Transcript
"ΠΟΣΤΙΛ" Β ΣΙΧ" ΔΕ ΠΝΕΥΜ ΤΙΧ" ΕΛΕΤΡΟΠΝΕΥΜ ΤΙΧ" ΗΙΔΡ ΥΛΙΧ"
P N E U M Á T I CA
Pneumática é a ciência que estuda as propriedades físicas do ar
e dos gases em geral. O termo pneumático é derivado grego "pneumos"
ou "pneuma", que significa respiração, sopro, e é definido como o
segmento da física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos
relacionados com os gases e com o vácuo, bem como estuda a conversão
de energia produzida pelo ar em energia mecânica, através de seus
elementos de trabalho. PNEUMÁTICA É O RAMO DA FÍSICA QUE TRATA DAS
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS GASES.
Como o próprio nome indica a pneumática trabalha com Ar
Comprimido, Hidráulica com óleo. Os Circuitos Hidráulicos e
Pneumáticos são muito semelhantes e funciona de maneira parecida, a
única diferença é que dentro deles corre o Ar comprimido a baixa
pressão fornecido pelo Compressor, ou o Óleo Hidráulico com alta
pressão enviado pelas Bombas Hidráulicas.
Podemos dizer que quando precisamos de uma pequena força para
movimentar pequenos objetos, leves, usamos a Pneumática, enquanto que
quando precisamos fazer uma grande força para movimentar grandes
objetos, pesados, usamos a Hidráulica. O resultado final da aplicação
da força é resultante da baixa pressão encontrada nos circuitos
pneumáticos e da alta pressão encontrada nos circuitos hidráulicos.
Precisamos estar sempre cientes, que tanto a pneumática quanto a
hidráulica são Sistemas de Controle de Força e Movimento.
SISTEMA PNEUMÁTICO
É um mecanismo que funciona com ar comprimido. É composto de
tubulações e válvulas cuja função é transformar a pressão do fluido
ali confinado, em força mecânica para transmitir movimento
controlado. Os circuitos pneumáticos geralmente são utilizados para
transmitir movimento em equipamentos que não necessitam de grande
esforço de operação, pois sua principal característica é trabalhar
com baixa pressão e pouca força de movimentação. Exemplos de atuação
da força pneumática: máquinas de manufaturas, abertura e fechamento
da porta de ônibus, ferramentas pneumáticas (brocas de dentista),
martelo, furadeira, parafusadeira, britadeira, dosadora, lixadeira,
soldadora, freio a ar, atuadores lineares e rotativos, motores
pneumáticos, válvulas de controle, injetoras, prensas de impacto,
sistemas de pintura, robótica e outras infindáveis aplicações.
P R E S S Ã O
Pressão é o termo que define quanta força é aplicada numa certa
área. A definição técnica de pressão é força por unidade de área. P =
F / A. Pressão Absoluta é a pressão medida a partir de um ponto de
referência zero ou completo vácuo. É usada para medir pressão
atmosférica. Pressão Manométrica é a pressão contida em um circuito,
não levando em conta a pressão atmosférica. Pressão diferencial é a
diferença entre duas pressões agindo em lados opostos a uma
superfície.
Unidades de medida de pressão pneumática encontrada nas máquinas
industriais: Quilograma-força por centímetro quadrado (kgf/cm2),
Libra-força por polegada quadrada (Lb/ pol2) que é igual à Pounds per
Square Inch (PSI) no sistema Inglês, Pascal (pa), Bar (bar), Polegada
de mercúrio ("Hg), Polegada de água ("H2O), Atmosfera (atm).
Tabela de conversão de unidades:
1 Kgf/cm2 = 14,22 PSI;
1 bar = 14,5 PSI;
1PSI = 6894,76 pa;
1 atm = 14,73 PSI = 29,92 "Hg = 100 Kpa.
COMPRESSIBILIDADE
Um volume de ar , quando submetido por uma força exterior,
como, por exemplo, um pistão pneumático (cilindro), seu volume
inicial será reduzido, o ar fica preso no seu interior com maior
pressão, retraindo o pistão, revelando uma de suas propriedades
básicas: a compressibilidade, mostrado na figura a seguir:
ELASTICIDADE
A propriedade da elasticidade faz com que uma vez desfeita a
força da compressibilidade, a pressão do ar faz com que ele se
expanda novamente e o pistão volta ao seu ponto inicial distendido,
agora sem pressão nenhuma ou zero de pressão.
EXPANSIBILIDADE
O ar ocupa o lugar onde ele é colocado. Por sua qualidade
expansiva, seu volume é variável e ele facilmente se adapta a
qualquer recipiente onde é colocado. Sua forma é adaptada de acordo
com a pressão que nele é aplicada.
FLUXO DE AR
O fluxo produz o movimento. Podemos visualizá-lo cada vez que
abrimos uma torneira de água. O fluxo é o movimento do fluido causado
pela diferença de pressão em dois pontos. A companhia de água cria
uma pressão nos canos e, quando abrimos à torneira, a diferença de
pressão força a água para fora. Nos circuitos pneumáticos, os
compressores de ar criam à pressão que força o ar a executar um
trabalho mecânico. Temos duas formas de medir o fluxo: pela
velocidade ou pela vazão.
Velocidade do fluido é a velocidade média de suas partículas ao
passar por um certo ponto. Ela é medida geralmente em metros por
segundo (m/seg.) ou metros por minuto (m/min) e também polegadas por
minuto (pol./min) ou pés por minuto (feet/min) no sistema inglês.
A vazão é o volume de fluido que passa por um ponto na unidade
de tempo. Geralmente é dada em pés cúbicos por minutos ou metros
cúbicos por minuto. Na aviação usam-se libras por minuto (PPM –
Pounds Per Minute).
Poucos são os usuários que têm uma noção de quanto custa o ar
comprimido. A maioria o considera uma fonte de energia barata, daí o
engano desses usuários. O custo do ar comprimido é de aproximadamente
U$ 0,30 para cada 1000 pés cúbicos por minuto ou 28 metros cúbicos
por minuto de ar comprimido consumido, para tanto é necessário os
técnicos na área estarem conscientes da utilização racional dos
equipamentos de compressão de ar.
COMPRESSORES DE AR
Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de certo
volume de ar admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada
pressão exigida na execução dos trabalhos dos atuadores pneumáticos,
e conseqüentemente os impulsores transmitem energia cinética ao ar.
Posteriormente, seu escoamento é retardado por meio de difusores,
obrigando a uma elevação de pressão.
Compressor monoestágio de pistÕes
Compressor multiestágio de pistões
Compressor de Parafusos
Compressor de palhetas
Vazão de ar dos compressores
Regulagem e acionamento dos compressores
O acionamento dos compressores é conforme as necessidades do
usuário, podendo ser por motor elétrico ou motor a explosão. Em
instalações industriais, aciona-se na maioria dos casos, com motor
elétrico. Tratando-se de uma estação móvel, emprega-se para o
acionamento um motor a explosão (gasolina ou óleo diesel).
Para combinar o volume de fornecimento com o consumo de ar, é
necessária uma regulagem dos compressores. Dois valores limites são
pré-estabelecidos: pressão Máxima e pressão Mínima, as quais
influenciam no volume fornecido. Encontramos, teoricamente, diversas
formas de regulagens que vão desde fechamento da sucção do ar até o
fechamento do fornecimento de pressão, entretanto a maneira que é
mais encontrada na prática é a regulagem intermitente que permite ao
compressor funcionar em dois campos: fornecimento em carga e parada
total.
Na regulagem intermitente, o ar produzido pelo compressor ao
atingir a pressão máxima regulada, tem seu motor elétrico desligado
por um pressostato (interruptor elétrico sensível à pressão) e ele
pára então de fornecer pressão, mantendo a carga já produzida no seu
reservatório. À medida que a pressão do ar vai sendo consumida e
baixa até um valor mínimo também pré-estabelecido, o pressostato liga
novamente o motor elétrico e o compressor começa a trabalhar outra
vez, fornecendo a pressão necessária para encher novamente o
reservatório.
Refrigeração dos compressores
O ar quente resultante da compressão aquece por demasia as
paredes do cilindro que alojam o pistão de compressão.
MELHOR Lugar de montagem dos compressores
A estação de compressores deve ser montada dentro de um
ambiente fechado, com proteção acústica devido ao grande barulho por
ele produzido. O mantenedor de funcionamento do compressor deve
utilizar sempre um abafador nos ouvidos.
MANUTENÇÃO DO COMPRESSOR
Esta é uma tarefa importante dentro do setor industrial. É
imprescindível seguir as instruções recomendadas pelo fabricante, que
conhece os pontos vitais de manutenção. Um plano semanal de
manutenção será previsto, e nele será programada uma verificação no
nível de lubrificação, nos lugares apropriados e, particularmente nos
mancais do compressor, motor e cárter. Drenar semanalmente a água
acumulada no tanque do compressor e, quando seu uso é muito
constante, drenar diariamente.
Reservatório de ar comprimido
O reservatório serve para a estabilização da distribuição do ar
comprimido. Ele elimina as oscilações de pressão na rede
distribuidora e, quando há momentaneamente alto consumo de ar, é uma
garantia de reserva. A grande superfície do reservatório refrigera o
ar suplementar, por isso se separa diretamente no reservatório, uma
parte da umidade do ar com água. A água encontrada nos reservatórios
de ar comprimido é resultante da condensação do ar quente de
compressão (aspirado e comprimido com a umidade encontrada na
atmosfera), resfriado pelo contato com o grande volume de ar fresco
do reservatório. A água, mais pesada, repousa no fundo do tanque e
deve ser diariamente, eliminada por intervenção manual.
Rede de distribuição do ar comprimido
Provocada pela sempre crescente racionalização e automatização
das instalações industriais, a necessidade de ar nas fábricas está
crescendo. Cada máquina e cada dispositivo requer sua quantidade de
ar que está sendo fornecido pelo compressor, através da rede
distribuidora. O diâmetro das tubulações deve ser capaz de alimentar
cada ponto de distribuição e manter uma carga de ar necessária para
manter em operação, cada ponto de utilização.
A escolha do diâmetro da tubulação não é realizada por
quaisquer fórmulas empíricas ou para aproveitar tubos por acaso
existentes em depósito, mas sim considerando-se:
- volume corrente (vazão)
- comprimento da rede
- queda de pressão admissível
- pressão de trabalho
- número de pontos de estrangulamento da rede
Rede de distribuição em circuito aberto
Consiste de uma tubulação única fornecedora de pressão. O ar do
compressor atua em toda extensão da tubulação, que possui em posições
estratégicas, os pontos de distribuição do ar.
Rede de distribuição em circuito fechado
Geralmente as tubulações principais são montadas em circuito
fechado. Partindo da tubulação principal, são instaladas as ligações
em derivação. Quando o consumo de ar é muito grande, consegue-se
mediante este tipo de montagem, uma alimentação uniforme. O ar flui
em ambas as direções.
PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO PARA ACIONAMENTO DE ATUADORES
Somente na prática é que encontramos exemplos onde se deve dar
muito valor à qualidade do ar comprimido. Impurezas em forma de
partículas de sujeira ou ferrugem, restos de óleo e umidade levam, em
muitos casos à falha em instalações e avarias nos elementos
pneumáticos. Devido a isso, todo sistema pneumático deve possuir
elementos que provoquem a filtragem e a devida limpeza do ar a ser
utilizado.
Na preparação do ar comprimido a ser utilizado no sistema,
encontramos três elementos básicos: Filtro, Regulador de Pressão e
Lubrificador.
Filtro de ar comprimido
Sua função é reter as partículas de impureza, bem como a água
condensada presentes no ar que por ele passa. O ar comprimido ao
entrar no copo do filtro, é forçado a um movimento de rotação por
meio de "rasgos direcionais". Com isso, separam-se as impurezas
maiores, bem como as gotículas de água, por meio da força centrífuga
e depositam-se no fundo do copo. O líquido condensado acumulado no
fundo do copo deve ser eliminado, o mais tardar ao atingir a marca do
nível máximo, já que se isto não ocorrer, o líquido será arrastado
novamente pelo ar que passa. Para tal prática, basta abrir o parafuso
de dreno no fundo do copo indicador. Alguns filtros possuem dreno
automático. As partículas sólidas, maiores que a porosidade do
filtro, serão retidas por este. Com o tempo, o acúmulo destas
partículas impede a passagem do ar. Portanto, o elemento filtrante
deve ser limpo ou substituído a intervalos regulares.
Regulador de pressão
Tem por função manter constante a pressão de trabalho,
independente da pressão fornecida pelo compressor de ar ou mesmo do
consumo do ar nos pontos de trabalho. A pressão é regulada por meio
de uma membrana. Uma das faces da membrana é submetida à pressão de
trabalho, enquanto que do outro lado da membrana, atua uma mola cuja
pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem.
Lubrificador de ar comprimido
O lubrificador tem a tarefa de abastecer suficientemente, com
materiais lubrificantes, os elementos pneumáticos. Os materiais
lubrificantes são necessários para garantir um desgaste mínimo dos
elementos móveis, manter tão mínimos quanto possível as forças de
atrito e proteger os aparelhos contra a corrosão.
Lubrificadores de óleo trabalham, geralmente, segundo o
princípio venturi. Segundo este princípio, a diminuição do diâmetro
da tubulação por onde passa o ar acarreta um aumento de sua
velocidade e por conseqüência acarreta uma queda de pressão na linha
de diminuição de área. Com isso, o venturi lubrificador começa a
funcionar automaticamente, quando houver fluxo, empurrando o óleo
lubrificante para as linhas de utilização do trabalho.
Unidade de condicionamento
A unidade de condicionamento é a combinação de um filtro de ar
comprimido, um regulador de pressão de ar comprimido e de um
lubrificador de ar comprimido, tudo num conjunto único o que facilita
a manutenção dos três itens mais importantes para a operação de um
sistema pneumático: a filtragem para manter o ar absolutamente limpo,
a regulagem da pressão para limitar a carga de trabalho dos
equipamentos e a lubrificação das partes móveis dos mecanismos, para
manter seus movimentos livres e uniformes, este elemento é
normalmente chamado de lubrefil.
DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO
O valor da pressão é normalmente indicado com um manômetro, do
qual existe diferentes dispositivos internos de comando, sendo mais
usado o tipo "tubo de Bourbon" que consiste de um tubo oco de forma
elíptica que tende a se esticar quando lhe é aplicado pressão e,
quando cessa esta pressão o tubo volta a sua posição inicial de
repouso. Neste tubo é preso um ponteiro que ao se movimentar passa
por uma escala graduada de indicação de pressão.
ACIONAMENTO DE ATUADORES PNEUMÁTICOS
Os atuadores pneumáticos, cilindros ou motores, são sempre
acionados pelas válvulas direcionais. Veremos a seguir uma série de
acionamentos:
ATUADORES PNEUMÁTICOS
São dispositivos que convertem a energia (pressão) contida no
ar comprimido, em trabalho. Nos circuitos pneumáticos, os atuadores
são ligados mecanicamente à carga a ser movimentada e assim, ao ser
influenciado pelo ar comprimido, sua energia é convertida em força ou
torque, que é transmitida à carga.
São os cilindros, os motores pneumáticos. A energia pneumática
será transformada, por cilindros pneumáticos, em movimentos
retilíneos e pelos motores pneumáticos em movimentos rotativos.
Na atuação linear encontramos na pneumática os seguintes tipos
de cilindros: cilindro de ação simples (retorno por mola), cilindro
de ação dupla com haste simples, cilindro de ação dupla com haste
dupla e eventualmente algum outro tipo de cilindro semelhante a um
destes citados, porém com alguma variação interna, como veremos mais
adiante.
CLASSIFICAÇÃO DOS ATUADORES PNEUMÁTICOS
Estão divididos em três grupos:
-Os que produzem movimentos lineares: são constituídos de
componentes que convertem a energia pneumática em movimento linear ou
angular. São representados pelos Cilindros Pneumáticos. Dependendo da
natureza dos movimentos, velocidade, força ou tipo, haverá um tipo
adequado para cada função.
-Os que produzem movimentos rotativos: convertem a energia
pneumática em energia mecânica, através de momento torsor (torque)
contínuo. São representados pelos Motores Pneumáticos e as Turbinas
Pneumáticas.
-Os que produzem movimentos oscilantes: convertem energia
pneumática em energia mecânica, através do movimento torsor (torque)
limitado por um número de graus ou movimentos. São representados
pelos Osciladores Pneumáticos ou Atuadores Giratórios.
CRITÉRIOS PARA SELEÇÃO DE ATUADOR PNEUMÁTICO
- Tipo de movimento a executar: rotativo ou linear
- Sentido de rotação e inversão
- Número de rotações e velocidade
- Torque e Força a executar
- Potência a desenvolver
- Uniformidade da força e velocidade
- Características em relação às influências ambientais internas
e externas
- Aspectos ergonométricos
ATUADORES LINEARES – CILINDROS PNEUMÁTICOS
cilindros se diferenciam entre si por detalhes construtivos, em
função de suas características de funcionamento e utilização.
Basicamente, existem dois tipos de cilindros:
Simples ação ou dupla ação. Além de outros
O cilindro de simples ação recebe esta denominação porque
utiliza ar comprimido para conduzir trabalho em um único
sentido do movimento, seja para avanço ou retorno.
Quando um cilindro pneumático utiliza ar comprimido para
produzir trabalho em ambos os sentidos de movimento (avanço e
retorno), diz-se que é um cilindro de Dupla, o tipo mais comum de
utilização.
O avançamento da haste do cilindro sempre vai ter mais força que
o retorno por possuir uma área maior, veja o exemplo abaixo.
Um cilindro de dupla ação possui o diâmetro de êmbolo de 80 mm e o
diâmetro de haste de 25 mm. A pressão de trabalho do cilindro é de 6 bar
(60 N/cm2). Quais são as forças teóricas que ele desenvolve no curso de
avanço e retorno?
Solução: calcular as áreas maior e menor do cilindro
A > = 3,14 x 80 x 80 = 5024 mm2
4
A < = 3,14 x (80-25 x 80-25) = 2826 mm2
4
Calcular a força exercida
Força avanço = Pressão x área = 6 kgf/cm2 x 50,24 cm2 =
301,8 kg
Força recuo = Pressão x área = 6 kgf/cm2 x 28.26 cm2 =
169.44 kg.
Cilindro de simples ação recuo
Cilindro de simples ação avanço
Cilindro de membrana
Cilindro tipo fole
Cilindro de dupla ação
Cilindro de dupla ação com haste passante
Cilindro de dupla ação sem haste
Cilindro de pressão diferencial
Cilindro com trava
VÁLVULAS DIRECIONAIS PNEUMÁTICAS
As válvulas pneumáticas são aparelhos de comando ou de
regulagem de partida, parada e direção. Elas comandam também a
pressão ou a vazão do meio de pressão armazenada em um reservatório
ou movimentada por um compressor. A denominação "válvula" é válida,
correspondendo à linguagem internacionalmente usada, para todos os
tipos de construção: registros, válvulas de esfera, válvulas de
assento, válvulas direcionais, etc. Esta validade é definida pela
norma DIN 24 300, conforme recomendação da CETOP (Comissão Européia
de Transmissões Óleo - Hidráulica e Pneumática).
Esquemas pneumáticos usam símbolos para a descrição de
válvulas, símbolos estes que não caracterizam o tipo de construção,
mas somente a função das válvulas. As válvulas simbolizam-se com
quadrados e o número de quadrados unidos indica o número de posições
que uma válvula pode assumir. A função e o número de vias são
desenhados nos quadrados. As linhas indicam as vias de passagem, as
setas a direção do fluxo. Fechamentos são indicados dentro dos
quadrados com tracinhos transversais
A denominação de uma válvula depende do número de vias
(conexões) e do número das posições de comando. O primeiro número
indica a quantidade de vias e o segundo número indica a quantidade
das posições de comando da válvula. As conexões de pilotagem (comando
da válvula por pressão) não são consideradas como vias.
As válvulas direcionais pneumáticas são, portanto os
componentes dos circuitos pneumáticos que recebem nossos comandos,
comandos do computador ou comandos do CLP, para acionar com isso os
elementos de trabalho (atuadores). É através delas que damos partida
nos atuadores e são elas que determinam o tempo que os atuadores
permanecerão pressurizados ou acionados.
NÚMERO DE POSIÇÕES DAS VÁLVULAS DIRECIONAIS
A simbologia do número de posições das válvulas direcionais
segue uma lógica de fácil entendimento e dão uma idéia de seu
funcionamento real. Basicamente seus símbolos são em forma de
quadradinhos, no mínimo dois, que significam o número de posições que
a válvula poderá assumir.
Uma válvula direcional simbolizada com dois quadradinhos
significa que ele tem duas posições. Quando possuir três
quadradinhos, três posições; quatro quadradinhos, quatro posições e
assim por diante.
Exemplos a seguir:
NÚMERO VIAS DAS VÁLVULAS DIRECIONAIS
As vias das válvulas direcionais são as suas ligações de ar,
conectadas através das tubulações provenientes dos mais diversos
locais do circuito. São representadas externamente através de traços
contínuos, onde serão conectadas as mangueiras de ar. Internamente,
são representadas através de setas direcionais que indicam o caminho
seguido pelo ar, na posição (quadradinho) desenhada. Uma regra básica
é que o ar segue sempre na direção da seta, nunca contra ela. Podemos
encontrar, também, internamente o símbolo de bloqueio de ar que
indica a NÃO passagem do mesmo na posição (quadradinho) desenhada.
As letras ao lado das vias significam: P = pressão, A =
utilização (alternada), B = utilização (alternada), S = escape.
Exemplos:
Vias das válvulas direcionais
As válvulas direcionais são comandadas através de sinais
elétricos ou mecânicos. Exemplo da atuação de uma válvula direcional
de 3 posições.
SIMBOLOGIA PARA AS VÁLVULAS DIRECIONAIS
VALVULAS AUXILIARES
Válvula reDUTORA de fluxo VARIÁVEL COM RETENÇÃO
Também conhecida como "válvula reguladora de velocidade", nesta
válvula a regulagem de fluxo é feita somente em uma direção. Uma
válvula de retenção fecha a passagem numa direção e o ar pode fluir
somente através da área regulada. Em sentido contrário, o ar passa
livre através da válvula de retenção aberta. Empregam-se estas
válvulas para a regulagem da velocidade em cilindros ou motores
pneumáticos.
Regulagem da entrada do ar (regulagem primária)
Nesta situação, a regulagem de fluxo é feita somente no sentido
de pressão do ar para a unidade acionadora (cilindro pneumático). O
retorno do ar é livre, através da válvula de retenção.
Regulagem de Exaustão (regulagem secundária)
A regulagem é feita na exaustão do ar que volta do cilindro
pneumático. Na entrada da pressão, a válvula de retenção permite o
fluxo livre.
OBS. - a válvula reguladora de fluxo melhora em muito, a
conduta do avanço dos cilindros pneumáticos, é comumente encontrada
em suas linhas de atuação, e deve ser posicionada sempre na linha de
exaustão do ar.
VÁLVULA LIMITADORA DE PRESSÃO
São as válvulas de alívio de pressão que limitam a pressão de
ar do circuito pneumático, em caso de falha do regulador de pressão.
Sua regulagem deverá estar sempre acima da pressão de trabalho do
regulador e, em caso de falha deste, ela entrará em funcionamento
limitando a pressão do circuito. O excesso de ar é enviado à
atmosfera.
Válvula alternadora OU ISOLAMENTO (função lógica "ou")
Também chamada "válvula de comando duplo ou válvula de dupla
retenção". Esta válvula tem duas entradas, X e Y, e uma saída A.
Entrando ar comprimido em X, a esfera fecha a entrada Y e o ar flui
de X para A. Em sentido contrário, quando o ar flui de Y para A e a
entrada X será fechada.
Esta válvula também seleciona os sinais das válvulas pilotos
proveniente de diversos pontos e evita o escape do ar através de uma
segunda válvula. Ela é muito utilizada quando se precisa garantir o
acionamento de um cilindro pneumático, por duas fontes distintas.
Estando no caminho de atuação do cilindro, ela garante sempre seu
acionamento por qualquer uma das fontes (muito útil em situações de
emergências). Ver figura no final da apostila.
Válvula ALTERNADORA (função lógica "E")
Assim como na válvula de isolamento, também possui três orifícios no
corpo. A diferença se d· em função de que o ponto de utilização ser·
atingido pelo ar, quando duas pressões, simultaneamente ou não,
chegarem às entradas. O que primeiro chegar, ou ainda a de menor
pressão, se autobloquear·, dando passagem para o outro sinal. São
utilizadas em funções lógicas "E", bi manuais simples ou garantias de
que um determinado sinal só ocorra após, necessariamente, dois pontos
estarem pressurizados.
ATUADORES LINEARES (CILINDROS)
C O M A N D O S D A S V Á L V U L A S D I R E C I O N A I S
Por solenóide (eletricamente)
V Á L V U L A S DE C O N T R O L E DE P R E S S Ã O
C O M P O N E N T E S D E V Á C U O
V Á L V U L A S D E F L U X O
C O N D U T O R E S
C O M P R E S S O R E M O T O R E S
S E N S O R E S
ELETROPNEUMÁTICA
Os solenóides são bobinas eletromagnéticas que, quando energizadas, geram
um campo magnético capaz de atrair elementos com características ferrosas,
comportando-se como um imã permanente.
Numa eletroválvula, hidráulica ou pneumática, a bobina do solenóide é
enrolada em torno de um magneto fixo, preso à carcaça da válvula, enquanto
que o magneto móvel é fixado diretamente na extremidade do carretel da
válvula. Quando uma corrente elétrica percorre a bobina, um campo magnético
é gerado e atrai os magnetos, o que empurra o carretel da válvula na
direção oposta à do solenóide que foi energizado. Dessa forma, é possível
mudar a posição do carretel no interior da válvula, por meio de um pulso
elétrico. Em eletroválvulas pneumáticas de pequeno porte, do tipo assento,
o êmbolo da válvula é o próprio magneto móvel do solenóideQuando o campo
magnético é gerado, em conseqüência
da energização da bobina, o êmbolo da válvula é atraído, abrindo ou
fechando diretamente as passagens do ar comprimido no interior da carcaça
da válvula.
Os circuitos eletropneumáticos são esquemas de comando e acionamento que
representam os componentes pneumáticos e elétricos empregados em máquinas e
equipamentos industriais, bem como a interação entre esses elementos para
se conseguir o funcionamento desejado e os movimentos exigidos do sistema
mecânico. Enquanto o circuito pneumático representa o acionamento das
partes mecânicas, o circuito elétrico representa a seqüência de comando dos
componentes pneumáticos para que as partes móveis da máquina ou equipamento
apresentem os movimentos finais desejados.
E para montar um diagrama eletropneumáticao utiliza-se o diagrama
pneumático normal onde os acionamentos manuais/mecanicos são substituidos
contatores/relés ou solenoides, e os elementos de entrada (fornecedores de
sinais) são botões/fim de curso/pressostatos/sensores indutivos ou
magnéticos e demais componentes utilizados em diagramas elétricos.
HIDRÁULICA
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.
Divisões da Hidráulica e aplicações
Definição de Pressão Pressão é a força exercida por unidade de
superfície. Em hidráulica, a pressão é expressa em 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.
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. Vamos supor um recipiente cheio de um líquido, o qual é
praticamente incompressível.
Princípio da Prensa Hidráulica (multiplicação de força)
Velocidade x Vazão Nos sistemas dinâmicos, o fluido que passa pela
tubulação se desloca a certa velocidade. Esta é a velocidade do
fluido, que de modo geral é medida em centímetros por segundo
(cm/seg.). O volume do fluido passando pela tubulação em um
determinado período de tempo é a vazão (Q = V.A), em litros por
segundo (l/s).
Para encher um recipiente de 20 litros em um minuto, o volume de
fluido em um cano de grande diâmetro deve passar a uma velocidade de
300 cm/s. No tubo de pequeno diâmetro, o volume deve passar a uma
velocidade de 600 cm/s para encher o recipiente no tempo de um
minuto. Em ambos os casos a vazão é de 20 litros/minuto, mas as
velocidades do fluido são diferentes.
Grupo de acionamento e reservatório hidráulico A função de um
reservatório hidráulico é conter ou armazenar o fluido hidráulico de
um sistema. Do que consiste um Reservatório Hidráulico Os
reservatórios hidráulicos consistem de quatro paredes (geralmente de
aço); uma base abaulada; um topo plano com uma placa de apoio, quatro
pés; linhas de sucção, retorno e drenos; plugue do dreno; indicador
de nível de óleo; tampa para respiradouro e enchimento; tampa para
limpeza e placa defletora (Chicana).
Filtros hidráulicos
Todos os fluidos hidráulicos contêm certa quantidade de
contaminantes. A necessidade do filtro, no entanto, não é reconhecida
na maioria das vezes, pois o acréscimo deste componente particular
não aumenta, de forma aparente, a ação da máquina.
Bombas hidráulicas: Generalidades As bombas são utilizadas nos
circuitos hidráulicos, para converter energia mecânica em energia
hidráulica. A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da
bomba, o que permite que a pressão atmosférica force o fluido do
tanque, através da linha de sucção, a penetrar na bomba. A bomba
passará o fluido para a abertura de descarga, forçando-o através do
sistema hidráulico. Tipos de bombas:
Bombas de engrenagens externas
Bombas de engrenagens internas
Bomba Tipo Gerotor
Bombas de Palheta
Bombas de pistão
Bombas de Pistão Axial de Volume Variável
Bombas de Pistões Radiais
VÁLVULAS DE CONTROLE DE PRESSÃO
As válvulas, em geral, servem para controlar a pressão, a direção ou o
volume de um fluido nos circuitos hidráulicos. As válvulas que estudaremos
nesta unidade são do tipo controladoras de pressão, que são usadas na
maioria dos sistemas hidráulicos industriais. Essas válvulas são utilizadas
para:
Limitar a pressão máxima de um sistema;
Regular a pressão reduzida em certas partes dos circuitos;
Outras atividades que envolvem mudanças na pressão de operação.
As válvulas controladoras de pressão são usualmente assim chamadas por suas
funções primárias abaixo relacionadas.
Válvula de Segurança
Válvula de Seqüência
Válvula de Descarga
Válvula Redutora de Pressão
Válvula de Frenagem
Válvula de Contrabalanço
Válvula de Contrabalanço no Circuito
Num circuito de uma prensa, quando a válvula direcional remete fluxo para o
lado traseiro do atuador, o peso fixado à haste cairá de maneira
incontrolável. O fluxo da bomba não conseguirá manter-se. Para evitar esta
situação, uma válvula de pressão normalmente fechada é instalada abaixo do
cilindro da prensa. O carretel da válvula não conectará as vias principal e
secundária até que uma pressão, que é transmitida à extremidade do
carretel, seja maior do que a pressão desenvolvida pelo peso (isto é,
quando a pressão do fluido estiver presente no lado traseiro
do pistão). Deste modo, o peso é contrabalanceado em todo o seu curso
descendente.
Valvulas direcionais
Válvulas de Centro Aberto no Circuito
Uma condição de centro aberto permite o movimento livre do atuador enquanto
o fluxo da bomba é devolvido ao tanque a uma pressão baixa.As válvulas de 4
vias, de centro aberto, são muitas
vezes usadas em circuitos de atuadores simples. Nestes sistemas, depois do
atuador completar o seu ciclo, o carretel da válvula direcional é
centralizado e o fluxo da bomba retorna ao tanque a uma pressão baixa. Ao
mesmo tempo, o atuador fica livre para se movimentar. Uma desvantagem da
válvula de centro aberto é que nenhum outro atuador pode ser operado quando
a válvula estiver centrada.
Condição de Centro Fechado
Uma válvula direcional com um carretel de centro fechado tem as vias P, T,
A e B, todas bloqueadas na posição central.
Válvulas de Centro Fechado no Circuito
Uma condição de centro fechado pára o movimento de um atuador, bem como
permite que cada atuador individual, no sistema, opere independentemente de
um suprimento de força
elemento lógico
O elemento lógico, conhecido também por válvula de cartucho, é aplicado na
hidráulica industrial sempre que se faz necessário o comando com segurança
de altas vazões e bloqueio de passagem versátil, podendo realizar várias
funções. O elemento lógico nada mais é do que uma válvula direcional de
duas vias e que, dependendo do tipo de montagem, pode assumir uma
infinidade de funções dentro de um circuito hidráulico, há muito tempo, na
construção de válvulas controladoras de pressão compostas ou pré-operadas.
Um acumulador armazena pressão hidráulica. Esta pressão é energia
potencial, uma vez que ela pode uma vez que ela pode ser transformada em
trabalho.
Tipos de Acumuladores
Os acumuladores são basicamente de 3 tipos: carregados por peso, carregados
por mola e hidropneumáticos.
Acumuladores Carregados por Peso
Acumuladores Carregados à Mola
Acumuladores Hidropneumáticos
O acumulador hidropneumático é o tipo mais comum de acumulador usado na
hidráulica industrial. Esse tipo de acumulador aplica a força do líquido
usando um gás comprimido, que age como mola. Nota: Em todos os casos de
acumuladores hidropneumáticos de aplicação industrial, o gás usado é o
nitrogênio seco. Ar comprimido não pode ser usado por causa do perigo de
explosão - vapor ar-óleo.