Sistemas Pneumaticos

Sistemas Hidropneumáticos I

Pneumática 02

EME-26 Aula 09 20-09-2007

Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior

UNIFEI

� Introdução aos sistemas pneumáticos;�Características;�Exemplos de aplicação;�Conceito de pressão;�Umidade do ar;�Produção do ar comprimido:

• Bombas; • Resfriador;• Secador; • Reservatório;• Drenos; • Filtros;• Lubrificador; • Lubrefil.

Resumo da aula anterior

Atuadores Pneumáticos

Lineares

Introdução� Atuadores pneumáticos incluem cilindros

lineares e atuadores rotativos;

� São dispositivos que providenciam potência e movimento para sistemas automáticos, máquinas e processos;

� Um cilindro pneumático é um dispositivo simples, de baixo custo, fácil de instalar e ideal para produzir movimentos lineares;

� A velocidade pode ser ajustada em uma larga faixa;

� Um cilindro pode ser travado sem danos.

Atuadores pneumáticos � Cilindro de simples ação (com e sem retorno por mola);� Cilindro de dupla ação (sem amortecimento);� Cilindro de dupla ação (amortecimento fixo ou ajustável);� Cilindro de dupla ação com haste passante;� Cilindro de membrana;� Cilindro sem haste;� Cilindro de múltiplas posições;� Cilindro Tandem ou cilindro duplex;� Cilindro duplex geminado;� Cilindro de percussão ou cilindro de impacto;� Cilindro telescópico;� Fole;� Rotativos.

Construção básica1

2

3 4

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6

7

8

9

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13

14

Anel de amortecimento

Imã

Cilindro de amortecimento

Corpo

Bucha de vedação e guia

Anel limpador

Tampa superior

Entrada de ar

Reed switch

Haste do pistão

Haste do pistão

Vedação

Tampa inferior

Parafuso de amortecimento

Cilindro de simples ação e retorno por mola

� Consumo de ar num sentido;

� Forças de avanço reduzida devido à mola (em 10%);

� Baixa força de retorno (devido à mola).

Simples ação e retorno por mola

Simples ação sem mola

Retorno por gravidade ou outra

força externa

Cilindro de dupla ação

� Cilindros de dupla ação usam ar comprimido para avançar e recolher a haste;

� Permite melhor controle de velocidade;

� Sem amortecimento, amortecimento fixo e amortecimento variável.

� Cilindros sem amortecimento são adequados para trabalhar com o curso completo em baixa velocidade;

� Altas velocidades requerem amortecimento externo.

Cilindro de dupla ação sem amortecimento

� Normalmente os pequenos cilindros costumam ter amortecedores fixos.

Cilindro de dupla ação com amortecimento fixo

Cilindro de dupla ação com amortecimento fixo

Os amortecedores são discos instalados nas tampas do cilindro.

Reduz progressivamente a velocidade da haste na parte final dos movimentos.

Cilindro de dupla ação com amortecimento ajustável

Cilindro com amortecimento

Projetado para desacelerar os movimentos de grandes massas nos fins de curso, prolongando a

sua vida útil do atuador.

� Pistão movendo-se para a esquerda com velocidade;

� O ar sai pelo centro do anel de amortecimento.

Amortecimento regulável


� A ponta do eixo encaixa-se no anel, bloqueando a passagem de ar pelo centro;

� O ar escapa pelo orifício ajustável.


� O parafuso ajusta a saída do ar de modo que pistão, haste e carga aproximem-se suavemente da tampa.


� Ar é injetado para avançar a haste;� O anel de amortecimento é deslocado

para a direita, permitindo maior passagem de ar do que pelo orifício.


O pistão inicia o movimento de avanço da haste sem a restrição do parafuso de ajuste.

Cilindro de dupla ação com imãUm imã fixado no pistão opera chaves

magnéticas (reed switches) para indicar a posição da haste.

Cilindros de membrana

� Altas forças (até 25000 N);� Curso limitado (60 mm);

� O atrito é consideravelmente menor.

Haste

Membrana

Entrada de ar

Cilindro de dupla ação com haste passante

� Possibilidade de realizar trabalho nos dois sentidos;

� Absorve pequenas cargas laterais;� Força igual nos dois sentidos.

Cilindro de dupla ação com haste passante

Cilindro sem haste

Usado para cursos muito grandes, quando surgem problemas de flambagem na haste de

um cilindro comum.

Com imã

Com tubo fendido

Com cabo ou fita

Cilindro sem haste

Cilindro sem haste com amortecimento ajustável

Cilindro sem haste – Exemplo de aplicações

Cilindro de múltiplas posições

Aplicado em mudança de desvios, acionamento de válvulas etc.

Cilindro duplex geminado

Consiste em dois ou mais cilindros de dupla ação, unidos entre si. Essa união possibilita a obtenção

de três, quatro ou mais posições distintas.

1 2 3 4

Cilindro duplex geminado

Cilindro Tandem

� Grande força com pequeno diâmetro;� Somente para pequenos cursos.

Cilindro Tandem

Cilindro de percussão ou cilindro de impacto

Apresenta um pequeno curso. É aplicado em prensas pneumáticas para forjamento, britadeiras,

rebitadeiras etc.

Cilindro de impacto

Circuito de controle� No esquema a válvula está na

posição que mantém o cilindro recolhido;

� Quando a válvula é operada a câmara superior épressurizada e o volume sob o pistão é liberado.

� A pressão no topo atinge rapidamente o máximo, mas o cilindro só dispara quando a pressão inferior cair para cerca de 1/9 da superior (relação entre áreas mais comum).

Cilindro Telescópico

Apresenta curso longo e dimensões reduzidas de comprimento, porém um diâmetro grande face à força gerada. É

aplicado em máquinas que precisam de um longo curso e comprimento reduzido.

Cilindro Telescópico

Cilindros de fixação

Pequeno curso e grande força. Retorno por mola ou dupla ação.

Cilindros de fixação

Força de um atuador pneumático

Exemplo: calcular a força teórica de avanço e recuo de um atuador com pistão de 50 mm de diâmetro, haste de 20 mm de diâmetro e pressão de 8 bar.

N 157140

850F

2

=××π

=

( )N 1319

40

82050F

22

=×−×π

=

Avanço

Recuo

Força de oposição da mola

� Calcular a força de um cilindro de simples ação com mola é mais complicado.

� A força de oposição da mola aumenta progressivamente enquanto o cilindro atua. Esta força deverá ser subtraída da força teórica encontrada.

Consumo de ar do cilindroPara um cilindro de dupla ação o volume de ar

necessário é dado por um ciclo completo.

� Avanço

� Recuo

Onde:D = diâmetro do êmbolo (mm)d = diâmetro da haste (mm)V = volume de ar (dm3)

S = curso (mm)Ps = pressão manométrica de trabalho (bar)Pa = pressão atmosférica (assumido com sendo 1 bar)

62

10)PaPs(S4

DV −

×+×××π

=

( ) 622

10)PaPs(S4

dDV −

×+××−×π

=

Fole (Bellows)

Atuadores Pneumáticos

Rotativos

Atuadores oscilantes

Transformam o movimento linear do cilindro de dupla ação num movimento rotativo com ângulo

limitado de rotação.

Atuador com cremalheiraCilindro de aleta

giratória

Atuador oscilante (270º)

Atuadores oscilantes

Atuadores oscilantes de cremalheira e pinhão

Atuadores oscilantes de cremalheira e pinhão

1- Corpo do cilindro 6- vedação do pistão 11- Ajuste do ângulo2- Corpo do atuador 7- Cremalheira 12- Ajuste do amortecimento3- Tampa do cilindro 8- Pinhão 13- Imã4- Eixo 9- Pistão 14- Suporte da cremalheira5 - 10- União

1- Corpo do cilindro 6- vedação do pistão 11- Ajuste do ângulo2- Corpo do atuador 7- Cremalheira 12- Ajuste do amortecimento3- Tampa do cilindro 8- Pinhão 13- Imã4- Eixo 9- Pistão 14- Suporte da cremalheira5 - 10- União

Atuadores oscilantes de cremalheira e pinhão com duplo torque

Motor pneumático de pistão

Radial Axial

Motor pneumático de pistão

Motor pneumático de palhetas

Este tipo de compressor tem a vantagem de possuir pequeno peso e ser de simples

construção.

Motor pneumático de palhetas

Motor pneumático tipo turbina

Os turbo-motores são empregados somente em trabalhos leves como por exemplo em

equipamentos dentários que podem chegar a 500.000 rpm. O modo de trabalhar é o

contrario de um turbo-compressor.

Motor pneumático tipo turbina

Unidade hidropneumática

Permite o posicionamento preciso e o controle da velocidade, mesmo com cargas variáveis.


A – Haste E – Válvula de retenção

B – Tubo de transferência F – Cilindro compensador (reservatório)

C – Válvula de fluxo G – Haste indicadora do cilindro compensador

D – Parafuso de ajuste

A – Haste E – Válvula de retenção

B – Tubo de transferência F – Cilindro compensador (reservatório)

C – Válvula de fluxo G – Haste indicadora do cilindro compensador

D – Parafuso de ajuste

Acessórios para montagem

Montagens rígidas

Flange traseira

Flange frontal

Cantoneiras

Extensão dos tirantes

Montagens articuladas

Flambagem

Absorvedor de choque� Para desaceleração suave de grandes

massas e velocidades;

� Suplementa ou sobrepõe os cilindros com amortecimento próprio;

� Ajustáveis e fixos.

Absorvedor de choque

Construção

Micro cilindros

� Êmbolo de 2.5 mm a 6 mm de diâmetro;

� Normalmente simples ação/retorno por mola;

� Pressão de operação: 2.5 a 7 bar.

Modos construtivos

Instalação

Guias Lineares e Atuadores Anti-

Giro

Atuador com guia linear

Para aplicações onde a carga movida pelo pistão deve manter um orientação

Guias lineares

Atuador Anti-Giro

Elementos de Controle

Válvulas

� São elementos de comando;

� Regulam a vazão, pressão e direção:

• Válvulas direcionais;

• Válvulas de bloqueio;

• Válvulas de pressão;

• Válvulas de fluxo (ou vazão);

• Válvulas de fechamento.

Simbologia

Tipos de Acionamentos

� Botoeira;

� Por alavanca;

� Por pedal.

Válvulas de sede ou de assento

Elemento de vedação das válvulas de assento podem ser esferas, pratos ou cones.

Válvulas de sede esférica

� Simples construção;

� Preço vantajoso.

Válvulas de sede ou de prato

Melhor vedação

Válvula direcional de prato de três vias acionada pneumaticamente

Válvulas corrediças (tipo gaveta)

� Força de atuação pequena;

� Curso é mais longo do que em válvulas de assento;

� Vedação destas válvulas é problemática.

Válvula corrediça plana longitudinal

Melhor vedação

Válvula corrediça giratória� Construídas para acionamento manual ou por pedal;

� Difícil adaptar outro tipo de acionamento a essas válvulas;

� Mediante o deslocamento rotativo de duas corrediças podem ser comunicados seus canais entre si.

Válvula de retenção com mola� Bloqueia completamente a passagem em uma direção e

na direção, o ar passa com a mínima queda de pressão.� O fechamento pode ser feito por cone, esfera, placa ou

membrana.

Válvula “OU”

Tendo pressão em qualquer uma das duas entradas tem-se pressão na saída.

A = X + Y

Válvula “E”Tem-se pressão na saída somente se as duas entradas tiverem pressão simultaneamente.

A = X . Y

Válvula de escape rápido

� Aumentam a velocidade no cilindro;

� Usadas próximas aos cilindros (principalmente de ação simples).

Válvula reguladora de pressão

� Regulam a pressão da linha secundária;

� Pressão de trabalho constante;

� Estabilidade dos elementos de trabalho.

Válvula reguladora de fluxo bidirecional

Influencia o fluxo de ar comprimido

Válvula reguladora de fluxo unidirecional

Válvulas de fechamento

Abrem e fecham a passagem de fluxo

Válvulas de retardo•Temporizador;

•Segurança.

Contadores

Controle e monitoramento de operações seqüenciais.

Sensor fluídico de proximidade

Sensor fluídico de proximidade trabalha sem contato mecânico, detectando a presença ou

passagem de algum objeto

Geradores de vácuo

� Efeito Venturi;

� Bomba de vácuo.

Geradores de vácuo compactos

Ventosas

Fixação e transporte de cargas

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