Pontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais Departamento de Engenharias Mecnica/Mecatrnica-IPUC Disciplina: Comandos Hidrulicos e Pneumticos Prof a. Mara Nilza Estanislau Reis

APRESENTAO

Este material d suporte s aulas tericas da disciplina COMANDOS HIDRULICOS E PNEUMTICOS do curso de Engenharia Mecnica, sendo desenvolvidas e complementadas em sala de aula. O contedo apresentado nas aulas expositivas deve ser enriquecido nas prticas de laboratrio, visitas tcnicas e atravs da bibliografia e referncias recomendadas. O programa da disciplina acompanha o dinamismo das tecnologias, impondo revises peridicas para atualizao deste material.

Atenciosamente, Prof.a. Mara Nilza Estanislau Reis 1o semestre de 2002

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1. OBJETIVOS: Identificar os diversos componentes de um sistema leo-hidrulicos e pneumticos. Utilizar corretamente a simbologia normalizada. Projetar diversos circuitos leo-hidrulicos e pneumticos. Analisar circuitos leo-hidrulicos e pneumticos. 2. EMENTA: Elementos de suco de energia hidrulica e pneumtica. Vlvulas temporizadores. Multiplicadores e acumuladores de presso. Consumidores: cilindros/ motores (hidrulica e pneumticos). Dispositivos de regulao e controle. Simbologia, disposio e confeco de esquemas hidrulicos e pneumticos e sua normalizao. Projeto bsico de sistemas. 3. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS: (Pneumtica) Festo Didactic - Brasil Introduo Pneumtica - P111,1994. Anlise e Montagem de Sistemas Pneumticos - P121, 1995. Projeto de Sistemas Pneumticos - P122, 1988. Projeto Avanado de Comandos Pneumticos - P131,1986. Manuteno de Instalaes e Equipamentos Pneumticos, 1981. Tcnica de comandos 1 - Fundamentos de Pneumtica/Eletropneumtica, 1975. de regulagem de presso, de fluxo; vlvulas direcionais,

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Rexroth Manual de Pneumtica - Fundamentos - Volume I, parte I. Schrader Bellows Princpios Bsicos; Produo; Distribuio e Condicionamento do ar comprimido. Cilindros Pneumticos e Componentes para mquinas de produo. Vlvulas Pneumticas e Simbologia dos Componentes. Tcnicas de Comandos Pneumticos. Circuitos conceituais. Tcnicas de Comandos Pneumticos. Mtodos de resoluo. Automao Pneumtica - CJA-B. (Hidrulica) Festo Didactic - Brasil Introduo a Hidrulica - H511, 1995. Tcnicas, Aplicao e Montagem de Comandos Hidrulicos - H521, 1987. Rexroth Hidrulica Ltda. Hidrulica Bsica - volume I. Projetos de sistemas hidrulicos - volume III. Apostila THR. Apostila MHR. Sperry Vickers Manual de Hidrulica Industrial, 1986. Racine -Albarus Hidrulica Ltda. Manual de Hidrulica Bsica, 1989. Associao Brasileira de Hidrulica e Pneumtica, Coletnea de Artigos Tcnicos - Volume I e II.

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4. AVALIAO:Provas........................................................................ 30 pontos

1a prova Pneumtica....................................... 15 pontos 2a prova Hidrulica......................................... 15 pontosLaboratrios de Pneumtica e Hidrulica............... 10 pontos Projetos de Pneumtica e Hidrulica...................... 30 pontos Avaliao global......................................................... 30 pontos

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5. PROGRAMAO: Pneumtica Desenvolvimento da tcnica do ar comprimido Produo do ar comprimido Distribuio do ar comprimido Preparao do ar comprimido Elementos pneumticos de trabalho Vlvulas pneumticas Simbologia e normas de representao Confeco de circuitos pneumticos: cadeia de comandos designao dos elementos representao dos elementos possibilidades de representao dos movimentos possibilidades de anulao de sinais desenvolvimento do esquema de comando comandos bsicos comandos indiretos mtodos sistemticos de esquemas condies marginais Anlise de circuitos pneumticos 1a prova .............................................................. 13/04/02 Hidrulica Fundamentos fsicos da Hidrulica Propriedades e classificao do leo hidrulico Grupo de acionamento Vlvulas hidrulicas Elementos de trabalho Controle de velocidade dos cilindros Simbologia de componentes e sistemas hidrulicos Anlise de circuitos hidrulicos Projeto de um sistema hidrulico 2a prova .............................................................. 01 o /06/02 Prova suplementar ............................................. 07/06/02 Avaliao global ................................................. 08/06/02

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PNEUMTICA(1a PARTE)

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SIMBOLOGIASegundo DIN/ISO 1219 e CETOP Obs.: Abaixo alguns smbolos mais importantes para aplicaes da PNEUMTICA 1.TRANSFORMAO DE ENERGIA Denominao Simbologia

* compressor (um sentido de fluxo, de deslocamento de ar constante)

* motor pneumtico: a) de deslocamento de ar constante com - um sentido de rotao

- dois sentidos de rotao

b) de deslocamento de ar varivel com - um sentido de rotao

- dois sentidos de rotao

* cilindro de simples ao - retorno por uma fora no especificada

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- retorno por mola

* cilindro de dupla ao

* cilindro pneumtico com campo giratrio limitado

* cilindro de ao dupla com haste de mbolo passante

* cilindro de ao dupla (amortecimento regulvel em ambos lados)

* cilindro telescpico de ao simples (retorno por fora externa)

* cilindro telescpico de ao dupla

* intensificador para o mesmo meio de presso

* intensificador para ar e leo

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2. VLVULAS DE COMANDO Componentes usados para controlar a direo do fluxo e para que sejam obtido os movimentos desejados dos atuadores(cilindros, motores, etc.), de maneira a efetuar o trabalho exigido. 2.1. SIMBOLIZAO DE VLVULAS usada para vlvulas de sinal e de comando e para vlvulas direcionais de 2,3,4 ou 5 vias. Estes smbolos no explicam nada a respeito da construo, mas somente a funo de vlvulas. Em esquemas pneumticos usam-se smbolos para a descrio de vlvulas: As vlvulas simbolizam-se com quadrados.

O nmero de quadrados unidos indica o nmero de posies de comando da vlvula.

A funo e o modo de atuar sero desenhados nos quadrados.

As linhas indicam as vias.

As setas mostram a direo do fluxo.

Os fechamentos so indicados dentro dos quadrados com tracinhos transversais.

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As vlvulas so sempre representadas por um retngulo dividido em quadrados. O nmero de quadrados contidos no retngulo igual ao nmero de POSIES DA VLVULA. No interior desses quadrados encontramos dois smbolos: - passagem livre: - passagem interrompida: ou

Ento, separando-se um s dos quadrados, e verificando quantas vezes o(s) smbolo(s) toca(m) os lados desse quadrado, obtemos o nmero de ORIFCIOS E VIAS DA VLVULA. Num circuito, todas as vlvulas sero representadas na posio de repouso. As ligaes so sempre feitas num s quadrado. Nas vlvulas de duas posies, as ligaes so feitas no quadrado de retorno e nas de trs posies, as ligaes so feitas no quadrado central. Define-se como posio de repouso aquela condio em que, atravs de molas, por exemplo, os elementos mveis de vlvulas so posicionados enquanto a mesma no est sendo acionada. Posio de partida (ou inicial) ser denominada aquela que os elementos mveis de vlvulas assumam, aps montagem na instalao e ligao da presso da rede, bem como na possvel ligao eltrica, e com a qual comea o programa previsto. 2.2. FUNCIONAMENTO Nestes componentes, uma pea cilndrica, com diversos rebaixos (carretel), este desloca-se a partir de acionamento. Dentro de um corpo no qual so usinados diversos furos, por onde entra e sai o fludo. Os rebaixos existentes no carretel so utilizados para intercomunicar as diversas tomadas de fluido desse corpo, determinando a direo do fluxo. O acionamento pode ser manual, eltrico pneumtico, hidrulico e o retorno a posio natural poder ser feito por mola ou qualquer outro tipo de acionamento.

Denominao 2.1. Distribuidores

Simbologia

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* vlvula de 2/2 vias - posio normal fechada

- posio normal aberta

* vlvula de 3/2 vias - posio normal fechada

- posio normal aberta

* vlvula 3/3 vias posio intermediria fechada

* vlvula de 4/2 vias

* vlvula de 4/3 vias - posio intermediria fechada

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- posio intermediria com sadas em exausto

* vlvula de 5/2 vias

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2.2. Bloqueio Tem como objetivo impedir a passagem do fluxo de fluido em um sentido, permitindo sua passagem em sentido contrrio. Os tipos mais comuns so: * vlvula de reteno: podem fechar completamente a passagem do ar em um sentido e, no sentido contrrio, permitir o seu fluxo com mnima queda de presso. Tal bloqueio pode ser feito por esfera, cone, placa ou membrana. - sem mola

- com mola

- comandada

* vlvula alternadora ou de isolamento (elemento ou): possui duas entradas de presso e uma sada. Pressurizando uma entrada , a esfera bloqueia a outra entrada e o ar flui para a sada A . Caso sejam pressurizados as duas entradas, prevalecer o sinal que chegar primeiro ou o de maior presso. utilizada onde se deseja enviar sinais de locais diferentes para um ponto comum de comando.

* vlvula de escape rpido: tem funcionamento idntico ao da vlvula de reteno. Na posio de P para A, o ar passa livremente e o elemento de vedao impede a passagem de fluxo para R. Quando eliminada a presso em P, o ar que retorna por A desloca o elemento de vedao contra P provocando o seu bloqueio, escapando por R rapidamente para a atmosfera. Assim o ar de escape no obrigado a passar por canalizaes longas e pelas vlvulas de comando. Geralmente essas vlvulas so montadas diretamente nos cilindros ou o mais prximo deles, tendo a finalidade de aumentar a velocidade do mbolo do cilindro.

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* vlvula de simultaneidade (elemento e): possui duas entradas e uma sada. Quando h sinal em um dos lados, o mbolo deslocado impedindo o fluxo de ar para a sada. Caso haja diferena de tempo entre a aplicao dos sinais de entrada, o sinal atrasado aparecer na sada. Se esses sinais tiverem valores de presso diferentes, o sinal de presso menor ir para a sada. geralmente empregada em sistemas de bloqueio, segurana e controle de funes lgicas.

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2.3. Fluxo Estas vlvulas servem para reduzir a seo de passagem com o objetivo de modificar a vazo do ar comprimido e por consequncia controlar a velocidades dos atuadores. Para uma determinada seo de passagem a vazo depende somente da diferena de presso existente nas duas extremidades da restrio. * vlvula de fluxo: a restrio pode ser relativamente longa em relao ao dimetro (estrangulador) ou de pequeno comprimento em relao ao dimetro (diafragma). - com estrangulamento constante

- com estrangulamento regulvel nos dois lados

* vlvula reguladora de vazo com retorno livre (vlvula de fluxo com estrangulamento fixo ou regulvel) ou vlvula reguladora de fluxo unidirecional: a regulagem de fluxo feita apenas em uma direo. Uma vlvula de reteno fecha a passagem numa direo e obriga o fluxo a passar pelo estrangulamento ajustvel. No sentido oposto, o ar passa livremente pela vlvula de reteno que se abre permitindo que isso acontea. empregada em regulagem de velocidade de cilindros pneumticos .

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2.4. Fechamento, representao simplificada

2.5. De Presso * vlvula de sequncia

* vlvula limitadora de presso regulvel (alvio)

* vlvula de sequncia, regulvel (funo 3 vias) com escape: tambm conhecida como cabeote pressostato, normalmente acoplada a uma vlvula base, tendo como entrada a via P e sada a via A. Quando alcanada uma determinada presso no canal de comando Z, maior que a presso de ajuste na mola do cabeote, acionado o mbolo de comando que abre a passagem de P para A. Estas vlvulas so utilizadas em comandos pneumticos que atuam quando h necessidade de uma presso fixa para o processo de comutao (comandos em funo da presso). O sinal transmitido somente quando for alcanada a presso de comando.

- no normalizada - normalizada

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* vlvula reguladora de presso sem orifcio de escape

* vlvula reguladora de presso com orifcio de escape

2.6. Combinaes especiais 2 * comportamento temporizado de partida retardada (NF): quando existe a necessidade de um espao de tempo entre uma operao e outra em um circuito pneumtico, a vlvula de retardo ou temporizador pneumtico representa uma eficiente soluo. Esse dispositivo composto por uma vlvula direcional 3/2 vias acionada por presso (podendo ser NA ou NF), uma vlvula reguladora de fluxo unidirecional e um reservatrio de ar. O ar de comando que flui pela pilotagem (conexo Z), passa pela vlvula reguladora de fluxo onde pode ser ajustada sua velocidade, indo para o reservatrio. Uma vez alcanada a presso de comutao necessria no reservatrio, a vlvula direcional 3/2 vias acionada, mudando de posio e conectando as vias P com A. Quando no h sinal na pilotagem (conexo Z), a presso do reservatrio escapa para a atmosfera atravs da vlvula de reteno e a vlvula direcional 3/2 vias reposicionada por fora da mola. Em ambos os temporizadores, o tempo de retardo normal de 0 a 30 segundos. Este tempo pode ser prolongado com um depsito adicional. Se o ar limpo e a presso constante, podem ser obtidas temporizaes exatas.

* vlvula para corte de sinal (NA)

3. TRANSMISSO E CONDICIONAMENTO DA ENERGIA Denominao Simbologia

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* fonte de presso

* linha de trabalho (utilizao) * linha de comando (piloto) * linha de escape ou sangria (exausto) * canalizao flexvel

* conexo fixa (derivao)

* cruzamento de linhas no interligadas

* conexo de descarga - escape livre

- escape canalizado (dirigido)

* tubulao pneumtica * silenciador

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* reservatrio

* ponto de escape

* ponto de ligao de presso com conexo

3.1. Unidades de preparao do ar * filtro

* purgador com dreno manual

* purgador com dreno automtico

* lubrificador

* resfriador

* secador

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* unidade de conservao (conjunto lubrefil) - detalhado

- simplificado

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4. MEIOS DE ACIONAMENTO Denominao 4.1. Por ao muscular * Geral (sem identificao do modo de operao) Simbologia

* Boto

* Alavanca

* Pedal

4.2. Por ao mecnica * Apalpador, Pino, Came

* Rolete

* Gatilho (atua num nico sentido) ou rolete escamotevel

4.3. Por presso * Piloto (por acrscimo de presso - positivo)

4.4. Eltrico * Solenide

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- com uma bobina

- com duas bobinas operando em um nico sentido

- com duas bobinas operando em sentidos contrrios

4.5. Retorno * Mola

* Trava

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5. APARELHOS DIVERSOS * indicador de presso (manmetro)

* indicador de temperatura

* aparelho medidor de fluxo (vazo)

* aparelho medidor de fluxo (volume)

6. DESIGNAES ABREVIADAS DE CONEXO Denominao - canalizaes de trabalho - alimentao, ligao de ar comprimido - escape de ar, exausto - comando Simbologia A, B, C, ... P R, S, T Z, Y, X (2, 4, 6, ...) (1) (3, 5, 7) (12, 14, 16)

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COMANDOS PNEUMTICOS: INTRODUOO termo Pneumtica no sentido usual no mais suficiente hoje em dia para definir e delimitar claramente o vasto campo de trabalho e comando atravs do ar. Existem muitas designaes para os diferentes campos da pneumtica, sendo que se entende por pneumtica em geral, a aplicao industrial do ar como meio de trabalho. Pretende-se com isso nesse ponto, estabelecer uma determinao mais ou menos arbitrria, que dever auxiliar e proporcionar clareza na confuso de termos existentes. CLASSIFICAO DOS GRUPOS: - Pneumtica de baixa presso: campo de presso: at 1,5 bar aproximadamente. Esto nesta categoria todos os sistemas para a soluo dos problemas de comando com a presso mencionada. - Pneumtica de presso normal: campo de presso: 1,5 a 16 bar. Engloba toda a pneumtica normal dos elementos de comando e trabalho que funcionam dentro destas presses consideradas. Tambm chamada de presso econmica. - Pneumtica de presso alta: Engloba as aplicaes especiais da pneumtica na parte de trabalho. No se trata mais dos comandos utilizados na pneumtica convencional, ou seja, em presses de 1,5 a 16 bar. Os elementos de informaes sem contato, tais como os sensores de proximidade, ocupam lugares cada vez mais importantes nos circuitos, classificados na categoria de baixa presso.

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CADEIA DE COMANDOS:A disposio grfica dos diferentes elementos anloga a representao esquemtica da cadeia de comando, ou seja, o fluxo dos sinais de baixo para cima. A alimentao um fator muito importante deve ser bem representada. recomendvel representar elementos necessrios a alimentao na parte inferior e distribuir a energia, tal como mencion-la de maneira ascendente.

O quadro mostrado predetermina que o esquema seja desenhado sem considerar a disposio fsica real dos elementos, recomendando-se ainda representar todos os cilindros e vlvulas direcionais horizontalmente.

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Como por exemplo podemos considerar a disposio seguinte:

No esquema pneumtico pode-se observar, alm da disposio segundo o esquema da cadeia de comando, a separao da situao do elemento final de curso. Esse final de curso V1 ser na realidade instalado na posio final dianteira do cilindro. Como porm se trata de um mdulo de sinal, o mesmo est representado na parte inferior do esquema. Para se obter a correspondncia entre as duas disposies, a situao real representada por um trao ( com a respectiva indicao. ), Em comandos onde h vrios elementos de trabalho, convm decompor o mesmo em vrias cadeias de comandos individuais, podendo se formar uma cadeia de comando para cada elemento de trabalho. Convm que cada cadeia de comando seja representada, se possvel, na sequncia do transcurso do movimento, lado a lado.

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DESIGNAO ABREVIADA DAS CONEXES:Denominao: Canalizaes de trabalho Alimentao, ligao de ar comprimido Escape de ar, exausto Comando Simbologia: A, B, C, ... P R, S, T Z, Y, X (2,4,6, ...) (1) (3,5,7) (12,14,16)

DESIGNAO DOS ELEMENTOS:Dois tipos podem ser encontrados com freqncia: Identificao por algarismos Identificao por letras Identificao por Algarismos: Cada elemento dentro de um circuito pneumtico tem sua funo e para a sua identificao utilizada a seguinte regra: A identificao composta de um nmero de grupo e a numerao seguinte indica a funo do elemento. Denominao: Diviso de Grupos: Todos os elementos do abastecimento de energia Diversas cadeias de comando (um nmero de grupo/cilindro) Numerao corrente: Elementos de trabalho Elementos de comando Todos os elementos que influenciam no avano do elemento de trabalho considerado (n0 par) Todos os elementos que influenciam no retorno (n0 mpar) .3, .5, ... .0 .1 .2, .4, ... Grupo 1,2,3... Grupo 0 Simbologia:

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Elementos entre o elemento de comando e o elemento de trabalho (Ex.: vlvula de fluxo)

.01, .02 ...

Identificao por letras: Este mtodo muito importante no estudo de esquemas para os comandos programados em funo de trajetria. Este estudo necessita clculos, desenho do diagrama e tabelas. A utilizao deste mtodo, atravs de letras, facilita a superviso. Denominao: Elementos de trabalho Chaves fim de curso acionadas na posio final traseira dos cilindros A, B, C, ... Chaves fim de curso acionadas na posio final dianteira dos cilindros A, B, C, ... a1, b1, c1, ... Simbologia: A, B, C, ... a0, b0, c0, ...

Generalidades:

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Representao de Equipamentos: Todos os equipamentos devem ser representados no esquema na posio inicial de comando. Caso isto no seja possvel ou caso no se proceda desta maneira, necessrio fazer uma observao. Quando vlvulas com posio normal forem desenhadas em estado acionado, isto deve ser indicado, por exemplo, atravs de seta ou em caso de chave fim de curso, atravs do desenho de ressalto. Definio das posies segundo DIN 24300: Posio normal: posio de comando ocupado pelas partes mveis da vlvula. Quando esta no estiver ligada (para vlvula com existncia de reposicionamento). Posio inicial: posio que as partes mveis da vlvula ocupam aps a sua montagem em uma instalao e ligao da presso da rede e com a qual o programa da comutao previsto inicia. Representao de um elemento de sinal (fim de curso) com posio de repouso normal fechada, indicado no esquema em posio de trabalho. Vlvulas com rolete escamotevel (gatilho) emitem sinais em um s sentido de acionamento. Nos esquemas, devem-se indicar o sentido de acionamento do gatilho. (conforme figura, respectivamente).

Canalizaes, dados gerais:

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As canalizaes devem ser, sempre que possvel, desenhadas de modo retilneo e sem cruzamentos, no que, em comandos de volume no muito grande. As canalizaes de trabalho podem ser contnuas e as de comando pontilhadas. Vlvulas distribuidoras; campos de aplicao e utilizao: Funo de 2 vias: Para simples tarefas de fechamento. Funo de 3 vias: Comando de cilindros de ao simples Comando de vlvulas comutadas por acrscimo de presso Em geral: em todos os casos onde se necessita de uma sinal para o acionamento de uma ocorrncia e se necessita e evacu-lo atravs da vlvula utilizada. Funo de 4 vias: Para o comando de cilindros de ao dupla e como vlvula alternadora para combinaes de sinais. Funo de 5 vias: Como na funo de 4 vias, porm equipada com 2 escapes (para cada canalizao de trabalho). Existe a possibilidade de influenciar o escape separadamente (por exemplo: regulao de velocidade). Diferenciao: Comando direto: Apenas pode ser escolhido se no existir grande volume do cilindro e principalmente se o transcurso a influenciar pode ser comandado a partir de um s elemento de sinal. Comando indireto: Quando existem vrios sinais e quando os elementos de comando e mdulos de sinal no podem ser agrupados. O elemento de sinal pode ser mantido pequeno, enquanto que a vlvula principal apresenta as caractersticas correspondentes s dimenses do cilindro. A canalizao de alimentao do elemento de comando ao cilindro pode ser bastante curta. Isto significa que o espao morto e assim tambm o consumo de ar pode ser mantido pequeno enquanto que o trajeto elemento de sinal elemento de comando, pode ser transporto por uma canalizao de comando de pequena seco transversal.

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CIRCUITOS COMPLEXOSA automatizao baseia-se na associao das aes de mais de um cilindro, fazendo o encadeamento de seus funcionamentos por meio de vlvulas. Os circuitos que tm, por finalidade, fazer funcionar vrios cilindros, segundo uma ordem prdeterminada, so denominados seqncias, que podem ser direta ou indireta. - Cada cilindro designado por uma letra maiscula - Para a sequncia estar completa cada cilindro dever realizar suas duas operaes (avano/retorno) A + B +C + A - B - C ( + ) avano operao. A+B-C+D-A-B+C-D+ Indireta: quando houver uma nica inverso na ordem das operaes. A+B-C+D-A-C-B+D+ A + B + (C + B-) A - C Possibilidades de representao da sequncia de trabalho: A necessidade de representar seqncias de movimentos e estados de comutao de elementos de trabalho e de comando de maneira facilmente visvel no necessita de maiores esclarecimentos. Assim que existir um problema um tanto mais complexo, as relaes no so reconhecveis rpida e seguramente, se no for escolhida uma forma apropriada da representao. Uma representao simples facilita a compreenso em um mbito maior. ( - ) retorno Direta: se a ordem de operao se repete inteiramente independente do tipo de

Exemplo:

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Pacotes que chegam sobre a correia de rolos so elevados por um cilindro pneumtico e empurrados por um segundo cilindro para uma segunda correia. O cilindro B apenas pode retornar quando o cilindro A houver alcanado a posio final traseira. O sinal de partida deve ser introduzido atravs de um boto manual, para uma sequncia de trabalho em cada vez. Esboo da situao:

Diagrama de trajeto e passo: Sequncia: Constituio do circuito: 1. Relao em sequncia cronolgica: - o cilindro A avana e eleva os pacotes - o cilindro B empurra os pacotes para a segunda correia - o cilindro A desce - o cilindro B retrocede

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2. Forma de tabela:

Passo de trabalho 1 2 3 4

Movimento cilindro A para frente para trs -

Movimento cilindro B para frente para trs

3. Diagrama de setas (representao simplificada) forma vetorial: () avano A B A B 4. Maneira de escrever abreviada (em forma algbrica): ( + ) avano ( - ) retorno A+B+A-B5. Representao grfica em forma de diagrama: Os diagramas de funcionamento so utilizados para a representao das seqncias funcionais, de comandos mecnicos, pneumticos, hidrulicos, eltricos e eletrnicos, assim como para combinaes destes tipos de comandos, por exemplo, eletropneumticos e eletrohidrulicos. O diagrama de funcionamento em muitos casos a base para a elaborao dos esquemas de funcionamento. Na representao de seqncias de funcionamento deve-se distinguir entre: Diagrama de movimento: representa os estados dos elementos de trabalho e das unidades construtivas. Diagrama de comando: fornece informaes sobre o estado de elementos de comando individual (aplicao: manuteno). Ambos os diagramas em conjunto so denominados de diagramas de funcionamento. () retorno

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Diagrama de movimento: diagrama de trajeto e passo: representa a sequncia de operao de um elemento de trabalho, levando-se ao diagrama a indicao do movimento em dependncia de cada passo (variao do estado de qualquer unidade construtiva) considerado.

Recomendaes para o traado do diagrama: 1. os passos devem ser desenhados horizontalmente e com as mesmas distncias. 2. o trajeto no deve ser desenhado em escala e deve ser igual para todas as unidades construtivas. 3. no caso de haver vrias unidades, a distncia vertical entre os trajetos no deve ser muito pequena. 4. podem ser introduzidos passos intermedirios se durante o movimento alterase a condio da instalao, por exemplo, pela atuao de uma chave fim de curso na posio central do cilindro, ou pela modificao da velocidade de avano. 5. a designao da condio da instalao pode ser de duas formas: atravs de indicao da posio (atrs-frente, encima-embaixo, etc.) ou tambm atravs de nmeros (por exemplo: 0 para a posio final traseira e 1 ou L para a posio final dianteira). 6. a designao da respectiva unidade deve ser anotada ao lado esquerdo do diagrama, por exemplo, cilindro A.

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diagrama de trajeto e tempo: o trajeto de uma unidade construtiva representado em funo do tempo. Representa com mais clareza, as sobreposies e as diferentes velocidades de trabalho.

Diagrama de comando: Anotam-se os estados de comutao de sinais e dos elementos de processamentos de sinais, sobre os passos, no considerando-se os tempos de comutao.

Recomenda-se o seguinte: 1. deve, se possvel, ser desenhado em combinao com o diagrama de movimentos. 2. os passos ou tempos devem ser desenhados em forma horizontal.

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3. a distncia vertical das linhas de movimentos pode ser igual, porm, devem ser bem visveis. O diagrama de funcionamento (diagrama de movimento e de comando) para o exemplo est representado na figura abaixo:

Elaborao de um problema de comando: (situao do problema, estabelecimento das condies ) Deve haver desde o incio um estabelecimento claro e definido do problema e sobretudo dos objetivos. Relao exata das condies marginais com vistas a: conforto na operao, segurana exterior da instalao, segurana de funcionamento, etc.

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Condies Marginais: 1. Para a sequncia de funcionamento: condies de partida, condies de instalao, condies de segurana. 2. Para influncias operacionais: influncias do ambiente, local de utilizao, alimentao, pessoal . Realizao de um esquema: A disposio grfica deve ser efetuada segundo o esquema da cadeia de comando, deve haver um fluxo de sinal de baixo para cima. Como a alimentao de energia importante para o esquema, deve ser representada no mesmo, sendo que todos os elementos necessrios ao abastecimento de energia distribuda em seguida de baixo para cima. Recomenda-se representar todos os cilindros e vlvulas distribuidoras horizontalmente, o esquema seja desenhado sem considerar a disposio fsica dos elementos. A posio dos elementos de sinal deve ser indicada atravs de um trao de marcao. Representar os equipamentos em posio inicial de comando. Desenhar as canalizaes sempre que possvel de modo retilneo e sem cruzamentos.

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COMPOSIO DE ESQUEMAS PARA COMANDOS DE TRAJETRIA PROGRAMADA Se o diagrama de movimento e as condies marginais estiverem definidos, pode-se iniciar a composio do esquema. O tipo de representao e a disposio grfica foram descritos detalhadamente anteriormente. Segundo esta sistemtica iniciase ento a construo do circuito. Esta construo e com ela tambm a sistemtica fundamental para a composio do esquema dependem do tipo de desligamento de sinal utilizado. Para comandos mais simples e principalmente em todos os casos onde se pode aceitar as desvantagens do desligamento de sinais atravs de roletes escamoteveis, pode-se recomendar a aplicao de vlvulas com acionamento por roletes escamoteveis. Em todos os demais casos convm instalar um desligamento de sinal atravs de vlvulas de inverso. Esta sistemtica para a composio metdica de esquemas designada tambm como o assim chamado mtodo de cascata ou passo-a-passo. Recomenda-se ento o seguinte procedimento para a composio do esquema: 1. desenho dos elementos de trabalho (representado horizontalmente) 2. desenho dos elementos de comando correspondentes (representar horizontalmente) 3. desenho dos mdulos de sinal necessrios sem smbolo de acionamento 4. desenho dos elementos de abastecimento de energia (embaixo) 5. conectar as canalizaes de comando (retilneo e sem cruzamento) 6. numerar os elementos 7. converso do diagrama de movimento em esquema 8. verificao dos locais onde se tornam necessrios desligamentos de sinal 9. desenho dos tipos de acionamento 10. eventualmente, introduo das condies marginais. Pode-se verificar no diagrama de funcionamento, se h necessidade de desligamento de sinal e onde.

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Em geral o diagrama de comando desenhado como se houvesse apenas vlvulas com acionamento por rolete ou por came na funo de chaves fim de curso. Alm disto deve-se observar que os sinais que influenciam o mesmo cilindro sejam desenhados uns sob os outros.

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CIRCUITO PARA DESLIGAMENTO DE SINAISDesligamento mecnico Por rolete escamotevel Caso o sinal a desligar seja fornecido por um fim de curso, pode-se utilizar uma vlvula de acionamento atravs de rolete escamotevel (gatilho).

Deve-se observar os seguintes pontos na utilizao: - o rolete escamotevel deve ser completamente ultrapassado, ou seja, fica liberado na posio final. - no h preciso nas posies finais de curso (importante em caso de cilindros com curso pequeno). - a velocidade de acionamento no pode ser muito elevada (com velocidades demasiadamente elevadas, obtm-se sinais demasiadamente curtos). - a durao do sinal depende do comprimento do came de acionamento e da velocidade do cilindro. - como o gatilho liberado na posio final do curso, no existe a possibilidade de utilizar o sinal para outras operaes posteriores, pois o sinal desaparece aps o acionamento. - nenhuma possibilidade para temporizao. - posio correta no sentido do acionamento. O uso do rolete escamotevel permite projetar esquemas no mtodo intuitivo. Atravs de circuito temporizado Desligamento de sinais mediante retardo do sinal, utilizando-se um temporizador normalmente aberto ou corte de sinal.

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Estes circuitos so muito confiveis no funcionamento, porm, na utilizao em comandos mais volumosos, os mesmos so complexos e caros. Alm disso, eles so utilizveis apenas para o simples desligamento de sinais, no oferecendo possibilidades de executar um bloqueio contra acionamentos repetidos. Isto torna-se claro no exemplo a seguir.

Anulao de sinais atravs de vlvulas de inverso (memria) Nesse mtodo, utiliza-se vlvulas direcionais de duplo piloto pneumtico de 3/2, 4/2 ou 5/2 vias, tambm chamada de memria.

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Este mtodo utilizado com maior freqncia na prtica. O mesmo funciona com grande segurana, pressupondo um dimensionamento correto, possuindo ainda a vantagem de que, freqentemente, se consegue reunir diversos sinais para o desligamento e assim manter o volume relativamente pequeno. A idia bsica de se permitir ao do sinal apenas no instante em que o mesmo necessrio. Com os sinais, podem-se realizar muitas combinaes.

MTODOS SISTEMTICOS DE ESQUEMASO caminho mais simples para a construo de qualquer comando e de forma segura, consiste em desconectar o sinal quando este no mais necessrio, o que significa a anulao aps cada passo ou operao. Por exemplo, quando se trata de realizar anulaes, pode-se representar da seguinte forma:

e1, e2, e3 e e4

representam os sinais de entrada. S1, S2, S3 e S4

representam os sinais de sadas. Esta unidade deve solucionar o problema dos sinais permanentes e deve realizar as exigncias determinadas. - o nmero de sinais de entrada igual ao nmero de sinais de sada. - para cada sinal de entrada existe um sinal de sada. - os sinais de sada so memorizados, quer dizer, devem permanecer mesmo que tenha desaparecido o sinal de entrada correspondente. - somente pode estar presente um nico sinal de sada e deve existir a possibilidade de desconectar estes sinais de sada de forma controlada. - os sinais de entrada devem ter efeito, somente seguindo uma ordem prestabelecida: 1 - 2 - 3 - 4 - 1 -2 - ...

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Pode ter duas verses: - CASCATA - PASSO - A - PASSO Mtodo Cascata Este mtodo aplicado com maior freqncia na prtica. Funciona com grande segurana. Permite a ao do sinal apenas no instante em que mesmo necessitado, isto pode ser conseguido bloqueando o sinal aps o mdulo de sinal atravs de uma vlvula ou fornecendo energia ao mdulo de sinal apenas quando o sinal for necessitado. Para a inverso utiliza normalmente uma vlvula de inverso. Esta sistemtica para a composio metdica de esquemas designada tambm mtodo de cascata. (deve-se assegurar que exista apenas um sinal de sada das vlvulas de inverso aps cada inverso, isto pode ser alcanado atravs de conexo em srie em forma de degraus, de vlvulas de 4/2 vias, ou 5/2 vias e acionamento por duplo piloto positivo). Atravs desta disposio assegura-se que existe ar comprimido em apenas uma sada a cada vez e que todas as outras sadas encontram-se em exausto. Os limites do mtodo so dados atravs da caracterstica de que a energia introduzida atravs de uma conexo. O ar flui atravs de todas as vlvulas da cascata antes de acionar uma ocorrncia de comando. Regras Gerais: (Procedimentos na composio de esquemas) - Estabelecer a sequncia dos movimentos na forma algbrica do diagrama trajeto passo. - Diviso em grupos: Letras iguais no devem pertencer ao mesmo grupo. - O nmero de grupos corresponde ao nmero de linhas auxiliares da cascata. - O nmero de linhas menos um igual ao nmero de vlvulas distribuidoras (memria de 4/2 vias ou 5/2). So ligadas em srie (conexo de vlvulas em forma escalonada), a primeira vlvula da srie alimenta as duas primeiras linhas e assim por diante. Somente a ltima vlvula da srie alimentada com presso da rede. - A cada grupo deve-se trocar de linha. - Verificar a que grupo pertence o ltimo movimento: Neste mtodo sempre vamos ter ao final do ciclo, ar na 1 ou na ltima linha. - Se o ltimo movimento pertencer ao 1 grupo ento desenhar circuito com ar na 1 linha.

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- Se o ltimo movimento pertencer ao ltimo grupo ento desenhar o circuito com ar na ltima linha. - recomendado no mximo 5 linhas auxiliares. Caractersticas: - Maior segurana - Maior facilidade na construo de circuitos ( no existe contrapresso) - No usa gatilho - No usa memrias - No usa Flip-Flop - Todos os elementos so ligados nas linhas de rede do cascata. Limitaes: consequncia da alimentao de energia que realizada atravs de uma nica vlvula. O ar que passa por todas as vlvulas antes de iniciar o processo de comando, pode sofrer uma excessiva queda de presso que chega a ser considerada e portanto prejudicial, quando se necessita de rapidez em determinados momentos do processo. A queda de presso maior medida que se aumenta o nmero de vlvulas no comando, e em consequncia se obtm um funcionamento mais lento. Recomenda-se, portanto, no montar esquemas com mais de 4 memrias (5 linhas). A srie abaixo mostra passo por passo a sequncia na comutao da cascata.

Configuraes:

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Mtodo Passo-a-passo (convencional) Ao contrrio do mtodo cascata, no sistema passo a passo so utilizadas memrias de 3/2 vias (duplo piloto) no dispostas em srie, mas conectadas independentemente uma das outras, tanto na alimentao como na distribuio (ligadas em paralelo em linha horizontal). Deste modo possvel abastecer cada uma das vlvulas (memrias) diretamente com o ar da rede. A desvantagem da queda de presso do mtodo cascata aqui no existe. Para que ocorra a emisso de um nico sinal de sada, cada sinal de entrada comuta uma vlvula que inverte a memria ativada no passo anterior, simultaneamente com a alimentao do passo em questo. Como no cascata, o passo a passo requer a diviso da sequncia. A diferena, no entanto, que neste mtodo, cada movimento deve ser separado e a cada diviso damos o nome de PASSO. Cada PASSO ser comandado nesta tcnica por um vlvula 3/2 duplo piloto. O nmero de vlvulas de comando igual ao nmero de passos. Exemplo: A+ 1 A2 B+ 3 B4

A figura abaixo mostra a conexo fundamental das vlvulas para uma cadeia de passo-a-passo quaternria. 1a verso:

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Para que seja possvel um bloqueio dos sinais de entrada, conectado diante de cada entrada um elemento e. A figura a seguir mostra a ligao dos elementos e com as memrias. 2a verso:

Regras Gerais: (Procedimentos na composio de esquemas) - Estabelecer a sequncia dos movimentos na forma algbrica do diagrama trajeto passo. - Diviso em grupos: cada passo corresponde a um grupo. - O nmero de grupos corresponde ao nmero de linhas auxiliares. - O nmero de linhas corresponde ao nmero de vlvulas memria + elemento E. - A cada passo deve-se trocar de linha; todos os elementos de sinais estaro abaixo das linhas - Neste mtodo, ao final do ciclo, sempre vamos ter presso na ltima linha.

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Princpio de funcionamento dos mdulos passo-a-passo: Em primeiro lugar, deve-se distinguir dois tipos de mdulos: Mdulo tipo A:

O mdulo A recebe, atravs da conexo Yn, um sinal de partida e comuta a memria que se encontra alimentada de presso. Com isso: - Ativa a sada de sinal A; - Alimenta o elemento E para o passo seguinte; - Ativa o indicador ptico de sinal de sada; - Repe a memria do passo anterior atravs da conexo Zn. Quando em X chega um sinal de informao proveniente de um fim de curso (por exemplo, o avano ou recuo de um cilindro) e, simultaneamente, a informao A da memria, atua-se o elemento E que comuta a memria do passo seguinte. Mediante um sinal na conexo L , proveniente, por exemplo, da EMERGNCIA, desativa a memria do mdulo A. Designao das conexes: A Yn P Zn L X - sinal de sada - sinal para o incio do ciclo ou reposio da memria anterior - presso - repor memria anterior - emergncia - sinal para mudana de linha

Yn+1 - comuta memria seguinte

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Zn+1 - repor memria Mdulo B:

Este mdulo uma variante do mdulo A e utilizado quando o ltimo passo de uma sequncia for necessrio para colocar em posio de partida o primeiro passo. O start ou partida s ser possvel quando: - existir uma ordem de colocar em posio de partida; - quando se desenvolveram todos os movimentos at a ltima fase. Deve-se assegurar que, durante o processo de desenvolvimento dos movimentos, no pode existir nenhuma informao de Partida. O mdulo B garante essa exigncia, recebendo sinal da primeira memria, pela conexo Zn+1. Pela conexo L, por exemplo, em caso de uma avaria ou Parada de emergncia, todas as memrias recebem um sinal, que as recoloca em sua posio original.

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Sequncia de um comando passo-a-passo de 4 sadas: O sinal Yn+1 do ltimo passo est combinado em srie com o boto (funo E) e a sada do boto de partida est conectada com a conexo Yn do primeiro passo que ativa a sada A1, repondo a ltima memria.

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CONDIES MARGINAISAlm da seqncia de movimentos necessrios no comando, na prtica encontramos outras exigncias que no pertencem diretamente ao funcionamento normal do comando. Estas condies chamadas condies marginais podem ser, por exemplo: - Partida - Manual / automtico (ciclo nico e ciclo contnuo) - Parada - Reposio a zero - Parada de emergncia - Contador Estas condies significam, por um lado na simplificao ou comodidade no servio. Por outro lado, funes adicionais do comando so especialmente importantes na pneumtica, pois nota-se uma tendncia clara na construo em placas e painis de comando, que facilitam a montagem, manuteno e superviso. Com estas condies se repetem continuamente ou voltam a aparecer de forma similar, vantajoso o projeto de um comando bsico com vrias destas condies includas. Isto proporciona ao projetista uma facilidade de poder trabalhar em projetos (unir, acoplar as diferentes partes do comando). Desenvolvimento de um comando: Para solucionar um problema de automatismo, o principal e mais importante o planejamento do problema. importante um planejamento esquemtico do comando para poder chegar a uma determinao total do problema. Um comando se divide em 3 grupos: entrada de sinais tratamento das informaes sada do sinal ou execuo da ordem. Segundo esse padro examina-se o problema, quer dizer, primeiro se estuda cada grupo em separado. Muito importante tambm uma relao das condies marginais com vistas a: MAG - Magazine (depsito de peas a ser alimentadas) Sinais: PS - Sinal proveniente do processamento de sinais

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SP - Sinal proveniente dos sistemas de partida Definies das condies adicionais (Marginais): Comando liga-desliga: Mediante o uso de uma vlvula com trava se pode ligar ou desligar a distribuio de energia de forma controlada. Partida Acionando o boto de partida se coloca em funcionamento o circuito. Manual / Automtico Atravs de uma vlvula seletora (acionamento por alavanca) pode-se prselecionar partida manual ou automtico. Manual Em posio MAN, atravs de botes adicionais, pode-se efetuar o movimento individual de cada elemento de trabalho. Instalar - cada elemento pode ser comandado individualmente em seqncia arbitrria. Posicionar - atravs do acionamento do boto de posicionamento a instalao colocada em uma posio definida. A partida AUT fica sem efeito. Automtico O automtico se subdivide em: Ciclo nico (uma seqncia de trabalho) Ciclo contnuo (seqncia contnua) No caso do ciclo contnuo, aps acionar o boto de partida, a instalao deve funcionar indefinidamente at que uma ordem contrria seja dada (parada). Parada: com o acionamento do boto de parada anulado o ciclo contnuo. O ciclo completado e o sistema volta a posio inicial. - Conforto na operao - Segurana exterior da instalao - Segurana de funcionamento, etc. A fim de obter uma maneira de expresso uniforme, os seguintes termos e divises correspondentes necessitam ser precisados:

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Condies Marginais: - Condies marginais para a seqncia de funcionamento: a. Condies de partida b. Condies de instalao c. Condies de segurana - Condies marginais para influncias operacionais: a. Influncia do ambiente. Local de utilizao b. Alimentao c. Pessoal Um comando se divide em 3 grupos: - Entrada de sinais - Tratamento das informaes - Sada do sinal ou execuo da ordem Abreviaturas (Smbolos) Para maior compreenso destas informaes, abaixo as abreviaturas das funes dos elementos, com letras ou smbolos, utilizados nos esquemas. Boto ou interruptor: AUT MAN START STOP - Automtico - Manual - Partida (AUT) - Parada (AUT) - Ciclo nico (AUT) - Ciclo Contnuo (AUT) RESET PE DE - Posicionar para partida (MAN) - Parada de emergncia - Desbloqueio da emergncia Informao de retorno: (acionamento mecnico ou emisso de sinais sem contato) FC - Elemento de sinal para confirmao do ltimo movimento da seqncia ou fim de ciclo. Voltar a zero (Reset): Atravs de um sinal de Voltar a zero (boto), todas as vlvulas memoriais de uma cascata ou passo a passo voltam a sua posio inicial. Parada de emergncia

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A posio dos elementos de trabalho nesta condio deve ser claramente definida de antemo. Na eletrnica ou eletricidade, ao ser produzido um sinal de parada de emergncia, toda a instalao fica sem energia. Na pneumtica essa possibilidade, devido a compressibilidade do ar e a falta de auto reteno, raras vezes utilizada. Ter-se-a o xito desejado aps a observao do tipo de trabalho que os elementos de trabalho (cilindros, motores, etc.) esto submetidos. Alm disso, pode ocorrer que para um mesmo cilindro estas condies mudem vrias vezes durante o desenvolvimento do ciclo de trabalho. Observando a haste de um cilindro, vemos que, ao chegar o sinal de parada de emergncia, este pode estar em uma das suas posies finais ou em movimento. Desbloqueio de parada de emergncia A instalao liberada novamente para a continuao do funcionamento. A instalao deve partir, aps o desbloqueio da parada de emergncia, do ponto em que parou ou deve voltar posio inicial. Estas consideraes no problema da parada de emergncia e desbloqueio da parada de emergncia se faz ver claramente que no podem existir definies nem regras de validade geral. A aplicao de qualquer tipo de parada de emergncia depende unicamente da problemtica de cada instalao e seus pontos perigosos. Isto significa que as condies devem ser definidas para cada caso, problema ou instalao.

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Referncia bibliogrfica:

P111 - Introduo Pneumtica, Festo Didactic - Brasil, 1994. P121 - Anlise e Montagem de Sistemas Pneumticos, Festo Didactic - Brasil, 1995. Hasebrink, J. P e R. Kobler, Tcnica de comandos 1, Fundamentos de Pneumtica/ Eletropneumtica, 1975.