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Fundamentos de Automação

Pneumática

CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Ministério da educação - MECSecretaria de Educação Profissional e Técnica – SETECInstituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia doRio Grande do Sul – Campus Rio Grande

Curso de Automação Industrial

Disciplina de Fundamentos de Automação 2

Pneumática

Considerações Iniciais

"PNEUMÁTICA“ é o estudo do ar comprimido e suas aplicações práticas.

É uma das mais antigas formas de transmissão de energia que o homem conhece, emprega e aproveita para ampliar sua capacidade física.O reconhecimento da existência física do ar, bem como a sua utilização mais ou menos consciente para o trabalho, são comprovados há milhares de anos.

A introdução de forma mais generalizada da pneumática na indústria, começou com a necessidade, cada vez maior, de automatização e racionalização dos processos de trabalho.

Atuadores pneumáticos são utilizados quando estão envolvidas cargas da ordem de até uma tonelada) onde se deseja movimentos de duas posições (início e fim) limitadas por batentes mecânicos, como em máquinas de fixação ou transporte de peças, ou quando se deseja altas rotações (milhares de r.p.m.).


Disciplina de Fundamentos de Automação

Pneumática

Considerações Iniciais

Quando os sistemas pneumáticos são acionados por controladores elétricos ou eletrônicos, recebem o nome de atuadores eletropneumáticos.

Atualmente existem várias aplicações da pneumática no meio industrial e mesmo na nossa vida diária. Entre alguns exemplos podemos citar:• prensas pneumáticas;• dispositivos de fixaçao de peças em máquinas ferramenta e esteiras;• acionamento de portas de um ônibus urbano ou dos trens do metrô;• sistemas automatizados para alimentação de peças;• robôs industriais para aplicações que não exijam posicionamento preciso;• freios de caminhão;• parafusadeiras e lixadeiras;• pistolas de pintura• broca de dentista



Pneumática

Características

Vantagens

Desvantagens

Quantidade;

Transporte;

Armazenável;

Temperatura;

Segurança;

Limpeza;

Construção;

Velocidade;

Regulagem;

Preparação;

Compressibilidade;

Limite de forças;

Escape de ar;

Custos.



Pneumática

Produção e Preparação do ar comprimido



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• Compressores - são máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma determinadapressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido

Classificação e definição Segundo os Princípios de Trabalho

- Deslocamento Positivo

Baseia-se fundamentalmente na redução de volume. O ar é admitido em uma

câmara isolada do meio exterior, onde seu volume é gradualmente diminuído,

processando-se a compressão. Quando uma certa pressão é atingida, provoca

a abertura de válvulas de descarga

- Deslocamento dinâmico

O ar admitido é colocado em contato com impulsores dotados de alta velocidade. Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e consequentemente os impulsores transmitem energia ao ar.



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Pneumática

Princípio de funcionamento do compressor mais utilizado

A face superior do pistão aspira o ar e comprime; O pistão está ligado diretamente ao virabrequim por uma biela que proporciona um movimento alternativo de sobe e desce ao pistão, e o empuxo é totalmente transmitido ao cilindro de compressão. Iniciado o movimento descendente, o ar é aspirado por meio de válvulas de admissão, preenchendo acâmara de compressão. A compressão do ar tem iníciocom o movimento da subida. Após obter-se uma pressãosuficiente para abrir a válvula de descarga, o ar é expulso para o sistema.

Pistão



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• Resfriador posterior - localizado após a descarga do compressor, permite retirar cerca de 65% a 80%, de água contida no ar, pelo fato de que o ar comprimido, na saída do compressor, atinge a sua maior temperatura.• Separador – elemento onde fica retida a umidade eliminada do ar. Na sua parte inferior existe um dreno manual ou automático na maioria dos casos, através do qual a água condensada é expulsa para a atmosfera.• Reservatório - desempenha as seguintes funções: a) Armazenar o ar comprimido; b) Resfriar o ar auxiliando na eliminação do condensado;c) Compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição;a) Atuar como amortecedor de pulsações;• Secador – permite a distribuição do ar com valores de umidade baixa e tolerável nas aplicações. A água residual pode ser retirada por métodos apropriados de secagem.



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Distribuição do ar comprimido

• Rede em circuito aberto

• Rede em circuito fechado

• Rede combinada: possui os sistemas aberto e fechado no mesmo circuito



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Tratamento do ar comprimido

• Filtro - serve para eliminar partículas sólidas e líquidas -impureza,água,etc.

• Válvula reguladora de pressão - tem a função de manter constante a

pressão no equipamento.

• Lubrificador - tem a função de lubrificar os aparelhos pneumáticos de

trabalho e de comando.



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Elementos de trabalho pneumático

A energia pneumática é transformada em movimento e força através dos elementos de trabalho. Esses movimentos podem ser lineares ou rotativos.Os movimentos lineares são executados pelos cilindros e os movimentos rotativos pelos motores pneumáticos e cilindros rotativos.

Movimentos lineares- cilindros de simples ação- cilindros de dupla ação

Movimentos rotativos- motores de giro contínuo- cilindros de giro limitado



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Cilindros de Simples Ação

Os cilindros de simples ação realizam trabalho

recebendo ar comprimido em apenas um de

seus lados. Em geral o movimento de avanço

é o mais utilizado para a atuação com ar

comprimido, sendo o movimento de retorno

efetuado através de mola ou por atuação de

uma força externa devidamente aplicada.

A força da mola é calculada apenas para que

se possa repor o embolo do cilindro à sua

posição inicial com velocidade suficientemente

alta, sem absorver energia elevada.



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Cilindros de Dupla AçãoOs cilindros de dupla ação realizam trabalho recebendo ar comprimido em ambos os lados. Desta forma realizam trabalho tanto no movimento de avanço como no movimento de retorno. Um sistema de comando permite ao ar comprimido atingir uma câmara de cada vez, exaurindo o ar retido na câmara oposta. Assim quando o ar comprimido atinge a câmara traseira estará em escape a câmara dianteira e o cilindro avançará. No movimento de retorno o ar comprimido chega a câmara dianteira e a câmara traseira estará em escape.



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Cilindros de Haste Passante

Com este cilindro pode-se efetuar trabalho em ambos os lados ao mesmo

tempo. Pode-se também utilizar um dos lados somente para

acionamento de elementos de sinal.



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Válvulas Pneumáticas

As válvulas comandam e influenciam o fluxo de ar comprimido. Existem

quatro tipos de válvulas:

· Válvulas Direcionais: comandam a partida, parada e sentido do atuador;

· Válvulas de Bloqueio: bloqueiam o fluxo de ar preferencialmente num

sentido e o liberam no sentido oposto;

· Válvulas de Fluxo: influenciam a vazão de ar comprimido;

· Válvulas de Pressão: influenciam a pressão do ar comprimido ou são

comandadas pela pressão;

A figura ao lado ilustra um esquema

envolvendo um cilindro, uma válvula

de fluxo e uma válvula direcional.



Pneumática

Válvulas Pneumáticas - Simbologia

Em esquemas pneumáticos usam-se símbolos para a descrição de válvulas emissoras de sinal, de comando e para válvulas direcionais de 2 a 5 vias.Estes símbolos não caracterizam o tipo de construção, mas somente a função das válvulas. As válvulas simbolizam-se com quadrados, sendo que o número de quadrados unidos indica o número de posições de que uma válvula pode assumir.

O número de vias é o número de conexões de trabalho que a válvula possui. São consideradas como vias a conexão de entrada de pressão, conexões deutilização e as de escape. Para fácil compreensão do número de vias de uma válvula de controle direcional podemos também considerar que:



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As setas indicam a interligação interna das conexões,mas não necessariamente o sentido de fluxo.

Os fechamentos são indicados dentro dos quadrados com traços transversais.

Para escape não provido para conexão (não canalizado ou livre), tem-se:

No escape provido para conexão (canalizado) tem-se:



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Uma regra prática para a determinação do número de vias consiste em separar um dos quadrados (posição) e verificar quantas vezes o(s) símbolo(s) interno(s) toca(m) os lados do quadro, obtendo-se, assim, o número de orifícios e em correspondência o número de vias.

Preferencialmente, os pontos de conexão deverão ser contados no quadro

da posição inicial.



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A figura a seguir ilustra como o símbolo é usado para representar a comutação

de uma válvula direcional. Na posição de “retorno” a câmara do pistão está

ligada na atmosfera enquanto que na posição de avanço a rede está

alimentando o pistão.

Essa válvula possui duas posições de comutação e 3 conexões, sendo por

isso, chamada válvula 3/2 vias.



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Acionamento manual Acionamento mecânico



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Acionamento Elétrico Acionamento Pneumático Direto

Acionamento Pneumático Indireto Acionamento Combinado

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