Sistemas Eletropneumáticos

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64 Válvula Eletropneumática de 3 Vias e 2 Estados (3/2) com Acionamento Unidirecional Na posição de repouso desta válvula, há o bloqueio da via de pressão P e o orifício de utilização A é direcionado ao escape R. Acionando-se o solenoide Y, a válvula troca de estado, bloqueando o escape R e possibilita a passagem do ar comprimido do orifício P para o A. Enquanto o solenoide estiver acionado, a válvula permanece neste estado, caso contrário, retorna à posição de repouso. 39 Válvula Eletropneumática de 4 Vias e 2 Estados (4/2) com Acionamento Unidirecional Na posição de repouso desta válvula, o orifício P é direcionado à via B e a via A é ligada ao escape R. Acionando-se o solenoide Y, a válvula troca de estado, ligando o orifício P ao A e a sua via B ao escape R. Enquanto o solenoide estiver acionado, a válvula permanece neste estado, caso contrário, retorna à posição de repouso. 40 Válvula Eletropneumática de 5 Vias e 2 Estados (5/2) com Acionamento Unidirecional Na posição de repouso desta válvula, o orifício P é direcionado ao B e a via A é ligada ao escape R, não sendo utilizado o escape S. Acionando-se o solenoide Y, a válvula troca de estado, ligando o orifício P ao A, a via B é ligada a S e o escape R não é usado. Enquanto o solenoide estiver acionado, a válvula permanece neste estado, caso contrário, retoma à posição de repouso. 41 Válvula Eletropneumática com Acionamento Bidirecional Na válvula com acionamento bidirecional, não há necessidade de se manter a corrente elétrica no solenoide para que ela permaneça em um determinado estado. O acionamento e o desacionamento são executados por pulsos de corrente elétrica de curta duração. Este comportamento é similar a uma memória, permanecendo num determinado estado até que um comando seja dado para trocar o estado do solenoide. No caso de acionamento dos dois solenoides, a válvula permanece no estado relativo ao solenoide que primeiro foi comandado. 42 Válvula Eletropneumática de 4 Vias e 2 Estados (4/2) com Acionamento Bidirecional Um pulso de corrente no solenoide Yl faz com que a válvula troque de estado, ligando o orifício P ao A e a via B ao escape R, conforme se observa na figura. Após o término deste pulso de corrente, a válvula se mantém neste estado até que seja dado um pulso de corrente no solenoide Y2. Um pulso de corrente no solenoide Y2 faz com que a válvula troque novamente o seu estado, ligando o orifício P ao B e a via A ao escape R. Após o término deste pulso de corrente, a válvula se mantém neste estado até que outra vez seja dado um pulso de corrente no solenoide Yl, voltando ao estado anterior. 43 Válvula Eletropneumática de 5 Vias e 2 Estados (5/2) com Acionamento Bidirecional O funcionamento é similar ao da válvula anterior, com a diferença de que os orifícios de utilização A e B possuem escapes individuais R e S. 44 Válvula Eletropneumática de 5 Vias e 4 Estados (5/4) Esta válvula é composta pela combinação de 2 válvulas (3/2) com comando unidirecional. Na posição de repouso, há o bloqueio da via de pressão P e os orifícios de utilização A e B são direcionados, respectivamente, aos escapes R e S. No acionamento de um dos solenoides, o funcionamento é idêntico ao da válvula (5/2) com comando unidirecional. No caso do acionamento simultâneo dos dois solenoides, a válvula troca de estado, ligando o orifício P às saídas A e B. Esta válvula é apropriada para o acionamento do motor pneumático de palhetas nos dois sentidos de rotação, frenagem instantânea com rotor travado e rotor livre. 45 Válvula Eletropneumática de 2 Vias e 2 Estados (2/2) com Acionamento Unidirecional A posição de repouso desta válvula é normalmente fechada, bloqueando a passagem do ar comprimido. Acionando-se o solenoide Y, a válvula troca de estado, permitindo a passagem do ar comprimido do orifício P para o A. Enquanto o solenoide estiver acionado por intermédio da corrente elétrica, a válvula permanece neste estado, caso contrário, retorna à posição de repouso. 38 Exemplos Simbologia 37 Válvula Eletropneumática Direcional O funcionamento deste tipo de válvula baseia-se no deslocamento de um núcleo metálico mediante a ação de um campo magnético, determinando a trajetória do fluxo de ar. A força magnética, por sua vez, é criada pela circulação da corrente elétrica no solenoide da válvula. A válvula eletropneumática pode ser encontrada em várias versões. A seguir, são mostradas algumas delas: 36 As válvulas eletropneumáticas são os componentes do sistema eletropneumático automatizado que recebem comandos do circuito elétrico de controle, acionando com isso, os elementos de trabalho pneumáticos, conforme demonstra o diagrama seguinte: Simbologia 29 Para representar as válvulas eletropneumáticas num sistema, necessita-se de símbolos que nos deem a ideia de seu funcionamento, bem como o número de vias, posições e solenoides que elas possuem. VIAS São os orifícios que a válvula possui para a passagem do ar comprimido. Quanto à função, dividem-se em: conexão de entrada de ar comprimido (pressão), conexões para alimentação dos atuadores pneumáticos (utilização), orifícios de escape. Simbologia 30 Simbologia 31 As vias são identificadas através de letras maiúsculas ou números, conforme mostra a seguinte tabela: POSIÇÃO É o número de estados que a válvula pode ter ou permanecer. Cada posição que a válvula pode assumir é representada por meio de um quadrado. As linhas dentro destes quadrados indicam as vias de passagem de ar comprimido e as setas indicam o sentido. O bloqueio das vias é representado através de traços horizontais e o interligamento é identificado por um ponto. Simbologia 32 As conexões da válvula com o sistema são representadas por linhas externas no estado de repouso da válvula, juntamente com a identificação destas conexões. O estado de repouso é a posição que a válvula assume enquanto não é acionada eletricamente, que é representado no diagrama. Simbologia 33 EXEMPLOS Simbologia 34 Solenoides O sistema de acionamento das válvulas é representado externamente por meio de solenoides. Pode-se ter válvulas acionadas por um solenoide, conhecidas como válvulas com comando unidirecional e válvulas acionadas por dois solenoides, identificadas como válvulas com comando bidirecional. Simbologia 35 46 Válvula Eletropneumática Proporcional É uma válvula que controla a vazão ou a pressão de um sistema proporcionalmente a um dado valor de tensão elétrica na entrada. Válvula Eletropneumática Proporcional de Vazão Este tipo de válvula é usado para controlar a velocidade e o sentido de rotação em motores pneumáticos e para o posicionamento de cilindros de dupla ação com acoplamento magnético. 47 Representação Curva característica Vazão (Q) X tensão elétrica (V) 48 58 59 60 61 62 66 Agradecemos a atenção de todos. 65 57 56 55 O estado central é a posição de repouso da válvula na qual todas as vias estão bloqueadas, ou seja, com vazão zero. Esta condição é obtida aplicando-se na válvula uma tensão de 5V. Aplicando-se na válvula uma rampa decrescente, de 5V até OV, a vazão aumenta proporcionalmente desde zero até a vazão máxima (Qmáx) no sentido da conexão P para B, sendo o orifício A conectado ao escape R. Aplicando-se na válvula um rampa crescente, de 5V até 10V, a vazão aumenta proporcionalmente desde zero até a vazão máxima (Qmáx), só que no sentido da conexão P para A, sendo que o orifício B é conectado ao escape S. 49 Válvula Pneumática Proporcional de Pressão Este tipo de válvula é usado para controle de força em cilindros e de torque em motores pneumáticos. Curva característica pressão relativa de saída (Pr) X tensão elétrica (V) Representação 50 Aplicando-se no solenoide uma rampa de tensão crescente, de OV até 10V, a pressão relativa no orifício A aumenta de zero até a pressão máxima (Pmáx) proporcionalmente. Para a escolha de válvulas eletropneumáticas, devemos levar em consideração as especificações de pressão nominal, vazão máxima e tensão de acionamento do solenoide. 51 Simbologia geral 52 Combinação pneumática, Filtro de ar, regulador e Lubrificado Lubrefil Símbolo estendido Símbolo Filtro de Ar Comprimido 53 Regulador de Pressão com Escape Lubrificador Manômetro Tipo Tubo de Bourdon 54 63 Simbologia 28 Para a representação das válvulas direcionais nos circuitos pneumáticos utilizamos simbologia normalizada conforme norma DIN ISSO 1219. Esta norma nos dá a função da válvula e não considera a construção da mesma. O desenvolvimento dos símbolos nos dá a noção exata de como compreender a simbologia completa das válvulas As válvulas eletropneumáticas são os componentes do sistema eletropneumático automatizado que recebem comandos do circuito elétrico de controle, acionando com isso, os elementos de trabalho pneumáticos, conforme demonstra o diagrama seguinte: Distribuição 26 Distribuição 27 Dimensionamento da Linha Principal (Tronco) Ao proceder ao dimensionamento do diâmetro mínimo necessário à linha principal, de forma que ela possa atender a pressão e vazão necessárias aos diversos pontos de alimentação que se distribuirão por dentro da fábrica. No dimensionamento da linha de tronco deve ser considerado os seguintes itens: Volume da corrente (vazão); Comprimento total da linha tronco; Queda de pressão admissível; Número de pontos de estrangulamento; Pressão de regime. 9 As vantagens como também as limitações do uso da pneumática resultam basicamente de duas importantes propriedades do ar, as quais são a sua compressibilidade e a sua viscosidade. Principais Vantagens da Pneumática: Energia facilmente armazenável e transportável; O meio de transporte de energia, o ar, é constantemente renovado pela sucção do compressor, sem problemas de envelhecimento, e não são necessárias canalizações de retorno; O ar, como fluído de trabalho, não causa problemas ao meio ambiente; Velocidades dos atuadores relativamente grandes; Vantagens e desvantagens da automatização pneumática. 10 Continuação das Principais Vantagens da Pneumática: Fácil integração com a microeletrônica; Possibilidade de integração com sistemas de automação e controle; Boa relação potência/peso; Padronização e robustez dos componentes pneumáticos; Enorme flexibilidade de usos e aplicações; Fácil variação contínua das forças e velocidades de atuação; Durabilidade, segurança e facilidade de operação; Utilizável em ambiente explosivo; A sobrecarga não causa problemas de danos nos componentes; Praticamente insensíveis às mudanças de temperatura, os componentes pneumáticos podem ser usados em altas temperaturas Vantagens e desvantagens da automatização pneumática 11 Principais Desvantagens, ou Limitações da Pneumática Deslocamento não uniforme do atuador quando as forças são variáveis, devido à compressibilidade do ar; Limitações das forças máximas de trabalho; Pouco amortecimento, devido à baixa viscosidade do ar, propiciando o surgimento de oscilações no movimento; Maiores custos da energia com o ar comprimido, comparado com os da energia elétrica; Liberação de óleo nebulizador no ambiente de trabalho quando não se usam canalizações para o retorno do ar Vantagens e desvantagens da automatização pneumática 7 Aplicações Sistema de transporte pneumático de refilos de papel ou similar à longa distância. Aproximadamente 350 metros entre o ponto de geração e o ponto de destino. Hidro Ciclone Separador com entrada para 16 linhas de transporte pneumático (vazão de trabalho até 100.000 m3/h). 6 Utilizados também em ambiente hospitalar e farmacêutico; Nas serrarias em diversas ferramentas como martelo pneumático; Na indústria de papel. Aplicações 5 Acionamentos de válvulas e atuadores principalmente em áreas classificadas ( indústria do petróleo) ; Conformações mecânicas (prensas pneumáticas); Industria têxtil (acionamento de teares e maquinas de costura); Industria automobilísticas (montagem dos automóveis a partir de parafusadeiras, pistolas ; Acionamentos de freios; Acionamentos de portas de ônibus entre outros); Aplicações Sistemas eletropneumáticos aplicação – produção – distribuição – simbologia Jackson Fernandes – Lorena Tereza – Rafaela Alves – Saulo Cortez UNIVERSIDADE FEDERAL RUAL DO SEMI-ÁRIDO INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE APLICADO AO PETRÓLEO ENGENHARIA DE PETRÓLEO 2 Definição A existência física do ar, bem como a sua utilização como forma de energia, é reconhecida há milhares de anos. A palavra pneumática vem do radical grego "pneuma" que significa respiração, vento, e trata do comportamento dos gases. A energia pneumática provém da compressão do ar atmosférico em um reservatório, transformando-o em ar comprimido a uma dada pressão de trabalho. O equipamento que executa este processo é chamado de compressor. Definição Em eletropneumática o comando é executado por um circuito elétrico do tipo Controlador Lógico Programável (CLP) ou através de um microcomputador. Utiliza válvulas pneumáticas direcionais atuadas por solenóides apenas para comandar diretamente os pistões. Os componentes (válvulas) que realizam o controle são substituídos por relés, comutadores de potência, interruptores, pressostatos e sensores elétricos. É recomendada para ambientes em que não há risco de explosão. 3 4 O ar comprimido possibilita uma rápida movimentação de atuadores, com velocidade controlada e uma razoável precisão de posicionamento para baixas e médias pressões, em ambientes que assim o permitem, receber estas formas de comando, permitindo com isso uma redução de custos e incremento na versatilidade. Pode também ser associado a circuitos hidráulicos dando a estes maior versatilidade, reduzindo-lhe o custo e aumentando o campo de utilização. Aplicações Compressores - Definição Máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até um valor determinado, exigido na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido. Símbolo Funções: Captar o ar comprimido; Aprisionar o ar; Elevar a pressão. Produção 12 8 Aplicações Captores individuais para exaustão de refilos com estrutura (papel-plástico). Plataforma para separador ar-material com descarregamento para máquina enfardadeira. 14 Compressores - Tipos Produção COMPRESSOR DE SIMPLES EFEITO OU TIPO TRONCO Distribuição 22 Distribuição de Ar Comprimido   A instalação de uma rede de ar comprimido, requer determinados cuidados que vão desde a: Localização da central geradora (compressores); Sistema de arrefecimento (quando necessário); Dimensionamento da rede; Sistemas de montagem e fixação da rede; Tratamento do ar e identificação conforme normas.   Distribuição 23 Localização da Central Geradora É comum na indústria delimitar uma área física, porém, anexa a ela, sendo devidamente coberta e protegida. Isenta de poeira e com livre fluxo de ar, em que a temperatura possa estar em cerca de 20 a 25°C.   Distribuição 24 Elementos de Montagem e Fixação da Rede Fixação da Tubulação Principal (Linha Tronco): As redes de distribuição pneumática são áreas, sendo fixadas ás paredes, vigas ou forro por meio de ferragens apropriadas, como tirantes, cantoneiras etc.   Compressores - Tipos Produção 1. COMPRESSOR DE SIMPLES EFEITO OU TIPO TRONCO Tem somente uma câmara de compressão, ou seja, apenas a face superior do pistão aspira o ar e comprime; A compressão do ar tem início com o movimento da subida. Após obter-se uma pressão suficiente para abrir a válvula de descarga, o ar é expulso para o sistema. 13 21 Compressores - Tipos Produção 6. COMPRESSOR DE LÓBULO Distribuição 25 Tratamento do Ar Comprimido No processo de geração do ar comprimido, o ar atmosférico é aspirado pelo compressor, comprimido e comumente armazenado em um reservatório. Entretanto, é conveniente, antes do armazenamento, proceder a um tratamento desse ar, bem como tratamento do ar que deixa o reservatório.  19 Compressores - Tipos Produção 4. COMPRESSOR DE PISTÃO COM MEMBRANA 15 Compressores - Tipos Produção 2. COMPRESSOR DE DUPLO EFEITO OU TIPO CRUZETA Este compressor tem duas câmaras, ou seja, as duas faces do êmbolo aspiram e comprimem. O êmbolo efetua o movimento descendente e o ar é admitido na câmara superior, enquanto que o ar contido na câmara inferior é comprimido e expelido. 16 Compressores - Tipos Produção 2. COMPRESSOR DE DUPLO EFEITO OU TIPO CRUZETA 20 Compressores - Tipos Produção 5. COMPRESSOR DE PALHETA 18 Compressores - Tipos Produção 3. COMPRESSOR DE PARAFUSO 17 Compressores - Tipos Produção 3. COMPRESSOR DE PARAFUSO Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. O ar à pressão atmosférica ocupa espaço entre os rotores e, conforme eles giram, o volume compreendido entre os mesmos é isolado da admissão. Em seguida, começa a decrescer, dando início à compressão. Esta prossegue até uma posição tal que a descarga é descoberta e o ar é descarregado continuamente. 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