape para a atmosfera. Uma válvula de retenção impede o retorno do ar do reservatório para o

compressor.

Válvula de retenção

Motor elétrico

Compressor

Reservatório

Rede de distribuição

Válvula Limitadora de pressão

com piloto externo


Regulagem intermitente

Com esta regulagem o compressor funciona em dois campos (pressão máxima e mínima).

Ao alcançar a pressão máxima, o motor acionador do compressor é desligado totalmente e

quando a pressão chega ao mínimo, o motor é ligado e o compressor trabalha novamente. A

freqüência de comutação pode ser regulada num pressostato e, para que os períodos de comando

possam ser limitados a uma média aceitável, é necessário um grande reservatório de ar

comprimido.

Pressostato

Start Solenóide


Motor elétrico

Compressor

Reservatório

Rede de distribuição


Uma das principais características da tecnologia pneumática é a simplicidade no manuseio e

trabalho com os componentes.

Porém essa simplicidade pode, muitas vezes, comprometer a integridade e correto funcionamento

dos produtos.

Muitas vezes a geração e tratamento de ar comprido é abandonada por anos, seja por negligência

ou, como na maioria dos casos, falta de informação dos usuários.

Em todos os catálogos de produtos pneumáticos, os fabricantes são sempre muito claros:

- Fluído de trabalho = AR COMPRIMIDO, LIMPO E SECO

“E o não cumprimento desta informação resulta na perda da garantia do equipamento”.

Sem comentar nos problemas que a baixa qualidade do ar comprimido irá causar aos produtos,

muitas vezes podem estar instalados em processos danosos ao homem.

Tratamento ar comprimido


Refrigeração do ar comprimido (pós produção - aftercooler)

Refrigeração por ar

Consiste em uma série de condutores pelos quais

flui o ar comprimido por uma área que passa uma

corrente de ar frio por meio de um ventilador.

Refrigeração por água

Consiste em uma série de condutores pelos

quais flui o ar comprimido por um lado e por

outro, normalmente em sentido contrário.


Secador de Ar (Refrigeração)

O secador de ar por refrigeração resfria o ar através de uma

queda real da temperatura do ar. Esta queda provoca

condensação do vapor de água.

O ar entra em uma câmara de troca de calor que provoca a

primeira queda na temperatura. Após isto o ar vai para uma

segunda câmara, a câmara de resfriamento e sofre uma

espécie de choque térmico forte, entrando em contato com um

circuito de resfriamento por gás.

Simbologia

Resfria o ar (Aproximadamente 1,70 C)

Necessita de energia externa

Reduz a umidade pela condensação do ar

Muito utilizado na indústria metalúrgica


Secador de Ar (Adsorção) - ID

O secador de ar por adsorção retira a água do ar através de um processo

secagem sem queda de temperatura. São mais eficientes que os secadores de

refrigeração.

Um elemento dessecante como sílica gel ou alumina ativado retira a água do

ar comprimido e retém esta umidade até que entre em contato com um fluxo

de ar seco, quando libera a umidade.

Este secador contém duas torres de secagem e

sempre, enquanto uma das torres está secando o

ar a outra está sendo regenerada. Para que os

elementos sejam regenerados, entre 10 e 20% da

vazão de entrada é utilizada.

Simbologia

Elemento secante regenerável

Manutenção simples

Não é preciso parar o fornecimento para

regenerar o elemento secante


Simbologia

Reservatório

Os reservatórios de ar seguem, no Brasil, a norma NR-13 (ABNT).

O reservatório exerce funções importantes na instalação. Estabiliza o escoamento no caso de

fluxo pulsante de compressores alternativos. Contribui para redução da umidade, em especial para

instalações sem secador, pois alguma água sempre se condensa no fundo. É uma reserva de ar

pressurizado que supre variações de consumo na rede e permite uma atuação mais espaçada do

controle de carga/alívio do compressor.

Sua capacidade deve ser de 6 a 10 vezes a capacidade do compressor pôr segundo. Deve ser

instalado fora da casa dos compressores e preferencialmente na sombra.

../SMC-T - Treinamento Tecnológico/Pneumática Básica - Ricardo/Explosão de compressor de ar deixa dois feridos em Belo Horizonte MG.wmv


Como resultado da racionalização e automatização dos dispositivos de fabricação, as indústrias necessitam continuamente de uma maior quantidade de ar. Cada máquina e equipamentos necessitam de uma determinada quantidade de ar, sendo abastecidos por um compressor, através da rede tubular de distribuição. O diâmetro da tubulação dever ser escolhido de maneira que, se o consumo aumentar, a queda de pressão entre o reservatório e o consumidor não ultrapasse 10kPa (0,1 bar). Se a queda de pressão ultrapassar esse valor, a rentabilidade do sistema é prejudicada, diminuindo consideravelmente sua capacidade. No projeto de novas instalações, deve-se prever uma futura ampliação para maior demanda (consumo) de ar, por cujo motivo deverá ser previsto um diâmetro maior dos tubos da distribuição. A montagem posterior de uma rede de distribuição de maiores dimensões (ampliação) acarretará despesas elevadas.

Distribuição de ar comprimido


Redes de ar comprimido

Circuito aberto

Circuito fechado (anel)

Circuito combinado (válvulas de fechamento)

É a rede de ar comprimido que será responsável por conduzir o ar comprimido, tratado e livre de

impurezas. Do ponto de geração até o ponto de utilização.


Declives de 0,5 a 2% do comprimento

Tomadas de ar por cima da linha principal

Não utilizar final da linha para consumo

Definir reservatórios para condensado

Definir e localizar purgadores

Tubulações de Ar Comprimido (Drenos)


Filtros nas redes de Ar Comprimido

Elementos de uma rede de ar comprimido

Filtro da Linha Principal

Consiste em um filtro de alta capacidade, instalado logo após o tratamento do ar

comprimido, antes da rede de ar.desenvolvido para remover contaminação, óleo, água,

vapor, particulados proveniente do desgaste dos compressores.

Linhas Secundárias

São as linhas que alimentarão, com ar comprimido tratado, seco e livre de impurezas, as

máquinas e equipamentos pneumáticos. As linhas secundárias podem ser de materias

alternativos como PU ou Borracha.


1. Compressor

2. Resfriador posterior ar/ar

3. Separador de condensados

4. Reservatório

5. Purgador automático

6. Pré-filtro coalescente

7. Secador

8. Purgador automático eletrônico

9. Pré-filtro coalescente grau x

10. Pré-filtro coalescente grau y

11. Pré-filtro coalescente grau z

12. Separador de água e óleo

Rede de ar Comprimido (exemplo)


A escolha do diâmetro da tubulação depende dos seguintes parâmetros:

o volume corrente (vazão),

o comprimento da tubulação,

a queda de pressão (admissível),

a pressão de trabalho e

o número de pontos de estrangulamento na rede.

Cálculo da tubulação


Monograma cálculo da tubulação


Perdas de carga

1 = Válvula de passagem

2 = Válvula angular

3 = Peças em “T”

4 = Válvula de gaveta

5 = Cotovelo

Diâmetro nominal do tubo em mm

Co

mp

rim

en

to e

qu

iva

len

te e

m m

etr

os

Diâmetro nominal do tubo em polegada


A Função do dreno é eliminar água e impurezas da rede de ar comprimido.

No passado os drenos eram atuados manualmente, porém a negligência acarretava em sérios

problemas nos sistemas pneumáticos.

Hoje em dia são utilizados drenos automáticos que são responsáveis por escoar o condensado

das redes de ar comprimido sem o auxílio do homem.

Drenos Automáticos - AD/ADH

Uma válvula de abertura e fechamento é acionada através de uma bóia/flutuador.

Quando o reservatório do dreno está cheio, o flutuador sobe, liberando a passagem da água para

escoamento.

Simbologia


Existem drenos automáticos motorizados (ADM200) que funcionam pelo princípio de um came

no eixo de um motor síncrono acionando o pino de uma válvula de assento que elimina o

condensado. Muito utilizado em unidades móveis ( caminhões, ônibus, compressores portáteis)

por serem resistentes à vibrações e permitir montagem em qualquer posição. Veja figura abaixo.

Dreno automático motorizado, com came de acionamento - ADM


Tratamento ar comprimido (final)

O ar, após ser comprimido, passa por uma série de etapas e processos para estar adequado na

utilização industrial. As unidades de tratamento de ar representam a preparação final do ar. O grau

de qualidade do ar comprimido está diretamente relacionado com a aplicação

Simbologia Simbologia simplificada

Unidades de tratamento de ar

A unidade de tratamento (conservação) é uma combinação dos seguintes aparelhos:

- Filtro de ar comprimido

- Regulador de pressão com manômetro

- Lubrificador de ar comprimido


Tratamento ar comprimido (Preparação final)


Manutenção dos aparelhos de conservação

Devem ser observados os seguintes pontos:

1. A vazão total de ar em m3/hora é determinante para o tamanho do aparelho. Uma demanda de ar

grande demais provoca uma queda de pressão nos aparelhos. Devem-se observar rigorosamente

os dados indicados pelos fabricantes.

2. A pressão de trabalho nunca deve ser superior à indicada no aparelho. A temperatura ambiente

não deve ser superior a 50º C (máxima para copos de material sintético).


2. Regulador de pressão de ar comprimido: na existência de um filtro de ar comprimido antes do

regulador, este não necessita de manutenção.

3. Lubrificador de ar comprimido: controlar o nível de óleo no copo indicador. Se necessário,

completar óleo até a marcação. O copo do lubrificador deve ser limpo somente com querosene.

Para o lubrificador devem ser usados somente óleos minerais de baixa viscosidade (máximo 20º

E)



Manutenção dos aparelhos de conservação

São necessários os seguintes serviços freqüentes de manutenção:

1. Filtro de ar comprimido: o nível de água condensada deve ser controlado regularmente, pois a

altura marcada no copo indicador não deve ser ultrapassada. A água condensada acumulada

pode ser arrastada pela tubulação de ar comprimido adentro. Para drenar a água condensada

deve-se abrir o parafuso de dreno no fundo do copo da unidade. O cartucho filtrante, quando sujo,

também deve ser limpo, somente com querosene, ou substituído.


Simbologia

Filtro Regulador de Ar - Série AW

Função:

Eliminar o condensado e filtrar impurezas

Regular a pressão de rede para pressão de utilização



Simbologia Existem filtros para partículas maiores que 0,3 µm e 0,01 µm

Filtro do ar comum - Standar


Para eliminação das partículas que contaminam o ar comprimido (poeiras, umidade, óleo) e que

não foram eliminadas pelos separadores da rede.


Simbologia

Filtro do ar - Micro-filtro (Coalescente)


Sua principal característica é a grande eficiência na retirada do óleo contido no ar. A coalescência

consiste na coleta de finas partículas em suspensão nos gases, através da coesão entre elas,

formando partículas maiores que são mais facilmente removíveis. Existem filtros para partículas

maiores que 0,3 µm e 0,01 µm. Material do filtro de fibras de Borosilicato.


Tipos de filtros

Pré-filtro

Água, pó

40 ... 5 µm

Carbono ativo

Odores Água, pó

> 50 µm

Cyclone separador Estéril

Bactérias, vírus

Micro filtro

àgua, pó, óleo

0.01 µm


Série de produtos para tratamento de ar comprimido

Eliminador de Condensado AMG

Filtros de linha principal AFF

Separador de poeira/sujeira e névoa de óleo AM AMD AMH

Adsorção de poeira/sujeira e névoa de óleo AME

Removedores de Odor AMF

A linha AM SMC para tratamento de ar comprimido é a mais completa do mercado, englobando

produtos específicos para diversas aplicações, de acordo com a necessidade de tratamento de ar

de cada processo. Tais como:


Regulador de pressão

O Regulador de Pressão é um equipamento indispensável para qualquer aplicação onde se utiliza

o ar comprimido como fonte de energia.

Suas funções básicas é a regulagem da pressão do ar comprimido a ser utilizado e sua

estabilidade.

Simbologia

P

R A


Trava de Segurança para Regulador de Pressão

Equipamento para assegurar a pressão ideal para o funcionamento regular dos produtos e

sistemas que tem o ar comprimido como energia pois impossibilita a alteração da pressão

acidentalmente ou arbitrariamente por pessoas não autorizadas conservando assim a vida útil dos

equipamentos.

Outra função importantíssima desta trava é a segurança física do operador, pois impede que

pessoas não autorizadas alterem a regulagem evitando assim acidentes graves provenientes de

quebras de peças por desgaste prematuro.


Lubrificador para ar comprimido

O Lubrificador é utilizado para enviar o lubrificante até os componentes internos moveis

equipamentos pneumáticos diminuindo assim o atrito entre eles e tendo como conseqüência o

aumento do rendimento e sua vida útil.

Utilizar Lubrificantes somente em equipamentos que realmente necessitam, e sempre usando

instruções do fabricante do mesmo.

Obs: O lubrificante além do custo é prejudicial ao meio ambiente.

Simbologia


Manômetros

Símbolo


Válvula manual 3/2 vias com trava de segurança - VHS5510/VHS4510

Válvula utilizada para a despressurização segura de sistemas pneumáticos.

Este equipamento é indispensável na aplicação de sistemas automatizados que visa a segurança

dos equipamentos de manipulação e operadores.


Atuadores pneumáticos

São os equipamentos que irão transformar o ar comprimido em deslocamento, energia mecânica.

Através dos atuadores pneumáticos, é possível conseguir movimentos retilíneos, giratórios e

angulares.


Atuadores pneumáticos - CD85

Atuadores de ação simples

Simbologia

Série C85

Construído conforme norma internacional ISO 6432

Camisa em INOX

Diâmetros de 08 a 25mm

Curso de até 100mm

Menos atrito / Maior vida útil (12.000km)


Opção de haste antigiro

Montagem cabeçote recravado

Não há troca de reparos

cd pneumate/ENGLISH/Web English/material/Cil simple/frames.htm


Atuadores pneumáticos

Utilização e Características gerais

Simbologia

Diâmetro: 6 a 320 mm

Curso: 1 mm a 2000 mm

Força: 2 a 5.000 kgf

Vel. de avanço: 0,02 a 2 m/s

Características gerais: Utilização:

Fixação

Expulsão

Extração

Prensagem de peças entre outras


Atuadores pneumáticos - CD85

Simbologia

Atuadores de ação dupla

Nos atuadores de ação dupla, o ar comprimido é responsável pelos dois movimentos do atuador,

o de avanço e o de retorno. Os atuadores de ação dupla podem ser construídos seguindo

diversas normas internacionais, dentre elas as normas ISO-6431, ISO-6432, DIN-24562, dentre

outras, essas são as principais.

Contrução

cd pneumate/ENGLISH/Web English/material/cil doble/frames.htm


Atuadores - Dupla ação (amortecimento pneumático regulável)

Êmbolo de amortecimento

Parafuso de regulagem

Como o próprio nome indica, a função do amortecimento de final de curso é eliminar o impacto do

embolo com a parede interna dos cabeçotes dos atuadores no momento que este chega ao final

do seu curso.

Simbologia

Jan/2011

Haste

Raspador da

Haste

Cabeçote

Dianteiro Cabeçote

Traseiro

Bucha de

amortecimento

Camisa

Conexão

de avanço

Conexão

de retorno

Tirantes

Embolo

Vedação do

amortecimento

Anel Magnético

Anel guia da Haste

Vedação do

Embolo

Anel guia do

Embolo

Atuadores - Descrição das partes


Atuadores normalizados - CP95

Construídos conforme normas internacionais

VDMA 24562 e ISO 6431

Camisa cilíndrica e perfilada


Curso de até 1500mm

Menos atrito / Maior vida útil (8.000 km)


Montagem por tirante

Troca de reparo

Simbologia


Atuador para aplicações pesadas - Série CS1

Para aplicações pneumáticas ou hidráulicas

Diâmetros de 125 à 300mm


Para cargas de até 4900 kgf

Pressão máxima de operação 97 bar

Montagem por tirantes, maior resistência

Troca de reparos

Simbologia


Simbologia

Cilindro Compacto - Série CQ2

Este tipo de construção, foi desenvolvida, visando a utilização de atuadores pneumáticos com

tamanho físico reduzido. O cilindro compacto, não possuí cabeçotes de fechamento e seu embolo

é mais estreito que os êmbolos de atuadores convencionais.

Jan/2011

Cilindro Compacto - Série CQ2 - Comparativo

Compacto CQ2 UNITOP RU-P6/P7

X


Cilindro Compacto - Série C55


Conforme norma ISO 21287

Curso padronizados de 5 a 150mm

Tamanho reduzido

Pressão de trabalho: 0.5 á 10bar


Opções

Sistema anti-giro

Haste passante

Ação simples ou dupla

Rosca da Haste, macho ou fêmea

Amortecimento regulável

Com haste guia

Simbologia

Aplicável em nas indústrias em geral, onde se

necessita de atuadores com forças de até 218 quilos,

amortecimentos não ajustáveis e dimensões e

montagens normalizadas

Automobilística

Máquinas de embalagens

Sistemas de manipulação

Industria Gráfica

etc

Jan/2011

ISO-21287 UNITOP RU-P6/P7

X

Cilindro Compacto - Série C55 - Comparativo

Jan/2011

A Norma ISO-21287 rege todo o dimensional do cilindro, garantindo que o cliente possa utilizar

um cilindro que efetue forças de mais de 200 quilos, para cursos “standard” de até 150mm, porém

com um dimensional reduzido

As duas principais linhas de cilindros compactos da SMC são:

C55 – Conforme norma internacional ISO-21287

CQ2 – Padrão SMC

Cilindro Compacto - Comparativo

Em um comparativo entre as duas linhas de cilindros compactos. Á linha CQ2 é mais compacta do

que a linha C55, além de possuir um maior número de opções

CQ2 C55

Jan/2011

Cilindro Compacto

Jan/2011

Amortecedores Elásticos

Bucha

Magnético

Anel Guia

Vedação

Raspador

Camisa

Haste

Embolo

Tampa

Cilindro Compacto - Série C55

Detalhes técnicos


Neste tipo de construção de atuadores de ação dupla, não há uma haste que se movimenta e sim

um carrinho preso ao corpo do cilindro.

Simbologia

Cilindro sem haste - MY3A/3B

Design diferenciado - maior resistência à cargas de torção

Opcional de rótula de compensação Mecânica

Redução do comprimento total em até 140mm

Opcionais de amortecimento de final de curso elástico ou pneumático


Velocidade média de funcionamento de até 300mm/seg.



Cilindro sem haste - MY3A/3B

MY3A/3B Concorrência

X


Neste Tipo de construção o carrinho é arrastado magneticamente por um embolo especial.

O carrinho desliza pelo corpo do cilindro, conforme o movimento do embolo magnético. Diâmetro

de 25 a 63 mm. Velocidade de 300 mm/s.

Cilindro sem haste magnético - Série REA

Simbologia


Cilindro haste passante

É um cilindro que possui duas hastes ligadas a um único êmbolo.

Um exemplo de aplicação é o acionamento de mesas ou plataformas, onde o corpo

do cilindro esteja fixado , sendo o próprio corpo do cilindro que se movimenta.

Simbologia


Cilindro haste vazada passante

Simbologia

É um cilindro que possui duas haste vazadas ligadas a um único êmbolo, podendo passar por ela,

líquidos, ar comprimido ou cabos elétricos.


Cilindro em Tánden - Série XC12

É um cilindro que possui uma haste e ligados a ele dois êmbolos. A função dele é de realizar uma

força quase que dobrada.


Atuador de dupla força - MGZ


Substitui as aplicações de atuador tandem

Sistema anti-giro

Diversos tipos de fixação

Velocidade de avanço de até 700mm/s

Para carga de até 600kg em atuador de 80mm

Diversas possibilidades de fixação

Redução

30% 1 e 2 – área de avanço

3 – área de retorno


Este tipo de construção, permite que o atuador execute paradas intermediárias precisas, devido à

separação das hastes internas ao atuador

O exemplo abaixo, indica um atuador com 3 posições.

Cilindro Múltiplas Posições


Cilindro Múltiplas Posições - RZQ


Cilindro de múltiplas posições - Série XC10

São dois cilindros independentes e contrapostos unidos por suas tampas traseiras, o que permite

obter quatro posições distintas, sendo que uma das pontas das hastes deve estar fixada.

Simbologia


Simbologia

Cilindro de múltiplas posições


Variantes Construtivas

Atuador com bloqueador de haste - CNG/CNS

Consiste em um uma montagem com um segundo atuador pneumático montado no cabeçote

dianteiro do cilindro, que tem a finalidade de travar mecanicamente a haste do cilindro em uma

possível condição de segurança.


Variantes Construtivas

Atuador com trava de haste

Consiste em um uma montagem com um pequeno atuador de ação simples montado no cabeçote

traseiro, que tem a finalidade de travar mecanicamente a haste do cilindro em uma possível

condição de segurança. Para destravar, o próprio ar de entrada faz a função.


Variantes construtivas

Atuador com hastes paralelas - Série CXS

Este tipo de construção, além de ser um atuador com sistema anti-giro, proporciona maior

sustentação ao equipamento a ser manipulado, além de dobrar a força do atuador.


Neste tipo de atuador, a haste do cilindro é sextavada. Dessa forma eliminando as condições

normais de giro da haste, de um atuador convencional.



Série MU

Neste tipo de construção, o embolo do atuador pneumático é oval. Isso impossibilitando o giro da

haste do atuador, além de ter uma força superior a dos atuadores convencionais



Cilindro compacto guiado


Conforme norma ISO 21287

Curso padronizados de 5 a 150mm

Tamanho reduzido

Pressão de trabalho: 0.5 á 10bar


Opções

Sistema anti-giro

Haste passante

Ação simples ou dupla

Rosca da Haste, macho ou fêmea

Amortecimento regulável

Com haste guia


A prova de Água

Ideal para utilizar com máquinas-ferramenta exposta a líquidos refrigerantes

Série sala limpa (Aplicável em ambientes de sala limpa)

Ideal para utilizar em linhas transportadoras para semi-condutores, cristal líquido, indústria

alimentícia, farmacêutica e de componentes eletrônicos

Diâmetro de 20 a 100mm

Curso de até 400mm

A solução mais compacta do mercado

Fácil posicionamento.

Cilindros compacto guiado - MGP

videos/pneumática geral/mgp.mp4


Aumenta a resistência do cilindro contra esforços laterais na ponta da haste

Transforma um cilindro comum em anti-giro

Para cilindros com diâmetros de 20 a 100mm

Possibilidade de amortecimento hidráulico de final de curso

Fácil e rápido sistema de lubrificação

Cursos padronizados de 75 a 1300mm (concorrência 500mm)

Guias por rolamento ou bronze

Desenho do corpo facilita a instalação de conexões e sensores

Cilindro básico CG1 com guia linear - Séria MGG

Jan/2011

Cilindro básico CG1 com guia linear - Séria MGG

Exemplo de aplicação


Possibilidades de fixação dos atuadores pneumáticos

Flange

Cantoneira

Basculante

Traseiro

Basculante

Intermediário

Fixação Roscada

Fixação Traseira Fixação Dianteira

Ponteira

Oscilante


Cálculo da força, pressão e vazão de atuadores

Dimensionamento de atuadores

Os atuadores são elementos responsáveis pela manipulação ou movimentação das peças a

serem transportadas. Como atuadores podem ser classificados como lineares, rotativos e tipo de

garras (pinças), etc.

Como já vimos, segundo sua construção básica podem ser de dupla ação ou de simples ação,

conforme veremos mais adiante.

IMPORTANTE: Estamos falando de forças teóricas, que irão servir de ponto de partida para o

dimensionamento. Por isto, ao dimensionarmos um atuador devemos sempre considerar que

teremos as forças de resistência ao seu movimento que devem ser consideradas e subtraídas da

força teórica na hora do dimensionamento final.

Em todos os atuadores teremos atrito em suas partes deslizantes. Este atrito causa uma força

contrária ao movimento, tornando a força efetiva de atuação sempre menor do que a força

teórica. O atrito interno de um atuador pode variar de acordo com o tipo de vedação, posição de

montagem, carga a ser movimentada, etc. Por isto a força efetiva de um atuador só pode ser

definida após uma verificação da aplicação.

Cálculo do diâmetro e da força do cilindro


Cálculo da força nos cilindros de ação simples

Fa

A = D2

4 ou .r2

Ftav =

Frealav = Ftav - Fa - Fm

Fa

Fa

Fa

Fm

p

Fa = 3 a 20% Ft

D

A = área do êmbolo

p = pressão de trabalho (bar)

Fm = força da mola (kgf)

Fa = força de atrito (kgf)

D = diâmetro do cilindro (cm)

d = diâmetro da haste (cm)

A = área do êmbolo (cm2)

a = área da haste (cm2)

Ft = força teórica (kgf)

= 3,1416

p . A


Cálculo da força nos cilindros de ação dupla

A = D2

4

Ftav = p . A

Frealav = Ftav - Fa

Fa = 3 a 20% Ft

a = d2

4

Fa

Fa

Fa

Fa

p p

D

A = área do êmbolo

d

a = área da haste

Ftret = p . (A - a)

Frealret = Ftret - Fa

Jan/2011

Cálculo do diâmetro e da força do cilindro


Um exemplo:

Dimensionar um atuador para elevar uma carga de peso 20 Kg com uma pressão de trabalho de 5 bar.

F F = p . A ~ A = p

Cálculo do diâmetro do atuador

A = = D2

4

A = F

p = = 4 cm2

20

5

4 = D2

4

D = 2 5,09 = 2,26 cm = 22,6 mm ~ 25 mm √

Utilizando a fórmula básica que vimos anteriormente temos que:

D = 2 A . 4

√ ~ D2 = ~

3,14

4 . A ~ D = 2 4 . 4 = 5,09

3,14 √


O consumo de ar é um fator de extrema importância na instalação de um atuador. Com base

nele saberemos qual a válvula ideal a ser utilizada para alimentá-lo. Se a válvula utilizada não

for capaz de fornecer a vazão necessária para a utilização, o funcionamento do atuador ficará

comprometido .

Para calcularmos a vazão consumida por um atuador em ciclo de trabalho teremos que verificar

a vazão instantânea para evitarmos um erro significativo no dimensionamento da válvula.

Volume e vazão

Sempre que essas grandezas forem usadas devemos especificá-las sempre nas condições

normais de pressão e temperatura. O volume (V) sempre será em Nm3 ou em Nl, a vazão ou o

consumo (Q) em Nm3/h ou Nl/m e a temperatura na escala Kelvin, sendo que o fracionamento

pode ser indicado em graus 0C (Celsius).

A S.T. recomenda que os símbolos que definem as grandezas ou unidade não aceitam o plural,

assim 1 bar, 2 bar e não bares, 1 Kelvin e não Kelvins, etc.

Cálculo do consumo de ar no atuador


Velocidade

Vazão

Área

Distância (s)

Leis da vazão

t

VQ

sAV

t

sAQ

vAQ Q - Vazão [m³/min] ou [l/min]

V - Volume [m³]

A - Área [m²]

s - Distância [m]

v - Velocidade do fluído [m/s²]

t - Tempo [min]


Fórmulas para Cálculo de Consumo de ar :

onde:

Q = Vazão (cm³ / s ou l/min)

V = Volume do Atuador (cm³ )

v = velocidade (m/s2)

s = curso (cm)

RC = Relação de Compressão (1,033 + ptrab) / 1,033

t = tempo para executar a tarefa (s)

Ampliando a fórmula temos: V = A. s . RC ou V = . r² . s . RC

Cálculo do consumo de ar em atuadores

V Q =

t

A . s Q =

t Q = A . v ou ou


Dimensione o consumo de ar para um atuador de diâmetro 63 mm e curso 250 mm para avançar

totalmente em 0,5 s. Pressão de trabalho: 6 bar.

Utilizando a fórmula ampliada que vimos anteriormente temos que :

V = A. s . RC

RC = (1,033 + 6) / 1,033 = 6,80 bar

:

Exemplo


V Q =

t

V = . 25 . 6,80 D2

4

= . 25 . 6,80 = 5296,30 cm3 3,14 . 6,32

4

V Q =

t

5296,30 cm3 =

0,5 s =

11926 cm3

1000 = 11,92 l/s . 60 s = 715,20 l/min

A = D2

4



É importante conhecer o consumo de ar da instalação, para poder produzi-lo e para saber quais as

despesas de energia.

Em uma determinada pressão de trabalho, num determinado diâmetro de cilindro e num

determinado curso, calcula-se o consumo de ar como segue:

Na utilização do “Diagrama do consumo de ar”, podemos usar as seguintes fórmulas:

Cilindro de ação simples - Q = s.n.q (Nl/min)

Cilindro de ação dupla - Q = 2(s.n.q) (Nl/min)

Onde:

Q = volume de ar (Nl/min)

s = comprimento de curso (cm)

n = número de cursos por minuto

q = consumo de ar por cm de curso (obtido no Diagrama do consumo de ar)

Jan/2011

Cálculo do consumo de ar em cilindros


Ao calcular o consumo de ar deve ser também considerado o volume dos ambientes secundários,

os quais também se enchem em cada curso (tubos, válvulas, atuadores, etc.)

Valores correspondentes estão na tabela abaixo.

Volume de ar em ambientes secundários


Diâmetro do êmbolo em mm

Lado tampa anterior em cm3

Lado tampa posterior em cm3

12 1 0,5

16 1 1,2

25 5 6

35 10 13

50 16 19

70 27 31

100 80 88

140 128 150

200 425 448

250 2005 2337

1000 cm3 = 1 litro


Atuadores rotativos - Série CRA1

Atuador Rotativo por Cremalheira

Simbologia

videos/atuadorotativo.mp4


Atuadores rotativos - Série CRQ2XB

Atuador Rotativo por Dupla Cremalheira

Neste tipo de construção, o atuador pneumático possui um avanço mais suave e preciso, além de

possuir uma montagem em uma unidade mais compacta.

Simbologia


Atuadores rotativos Série CRB1

Atuador Rotativo por Palheta

Simbologia


Garras pneumáticas - Série MHZ2

Garras de abertura Paralela

Simbologia


Garras pneumáticas - Série MHT2

Garras de Abertura Angular

Simbologia


Garras pneumáticas - Série MHSH3

Garras de Abertura Concêntrica

Simbologia


Garras pneumáticas

Garras de Abertura angular para grandes esforços

Garras pneumáticas desenhadas para aplicações onde se requer grandes esforços de

manipulação. Sua construção é baseada em um cilindro compacto.


Garras pneumáticas - Série MRHQ

Garras de abertura paralela rotativa com diâmetros variando entre de 10 a 25mm, ângulos de

rotação de 90°e 180°e possibilidade de embolo magnético.

Garras de abertura paralela rotativa


Atuador rotolinear

É utilizado em aplicações onde é necessário combinar movimentos lineares e rotativos. É um

elemento compacto, integrando ambos os movimentos num mesmo corpo, podendo realizar

simultaneamente ou independente o movimento retilíneo e o giratório.


Hidropneumáticos

Estes aparelhos são utilizados principalmente onde há necessidade de uma velocidade uniforme de

trabalho. A unidade é formada pelos seguintes elementos: cilindro pneumático, cilindro de frenagem

hidráulica (unidos por uma travessa rígida), válvula pneumática de comando e válvula reguladora de

fluxo. O cilindro pneumático funciona como elemento de trabalho. Alimentando o cilindro pneumático

com ar, este arrasta junto o cilindro de frenagem hidráulica.

O êmbolo da frenagem desloca o óleo através da reguladora de fluxo para o outro lado do êmbolo.

O óleo não permite, mesmo que a resistência de trabalho seja alterada, que o movimento seja

irregular.

O retrocesso é rápido devido à válvula de fluxo ser do tipo unidirecional. A velocidade do curso é

regulável, sem escala, de 30 à 6000 mm/min. Existem também unidades que no retrocesso

executam um curso regulado.


Hidropneumáticos


As válvulas direcionais são responsáveis pelo direcionamento do fluxo de ar para a condição de

trabalho do sistema pneumático. São as válvulas direcionais que irão determinar se um atuador

irá avançar ou retornar, girar no sentido horário ou anti-horário.

As válvulas direcionais também podem ser utilizadas para acionar outras válvulas, de acordo

com as condições do circuito de comando do sistema pneumático.

São classificadas pelo número de vias, número de posições, tipo de acionamento, característica

construtiva e bitola.

Válvulas direcionais


Construção do símbolo de válvulas - Norma DIN/ISO 1219

Quadrado representa posição

Setas indicam a direção (sentido) do fluxo do ar

Ts representam bloqueios dos fluxos

Número de posições da válvula

As conexões de entrada e saída serão representadas por traços

externos.

O número de traços indicam o número de vias.

Posições e vias


Construção do símbolo de válvulas - Norma DIN/ISO 1219

Definição de posições

Define-se como posição de repouso aquela condição que, através de molas, por exemplo, os

elementos móveis da válvula são posicionados enquanto a mesma não está sendo acionada.

Neste caso as conexões de entrada e saída são representadas no quadrado da direita pelos traços

externos.

Posição de partida (ou inicialmente acionada) será denominada aquela que os elementos móveis

da válvula assumam, após montagem na instalação e ligação da pressão de rede, bem como na

possível ligação elétrica, e com a qual se inicia o programa previsto.

Neste caso as conexões de entrada e saída são representadas no quadrado da esquerda pelos

traços externos.


Identificação das conexões

Conexão

DIN/ISO 5599II (1996)

DIN 24300 (1966)

Pressão

1

P

Exaustão

3

R ( 3/2 vias)

Exaustão

5, 3

R,S (5/2 vias)

Sinal saída

2, 4

B, A

Piloto de 1 para 2

12

Y (5/2 vias)

Piloto de 1 para 4

14

Z (5/2 vias)

Pneumática Hidráulica


Acionamentos e seus símbolos

Geral

Alavanca

Pedal

Rolete

Ar comprimido

Botão

Mola

Rolete escamoteável

(gatilho)

Elétrico por

solenóide

Servo piloto

(comando)


Tipos de acionamento

Acionamento Muscular

Simbologia Simbologia Simbologia Simbologia Simbologia

cd pneumate/ENGLISH/Web English/material/val32mono/frames.htm


Tipos de acionamento

Acionamento Mecânico

Simbologia Simbologia Simbologia Simbologia


Posição dos finais de curso


Tipos de assentos de válvulas direcionais

Assento de prato Assento de cone

Assento de carretel


Micro válvula de acionamento muscular e mecânico - VM1000

Diversos tipos de acionamentos mecânicos e musculares

Opções de 3 ou 2 vias e duas posições

Construção tipo poppet (acento)

Conexões tipo nipple, incorporada, para tubos de 4mm

Para ar comprimido e gases inertes

Vazão de 60 l/min à 6 bar de pressão

Temperatura de trabalho: de -5 à 60°C


Simbologia


Válvulas de acionamento muscular e mecânico - VM100



Construção tipo poppet (ascento)

Conexões de 1/8





Pag. Best – 5-6-12

Simbologia


Válvulas de acionamento muscular e mecânico - Série VM200



Construção tipo poppet (ascento)

Conexões de 1/4





1

3

2

1

3 3

2 2

Simbologia


Válvulas de acionamento muscular e mecânico - VM400


Válvula de 3 vias e duas posições

Construção tipo carretel Conexões de 1/8





Pag. Best – 5-6-26

Simbologia

Jan/2011

Válvulas de acionamento muscular e mecânico

VZM400 Diversos tipos de acionamentos mecânicos e musculares


Opção de servo-acionamento (piloto-externo)



Vazão de 594 l/min / 648 l/mim à 6 bar de pressão



VZM500

Simbologia Simbologia

Jan/2011



Vedação metálica





Vazão de 982 l/min / 1080 l/mim à 6 bar de pressão



VFM200 VFM300


Jan/2011

Tamanhos de 1/8 e 1/4 - VFA3000

Tamanhos de 1/4 - 3/8 e 1/2 - VFA5000

Possibilidade de montagem em sub-base

Vazões de 780 à 1000 l/min - VFA3000

Vazões de 1900 à 2700 l/mim - VFA5000

Válvulas de 5 vias com 2 ou 3 posições

Construção tipo carretel

Acionamento por simples ou duplo piloto

Acionamento muscular incorporado

Válvulas de acionamento pneumático

VFA3000

VFA5000

Simbologia


Válvula de acionamento pneumático

O acionamento da válvula é feito através da conexão de pilotagem. Quando o piloto é acionado, o

carretel se movimenta e a pressão é direcionada para a via desejada.

1

3

2

1

3

2

12 12

Simbologia


Válvula de acionamento pneumático

O acionamento da válvula é feito através da conexão de pilotagem. Quando o piloto é acionado, o

carretel se movimenta e a pressão é direcionada para a via desejada.

Entrada de ar (1)

Esacpe de ar (3)

Piloto (14)

Saída de ar (4)

Escape de ar (5)

Saída de ar (2)

Simbologia








Vazão de 594l/min à 6 bar de pressão



1

2

3

Simbologia


Válvulas de acionamento eletropneumático

Simbologia

Servo acionamento por solenóide

acionamento indireto)

Acionamento direto

Simbologia

Aplicação


Válvulas com acionamento pneumático - SYA

Três tamanhos: 3000 5000 7000

M5 1/8 1/4

Vazões: 160 l/min 490 l/min 640 l/min

Opcional de conexões incorporadas - para tubos de 4 a 10mm

Válvulas de 5 vias de 2 ou 3 posições

Possibilidade de ser montada em sub-base (rosca de até 3/8)

Acionamento simples ou duplo piloto

Construção por carretel

Pag. Best – 5-2-3

Simbologia


Válvula Direcional - Série SY

Válvula direcional de 5/2, 5/3 e 3/2 vias

Vida útil de 50 milhões de ciclos

Diversas possibilidades de montagem individual ou em manifolfd

Potência de consumo: 0,35W

Versão POWER SAVING CIRCUIT

Potência de consumo: 0,1W

Vazões de até 2500 Nl/min

Possibilidade de conexões incorporadas à Válvula

Diversos tipos de acionamentos elétricos e pneumáticos

Isenta de lubrificação

Simbologia

Jan/2011

Tipos de vedação

Quanto ao tipo de vedação as válvulas podem ser:

Válvula com vedação metálica

A vedação é feita entre duas peças de aço inoxidável com folga de 0,03mm. Possui um consumo

de ar interno normal na ordem de 1 l/min. A durabilidade destas válvulas pode atingir os 200

milhões de ciclos.

Jan/2011

Válvula com vedação em borracha

A vedação é feita por anéis de borracha. Devido ao desgaste a durabilidade este tipo de válvula é

menor, porém pode alcançar os 50 milhões de ciclos.

Tipos de vedação


Válvula Direcional - Série S0700

Tamanho compacto de alta vazão - 110 l/min

Vazão de válvulas similares na concorrência - 19 l/min

Diversas combinações e configurações disponíveis

Vida útil de 50 milhões de ciclos

Baixa potência de consumo - 0,35W

Montagem individual ou em bloco manifold

Possibilidade de comunicação com protocolos industriais

Device Net

Profibus DP

CC Link

Ethernet/IP

CANopen

AS-i

Control Net

Jan/2011

Válvula de processos - Série VX

As válvulas de processo estão entre as séries de produtos SMC com o maior range de opções e

variações disponíveis, isso para podermos atender a diversidade de aplicações e fluídos disponíveis.

As aplicações com fluídos diversos requerem alguns cuidados que são irrelevantes para a

pneumática. Entre esses cuidados podemos destacar:

Compatibilidade química dos materiais com o fluído

Temperatura e classe de isolamento necessária para a aplicação

E para algumas construções de válvulas devemos observar o diferencial de pressão entre a

entrada e a saída

Ao especificar uma válvula de processo, antes mesmo de verificar as condições de pressão e vazão,

deve-se atentar a compatibilidade química dos materiais de vedação com o fluído de trabalho.

Jan/2011


Em sua especificação, a SMC utiliza a nomenclatura técnica dos materiais das vedações.

Por exemplo:

A classe de isolamento se refere à temperatura máxima de trabalho dos fluídos a serem

direcionados.

Este isolamento não tem nenhuma relação com a classe de proteção IP. Está conforme a NBR 7094,

relacionando-se com o limite máximo de temperatura que o isolante da parte elétrica é capaz de

operar sem sofrer danos.



Construção

Resistência à

corrosão

Material magnético

especial

VXZ22 - 7W

VXZ23 - 10,5 W

Baixa potência de consumo IP 65

Gotejamento de poeira

Conforme norma UL94-V0

Fácil manutenção

Desmontagem rápida

Respingos incandescentes

Jan/2011

Abaixo temos um quadro comparativo do desempenho de equipamentos de diferentes

fabricantes.

Quais as vantagens de utilizar equipamentos SMC ?

Fabricante Série Consumo

(W)

Resposta Tempo de vida

útil em ciclos

SY 0,35W 10ms 50 000 000

VQC vedação

metálica

1,0W

(0,5W) 10ms 200 000 000

CPE 1,5W 16ms 15 000 000

CPV 1,5W 16ms 15 000 000

MFH 4,5W 10ms 15 000 000

B3 1,2W 22ms 15 000 000

PVL 1,2W 22ms 15 000 000

SMC

Válvulas solenóide 1/8

Concorrente

nº2

Concorrente

nº1

Jan/2011

Comparativo de gastos em Reais

500 válvulas com acionamentos em 1Hz , 24h

500 x 4,5 = 2,250kW x 24h = 54 kWh/dia x 30dias = 1620 kWh kWh/mês x R$ 0,25 =

Válvulas de outros fabricantes 4.5W:

R$ 405,00 por mês!

R$ 4.860,00 por ano!

Valor por cada kWh: R$ 0,25

Válvulas SMC série VQC vedações metálicas 0.5W:

500 x 0,5 = 0,25KW x 24h = 6 KWh/dia x 30dias = 180 KWh/mês x R$ 0,25 =

R$ 45,00 por mês!!!

R$ 540,00 por ano!


Fórmulas para Cálculo da vazão de ar em válvulas:

onde :

V = A. s . RC

Q = Vazão (cm³ / s)

V = Volume do Atuador (cm³ )

p = pressão de trabalho (bar = kg/cm2)

s = curso (cm)

RC = Relação de Compressão (1,033 + ptrab) / 1,033

t = tempo para executar a tarefa (s)

Dimensionamento de válvulas

V Q =

t

A . s Q =

t Q = A . v ou ou

V t =

Q ou


Coeficiente da Vazão (Cv)

A capacidade de fluxo de uma válvula refere-se ao volume máximo de um fluído que pode passar

através dela em um determinado intercalo de tempo.

Coeficiente de vazão é definido como o número de galões americanos de água que passam por

minuto pela válvula, provocando uma queda de pressão de 1 psig a uma temperatura de 680F.

Tabela de conversão de Fatores e Fluxo

Fatores Fluxo

Cv Kv m3/h l/min

Cv 1 0,869 59,1 985

Kv 1,15 1 67,9 1132

m3/h 0,017 0,015 1 16,67

l/min 0,001 0,00088 0,06 1

1l = 1 dm3 - 1l = 1000 cm3 - 1l = 1.000.000 mm3


Dimensione uma válvula para alimentar um atuador de diâmetro 63 mm e curso 250mm para

avançar totalmente em 0,5 s. Pressão de trabalho: 6 bar.

V = A. s . RC

RC = (1,033 + 6) / 1,033 = 6,84 bar

Exemplo

Cálculo do consumo de ar em válvulas

V Q =

t

V = . 25 . 6,84 D2

4

= . 25 . 6,84 = 5034,42 cm3 3,14 . 6,32

4

V Q =

t

5034,42 cm3 =

0,5 s =

10608,84 cm3

1000 = 10,60 l/s . 60 s = 636,53 l/min

Utilizando-se da folha de dimensionamento de válvulas, pode-se verificar que a válvula a ser

utilizada será a VFS2000 de ¼ pois ela nos da uma vazão de 1Cv ou 984 Nl/min e necessita-se de

636,53 l/min.


= D2

4

A = F

p

F

p

Dimensione um circuito para deslocar uma peça de 150 Kgf a uma distância de 300 mm em 0,3 s.

A pressão de trabalho é de 6 bar . Dimensionar o atuador, a válvula ideal e verificar qual a

velocidade máxima que o atuador pode atingir após o dimensionamento dos componentes.

Desconsiderar a força de atrito.

Exercício de aplicação

Dimensionamento de atuadores

√

4 . F

D = 3,14 . p

2

√

4 . 150

3,14 . 6

2

= √

32 =

2

= 56,98 ~ 63 mm


RC = (1,033 + 6) / 1,033 ~ RC = 6,84

t = 0,3s

V = A . s . RC

Valor necessário para atender a solicitação.


A = D2

4

V = . 30 . 6,84 D2

4

= . 30 . 6,84 = 6393,34 cm3 3,14 . 6,32

4

V Q =

t

6393,34 cm3 =

0,3 s =

21311,15 cm3

1000 = 21,31 l/s . 60 s = 1278,66 l/min

V Q =

t


Se escolhermos a Série VFS a vazão calculada é maior do que a vazão da VFS2000 -1/4 (CV 1,0

ou 815 Nl/min) e menor do que a vazão da VFS3000 - 3/8 (CV 1,4 ou 1963 Nl/min). Por isto

teríamos que adotar a VFS3000. Para calcularmos o tempo nas condições reais devemos

recalcular com estas informações.

Vazão da VFS3000 - 3/8 = 1963 l/min ou 32716,66 cm³/s

V = A . s . RC

Q = V / t

V 6355,95 cm3

t = = = 0,194 s Q 32716,66 cm3/s

t = 0,194 s, ou seja, este é o tempo mínimo para se executar a tarefa com a VFS3000.


V = . 30 . 6,84 D2

4

= . 30 . 6,84 = 6393,34 cm3 3,14 . 6,32

4


Válvula de retenção - Série AK

Função de bloquear o fluxo de ar comprimido em um dos sentidos sua Vazão entre 400 a 12.000

L/min e seu corpo de polímero ou metálico.

Simbologia



Simbologia


Retenção Pilotada - Série ASP

Uma válvula de retenção pilotada permite o fluxo em uma direção. Na direção contraria, o fluxo

pode passar quando a válvula piloto deslocar o assento de sua sede no corpo da válvula.

Uma válvula de retenção operada por piloto consiste do corpo da válvula, vias de entrada e saída,

um assento pressionado por uma mola, como no caso da válvula de retenção. Do lado oposto do

assento da válvula está a haste de deslocamento e o pistão do piloto. O piloto é pressurizado

através do pistão pela conexão do piloto “X”.

O fluxo pode passar através da válvula, da via de saída para a via externa, desde que a pressão

no piloto seja suficiente para manter o pistão da haste acionado.

Simbologia


Retenção Pilotada

Simbologia


Dupla Retenção Pilotada

Esta válvula caracteriza em sua construção, na montagem em conjunto, por duas válvulas de

retenção pilotada em um único corpo, sendo que o pistão de comando trabalha entre duas

retenções simples.

Símbologia


Válvula “OU” - Série VR1210

Função alternadora, alternada o sinal de saída, entre os dois sinais de entrada

Tabela Verdade (OU)

X(12) Y(14) A(2)

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1 Simbologia


Válvula “E” - Série VR1211F

Tabela Verdade (E)

X(12) Y(14) A(2)

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Válvula de soma de sinais. O sinal da saída só é acionado quando houver pressão nas duas

entradas e seu corpo em tecno-polímero.

Simbologia


Válvula de escape rápido - Série AQ

Utilizada para aumentar as velocidades dos atuadores pneumáticos onde o volume de ar do

atuador é expelido para atmosfera diretamente nos cabeçotes.

Simbologia

1

2

3

1

2

3


Expulsor pneumático

Formado por uma válvula de escape rápido, um reservatório de ar e um tubo maleável para

direcionar o fluxo. Utilizada para expulsar peças já trabalhadas em máquinas, substituindo assim a

utilização de atuadores de simples ação.

Simbologia


Regulador de fluxo unidirecional - Série AS

Usada para controle de velocidade em atuadores com pressão máxima de operação em 10 bar e

permite que se trabalhe em temperaturas que variam entre -5 à 60°

Simbologia

../../Meus documentos/apresentações/Ricardo/cd material treinamento/cd pneumate/ENGLISH/Web English/material/regulador/frames.htm


B

A

Válvula de Retenção

Parafuso de

Ajuste da válvula

Regulador de fluxo unidirecional

Simbologia


A

B


Simbologia


A

B


Simbologia

Aplicação


Regulador de pressão

O Regulador de Pressão é um equipamento indispensável para qualquer aplicação onde se utiliza o

ar comprimido como fonte de energia.

Suas funções básicas é a regulagem da pressão do ar comprimido a ser utilizado e sua estabilidade.

Simbologia


Simbologia

P

R

1

1

3

3

A limitadora de pressão tem a função de controlar o aumento da pressão estabelecida.

Utilizada como válvulas de segurança e de alívio.

Limitadora de pressão


Válvula se seqüência ou pressostato

A válvula de seqüência é muito similar à válvula limitadora de pressão. Abre-se a passagem

quando alcançada uma pressão superior é ajustada pela mola. Quando no orifício Z (12) existir

uma pressão superior é pré-ajustada, o êmbolo movimenta uma válvula de 3/2 vias, de maneira

a estabelecer um sinal na saída A (2).

Simbologia


Tempo de temporização, de 0,5 a 60seg

NA

Válvulas combinadas - Temporização - Série VR2110


NF


Válvulas combinadas - Corte de Sinal

Composta por uma válvula direcional de 3/2 vias NA, combinada com uma válvula reguladora de

fluxo unidirecional.


Bloco Bi-manual de Segurança - Série VR51

Série VR51-C06

Conforme Norma EN574

Totalmente Pneumática

Tempo entre sinais de entrada - 0.5 segundos

Conexões instantâneas incorporada

Segurança Total

Melhor opção custo/benefício do mercado

Válvulas combinadas - Segurança


Obrigado pela sua presença...


Exercício teórico (exemplo)

Dados os seguintes valores:

Diâmetro do cilindro: 35 mm

Diâmetro da haste: 12 mm

Comprimento do curso: 300 mm

Pressão de trabalho: 6 bar

Força de atrito: 10% Ft

Calcular:

As forças de avanço e retorno do cilindro com resultado em Kgf


Ftav = p . A

6 x 9,61 = 57,7 kgf

Frealav = Ftav - Fa

57,7 - 5,7 = 52,00 kgf

Ftret = p . (A - a)

6 x (9,61 - 1,13) = 50, 9 kgf

Frealret = Ftret - Fa

50, 9 - 5,1 = 45,80 kgf

Fav = 52,00 kgf e Fret = 45,80 kgf

A = D2

4

3,14 x 3,52

4 = 9,61cm2 =

a = d2

4

3,14 x 1,22

4 = 1,13 cm2 =

Solução



Uma outra forma mais simplificada para os cálculos do consumo de ar em atuadores pneumáticos, é

a utilização de fórmulas mais simplificadas como segue:

A partir do Diagrama do “consumo de ar”, podemos usar as seguintes fórmulas:

Cilindro de ação simples - Q = s.n.q (Nl/min)

Cilindro de ação dupla - Q = 2(s.n.q) (Nl/min)

Onde:

Q = volume de ar (Nl/min)

s = comprimento de curso (cm)

n = número de cursos por minuto

q = consumo de ar por cm de curso (obtido no Diagrama do consumo de ar)

Jan/2011

Cálculo do consumo de ar em cilindros

Jan/2011

Cálculo do diâmetro da haste

Automação Pneumática Industrial SMC

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