TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL SISTEMAS HIDRÁULICOS … · introdução de sistemas...

TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS

Eng. Diogo Pedriali

Rev. 01 Mogi Guaçu – São Paulo – Brasil

Agosto de 2013

© Copyright 2013 – Diogo Pedriali

É PERMITIDA A REPRODUÇÃO DO PRESENTE MATERIAL, DESDE QUE TENHA FINS EDUCACIONAIS OU DE PESQUISA, DEVENDO, NO ENTANTO, SER MENCIONADOS EXPRESSAMENTE OS DIREITOS AUTORAIS RESERVADOS AO AUTOR. É VEDADA A REPRODUÇÃO PARA QUAISQUER OUTROS FINS, A MENOS QUE CONCEDIDA EXPRESSA AUTORIZAÇÃO PELO AUTOR.

Sumário

1 Introdução aos sistemas hidráulicos e pneumáticos ......................................3 1.1 Vantagens dos circuitos de potência hidráulico/pneumático ...........................4 1.2 Aplicações da Hidráulica e Pneumática ..........................................................5 1.3 Vantagens do ar comprimido...........................................................................8 1.4 Limitações do ar comprimido...........................................................................8 1.5 Produção do ar comprimido.............................................................................8

2 Introdução à Hidráulica.......................................................................................9 2.1 Princípios Físicos da Hidráulica.......................................................................9

2.1.1 Definição de Pressão ................................................................................9 2.1.2 Pressão hidrostática ................................................................................10 2.1.3 Medidor de pressão - Manômetro............................................................10 2.1.4 Lei de Pascal ...........................................................................................11 2.1.5 Conservação de Energia .........................................................................14 2.1.6 Transmissão de Força.............................................................................15

3 Tipos de compressores Pneumáticos .............................................................16 3.1 Compressores de Êmbolo .............................................................................16 3.2 Compressores Rotativos ...............................................................................17 3.3 Turbo- compressores ....................................................................................19

4 Distribuição do ar comprimido.........................................................................20 4.1 Composição da rede .....................................................................................21 4.2 Tubulação Pneumática..................................................................................21

5 Preparação do ar comprimido..........................................................................23 5.1 Tratamento do ar ...........................................................................................23

6 Elementos pneumáticos de trabalho ...............................................................27 6.1 Movimentos Lineares: ...................................................................................27 6.2 Movimentos Rotativos: ..................................................................................28 6.3 Motores pneumáticos ....................................................................................30

7 Cadeia de Comandos para sistemas Pneumáticos........................................30

8 Válvulas Direcionais..........................................................................................31 8.1 Simbologia.....................................................................................................31 8.2 Acionadores de Válvulas ...............................................................................36 8.3 Válvulas Combinadas....................................................................................36 8.4 Válvulas de bloqueio .....................................................................................37 8.5 Válvulas de Fluxo ..........................................................................................40 8.6 Válvulas de pressão ......................................................................................42

9 Designação dos Elementos Pneumáticos.......................................................43


Eng. Diogo Pedriali 2

10 Métodos de Representação de Movimentos...................................................44 10.1 Representação Vetorial .................................................................................44 10.2 Representação algébrica...............................................................................45 10.3 Representação Trajeto-Passo.......................................................................45 10.4 Representação Trajeto-Tempo......................................................................45

11 Sequência de Criação de Um Sistema Pneumático .......................................46

12 Eletropneumática ..............................................................................................47 12.1 Introdução aos circuitos eletropneumáticos...................................................47 12.2 Vantagens dos circuitos eletropneumáticos ..................................................47 12.3 Fonte de Alimentação....................................................................................48 12.4 Elementos de sinais ......................................................................................48 12.5 Identificação numérica de contatos em eletropneumática.............................49 12.6 Sensores .......................................................................................................50 12.7 Elementos processadores de sinais ..............................................................51 12.8 Conversores de sinais eletropneumáticos.....................................................52 12.9 Estudo de Caso.............................................................................................52

13 Controladores lógicos programáveis ..............................................................53

Bibliografia...............................................................................................................57



1 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS HIDRÁULICOS E

PNEUMÁTICOS

A tecnologia da hidráulica e pneumática engloba a geração, controle e

transmissão de energia empregando um fluido pressurizado.

Inúmeras máquinas e processos industriais utilizam um fluido para desenvolver

uma força para mover um objeto ou controlar uma ação, principalmente devido ao

fato de que as máquinas e os processos estão tornando-se cada vez mais

automatizados para fazer frente à competição e reduzir o erro humano.

Figura 1 – Esquema de um Sistema Hidráulico típico



1.1 Vantagens dos circuitos de potência hidráulico/pneumático

• Facilidade e precisão no controle

• Multiplicação de forças

• Forças ou torques constantes, independente da velocidade

• Simplicidade

• Segurança

• Economia

Figura 2 – Esquema de um Sistema Pneumático típico



1.2 Aplicações da Hidráulica e Pneumática

Agricultura: Máquinas e implementos agrícolas

utilizam cilindros hidráulicos para mover arados,

debulhadores, semeadores, colhedores, escavadoras,

etc.

Indústria automobilística: Operação de prensas,

sistemas de montagem de peças, ferramentas pneumáticas,

manipuladores hidráulicos, etc.

Aviação: Trem de aterrissagem, controle

de lemes, elevadores e compensadores de

potência.

Construção civil: Máquinas para

movimentação de terra, abertura de estradas,

túneis, barragens, canais, etc. Alguns

equipamentos que utilizam potência de um

fluido são: escavadeiras, niveladores,

britadeiras, perfuratrizes, carregadeira, etc.

Indústria química: Atuação e controle pneumático de

válvulas, alimentadores, atuadores, operação de

misturadores, câmaras de tratamento e transportadores.

Militar: Mecanismos de movimentação elevação,

direcionamento, posicionamento de equipamentos de

defesa em tanques, navios, porta-aviões, aeronaves, etc.



Alimentos: Sistemas sequenciais de processamento,

enchimento, embalagem, rotulação e distribuição de alimentos.

Madeira: Elementos hidráulicos e pneumáticos são

utilizados em equipamentos descascadores,

transportadores, deslizadores, aparadores, movimento de

serras, laminação, lixação, colagem e polimento.

Manuseio e transporte de materiais: Empilhadeiras

e transportadores que utilizam hastes telescópias, garras

pneumáticas, guindastes, guinchos, elevadores, carretas

basculantes, rampas de inclinação, etc.

Marinha: Manuseio de carga em portos,

operação de dragas em hidrovias, eclusas em rios e

canais, abertura de válvulas borboletas, operações

em docas e estaleiros.

Máquinas-ferramentas: Controle de movimento da

mesa de uma fresadora, avanço das ferramentas de corte

em tornos, avanço e alimentação de brocas helicoidais,

impulsão de prensas, etc.

Mineração: Equipamentos para escavação,

classificação, manuseio, transporte, esmagadores, pás

mecânicas, guindastes, ferramentas portáteis,

britadeiras, martelos, etc.



Papel: Válvulas proporcionais hidráulicas são

usadas para o ajuste de pressão nos rolos de calandra.

Potência hidráulica é utilizada em prensas,

alimentadores, bobinadores, desfibradores, unidades de

laminação etc.

Petróleo: A instrumentação pneumática é muito

importante na indústria de petróleo pelo fato de não gerar

faíscas em áreas classificadas para riscos de explosão. O

controle pneumático de válvulas de controle para vazão e nível

de tanques também é extensamente utilizado em refinarias.

Plásticos: As pressões de injeção, pré-

moldagem e moldagem são exercidas e controladas

por sistemas hidráulicos. Na máquina injetora, o

material plástico é forçado nas cavidades da matriz

através de potência hidráulica.

Impressão: Válvulas proporcionais hidráulicas

podem ser utilizadas para o avanço gradativo,

aceleração, desaceleração, frenagem, pressão do rolo e

tracionamento das folhas em prensas de impressão.

Ferrovias: Potência hidráulica é utilizada em

freios, sistema de suspensão, portas, ajuste de

dormentes em ferrovias, etc.

Aços: Prensas hidráulicas são utilizadas para

conformação de lingotes, extrusão de peças em matrizes,

operação de abertura e fechamento de porta de fornalhas,

manipulação de cadinhos de metal fundido, etc.



1.3 Vantagens do ar comprimido

• Disponibilidade

• Transporte do ar (sem preocupação com o retorno)

• Armazenamento: reservatório

• Insensível as variações de temperatura

• Segurança: (risco de explosão nula)

• Limpeza

• Velocidade dos atuadores

• Regulagem das velocidades e forças de trabalho

1.4 Limitações do ar comprimido

• Necessita preparação (impurezas e umidade)

• Compressibilidade (ocasiona velocidades não uniformes)

• Forças (baixas pressões)

• Escape do ar: ruidoso, porém contornável

1.5 Produção do ar comprimido

• Compressores

• Estação central de distribuição – rede tubular

TIPOS DE COMPRESSORES

COMPRESSOR ROTATIVO

TURBO- COMPRESSOR

COMPRESSOR DE ÊMBOLO –

CURSO LINEAR

COMPRESSOR DE MEMBRANA

COMPRESSOR DE ÊMBOLO

TURBO- COMPRESSOSOR

AXIAL

TURBO- COMPRESSOR

RADIAL

COMPRESSOR DE PARAFUSOS HELICOIDAS

COMPRESSOR DE LÓBULOS

COMPRESSOR MULTICELULAR DE PALHETAS

Figura 3 – Classificação dos compressores



2 INTRODUÇÃO À HIDRÁULICA

Experiências têm mostrado que a hidráulica vem se destacando e ganhando

espaço como um meio de transmissão de energia nos mais variados segmentos do

mercado, sendo a Hidráulica Industrial e Móbil as que apresentam um maior

crescimento. Porém, pode-se notar que a hidráulica está presente em todos os

setores industriais. Amplas áreas de automatização foram possíveis com a

introdução de sistemas hidráulicos para controle de movimentos.

O termo Hidráulica derivou-se da raiz grega Hidro, que tem o significado de

água, por essa razão entendem-se por Hidráulica todas as leis e comportamentos

relativos à água ou outro fluido, ou seja, Hidráulica é o estudo das características e

uso dos fluidos sob pressão.

2.1 Princípios Físicos da Hidráulica

2.1.1 Definição de Pressão

Pressão é a força exercida por unidade de superfície. Em hidráulica, a pressão

é expressa em Pa, kgf/cm2, atm ou bar. A pressão também poderá ser expressa em

psi (Pound per square inch) que significa libra força por polegada quadrada, abrevia-

se lbf/pol2.



2.1.2 Pressão hidrostática

É a pressão exercida por uma coluna de líquido, e é dada pela seguinte

expressão:

Exemplos:

2.1.3 Medidor de pressão - Manômetro

O manômetro é um aparelho que mede um diferencial de pressão. Dois tipos

de manômetros são utilizados nos sistemas hidráulicos: o de Bourdon e o de núcleo

móvel.

Principal tipo de manômetro: Manômetro de Bourdon

O tubo de Bourdon consiste de uma escala calibrada em unidades de pressão

e de um ponteiro ligado, através de um mecanismo, a um tubo oval, em forma de

"C". Esse tubo é ligado à pressão a ser medida.



Funcionamento

Conforme a pressão aumenta no sistema, o tubo de Bourdon tende a

endireitar-se devido às diferenças nas áreas entre os diâmetros interno e externo do

tubo. Esta ação de endireitamento provoca o movimento do ponteiro, proporcional

ao movimento do tubo, que registra o valor da pressão no mostrador.

Os manômetros de Bourdon são instrumentos de boa precisão com valores

variando entre 0,1 e 3% da escala total. São usados geralmente para trabalhos de

laboratórios ou em sistemas onde a determinação da pressão é de muita

importância.

2.1.4 Lei de Pascal

A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma

em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais.

Quando aplicamos uma força de 10 kgf em uma área de 1cm2, obtemos como

resultado uma pressão interna de 10 kgf/cm2 agindo em toda a parede do recipiente

com a mesma intensidade.

Este princípio, descoberto e enunciado por Pascal, levou à construção da

primeira prensa hidráulica no princípio da Revolução Industrial.

Princípio da Prensa Hidráulica (multiplicação de força)



Sabemos que:

Portanto:

Temos que a pressão, agindo em todos os sentidos internamente na câmara

da prensa, é de 10 Kgf/cm2.

Esta pressão suportará um peso de 1000 Kgf se tivermos uma área A2 de 100

cm2, sendo:

Temos:

Podemos considerar que as forças são proporcionais às áreas dos pistões.



Fatores de Conversão de Unidades de Pressão

Equivalência entre Unidades de Pressão

Na prática, podemos considerar:



2.1.5 Conservação de Energia

Relembrando um princípio enunciado por Lavoisier, onde ele menciona:

"Na natureza nada se cria e nada se perde tudo se transforma."

Realmente não podemos criar uma nova energia e nem tão pouco destruí-la e

sim transformá-la em novas formas de energia. Quando desejamos realizar uma

multiplicação de forças significa que teremos o pistão maior, movido pelo fluido

deslocado pelo pistão menor, sendo que a distância de cada pistão seja

inversamente proporcional às suas áreas.

O que se ganha em relação à força tem que ser sacrificado em distância ou

velocidade.

Quando o pistão de área = 1 cm2 se move 10cm desloca um volume de 10cm3

para o pistão de área = 10 cm2. Consequentemente, o mesmo movimentará apenas

1cm de curso, já que o volume de fluido deslocado é o mesmo.



2.1.6 Transmissão de Força

Os quatro métodos de transmissão de energia: mecânica, elétrica, hidráulica e

pneumática, são capazes de transmitir forças estáticas (energia potencial) tanto

quanto a energia cinética.

Quando uma força estática é transmitida em um líquido, essa transmissão

ocorre de modo especial. Para ilustrar, vamos comparar como a transmissão ocorre

através de um sólido e através de um líquido em um recipiente fechado.

Força Transmitida através de um Sólido

A força através de um sólido é transmitida em uma direção. Se empurrarmos o

sólido em uma direção, a força é transmitida ao lado oposto, diretamente.

Força Transmitida através de um Líquido

Se empurrarmos o tampão de um recipiente cheio de líquido, o líquido do

recipiente transmitirá pressão sempre da mesma maneira, independentemente de

como ela é gerada e da forma do mesmo.



3 TIPOS DE COMPRESSORES PNEUMÁTICOS

3.1 Compressores de Êmbolo

De pistão simples.

De pistão de 2 ou mais estágios.

Figura 4 – Compressor de pistão

Figura 5 – Compressor de pistão de 2 estágios



De membrana.

3.2 Compressores Rotativos

Multicelular.

Figura 6 – Compressor de membrana

Figura 7 – Compressor de palhetas



Duplo parafuso.

Lóbulos (roots).

Figura 8 – Compressor de duplo parafuso

Figura 9 – Compressor de lóbulos



3.3 Turbo- compressores

Axial.

Radial.

Figura 10 – Turbo-compressor axial

Figura 11 – Turbo-compressor radial



4 DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO

Implantação da rede de distribuição para determinação dos setores e pontos de

alimentação.

Figura 13 – Rede de circuito aberto Indicada quando se deseja abastecer pontos isolados ou distantes

Figura 12 – Rede de circuito fechado Distribui-se sobre todo o setor de produção, facilitando a instalação



4.1 Composição da rede

4.2 Tubulação Pneumática

• Pode ser de cobre, tubo de aço galvanizado (em geral SCH 40), latão,

aço liga, borracha para proporcionar flexibilidade.

• Deve-se utilizar inclinação de 1% a 2%, para recolher condensação e

impurezas.

• A montagem externa auxilia na detecção e correção de vazamentos

• Devem-se instalar derivações com drenos na parte inferior para retirada

da umidade.

• Devem-se utilizar tubulações secundárias com válvula de fechamento



1. Compressor de Parafuso

2. Reservatório de ar

3. Pré-filtro

4. Secador de ar por refrigeração

5. Filtros

Figura 14 – Esquema de instalação pneumática

Figura 15 – Instalação típica do compressor e de tratamento do ar comprimido



5 PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO

5.1 Tratamento do ar

Retirada de impurezas: sujeira, ferrugem, óleo e umidade.

Secagem do ar:

Retirada da umidade primária presente no reservatório do compressor

Pode-se realizar a secagem do ar por absorção: método que utiliza processo

químico que reage com a água e que não permite recuperação.

Figura 16 – Secagem por Absorção



Pode-se realizar a secagem do ar por adsorção: método que utiliza processo

físico que utiliza dióxido de silício (silica gel) e que permite recuperação por

aquecimento.

Pode-se realizar a secagem do ar por resfriamento: método que utiliza

processo de redução da temperatura até o ponto de orvalho (~17ºC).

Figura 17 – Secagem por Adsorção

Figura 18 – Secagem por Resfriamento



Retirada da umidade secundária presente no local de consumo do ar

comprimido.

Filtro de ar comprimido

Para tratar a umidade secundário geralmente é utilizado filtro de ar comprimido

para retirar principalmente as impurezas particuladas.

Lubrificador de ar comprimido

Também é necessário utilizar o lubrificador de ar comprimido para proteger as

tubulações e componentes do sistema pneumático contro posível oxidação e evitar

desgastes mecânicos.

O lubrificador de ar comprimido de faz valer do efeito Venturi para

aspergir/pulverizar óleo no sistema pneumático.

O efeito Venturi consiste em que um fluido em movimento dentro de um duto

fechado diminui sua pressão ao aumentar a velocidade depois de passar por uma

zona de seção menor. Se neste ponto do duto se introduz o extremo de outro duto,

Figura 19 – Filtro de ar comprimido



se produz uma aspiração do fluido contido neste segundo conduto. Este efeito,

demonstrado em 1797, recebe seu nome do físico italiano Giovanni Battista Venturi

(1746-1822).

Unidade de conservação

A unidade de conservação de ar comprimido é constituída por filtro de ar

comprimido, regulador de pressão e lubrificador de ar comprimido. Também

denominado comumente de FRL.

Figura 20 – Esquema do efeito Venturi

Figura 21 – Unidade de conservação



6 ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE TRABALHO

Elementos de transformação da energia pneumática em trabalho mecânico.

6.1 Movimentos Lineares:

Cilindro de simples ação com retorno por mola.

Exerce força somente no avanço.

Cilindro de dupla ação

Exerce forças no avanço e retorno.

Figura 22 – Cilindro de simples ação com retorno por mola

Figura 23 – Cilindro de dupla ação



Cilindro de dupla ação com amortecimento regulável

Cilindro com haste passante

6.2 Movimentos Rotativos:

Cilindro rotativo (cremalheira)

Figura 24 – Cilindro de dupla ação com amortecedor

Figura 25 – Cilindro com haste passante

Figura 26 – Cilindro rotativo



Cilindro rotativo de aleta (DSR)

Figura 27 – Cilindro rotativo de aleta



6.3 Motores pneumáticos

Os motores pneumáticos podem atingir altas rotações (até 10000 rpm) e

potências que variam entre 0,1 CV a 24 CV.

Motor de Palhetas

7 CADEIA DE COMANDOS PARA SISTEMAS PNEUMÁTICOS

Figura 28 – Motor de palhetas

Figura 29 – Cadeia de comandos



8 VÁLVULAS DIRECIONAIS

As válvulas direcionais são utilizadas para a realização do direcionamento do

fluxo de ar no sistema pneumático.

8.1 Simbologia

Figura 30 – Desenvolvimento dos símbolos das válvulas direcionais

Figura 31 – Identificação das conexões para válvulas direcionais



Figura 32 – Tipos de válvulas direcionais



Figura 33 – Tipos de acionamentos para válvulas direcionais



8.2 Acionadores de Válvulas

8.3 Válvulas Combinadas

Figura 34 – Válvulas Compactas Figura 35 – Válvulas ISO



8.4 Válvulas de bloqueio

As válvulas de bloqueio têm como principal função bloquear a passagem de ar

em sentidos específicos.

Válvula de Retenção: impede a passagem do ar em um sentido e permite

passagem do ar no sentido oposto.

Válvula Alternadora: simula o elemento eletrônico “OU” deixando o fluxo de ar

passar por um sentido ou por outro sentido.

Figura 36 – Válvula de retenção

Figura 37 – Válvula alternadora



Válvula de Simultaneidade: simula o elemento eletrônico “E” deixando o fluxo

de ar passar apenas quando se pilota as duas fases da válvula.

Figura 38 – Exemplo de aplicação da válvula alternadora

Figura 39 – Válvula de simultaneidade



Válvula de Escape Rápido: utilizada para aumento da velocidade de avanço e

de retorno dos cilíndros.

Figura 40 – Exemplo de aplicação da válvula de simultaneidade

Figura 41 – Válvula de escape rápido



8.5 Válvulas de Fluxo

As válvulas de fluxo influenciam na vazão de ar nos atuadores. São utilizadas

para o ajuste de velocidade em cilindros e rotação de motores.

Válvula reguladora de fluxo bidirecional: realiza o ajuste nos dois sentidos

do fluxo de ar de forma igual.

Figura 42 – Exemplo de aplicação da válvula de escape rápido

Figura 43 – Válvula reguladora de fluxo bidirecional



Válvula reguladora de fluxo unidirecional: realiza o ajuste em apenas um

sentido do fluxo de ar.

Figura 44 – Válvula reguladora de fluxo unidirecional

Figura 46 – Válvula reguladora na entrada de ar

Figura 45 – Válvula reguladora na saída de ar



8.6 Válvulas de pressão

As válvulas de pressão realizam a regulagem de pressão do sistema, ou seja,

regulam o escape de ar para a atmosfera.

Válvula limitadora de pressão: atua como uma válvula de alívio (válvula de

segurança), caso a pressão do sistema exceda o limite máximo, esta válvula

realizará a disperção do ar excedente para fora do sistema.

Válvula temporizadora: é utilizada para temporizar um sinal.

Figura 47 – Válvula limitadora de pressão

Figura 48 – Válvula temporizadora



9 DESIGNAÇÃO DOS ELEMENTOS PNEUMÁTICOS



10 MÉTODOS DE REPRESENTAÇÃO DE MOVIMENTOS

Considere o sistema pneumático de uma transportadora de caixa, como exibido

abaixo:

Sequência de trabalho:

1. A avança lentamente

2. B avança lentamente

3. A retorna

4. B retorna

10.1 Representação Vetorial

Avanço da haste

Retorno da haste

A

B

A

B



10.2 Representação algébrica

A + B + A – B –

10.3 Representação Trajeto-Passo

Não leva em consideração o tempo de avanço e retorno dos cilindros.

10.4 Representação Trajeto-Tempo

Leva em consideração o tempo de avanço e retorno dos cilindros.



11 SEQUÊNCIA DE CRIAÇÃO DE UM SISTEMA PNEUMÁTICO

1º Passo - Definição dos componentes atuadores e acionadores

2º Passo - Interligação dos componentes

3º Passo - Definição dos métodos de acionamento das válvulas



12 ELETROPNEUMÁTICA

12.1 Introdução aos circuitos eletropneumáticos.

A utilização de sistemas eletropneumáticos em substituição aos sistemas

pneumáticos mostra-se vantajosa em diversas situações que envolvam velocidade

de transmissão, perdas, segurança, etc. No entanto, os elementos pneumáticos

mostram-se imprescindíveis dentro da cadeia de comando em função de seu tipo de

construção, da segurança que apresentam e da velocidade de trabalho. Abaixo

apresentamos uma Cadeia de Comando e a comparação.

12.2 Vantagens dos circuitos eletropneumáticos

Pneumática:

• Forças

• Velocidades de deslocamento

Elétrica:

• Possibilidade de pilotar válvulas em longas distâncias

• Grande velocidade dos sinais elétricos

• Utilização de circuitos compactos



12.3 Fonte de Alimentação

Tensão de trabalho: 24 V

Tipo de gerador: contínuo

U = 24 V

Exemplo de alimentação de energia em circuito de comando para

eletropneumática:

12.4 Elementos de sinais

Elementos de sinais acionados por esforços manuais



12.5 Identificação numérica de contatos em eletropneumática



Roletes acionados por esforços mecânicos

12.6 Sensores

Sensor Indutivo: reage somente na presença de metais tendo sensibilidade às

alterações do campo magnético do sensor.

Sensor Capacitivo: é acionado por qualquer material, pois tem sensibilidade

às alterações do dielétrico do capacitor.

Sensor Óptico: é acionado por materiais reflexivos.

Figura 49 – Sensor indutivo

Figura 50 – Sensor capacitivo

Figura 51 – Sensor óptico



Alimentação dos sensores

A corrente máxima de operação dos sensores deve ser de 200 mA.

12.7 Elementos processadores de sinais

Relés

Os relés nada mais são do que interruptores acioanados

aletromagneticamente, que podem converter sinais de diferentes potências, auxiliam

em acionamentos simultâneos e podem efetuar a inversão de sinais.

Considera-se que quando existe um contato energizado a chave/relé mantém-

se em posição acionada e quando existe um contato desenergizado a chave/relé

retorna à posição inicial (devido mola do componente).

Exemplo de aplicação:



12.8 Conversores de sinais eletropneumáticos

Os conversores de sinais transformam sinais elétricos em pneumáticos

Eletroválvulas

12.9 Estudo de Caso

Comando Eletropneumático direto

Operação: A haste de um cilindro de dupla ação deve avançar ao comando

direto de um botão pulsador (S1), e recuar ao comando de outro botão (S2).



13 CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

Os Controladores Lógicos Programáveis (CLP´s) são equipamentos eletrônicos

de última geração utilizados em sistemas de automação flexível. Permitem

desenvolver e alterar facilmente a lógica para acionamento de saídas em função das

entradas. Desta forma, pode-se utilizar inúmeros pontos de entrada do sinal para

controlar os pontos de saída.

Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), é um

equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações

industriais.

Segundo a NEMA (National Manufactures Association) é um aparelho

eletrônico digital que utiliza uma memória programável que armazena internamente

instruções e implementa funções específicas, tais como lógica, seqüência,

temporização, contagem e aritmética, controlando por meio de módulos de entradas

e saídas vários tipos de máquinas ou processos.

As vantagens dos controladores lógico programáveis em relação a outros

sistemas convencionais são:

• Ocupam menos espaço;

• Requerem menor potência elétrica;

• São reutilizáveis;

• São programáveis permitindo alterar parâmetros de controle;

• Tem maior confiabilidade;

• Facilidade de manutenção;

• Oferece maior flexibilidade;

• Permitem interface de comunicação com outros CLP`s e computadores;

• Permitem maior rapidez na elaboração do projeto.

O CLP é composto de módulos de entradas digitais ou analógicas. As entradas

digitais são agrupadas em conjuntos de 8 ou 16 (cada uma delas é um bit) de forma

que a unidade central de processamento pode tratar as informações como bytes ou

words.



As entradas analógicas têm seu valor convertido para binário para que a CPU

possa considerá-las e tratá-las. A lógica a que são submetidas as entradas para

gerar as saídas é programada pelo usuário do sistema.

As saídas também podem ser digitais ou analógicas. A exemplo das entradas,

as saídas digitais são tratadas em conjunto de 8 ou 16, e as analógicas são

resultados da conversão de um valor digital gerado pela CPU.

A lógica desenvolvida pelo CLP com os sinais de entrada para acionar suas

saídas é programável. É possível desenvolver lógicas combinatórias, lógicas

seqüenciais e também uma composição das duas.

Como o CLP busca substituir elementos/componentes eletroeletrônicos de

acionamento, a linguagem utilizada na sua programação é similar à linguagem de

diagramas lógicos de acionamento desenvolvida por eletrotécnicos, técnicos,

eletricistas ou profissionais da área de controle.

Uma das vantagens dos modernos CLP´s é a sua capacidade de expansão,

podendo acoplar vários módulos, aumentando substancialmente a capacidade de

entradas e saídas para controle.

Cada fabricante adota nomenclatura própria para as entradas e saídas e seus

símbolos são similares. Para efeito de exemplo, o CLP MITSUBISHI deve-se utilizar

alguns códigos específicos.

Os CLP´s MITSUBISHI são fabricados em varias séries, sendo a serie FX com

modelos expansíveis e não expansíveis.

As entradas serão tratadas com a nomenclatura X e as saídas Y, os números

de identificação são octais, não existem os números 8 e 9.



O CLP possui sistema de ligação PNP e NPN opcional, embora o mais utilizado

no Brasil seja o PNP, também denominado positivo, onde o comum de ligação é 24

Vcc.

Na programação através do computador é necessária a instalação de um

conversor RS-422 para RS-322 acoplado a COM 1 ou COM 2. Pode-se ainda utilizar

uma IHM (interface homem-máquina) para alterar a programação diretamente no

sistema de controle.

O software utilizado é o GX Developer para CLP MITSUBISH trabalhando no

ambiente Windows, e os modos de programação mais comuns são:

- LADDER onde o método empregado é o de um diagrama de relés horizontal

onde são inseridos os símbolos das entradas, saídas, contatos e as respectivas

identificações linha a linha.

- LISTA DE INSTRUCÕES permite ao programador atribuir nomes

mnemônicos que são instruções de comando para que a CPU execute.

Após ter sido elaborado o programa este precisa ser transferido para o CLP,

gravando na sua memória, sendo que a operação inversa também é possível de ser

feita.

Os principais símbolos utilizados na programação de CLPs, buscam

representar os contatos abertos e fechados, e os relés utilizados em circuitos de

comandos elétricos.

Estes símbolos são apresentados na figura abaixo:

Figura 52 – Símbolos utilizados em programação de CLPs



Exemplo de aplicação

Elaborar o diagrama Ladder para o circuito eletropneumático abaixo, que

cumpra o diagrama de tempo e obedeçam as seguintes condições:

- Acionamento por botão com trava (X0)

- Manter a haste avançada por 5 seg.



Bibliografia

NOLL, V; BONACORSO, N. G. Automação Eletropneumática. São Paulo: Érica. FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação pneumática: projetos, dimensionamento e análise de circuitos. 4. ed. São Paulo: Erica, 2006. 324 p. FRANCHI, C. Moro; CAMARGO, Valter L. A. Controladores Lógicos Programáveis: Sistemas Discretos. São Paulo: Érica.

FESTO DIDACTIC. Introdução a pneumática. 1998. 93 p. SCHRADER BELLOWS. Automação pneumática. 4. ed. Belo Horizonte. 1988. 125p. FESTO DIDACTIC. Manutenção em sistemas hidráulicos. 1992. 66 p. MEIXNER, H., SAUER, E. Introdução a sistemas eletropneumáticos. São Paulo: Festo Didactic, 1996. 166 p. STEWART, Harry L. Pneumática e hidráulica. 3.ed. São Paulo: Hemus, 481 p.

TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL SISTEMAS HIDRÁULICOS … · introdução de sistemas...

Documents

Transcript of TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL SISTEMAS HIDRÁULICOS … · introdução de sistemas...