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Acionamentos Hidráulicos e Pneumáticos. Unidade Operacional (Centro Formação Profissional “José Ignácio Peixoto”)

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Acionamentos hidráulicos e pneumáticos

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Acionamentos Hidráulicos e Pneumáticos.

Unidade Operacional (Centro Formação Profissional “José Ignácio Peixoto”)

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Presidente da FIEMG Robson Braga de Andrade Gestor do SENAI

Petrônio Machado Zica

Diretor Regional do SENAI e

Superintendente de Conhecimento e Tecnologia

Alexandre Magno Leão dos Santos

Gerente de Educação e Tecnologia

Edmar Fernando de Alcântara

Elaboração

Arilson Lima de Faria

Unidade Operacional CFP-JIP

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Sumário

PRESIDENTE DA FIEMG....................................................................................................................2

APRESENTAÇÃO ..............................................................................................................................6

INTRODUÇÃO....................................................................................................................................7

HISTÓRICO ........................................................................................................................................8

APLICAÇÕES DO AR COMPRIMIDO. ...........................................................................................11

FUNDAMENTOS FÍSICOS...............................................................................................................12

PRESSÃO ABSOLUTA E PRESSÃO RELATIVA ..........................................................................14

EFEITO VENTURI ............................................................................................................................16

PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR .................................................................................................16

EFEITOS COMBINADOS ENTRE AS 3 VARIÁVEIS FÍSICAS DO GÁS .......................................20

PRINCÍPIO DE PASCAL...................................................................................................................21

IMPLANTAÇÃO................................................................................................................................22

IMPLANTAÇÃO................................................................................................................................22

PRODUÇÃO E DISTRIBUIÇÃO.......................................................................................................23

TIPOS FUNDAMENTAIS DE COMPRESSORES............................................................................24

MANUTENÇÃO DO COMPRESSOR...............................................................................................36

PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO ...........................................................................................37

DESUMIDIFICAÇÃO DO AR............................................................................................................41

REDE DE DISTRIBUIÇÃO. ..............................................................................................................45

VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL ....................................................................................60

ATUADORES PNEUMÁTICOS........................................................................................................65

CIRCUITOS PNEUMÁTICOS...........................................................................................................71

SOLENÓIDES ...................................................................................................................................84

CIRCUITOS ELETROPNEUMÁTICOS ............................................................................................86

MÉTODO INTUITIVO........................................................................................................................86

ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE SIMPLES AÇÃO ..............................................................86

ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO SIMULANDO LÓGICA “OR”.................88

ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO SIMULANDO LÓGICA “AND” ..............89

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ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO COM INTERTRAVAMENTO POR

BOTOEIRAS. ....................................................................................................................................90

ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO COM CONFIGURAÇÃO DESLIGAR

DOMINANTE ....................................................................................................................................92

ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO COM CONFIGURAÇÃO LIGAR

DOMINANTE ....................................................................................................................................94

ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE DUPLA COM RETORNO AUTOMÁTICO ......................96

ACIONAMENTO COM AUTO–RETENÇÃO LIGAR E DESLIGAR DOMINANTE..........................98

ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO UTILIZANDO O CONTADOR PRÉ

DETERMINADO .............................................................................................................................100

ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO UTILIZANDO SENSORES E

TEMPORIZADOR. ..........................................................................................................................104

ACIONAMENTO DE UM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO UTILIZANDO SENSOR DE PRESSÃO

........................................................................................................................................................108

INTRODUÇÃO A HIDRÁULICA.....................................................................................................112

CONCEITOS BÁSICOS .................................................................................................................113

DEFINIÇÃO DE PRESSÃO............................................................................................................116

LEI DE PASCAL.............................................................................................................................116

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ....................................................................................................120

TRANSMISSÃO HIDRÁULICA DE FORÇA E ENERGIA .............................................................121

MANÔMETRO ................................................................................................................................122

VISCOSIDADE ...............................................................................................................................124

VELOCIDADE X VAZÃO................................................................................................................125

FLUIDO E RESERVATÓRIO HIDRÁULICO..................................................................................126

RESERVATÓRIOS HIDRÁULICOS...............................................................................................129

RESFRIADORES............................................................................................................................130

MANGUEIRAS E CONEXÕES.......................................................................................................132

BOMBAS HIDRÁULICAS ..............................................................................................................135

CAVITAÇÃO...................................................................................................................................138

BOMBAS DE ENGRENAGEM.......................................................................................................140

BOMBA DE ENGRENAGEM EXTERNA.......................................................................................140

BOMBA DE ENGRENAGEM INTERNA ........................................................................................141

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BOMBA DE PALHETAS ................................................................................................................143

BOMBAS DE PISTÕES..................................................................................................................145

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..............................................................................................147

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Curso Técnico em Mecatrônica

Apresentação

“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento. “ Peter Drucker O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção, coleta, disseminação e uso da informação. O SENAI, maior rede privada de educação profissional do país, sabe disso, e, consciente do seu papel formativo, educa o trabalhador sob a égide do conceito da competência:” formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentos técnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e consciência da necessidade de educação continuada.” Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento , na sua área tecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se faz necessária. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia, da conexão de suas escolas à rede mundial de informações – internet- é tão importante quanto zelar pela produção de material didático. Isto porque, nos embates diários,instrutores e alunos , nas diversas oficinas e laboratórios do SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiais didáticos, tomem sentido e se concretizem em múltiplos conhecimentos. O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua curiosidade, responder às suas demandas de informações e construir links entre os diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada ! Gerência de Educação e Tecnologia

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Curso Técnico em Mecatrônica

IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO

A automação dos processos industriais de produção vem crescendo dia após dia e, com ela, a necessidade do emprego de novas tecnologias cujo objetivo, na maior parte das vezes, busca substituir a presença do homem, principalmente nos trabalhos repetitivos ou naqueles que envolvem altos riscos de acidente para o operador.

Uma das atividades que dispensa a presença do homem é o transporte

de materiais a serem trabalhados em processos industriais como, por exemplos, a alimentação de matéria prima em máquinas-ferramenta e centros de usinagem, a transferência de uma peça a ser usinada de uma estação a outra de uma máquina operatriz, a introdução de uma chapa a ser estampada em uma prensa e a retirada da peça já conformada, a manipulação de produtos perigosos, enfim, um número infindável de aplicações que, algumas vezes, oferecem sérios riscos de acidentes que, além de provocarem prejuízos financeiros à indústria, podem ainda causar o afastamento do trabalhador de suas atividades profissionais.

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Curso Técnico em Mecatrônica

HHiissttóórriiccoo

��Primeira aplicação: certamente, na pré-história, para avivar as brasas de uma fogueira.

��Primeiro compressor: os pulmões humanos, 100 l/min e pressão de 0,02 a 0,08 bar em valores médios.

Encontra aplicação até nos dias de hoje.

��Por volta de 3000 A.C, quando o homem começou a trabalhar com metais esse compressor se mostrou ineficiente.Usou-se o vento como fonte de ar.

��Egito, em 1.500 AC, foram introduzidos os foles acionados com os pés ou com as mãos.

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Curso Técnico em Mecatrônica

�� Os foles manuais permaneceram em uso por mais de 2.000 anos. A ilustração mostra um fole de 1530, usado para a ventilação de minas.

��Em 1762 John Em 1762 John Smeaton registra a patente de um

compressor acionado por uma roda d’água.

��Em Paris, no ano de 1888 entra em operação a primeira planta de

distribuição de ar comprimido. O ar comprimido era usado desde o acionamento de geradores e relógios até distribuição de cerveja.

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Curso Técnico em Mecatrônica

��A técnica de construção e de materiais foi se desenvolvendo, a figura

abaixo, mostra um compressor de ar alternativo, resfriado a água, de duplo efeito e duplo estágio, fabricação Mannesmann, de 1935.

Os compressores atuais associam recursos de controle informatizado e recuperação de energia. São compactos e de elevada eficiência.

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Curso Técnico em Mecatrônica

AAPPLLIICCAAÇÇÕÕEESS DDOO AARR CCOOMMPPRRIIMMIIDDOO..

�� Equipamentos a pressão de ar, �� Equipamentos de jato livre, �� Equipamentos de percussão, �� Motores a ar comprimido, Motores a ar comprimido, �� Bombeamento, Bombeamento, �� Atuadores rotativos e lineares, ��Automação, ��Instrumentação, ��Etc.

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Curso Técnico em Mecatrônica

FFUUNNDDAAMMEENNTTOOSS FFÍÍSSIICCOOSS

Com o intuito de compreendermos melhor o princípio de funcionamento

dos elementos geradores de vácuo e suas válvulas de comando, convém recapitularmos alguns conceitos físicos básicos relacionados com a Pneumática. Pneumática

É a parte da Física que estuda o comportamento dos gases sob pressão, confinados em reservatórios ou tubulações. No nosso caso, estudaremos as características do ar comprimido e do vácuo e sua aplicação no movimento de máquinas, equipamentos e dispositivos industriais.

Ar

O ar atmosférico é uma substância insípida, incolor e inodora composta normalmente de 78,09% de Nitrogênio (N2), 20,95% de Oxigênio (O2), 0,93% de Argônio (Ar) e 0,03 de Dióxido de Carbono entre outras substâncias tais como os gases nobres, partículas sólidas em suspensão e água em forma de vapor. Essa composição do ar permanece relativamente constante desde o nível do mar até uma altitude aproximadamente de 20 km. O ar atmosférico, ao nível do mar, encontra-se a uma pressão de aproximadamente 1 Kgf/cm².

As camadas gasosas da atmosfera:

Troposfera--------------------------------- de 0 km a 11 km Estratosfera ------------------------------- de 12 km a 35 km Mesosfera --------------------------------- de 30 km a 80 km Termosfera-------------------------------- de 80 km a 640 km Exosfera ----------------------------------- de 640 km aa 3.000 km

Ar Comprimido

O ar comprimido consiste normalmente do mesmo ar atmosférico com pressão acrescida de 4 a 10 vezes, com o intuito de realizar trabalhos que requerem maior energia pneumática.

Unidade de Pressão A unidade mais utilizada em sistemas de ar comprimido (e definidas pelo Sistema Internacional de Medidas – SI) para a pressão ou tensão mecânica é o Pascal (Pa).

As forças são indicadas em Newton (N), que uma nova unidade para indicar forças (antes Kp), conforme o SI (System Internacional Units).

O Newton é a força que, agindo sobre um corpo de massa igual a 1 kg, lhe atribui a aceleração constante de 1 m/s2 na direção da força.

Dado que: força = massa x velocidade, temos: 1N = 0,102 Kp; 1Kp = 9,81 N ≅ 10N

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Pressão A pressão é definida como o resultado de uma força aplicada em cima de uma superfície. Se aplicarmos uma força equivalente ao peso de 1 Kg sobre uma superfície que possua 1 cm² de área, na região de contato da força com a superfície teremos uma pressão positiva correspondente a 1Kgf/cm². A figura, a seguir, ilustra como é gerada a pressão dentro de um recipiente cilíndrico, cheio de ar atmosférico, cuja tampa móvel é submetida à ação de uma força externa.

Unidades de Pressão�

São muitas as unidades de pressão encontradas nas escalas de equipamentos de medição hidráulicos e pneumáticos.A tabela abaixo mostra as unidades mais utilizadas. TABELA DE CONVERSÃO DE UNIDADES DE PRESSÃO �� �������� � ��� �� �� � �����

���������� ��������� ��������� ������ ����� �� ��� �� �

��� ���������� ��������� ���������� ���� �������� � ����������

����� ���� ������� ��������� � ��� � �� �������

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PPrreessssããoo AAbbssoolluuttaa ee PPrreessssããoo RReellaattiivvaa �

O mundo em que vivemos está exposto à pressão exercida pelo peso do ar, chamada de pressão atmosférica.

A pressão atmosférica não é sempre constante. Ela varia de acordo com

a altitude do local em observação e, também, com as condições meteorológicas. Se considerarmos um ponto de observação ao nível do mar, zero metros de altitude, a pressão atmosférica mede aproximadamente 1 Kgf/cm² em valor absoluto.

Os instrumentos de medida de pressão, os manômetros, geralmente

desconsideram a pressão atmosférica a qual estão submetidos e medem o valor da pressão hidráulica ou pneumática não em valor absoluto e sim relativo à pressão atmosférica. Essa é a razão dos ponteiros dos manômetros registrarem um valor zero quando expostos à pressão atmosférica quando, na verdade, deveriam registrar uma pressão de 1 Kgf/cm².

Concluímos, portanto, que a pressão de zero Kgf/cm² corresponde, em valor absoluto, a um vácuo total que em valor relativo à pressão atmosférica corresponderia a –1 Kgf/cm².

Vácuo

A palavra vácuo, originária do latim “vacuus”, significa vazio. Entretanto, podemos definir tecnicamente que um sistema encontra-se em vácuo quando o mesmo está submetido a uma pressão inferior à pressão atmosférica. Utilizando o mesmo raciocínio utilizado anteriormente para ilustrar como é gerada a pressão dentro de um recipiente cilíndrico, cheio de ar, se aplicarmos uma força contrária na tampa móvel do recipiente, em seu interior teremos como resultante uma pressão negativa, isto é, inferior a pressão atmosférica externa

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EEffeeiittoo VVeennttuurrii

A técnica consiste em fazer fluir ar comprimido por um tubo no qual um

giclê, montado em seu interior, provoca um estrangulamento à passagem do ar. O ar que flui pelo tubo, ao encontrar a restrição, tem seu fluxo aumentado devido à passagem estreita. O aumento do fluxo do ar comprimido, no estrangulamento, provoca uma sensível queda de pressão na região

PPrroopprriieeddaaddeess ffííssiiccaass ddoo aarr

Compressibilidade Podemos concluir que o ar permite reduzir o seu volume quando sujeito à ação de uma força exterior.

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Elasticidade Propriedade que possibilita ao ar voltar ao seu volume inicial uma vez extinto o efeito (força) responsável pela redução do volume.

Difusibilidade Propriedade do ar que lhe permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado.

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Curso Técnico em Mecatrônica

Expansibilidade Propriedade do ar que lhe possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato.

Peso do Ar Como toda matéria concreta, o ar tem peso.A experiência abaixo mostra a existência do peso do ar. Temos dois balões idênticos, hermeticamente fechados, contendo ar com a mesma pressão e temperatura. Colocando-os numa balança de precisão, os pratos se equilibram.

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Curso Técnico em Mecatrônica

De um dos balões, retira-se o ar através de uma bomba de vácuo.

Coloca-se outra vez o balão na balança (já sem o ar)e haverá o desequilíbrio causado pela falta do ar.

O Ar Quente é Mais Leve que o Ar Frio

Uma experiência que mostra este fato é a seguinte: Uma balança equilibra dois balões idênticos, abertos. Expondo-se um dos balões em contato com uma chama, o ar do seu interior se aquece, escapa pela boca do balão, tornando-se assim, menos denso. Conseqüentemente há um desequilíbrio na balança.

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EEffeeiittooss CCoommbbiinnaaddooss eennttrree aass 33 VVaarriiáávveeiiss FFííssiiccaass ddoo

GGááss

Lei Geral dos Gases Perfeitos As leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay Lussac referem-se a transformações de estado, nas quais uma das variáveis físicas permanece constante. Geralmente, a transformação de um estado para outro envolve um relacionamento entre todas, sendo assim, a relação generalizada é expressa pela fórmula:

22.2

11.1

TVP

TVP =

De acordo com esta relação são conhecidas as três variáveis do gás. Por isso, se qualquer uma delas sofrer alteração, o efeito nas outras poderá ser previsto.

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PPrriinnccííppiioo ddee PPaassccaall

Constata-se que o ar é muito compressível sob ação de pequenas forças. Quando contido em um recipiente fechado, o ar exerce uma pressão igual sobre as paredes, em todos os sentidos. Por Blaise Pascal temos: "A pressão exercida em um líquido confinado em forma estática atua em todos os sentidos e direções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas iguais".

AF

P = No S.I. F - Newton (Força) P - Newton/m2 (Pressão) A - m2 (Área) No MKS* F - kgf (Força) P - kgf/cm2 (Pressão) A - cm2 (Área) Temos que: 1 kgf = 9,8 N Nota: Pascal não faz menção ao fator atrito, existente quando o líquido está em movimento, pois baseia-se na forma estática e não nos líquidos em movimento.

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IImmppllaannttaaççããoo Vantagens:

��Incremento da produção com investimento relativamente pequeno. ��Redução dos custos operacionais.

A rapidez nos movimentos pneumáticos e a libertação do operário (homem) de operações repetitivas possibilitam o aumento do ritmo de trabalho, aumento de produtividade e, portanto, um menor custo operacional.

��Robustez dos componentes pneumáticos. A robustez inerente aos controles pneumáticos torna-os relativamente insensíveis a vibrações e golpes, permitindo que ações mecânicas do próprio processo sirvam de sinal para as diversas seqüências de operação. São de fácil manutenção.

��Facilidade de implantação. Pequenas modificações nas máquinas convencionais, aliadas à disponibilidade de ar comprimido, são os requisitos necessários para implantação dos controles pneumáticos.

��Resistência a ambientes hostis. Poeira, atmosfera corrosiva, oscilações de temperatura, umidade, submersão em líquidos, raramente prejudicam os componentes pneumáticos, quando projetados para essa finalidade.

��Simplicidade de manipulação. Os controles pneumáticos não necessitam de operários especializados para sua manipulação.

��Segurança. Como os equipamentos pneumáticos envolvem sempre pressões moderadas, tornam-se seguros contra possíveis acidentes, quer no pessoal, quer no próprio equipamento, além de evitarem problemas de explosão.

��Redução do número de acidentes. A fadiga é um dos principais fatores que favorecem acidentes; a implantação de controles pneumáticos reduz sua incidência (liberação de operações repetitivas).

Limitações: ��O ar comprimido necessita de uma boa preparação para realizar o trabalho

proposto: remoção de impurezas, eliminação de umidade para evitar corrosão nos equipamentos, engates ou travamentos e maiores desgastes nas partes móveis do sistema.

��Os componentes pneumáticos são normalmente projetados e utilizados a uma pressão máxima de 1723,6 kPa. Portanto, as forças envolvidas são pequenas se comparadas a outros sistemas. Assim, não é conveniente o uso de controles pneumáticos em operação de extrusão de metais. Provavelmente, o seu uso é vantajoso para recolher ou transportar as barras extrudadas.

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Curso Técnico em Mecatrônica

��Velocidades muito baixas são difíceis de ser obtidas com o ar comprimido devido às suas propriedades físicas. Neste caso, recorre-se a sistemas mistos (hidráulicos e pneumáticos).

��O ar é um fluido altamente compressível, portanto, é impossível se obterem paradas intermediárias e velocidades uniformes. O ar comprimido é um poluidor sonoro quando são efetuadas exaustões para a atmosfera. Esta poluição pode ser evitada com o uso de silenciadores nos orifícios de escape.

PPrroodduuççããoo ee DDiissttrriibbuuiiççããoo

Elementos de Produção de Ar Comprimido Compressores Definição

Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo

volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido.

Classificação e Definição Segundo os Princípios de Trabalho São duas as classificações fundamentais para os princípios de trabalho. Deslocamento Positivo

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

uma câmara isolada do meio exterior, onde seu volume é gradualmente diminuído, processando-se a compressão. Quando uma certa pressão é atingida, provoca a abertura de válvulas de descarga, ou simplesmente o ar é empurrado para o tubo de descarga durante a contínua diminuição do volume da câmara de compressão. Deslocamento dinâmico

A elevação da pressão é obtida por meio de conversão de energia cinética em energia de pressão, durante a passagem do ar através do compressor. O ar admitido é colocado em contato com impulsores (rotor laminado) dotados de alta velocidade. Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e conseqüentemente os impulsores transmitem energia cinética ao ar. Posteriormente, seu escoamento é retardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação na pressão.

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Curso Técnico em Mecatrônica

TTiippooss FFuunnddaammeennttaaiiss ddee CCoommpprreessssoorreess

Acionamento por motor elétrico ou motor de combustão interna.

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Regulagens do compressor podem ser Descarga ou fechamento Por garras intermitente

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Compressor de Simples Efeito ou Compressor Tipo Tronco

Este tipo de compressor leva este nome por ter somente uma câmara de compressão, ou seja, apenas a face superior do pistão aspira o ar e comprime; a câmara formada pela face inferior está em conexão com o Carter. O pistão está ligado diretamente ao virabrequim por uma biela (este sistema de ligação é denominado tronco), que proporciona um movimento alternativo de sobe e desce ao pistão, e o empuxo é totalmente transmitido ao cilindro de compressão. Iniciado o movimento descendente, o ar é aspirado por meio de válvulas de admissão, preenchendo a câmara de compressão. 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.

Compressor de Duplo Efeito -Compressor Tipo Cruzeta

Este compressor é assim chamado por ter duas câmaras, ou seja, as duas faces do êmbolo aspiram e comprimem.O virabrequim está ligado a uma cruzeta por uma biela; a cruzeta, por sua vez, está ligada ao êmbolo por uma haste. Desta maneira consegue transmitir movimento alternativo ao êmbolo, além do que, a força de empuxo não é mais transmitida ao cilindro de compressão e sim às paredes guias da cruzeta. 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. Procedendo-se o movimento oposto, a câmara que havia efetuado a admissão do ar realiza a sua compressão e a que havia comprimido efetua a admissão. Os movimentos prosseguem desta maneira, durante a marcha do trabalho.

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Curso Técnico em Mecatrônica

Complementação sobre os Compressores Cilindros (Cabeçotes)

São executados, geralmente, em ferro fundido perlítico de boa resistência mecânica, com dureza suficiente e boas características de lubrificação devido à presença de carbono sob a forma de grafite. Pode ser fundido com aletas para resfriamento com ar, ou com paredes duplas para resfriamento com água (usam-se geralmente o bloco de ferro fundido e camisas de aço). A quantidade de cilindros com camisas determina o número de estágios que podem ser:

Êmbolo (pistão) O seu formato varia de acordo com a articulação existente entre ele e a biela. Nos compressores de S.E., o pé da biela se articula diretamente sobre o pistão e este, ao subir, provoca empuxo na parede do cilindro. Em conseqüência, o êmbolo deve apresentar uma superfície de contato suficiente. No caso de D.E., o empuxo lateral é suportado pela cruzeta e o êmbolo é rigidamente preso à haste. Os êmbolos são feitos de ferro fundido ou ligas de alumínio.

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Curso Técnico em Mecatrônica

Sistema de Refrigeração dos Compressores (Resfriamento Intermediário Remove o calor gerado entre os estágios de compressão, visando:

��Manter baixa a temperatura das válvulas, do óleo lubrificante e do ar que está sendo comprimido (com a queda de temperatura do ar a umidade é removida).

��Aproximar a compressão da isotérmica, embora esta dificilmente possa ser atingida, devido à pequena superfície para troca de calor.

��Evitar deformação do bloco e cabeçote, devido às temperaturas. Aumentar a eficiência do compressor.

O sistema de refrigeração compreende duas fases:

��Resfriamento dos cilindros de compressão ��Resfriamento do Resfriador Intermediário

Um sistema de refrigeração ideal é aquele em que a temperatura do ar na saída do resfriador intermediário é igual à temperatura de admissão deste ar. O resfriamento pode ser realizado por meio de ar em circulação, ventilação forçada e água, sendo que o resfriamento à água é o ideal porque provoca condensação de umidade; os demais não provocam condensação.

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Curso Técnico em Mecatrônica

Compressor Multicelular de palhetas Este tipo de compressor possui a vantagem do funcionamento continuo e uniforme , fornecendo, portanto , ar livre de pulsação .Entretanto, e recomendada a válvula de retenção na tubulação de descarga, a fim de evitar que ele funcione como um motor ao ser desligado. Pode ter sua vazão modificada através da regulagem da centricidade do rotor. A máxima vazão ocorre para a máxima excentricidade, ou seja, quando o rotor é tagente ao estator. Compressor de lóbulos E constituído por um cilindro (carcaça) e dois rotores descentrados, desenhados com precisão, afim de que sejam constantemente tangentes ao cilindro (carcaça) e tangentes entre si. As vazões são maiores que a dos compressores alternativos a pistão, mas as pressões atingidas são menores (40N/cm2 = 4bar).Por isso, são comumente empregados em sistemas de transportes, medidores de fluxo e bombas de vácuo.

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Compressores de membrana. Devido sua estrutura física , a câmara de compressão é separada das partes moveis do compressor,obtendo assim um ar mais puro. Sua aplicação se destina a ambientes hospitalares,odontológicos e equipamentos de mergulho.

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Compressores de parafusos

Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos convexos, o outro uma depressão côncava e são denominados, respectivamente, rotor macho e rotor fêmea. Os rotores são sincronizados por meio de engrenagens; entretanto existem fabricantes que fazem com que um rotor acione o outro por contato direto. O processo mais comum é acionar o rotor macho, obtendo-se uma velocidade menor do rotor fêmea. Estes rotores revolvem-se numa carcaça cuja superfície interna consiste de dois cilindros ligados como um "oito". Nas extremidades da câmara existem aberturas para admissão e descarga do ar. O ciclo de compressão pode ser seguido pelas figuras a,b,c,d.

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Outros volumétricos menos usados: Scrool e Tooth Scrool

Tooth:

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Compressor dinâmico de fluxo Radial (centrífugo)

O ar é acelerado a partir do centro de rotação, em direção à periferia, ou seja, é admitido pela primeira hélice (rotor dotado de lâminas dispostas radialmente), axialmente, é acelerado e expulso radialmente.

Quando vários estágios estão reunidos em uma carcaça única, o ar é obrigado a passar por um difusor antes de ser conduzido ao centro de rotação do estágio seguinte, causando a conversão de energia cinética em energia de pressão. A relação de compressão entre os estágios é determinada pelo desenho da hélice, sua velocidade tangencial e a densidade do gás. O resfriamento entre os estágios, a princípio, era realizado através de camisas d'água nas paredes internas do compressor. Atualmente, existem resfriadores intermediários separados, de grande porte, devido à sensibilidade à pressão, por onde o ar é dirigido após dois ou três estágios, antes de ser injetado no grupo seguinte. Em compressores de baixa pressão não existe resfriamento intermediário. Os compressores de fluxo radial requerem altas velocidades de trabalho, como por exemplo 334, 550, 834 até 1667 r.p.s.. Isto implica também em um deslocamento mínimo de ar (0,1667 m3/s). As pressões influem na sua eficiência, razão pela qual geralmente são geradores de ar comprimido. Assim, comparando-se a sua eficiência com a de um compressor de deslocamento positivo, esta seria menor. Por isso, esses compressores são empregados quando se exigem grandes volumes de ar comprimido.

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Compressor Axial (turbo compressor) Nesse compressor, o ar, ao ser admitido, é acelerado axialmente, ao longo do eixo, por uma serie de lâminas (hélices) rotativas.

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MMaannuutteennççããoo ddoo CCoommpprreessssoorr

Esta é uma tarefa importante dentro do setor industrial. É imprescindível seguir as instruções recomendadas pelo fabricante que, melhor do que ninguém 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 no Carter.

Neste mesmo prazo será prevista a limpeza do filtro de ar e a verificação experimental da válvula de segurança, para comprovação do seu real funcionamento. Será prevista também a verificação da tensão das correias. Periodicamente, será verificada a fixação do volante sobre o eixo de manivelas. Considerações Sobre Irregularidades na Compressão:

Como na compressão o ar é aquecido, é normal um aquecimento do compressor. Porém, às vezes o aquecimento exagerado pode ser devido a uma das seguintes causas:

��Falta de óleo no Carter ��Válvulas presas ��Ventilação insuficiente ��Válvulas sujas ��Óleo do Carter viscoso demais ��Válvulas de recalque quebradas ��Filtro de ar entupido

Em caso de "batidas" ou barulho anormal, observar os itens seguintes:

��Carvão no pistão ��Folga ou desgaste nos pinos que prendem as ��buchas e os pistões ��Jogo nos mancais das buchas no eixo das ��manivelas ��Desgaste nos mancais principais ��Válvulas mal assentadas ��Volante solto

Se os períodos de funcionamento são mais longos que os normais, isto pode ser devido a:

��Entupimento do filtro de ar ��Perda de ar nas linhas ��Válvulas sujas ou emperradas ��Necessidade de maior capacidade de ar

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PPrreeppaarraaççããoo ddoo aarr CCoommpprriimmiiddoo

Umidade O ar atmosférico é uma mistura de gases, principalmente de oxigênio e

nitrogênio, e contém contaminantes de três tipos básicos: água, óleo e poeira. As partículas de poeira, em geral abrasivas, e o óleo queimado no ambiente de lubrificação do compressor, são responsáveis por manchas nos produtos. A água é responsável por outra série de inconvenientes que mencionaremos adiante.

O compressor, ao admitir ar, aspira também os seus compostos e, ao comprimir, adiciona a esta mistura calor sob a forma de pressão e temperatura, além de adicionar óleo lubrificante. Os gases sempre permanecem em seu estado nas temperaturas e pressões normais encontradas no emprego da pneumática. Componentes com água sofrerão condensação e ocasionarão problemas. Sabemos que a quantidade de água absorvida pelo ar está relacionada com a sua temperatura e volume.

A maior quantidade de vapor d'água contida num volume de ar sem ocorrer condensação dependerá da temperatura de saturação ou ponto de orvalho a que está submetido este volume. No ar comprimido temos ar saturado. O ar estará saturado quando a pressão parcial do vapor d'água for igual à pressão de saturação do vapor d'água, à temperatura local. O vapor é superaquecido quando a pressão parcial do vapor d'água for menor que a pressão de saturação. Enquanto tivermos a presença de água em forma de vapor normalmente superaquecido, nenhum problema ocorrerá.

Analisemos agora: um certo volume de ar está saturado com vapor d'água, isto é, sua umidade relativa é 100%; comprimimos este volume até o dobro da pressão absoluta, o seu volume se reduzirá à metade. Logicamente, isto significará que sua capacidade de reter vapor d'água também foi reduzida à metade devido ao aumento da pressão e redução do seu volume. Então o excesso de vapor será precipitado como água. Isto ocorre se a temperatura for mantida constante durante a compressão, ou seja, processo isotérmico de compressão.

Entretanto, isso não acontece; verifica-se uma elevação considerável na temperatura durante a compressão. Como foi mencionado anteriormente, a capacidade de retenção da água pelo ar está relacionada com a temperatura, sendo assim, não haverá precipitação no interior das câmaras de compressão. A precipitação de água ocorrerá quando o ar sofrer um resfriamento, seja no resfriador ou na linha de distribuição. Isto explica porque no ar comprimido existe sempre ar saturado com vapor d'água em suspensão, que se precipita ao longo das tubulações na proporção em que se resfria. Quando o ar é resfriado à pressão constante, a temperatura diminui, então a parcial do vapor será igual à pressão de saturação no ponto de orvalho. Qualquer resfriamento adicional provocará condensação da umidade. Denomina-se Ponto de Orvalho o estado termodinâmico correspondente ao início da condensação do vapor d'água, quando o ar úmido é resfriado e a pressão parcial do vapor é constante.

A presença desta água condensada nas linhas de ar, causada pela diminuição de temperatura, terá como conseqüências:

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- Oxida a tubulação e componentes pneumáticos. - Destrói a película lubrificante existente entre as duas superfícies que estão em contato, acarretando desgaste prematuro e reduzindo a vida útil das peças, válvulas, cilindros, etc. - Prejudica a produção de peças. - Arrasta partículas sólidas que prejudicarão o funcionamento dos componentes pneumáticos. - Aumenta o índice de manutenção - Impossibilita a aplicação em equipamentos de pulverização. - Provoca golpes de aríete nas superfícies adjacentes, etc.

Portanto, é da maior importância que grande parte da água, bem como dos resíduos de óleo, seja removida do ar para evitar redução de todos os dispositivos e máquinas pneumáticas. Resfriador Posterior

Como vimos no tópico anterior, a umidade presente no ar comprimido é prejudicial, supondo que a temperatura de descarga de uma compressão seja de 130°C, sua capacidade de retenção de água é de 1,496 Kg/m3 e à medida que esta temperatura diminui, a água precipita-se no sistema de distribuição, causando sérios problemas.

Para resolver de maneira eficaz o problema inicial da água nas instalações de ar comprimido, o equipamento mais completo é o resfriador posterior, localizado entre a saída do compressor e o reservatório, pelo fato de que o ar comprimido na saída atinge sua maior temperatura.

O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor utilizado para resfriar o ar comprimido. Como conseqüência deste resfriamento, permite-se retirar. Cerca de 75% a 90% do vapor de água contido no ar, bem como vapores de óleo; além de evitar que a linha de distribuição sofra uma dilatação, causada pela alta da temperatura de descarga do ar. Ainda mais, devido às paradas e à presença de umidade, poderemos ter na linha choques térmicos e contrações, acarretando trincamentos nas uniões soldadas, que viriam a ser ponto de fuga para o ar, além de manter a temperatura do ar compatível com as vedações sintéticas utilizadas pelos componentes pneumáticos. Um resfriador posterior é constituído basicamente de duas partes: um corpo geralmente cilíndrico onde se alojam feixes de tubos confeccionados com materiais de boa condução de calor, formando no interior do corpo uma espécie de colméia. A segunda parte é um separador de condensado dotado de dreno. O ar proveniente do compressor é obrigado a passar através dos tubos, sempre em sentido oposto ao fluxo da água de refrigeração, que é mudado constantemente de direção por placas defletoras, garantindo, desta forma, uma maior dissipação de calor. Na saída, está o separador. Devido à sinuosidade do caminho que o ar deve percorrer, provoca a eliminação da água condensada, que fica retida numa câmara. A parte inferior do separador é dotada de um dreno manual ou automático na maioria dos casos, através do qual a água condensada é expulsa para a atmosfera. Deve-se observar cuidadosamente a temperatura da água fornecida para o resfriamento do ar. Do contrário, se o fluido refrigerante for

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circulado com uma temperatura elevada ou se o volume necessário de água para o resfriamento for insuficiente, o desempenho do resfriador poderá ser comprometido. A temperatura na saída do resfriador dependerá da temperatura com que o ar é descarregado, da temperatura da água de refrigeração e do volume de água necessário para a refrigeração. Certamente, a capacidade do compressor influi diretamente no porte do resfriador. Devido ao resfriamento, o volume de ar disponível é reduzido e, portanto, a sua energia também sofre redução. Contudo, o emprego do resfriador posterior não representa perda real de energia, já que o ar deveria, de qualquer forma, ser resfriado na tubulação de distribuição, causando os efeitos indesejáveis já mencionados. Com o resfriador estes problemas são minimizados.

Reservatório de ar Comprimido

Um sistema de ar comprimido é dotado, geralmente, de um ou mais reservatórios, desempenhando grandes funções junto a todo o processo de produção. Em geral, o reservatório possui as seguintes funções: - Armazenar o ar comprimido. - Resfriar o ar auxiliando a eliminação do condensado. - Compensar as flutuações de pressão em todo sistema de distribuição. - Estabilizar o fluxo de ar. - Controlar as marchas dos compressores, etc. Os reservatórios são construídos no Brasil conforme a norma PNB 109 da A.B.N.T, que recomenda: Nenhum reservatório deve operar com uma pressão acima da Pressão Máxima de Trabalho permitida, exceto quando a válvula de segurança estiver dando vazão; nesta condição, a pressão não deve ser excedida em mais de 6% do seu valor. Localização

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Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos, conexões e aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis. Em nenhuma condição, o reservatório deve ser enterrado ou instalado em local de difícil acesso; deve ser instalado, de preferência, fora da casa dos compressores, na sombra, para facilitar a condensação da umidade e do óleo contidos no ar comprimido; deve possuir um dreno no ponto mais baixo para fazer a remoção deste condensado acumulado em cada 8 horas de trabalho; o dreno, preferencialmente, deverá ser automático. Os reservatórios são dotados ainda de manômetro, válvulas de segurança, e são submetidos a uma prova de pressão hidrostática, antes da utilização.

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DDeessuummiiddiiffiiccaaççããoo ddoo AArr

A presença de umidade no ar comprimido é sempre prejudicial para as automatizações pneumáticas, pois causa sérias conseqüências. É necessário eliminar ou reduzir ao máximo esta umidade. O ideal seria eliminá-la do ar comprimido de modo absoluto, o que é praticamente impossível.

Ar seco industrial não é aquele totalmente isento de água; é o ar que, após um processo de desidratação, flui com um conteúdo de umidade residual de tal ordem que possa ser utilizado sem qualquer inconveniente. Com as devidas preparações, consegue-se a distribuição do ar com valor de umidade baixo e tolerável nas aplicações encontradas.

A aquisição de um secador de ar comprimido pode figurar no orçamento de uma empresa como um alto investimento. Em alguns casos, verificou-se que um secador chegava a custar 25% do valor total da instalação de ar. Mas cálculos efetuados mostravam também os prejuízos causados pelo ar úmido: substituição de componentes pneumáticos, filtros, válvulas, cilindros danificados, impossibilidade de aplicar o ar em determinadas operações como pintura, pulverizações e ainda mais os refugos causados na produção de produtos. Concluiu-se que o emprego do secador tornou-se altamente lucrativo, sendo pago em pouco tempo de trabalho, considerando-se somente as peças que não eram mais refugadas pela produção. Os meios utilizados para secagem do ar são múltiplos. Vamos nos referir aos três mais importantes, tanto pelos resultados finais obtidos quanto por sua maior difusão. Secagem por Refrigeração

O método de desumidificação do ar comprimido por refrigeração consiste em submeter o ar a uma temperatura suficientemente baixa, a fim de que a quantidade de água existente seja retirada em grande parte e não prejudique de modo algum o funcionamento dos equipamentos, porque, como mencionamos anteriormente, a capacidade do ar de reter umidade está em função da temperatura.

Além de remover a água, provoca, no compartimento de resfriamento, uma emulsão com o óleo lubrificante do compressor, auxiliando na remoção de certa quantidade. O método de secagem por refrigeração é bastante simples.

O ar comprimido entra, inicialmente, em um pré-resfriador (trocador de calor) (A), sofrendo uma queda de temperatura causada pelo ar que sai do resfriador principal (B). No resfriador principal o ar é resfriado ainda mais, pois está em contato com um circuito de refrigeração. Durante esta fase, a umidade presente no A.C. forma pequenas gotas de água corrente chamadas condensado e que são eliminadas pelo separador (C), onde a água depositada é evacuada através de um dreno (D) para a atmosfera. A temperatura do A.C. é mantida entre 0,65 e 3,2°C no resfriador principal, por meio de um termostato que atua sobre o compressor de refrigeração (E). O A.C. seco volta novamente ao trocador de calor Inicial (A), causando o pré-resfriamento no ar úmido de entrada, coletando parte do calor deste ar. O calor adquirido serve para recuperar sua energia e evitar o resfriamento por expansão, que ocasionaria a formação de gelo, caso fosse lançado a uma baixa temperatura na rede de distribuição, devido à alta

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velocidade.

Secagem Por Absorção

É a fixação de um absorto, geralmente líquido ou gasoso, no interior da massa de um absorto sólido, resultante de um conjunto de reações químicas. Em outras palavras, é o método que utiliza em um circuito uma substância sólida ou líquida, com capacidade de absorver outra substância líquida ou gasosa. Este processo é também chamado de Processo Químico de Secagem, pois o ar é conduzido no interior de um volume através de uma massa higroscópica, insolúvel ou deliqüescente que absorve a umidade do ar, processando-se uma reação química.

As substâncias higroscópicas são classificadas como insolúveis quando reagem quimicamente com o vapor d'água, sem se liquefazerem. São deliqüescentes quando, ao absorver o vapor d'água, reagem e tornasse líquidas.

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As principais substâncias utilizadas são:

Cloreto de Cálcio, Cloreto de Lítio, Dry-o-Lite. Com a conseqüente diluição das substâncias, é necessária uma reposição regular, caso contrário o processo torna-se deficiente.

A umidade retirada e a substância diluída são depositadas na parte inferior do invólucro, junto a um dreno, de onde são eliminadas para a atmosfera.

Secagem Por Adsorção

É a fixação das moléculas de um adsorvato na superfície de um adsorvente geralmente poroso e granulado, ou seja, é o processo de depositar moléculas de uma substância (ex. água) na superfície de outra substância, geralmente sólida (ex.SiO2). Este método também é conhecido por Processo Físico de Secagem, porém seus detalhes são desconhecidos. É admitido como teoria que na superfície dos corpos sólidos existem forças desbalanceadas, influenciando moléculas líquidas e gasosas através de sua força de atração; admitese, Portanto, que as moléculas (adsorvato) são adsorvidas nas camadas mono ou multimoleculares dos corpos sólidos, para efetuar um balanceamento semelhante à Lei dos Octetos dos átomos. O processo de adsorção é regenerativo; a

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substância adsorvente, após estar saturada de umidade, permite a liberação de água quando submetida a um aquecimento regenerativo.

Para secar o ar existem dois tipos básicos de secadores:

Torres Duplas: é o tipo mais comum. As torres são preenchidas com Óxido de Silício SiO2(Silicagel), Alumina Ativa Al2O3, Rede Molecular (Na Al O2 Si O2) ou ainda Sorbead.

Através de uma válvula direcional, o ar úmido é orientado para uma torre, onde haverá a secagem do ar. Na outra torre ocorrerá a regeneração da substância adsorvente, que poderá ser feita por injeção de ar quente; na maioria dos casos por resistores e circulação de ar seco. Havendo o aquecimento da substância, provocaremos a evaporação da umidade. Por meio de um fluxo de ar seco a água em forma de vapor é arrastada para a atmosfera.

Terminado um período de trabalho preestabelecido, há inversão nas função das torres, por controle manual ou automático na maioria dos casos; a torre que secava o ar passa a ser regenerada e outra inicia a secagem.

Ao realizar-se a secagem do ar com as diferentes substâncias, é importante atentar para máxima temperatura do ar seco, como também para a temperatura de regeneração da substância. Estes são fatores que devem ser

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levados em conta para um bom desempenho do secador. Na saída do ar deve ser prevista a colocação de um filtro para eliminar a poeira das substâncias, prejudicial para os componentes pneumáticos, bem como deve ser montado um filtro de Carvão Ativo antes da entrada do secador, para eliminar os resíduos de óleo, que, em contato com as substâncias de secagem, causam sua impregnação, reduzindo consideravelmente o seu poder de retenção de umidade. Como vimos, é de grande importância a qualidade do ar que será utilizado. Esta qualidade poderá ser obtida desde que os condicionamentos básicos do ar comprimido sejam concretizados, representando menores índices de manutenção, maior durabilidade dos componentes pneumáticos ou seja, será obtida maior lucratividade em relação à automatização efetuada.

RReeddee ddee DDiissttrriibbuuiiççããoo..

Aplicar, para cada máquina ou dispositivo automatizado, um compressor próprio, é possível somente em casos esporádicos e isolados. Onde existem vários pontos de aplicação, o processo mais conveniente e racional é efetuar a distribuição do ar comprimido situando as tomadas nas proximidades dos utilizadores. A rede de distribuição de A.C. compreende todas tubulações que saem do reservatório, passando elo secador e que, unidas, orientam o ar comprimidoaté os pontos individuais de utilização. A rede possui duas funções básicas: 1. Comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores 2. Funcionar como um reservatório para atender às exigências locais. Um sistema de distribuição perfeitamente executado deve apresentar os seguintes requisitos:

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Pequena queda de pressão entre o compressor e as partes de consumo, a fim de manter a pressão dentro de limites toleráveis em conformidade com as exigências das aplicações. Não apresentar escape de ar; do contrário haveria perda de potência. Apresentar grande capacidade de realizar separação de condensado. Ao serem efetuados o projeto e a instalação de uma planta qualquer de distribuição, é necessário levar em consideração certos preceitos. O não-cumprimento de certas bases é contraproducente e aumenta sensivelmente a necessidade de manutenção. Layout Visando melhor performance na distribuição do ar, a definição do layout é importante. Este deve ser construído em desenho isométrico ou escala, permitindo a obtenção do comprimento das tubulações nos diversos trechos. O layout apresenta a rede principal de distribuição, suas ramificações, todos os pontos de consumo, incluindo futuras aplicações; qual a pressão destes pontos, e a posição de válvulas de fechamento, moduladoras, conexões, curvaturas, separadores de condensado, etc. Através do layout, pode-se então definir o menor percurso da tubulação, acarretando menores perdas de carga e proporcionando economia. Formato Em relação ao tipo de linha a ser executado, anel fechado (circuito fechado) ou circuito aberto, devem-se analisar as condições favoráveis e desfavoráveis de cada uma. Geralmente a rede de distribuição é em circuito fechado, em torno da área onde há necessidade do ar comprimido. Deste anel partem as ramificações para os diferentes pontos de consumo.

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O Anel fechado auxilia na manutenção de uma pressão constante, além de proporcionar uma distribuição mais uniforme do ar comprimido para os consumos intermitentes. Dificulta porém a separação da umidade, porque o fluxo não possui uma direção; dependendo do local de consumo, circula em duas direções. Existem casos em que o circuito aberto deve ser feito, por ex.: área onde o transporte de materiais e peças é aéreo, pontos isolados, pontos distantes, etc; neste caso, são estendidas linhas principais para o ponto. Válvulas de Fechamento na Linha de Distribuição São de grande importância na rede de distribuição para permitir a divisão desta em seções, especialmente em casos de grandes redes, fazendo com que as seções tornem-se isoladas para inspeção, modificações e manutenção. Assim, evitamos que outras seções sejam simultaneamente atingidas, não havendo paralisação do trabalho e da produção.

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As válvulas mais aplicadas até 2" são do tipo de esfera, diafragma. Acima de 2" são utilizadas as válvulas tipo gaveta. Ligações Entre os Tubos Processam-se de diversas maneiras, rosca, solda, flange, acoplamento rápido, devendo apresentar a mais perfeita vedação. As ligações roscadas são comuns, devido ao baixo custo e facilidade de montagem e desmontagem. Para evitar vazamentos nas roscas é importante a utilização da fita Teflon, devido às imperfeições existentes na confecção das roscas. A união realizada por solda oferece menor possibilidade de vazamento, se comparada à união roscada, apesar de um custo maior. As uniões soldadas devem estar cercadas de certos cuidados, as escamas de óxido têm que ser retiradas do interior do tubo, o cordão de solda deve ser o mais uniforme possível. De maneira geral, a utilização de conexões roscadas se faz até diâmetros de 3". Para valores acima, normalmente recomendam-se conexões soldadas, que podem ser por topo para tubos, soquete para curvas, flanges e válvulas. Para instalações que devem apresentar um maior grau de confiabilidade, recomenda- se uso de conexões flangeadas e soldadas. Para instalações provisórias, o ideal é o acoplamento rápido, também estanque. Na desmontagem não existem perdas de tubo e não há necessidade de fazer cortes para a remoção. Curvatura As curvas devem ser feitas no maior raio possível, para evitar perdas excessivas por turbulência. Evitar sempre a colocação de cotovelos 90°. A curva mínima deve possuir na curvatura interior um raio mínimo de duas vezes o diâmetro externo do tubo.

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Inclinação As tubulações devem possuir uma determinada inclinação no sentido do fluxo interior, pois, enquanto a temperatura de tubulação for maior que a temperatura de saída do ar após os secadores, este sairá praticamente seco; se a temperatura da tubulação baixar, haverá, embora raramente, precipitação de água. A inclinação serve para favorecer o recolhimento desta eventual condensação e das impurezas devido à formação de óxido, levando-as para o ponto mais baixo, onde são eliminadas para a atmosfera, através do dreno. O valor desta inclinação é de 0,5 a 2% em função do comprimento reto da tubulação onde for executada. Os drenos, colocados nos pontos mais baixos, de preferência devem ser automáticos. Se a rede é relativamente extensa, recomenda-se observar a colocação de mais de um dreno, distanciados aproximadamente 20 a 30m um do outro. Drenagem de Umidade Com os cuidados vistos anteriormente para eliminação do condensado, resta uma umidade remanescente, a qual deve ser removida ou até mesmo eliminada, em caso de condensação da mesma. Para que a drenagem eventual seja feita, devem ser instalados drenos (purgadores), que podem ser manuais ou automáticos, com preferência para o último tipo. Os pontos de drenagem devem se situar em todos os locais baixos da tubulação, fim de linha, onde houver elevação de linha, etc. Nestes pontos, para auxiliar a eficiência da drenagem, podem ser construídos bolsões, que retêm o condensado e o encaminham para o purgador. Estes bolsões, construídos, não devem possuir diâmetros menores que o da tubulação. O ideal é que sejam do mesmo tamanho.

Como mencionamos, restará no ar comprimido uma pequena quantidade de vapor de água em suspensão, e os pontos de drenagem comuns não conseguirão provocar sua eliminação. Com este intuito, podem-se instalar separadores de condensado, cujo princípio de funcionamento é simples: obrigar o fluxo de ar comprimido a fazer mudanças de direção; o ar muda facilmente, porém as gotículas de umidade chocam-se contra

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os defletores e neles aderem, formando gotas maiores, que escorrem para o dreno. Tomadas de Ar Devem ser sempre feitas pela parte superior da tubulação principal, para evitar os problemas de condensado já expostos. Recomenda-se ainda que não se realize a utilização direta do ar no ponto terminal do tubo de tomada. No terminal, deve-se colocar uma pequena válvula de drenagem a utilização deve ser feita um pouco mais acima, onde o ar, antes de ir para a máquina, passa através da unidade de condicionamento.

Vazamentos As quantidades de ar perdidas através de pequenos furos, acoplamentos com folgas, vedações defeituosas, etc., quando somadas, alcançam elevados valores. A importância econômica desta contínua perda de ar torna-se mais evidente quando comparada com o consumo de um equipamento e a potência necessária para realizar a compressão.

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Desta forma, um vazamento na rede representa um consumo consideralvemente maior de energia, que pode ser verificado através da tabela. É impossível eliminar por completo todos os vazamentos, porém estes devem ser reduzidos ao máximo com uma manutenção preventiva do sistema, de 3 a 5 vezes por ano, sendo verificados, por exemplo: substituição de juntas de vedação defeituosa, engates, mangueiras, tubos, válvulas, aperto das conexões, restauração das vedações nas uniões roscadas, eliminação dos ramais de distribuição fora de uso e outras que podem aparecer, dependendo da rede construída. Tubulações Secundárias A seleção dos tubos que irão compor a instalação secundária e os materiais de que são confeccionados são fatores importantes, bem como o tipo de acessório ou conexão a ser utilizado. Devem-se ter materiais de alta resistência, durabilidade, etc. O processo de tubulação secundária sofreu uma evolução bastante rápida. O tubo de cobre, até bem pouco tempo, era um dos mais usados. Atualmente ele é utilizado em instalações mais específicas, montagens rígidas e locais em que a temperatura e a pressão são elevadas. Hoje são utilizados tubos sintéticos, os quais proporcionam boa resistência mecânica, apresentando uma elevada força de ruptura e grande flexibilidade. São usados tubos de polietileno e tubos de nylon, cujas características são: Polietileno - aplicação de vácuo até pressões de 700kPa e temperatura de trabalho de-37°C a 40°C. Nylon - é mais resistente que o polietileno, sendo mais recomendado para aplicação de vácuo ate 1700 kpa e temperatura de 0°C a 70°C. Conexões para Tubulações Secundárias A escolha das conexões que serão utilizadas num circuito é muito importante. Devem oferecer recursos de montagem para redução de tempo, ter dimensões compactas e não apresentar quedas de pressão, ou seja, possuir máxima área de passagem para o fluido. Devem também ter vedação perfeita, compatibilidade com diferentes fluidos industriais, durabilidade e permitir rápida remoção dos tubos em casos de manutenção, sem danificá-los. As conexões para tubulações secundárias podem ser múltiplas, espigões, conexão com anel apressor ou olivas etc. Dependendo do tipo de conexão utilizado, o tempo de montagem é bem elevado, devido às diversas operações que uma única conexão apresenta: ser roscada no corpo do equipamento, roscar a luva de fixação do tubo, ou antes, posicionar corretamente as olivas. Deve haver um espaço razoável entre as conexões, para permitir sua rotação. Em alguns casos, isso não é possível. Estes meios de ligação, além de demorados, danificam o tubo, esmagando, dilatando ou cortando. Sua remoção é difícil, sendo necessário, muitas vezes, cortar o tubo, trocar as olivas e as luvas de fixação do tubo; isso quando a conexão não é totalmente perdida. Uma nova concepção em conexões, para atender a todas as necessidades de instalação de circuitos pneumáticos, controle e instrumentação as conexões instantâneas semelhantes a um engate rápido.

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4. Unidade de Condicionamento (Lubrefil)

Após passar por todo o processo de produção, tratamento e distribuição, o ar comprimido deve sofrer um último condicionamento, antes de ser colocado para trabalhar, a fim de produzir melhores desempenhos. Neste caso, o beneficiamento do ar comprimido consiste no seguinte: filtragem, regulagem da pressão e introdução de uma certa quantidade de óleo para a lubrificação de todas as partes mecânicas dos componentes pneumáticos.

A utilização desta unidade de serviço é indispensável em qualquer tipo de sistema pneumático, do mais simples ao mais complexo. Ao mesmo tempo em que permite aos componentes trabalharem em condições favoráveis, prolonga a sua vida útil. Uma duração prolongada e funcionamento regular de qualquer componente em um circuito dependem, antes de mais nada, do grau de filtragem, da isenção de umidade, da estabilidade da pressão de alimentação do equipamento e da lubrificação das partes móveis. Isso tudo é literalmente superado quando se aplicam nas instalações dos dispositivos, máquinas, etc., os componentes de tratamento preliminar do ar comprimido após a tomada de ar: Filtro, Válvula Reguladora de Pressão (Regulador) e Lubrificador, que reunidos formam a Unidade de Condicionamento ou Lubrefil.

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Filtragem de Ar Os sistemas pneumáticos são sistemas abertos: o ar, após ser utilizado, é exaurido para a atmosfera, enquanto que a alimentação aspira ar livre constantemente. Este ar, por sua vez, está sujeito à contaminação, umidade e às impurezas procedentes da rede de distribuição. A maioria destas impurezas é retida, como já observamos nos processos de preparação, mas partículas pequenas ficam suspensas e são arrastadas pelo fluxo de ar comprimido, agindo como abrasivos nas partes móveis dos elementos pneumáticos quando solicitada a sua utilização. A filtragem do ar consiste na aplicação de dispositivos capazes de reter as impurezas suspensas no fluxo de ar, e em suprimir ainda mais a umidade presente. É, portanto, necessário eliminar estes dois problemas ao mesmo tempo. O equipamento normalmente utilizado para este fim é o Filtro de Ar, que atua de duas formas distintas: Pela ação da força centrífuga. Pela passagem do ar através de um elemento filtrante, de bronze sinterizado ou malha de nylon. Descrição Alta eficiência na remoção de umidade. Devido ao sistema de defletores, a água e as partículas sólidas contidas no ar comprimido são totalmente separadas A grande superfície do elemento filtrante garante baixa queda de pressão e aumento de sua vida útil.

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Drenos dos Filtros Drenos são dispositivos fixados na parte inferior dos copos, que servem para eliminar o condensado e as impurezas, retidos pela ação de filtragem. Podem ser manuais ou automáticos. Dreno Manual Em presença do condensado permanece inativo, retendo-o no interior do copo. Para eliminar o condensado retido é necessária a interferência humana, que comanda manualmente a abertura de um obturador, criando uma passagem pela qual a água e as impurezas são escoadas por força da pressão do ar atuante no interior do copo. Extraídas as impurezas, o ar escapa e o obturador deve ser recolocado em sua posição inicial. Dreno Automático

Utilizado para eliminar o condensado retido no interior do copo do filtro, sem necessidade de interferência humana. O volume de água condensada, à medida que é removido pelo filtro, acumula-se na zona neutra do interior do copo, até provocar a elevação de uma bóia.

Quando a bóia é deslocada, permite a passagem ar comprimido através de um pequeno orifício.

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O ar que flui pressuriza uma câmara onde existe uma membrana; a pressão exercida na superfície da membrana cria uma força que provoca o deslocamento um elemento obturador, que bloqueava o furo comunicação com o ambiente. Sendo liberada esta comunicação, a água condensada no interior do copo é expulsa pela pressão do comprimido. Com a saída da água, a bóia volta para sua posição inicial, vedando o orifício que havia liberado, impedindo continuidade de pressurização da câmara onde está membrana.

O ar que forçou o deslocamento da membrana por meio de um elemento poroso flui para a atmosfera, permitindo que uma mola recoloque o obturador na sede, impedindo fuga do ar, reiniciando o acúmulo de condensado. Ideal para utilização em locais de difícil acesso, onde condensado reúne-se com facilidade, etc.

Importante Deve-se drenar constantemente o condensado para que o mesmo não atinja a base do elemento filtrante/coalescente. Regulagem de Pressão

Normalmente, um sistema de produção de ar comprimido atende à demanda de ar para vários equipamentos pneumáticos. Em todos estes equipamentos está atuando a mesma pressão. Isso nem sempre é possível, pois, se estivermos atuando um elemento pneumático com pressão maior do que realmente necessita, estaremos consumindo mais energia que a necessária. Por outro lado, um grande número de equipamentos operando simultaneamente num determinado intervalo de tempo faz com que a pressão caia, devido ao pico de consumo ocorrido. Estes inconvenientes são evitados usando-se a Válvula Reguladora de Pressão, ou simplesmente o Regulador de Pressão, que tem por função:

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- Compensar automaticamente o volume de ar requerido pelos equipamentos pneumáticos. - Manter constante a pressão de trabalho (pressão secundária), independente das flutuações da pressão na entrada (pressão primária) quando acima do valor regulado. A pressão primária deve ser sempre superior à pressão secundária, independente dos picos. - Funcionar como válvula de segurança. Funcionamento do Regulador de Pressão Descrição

Os reguladores foram projetados para proporcionar uma resposta rápida e uma regulagem de pressão acurada para o maior número de aplicações industriais.

O uso do diafragma especialmente projetado resulta em um aumento significativo da vida útil do regulador, proporcionando baixos custos de manutenção. Suas principais características são: - Resposta rápida e regulagem precisa, devido a uma aspiração secundária e a válvula de assento incorporado. - Grande capacidade de reversão de fluxo. - Diafragma projetado para proporcionar um aumento da vida útil do produto. - Dois orifícios destinados a manômetro que podem ser usados como orifícios de saída. - Fácil manutenção.

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Regulador de Pressão sem Escape

O regulador sem escape é semelhante ao visto anteriormente, mas apresenta algumas diferenças:

Não permite escape de ar devido a um aumento de pressão; o diafragma não é dotado do orifício de sangria (F), ele é maciço. Quando desejamos regular a pressão a um nível inferior em relação ao estabelecido, a pressão secundária deve apresentar um consumo para que a regulagem seja efetuada.

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Com escape sem escape Manômetros

São instrumentos utilizados para medir e indicar a intensidade de pressão do ar comprimido, óleo, etc.

Nos circuitos pneumáticos e hidráulicos, os manômetros são utilizados para indicar o ajuste da intensidade de pressão nas válvulas, que pode influenciar a força, o torque, de um conversor de energia. O mais comum é tipo Tubo de Bourdon Schrader.

Convém lembrar que existem dois tipos de pressão: Absoluta e relativa (manométrica). Absoluta é a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica . Relativa é a indicada nos manômetros ,isenta da pressão atmosférica.

Tubo de Bourdon Consiste em uma escala circular sobre a qual gira um ponteiro indicador

ligado a um jogo de engrenagens e alavancas. Este conjunto é ligado a um tubo recurvado, fechado em uma extremidade e aberto em outra, que está ligada com a entrada de pressão. Aplicando-se pressão na entrada, o tubo tende a endireitar-se, articulando-se as alavancas com a engrenagem, transmitindo movimento para o indicador e registrando a pressão sobre a escala.

Lubrificação

Os sistemas pneumáticos e seus componentes são constituídos de partes possuidoras de movimentos relativos, estando, portanto, sujeitos a desgastes mútuos e conseqüentes inutilização. Para diminuir os efeitos desgastantes e as

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forças de atrito, a fim de facilitar os movimentos, os equipamentos devem ser lubrificados convenientemente, por meio do ar comprimido.

Lubrificação do ar comprimido é a mescla deste com uma quantidade de óleo lubrificante, utilizada para a lubrificação de partes mecânicas internas móveis que estão em contato direto com o ar. Essa lubrificação deve ser efetuada de uma forma controlada e adequada, a fim de não causar obstáculos na passagem de ar, problemas nas guarnições etc. Além disso, esse lubrificante deve chegar a todos os componentes, mesmo que as linhas tenham circuitos sinuosos. Isso é conseguido desde que as partículas de óleo permaneçam em suspensão no fluxo, ou seja, não se depositem ao longo das paredes da linha. O meio mais prático de efetuar este tipo de lubrificação é através do lubrificador. Óleos Recomendados Shell ...................................... Shell Tellus C-10 Esso...................................... Turbine Oil-32 Esso...................................... Spinesso-22 Mobil Oil ................................ Mobil Oil DTE-24 Valvoline................................ Valvoline R-60 Castrol ................................... Castrol Hyspin AWS-32 Lubrax ................................... HR 68 EP Lubrax ................................... Ind CL 45 Of Texaco ................................... Kock Tex-100

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VVáállvvuullaass ddee CCoonnttrroollee DDiirreecciioonnaall

Os cilindros pneumáticos, componentes para máquinas de produção, para desenvolverem suas ações produtivas, devem ser alimentados ou descarregados convenientemente, no instante em que desejarmos, ou de conformidade com o sistema programado. Portanto, basicamente, de acordo com seu tipo, as válvulas servem para orientar os fluxos de ar, impor bloqueios, controlar suas intensidades de vazão ou pressão. Para facilidade de estudo, as válvulas pneumáticas foram classificadas nos seguintes grupos: • Válvulas de Controle Direcional • Válvulas de Bloqueio (Anti-Retorno) • Válvulas de Controle de Fluxo • Válvulas de Controle de Pressão Cada grupo se refere ao tipo de trabalho a que se destina mais adequadamente. Válvulas de Controle Direcional Têm por função orientar a direção que o fluxo de ar deve seguir, a fim de realizar um trabalho proposto. Para um conhecimento perfeito de uma válvula direcional, deve-se levar em conta os seguintes dados: • Posição Inicial • Número de Posições • Número de Vias • Tipo de Acionamento (Comando) • Tipo de Retorno • Vazão Além destes, ainda merece ser considerado o tipo Construtivo. O Que Vem a ser Número de Posições?

É a quantidade de manobras distintas que uma válvula direcional pode executar ou permanecer sob a ação de seu acionamento.

Nestas condições, a torneira, que é uma válvula, tem duas posições: ora permite passagem de água, ora não permite. - Norma para representação:

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CETOP - Comitê Europeu de Transmissão Óleo - Hidráulica e Pneumática. - ISO - Organização Internacional de Normalização. As válvulas direcionais são sempre representadas por um retângulo. - Este retângulo é dividido em quadrados. - O número de quadrados representados na simbologia é igual ao número de posições da válvula, representando a quantidade de movimentos que executa através de acionamentos.

Número de Vias

É o número de conexões de trabalho que a válvula possui. São consideradas como vias a conexão de entrada de pressão, conexões de utilização e as de escape.

Para fácil compreensão do número de vias de uma válvula de controle direcional podemos também considerar que:

Direção de Fluxo

Nos quadros representativos das posições, encontram-se símbolos distintos:

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

Passagem Bloqueada

Escape não provido para conexão (não canalizado ou livre)

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Escape provido para conexão (canalizado)

Uma regra prática para a determinação do número de vias consiste em separar um dos quadrados (posição) e verificar quantas vezes o(s) símbolo(s) interno(s) toca(m) os lados do quadro, obtendo-se, assim, o número de orifícios e em correspondência o número de vias. Preferencialmente, os pontos de conexão deverão ser contados no quadro da posição inicial.

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Identificação dos Orifícios da Válvula

‘As identificações dos orifícios de uma válvula pneumática, reguladores, filtros etc., têm apresentado uma grande diversificação de indústria para indústria, sendo que cada produtor adota seu próprio método, não havendo a preocupação de utilizar uma padronização universal. Em 1976, o CETOP – Comitê Europeu de Transmissão Óleo-Hidráulica e Pneumática, propôs um método universal para a identificação dos orifícios aos fabricantes deste tipo de equipamento. O código, apresentado pelo CETOP, vem sendo estudado para que se torne uma norma universal através da Organização Internacional de Normalização - ISO. A finalidade do código é fazer com que o usuário tenha uma fácil instalação dos componentes, relacionando as marcas dos orifícios no circuito com as marcas contidas nas válvulas, identificando claramente a função de cada orifício. Essa proposta é numérica, conforme mostra.

Os Orifícios são Identificados como Segue: Nº 1 - alimentação: orifício de suprimento principal. Nº 2 - utilização, saída: orifício de aplicação em válvulas de 2/2, 3/2 e 3/3. Nºs 2 e 4 - utilização, saída: orifícios de aplicação em válvulas 4/2, 4/3, 5/2 e 5/3. Nº 3 - escape ou exaustão: orifícios de liberação do ar utilizado em válvulas 3/2, 3/3, 4/2 e 4/3. Nºs 3 e 5 - escape ou exaustão: orifício de liberação do ar utilizado em válvulas 5/2 e 5/3. Orifício número 1 corresponde ao suprimento principal; 2 e 4 são aplicações; 3 e 5 escapes. Orifícios de pilotagem são identificados da seguinte forma: 10, 12 e 14. Estas referências baseiam-se na identificação do orifício de alimentação 1. Nº 10 - indica um orifício de pilotagem que, ao ser influenciado, isola, bloqueia, o orifício de alimentação. Nº 12 - liga a alimentação 1 com o orifício de utilização 2, quando ocorrer o comando. Nº 14 - comunica a alimentação 1 com o orifício de utilização 4, quando ocorrer a pilotagem. Quando a válvula assume sua posição inicial automaticamente (retorno por mola, pressão interna) não há identificação no símbolo. Identificação dos Orifícios - Meio Literal Em muitas válvulas, a função dos orifícios é identificada literalmente. Isso se deve principalmente às normas DIN (DEUTSCHE NORMEN), que desde março de 1996 vigoram na Bélgica, Alemanha, França, Suécia, Dinamarca, Noruega e outros países.

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Segundo a Norma DIN 24.300, Blatt 3, Seite 2, Nr. 0.4. de março de 1966, a identificação dos orifícios é a seguinte: Linha de trabalho (utilização): A, B, C Conexão de pressão (alimentação): P Escape ao exterior do ar comprimido utilizado pelos equipamentos pneumáticos (escape, exaustão): R,S,T Drenagem de líquido: L Linha para transmissão da energia de comando (linhas de pilotagem): X,Y, Z Resumidamente, temos na tabela a identificação dos orifícios de uma válvula direcional. Os escapes são representados também pela letra E, seguida da respectiva letra que identifica a utilização (normas N.F.P.A.) Exemplo : EA - significa que os orifícios em questão são a exaustão do ponto de utilização A. EB - escape do ar utilizado pelo orifício B. A letra D, quando utilizada, representa orifício de escape do ar de comando interno.

Acionamentos ou Comandos As válvulas exigem um agente externo ou interno que desloque suas partes internas de uma posição para outra, ou seja, que altere as direções do fluxo, efetue os bloqueios e liberação de escapes. Os elementos responsáveis por tais alterações são os acionamentos, que podem ser classificados em: - Comando Direto - Comando Indireto COMANDO DIRETO É assim definido quando a força de acionamento atua diretamente sobre qualquer mecanismo que cause inversão da válvula. COMANDO INDIRETO É assim definido quando a força de acionamento atua sobre qualquer dispositivo intermediário, o qual libera o comando principal que, por sua vez, é responsável pela inversão da válvula. Estes acionamentos são também chamados de combinados, servo etc. Tipos de Acionamentos e Comandos Os tipos de acionamentos são diversificados e podem ser: - Musculares - Mecânicos - Pneumáticos – Elétricos - Combinados

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AAttuuaaddoorreess PPnneeuummááttiiccooss

Vimos anteriormente como é gerado e preparado o ar comprimido. Veremos agora como ele é colocado para trabalhar. Na determinação e aplicação de um comando, por regra geral, se conhece inicialmente a força ou torque de ação final requerida, que deve ser aplicada em um ponto determinado para se obter o efeito desejado. É necessário, portanto, dispor de um dispositivo que converta em trabalho a energia contida no ar comprimido. Os conversores de energia são os dispositivos utilizados para tal fim. Num circuito qualquer, o conversor é ligado mecanicamente à carga. Assim, ao ser influenciado pelo ar comprimido, sua energia é convertida em força ou torque, que é transferido para a carga. Classificação dos Conversores de Energia Estão divididos em três grupos: - Os que produzem movimentos lineares - Os que produzem movimentos rotativos - Os que produzem movimentos oscilantes 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, curso, haverá um mais adequado para a função. Rotativos Convertem energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor contínuo. Oscilantes

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Convertem energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor limitado por um determinado número de graus. Tipos de Cilindros Pneumáticos Os cilindros se diferenciam entre si por detalhes construtivos, em função de suas características de funcionamento e utilização. Basicamente, existem dois tipos de cilindros: - Simples Efeito ou Simples Ação - Duplo Efeito ou Dupla Ação, com e sem amortecimento. Além de outros tipos de construção derivados como: - Cilindro de D.A. com haste dupla - Cilindro duplex contínuo (Tandem) - Cilindro duplex geminado (múltiplas posições) - Cilindro de impacto - Cilindro de tração por cabos

Existem diversos tipos de cilindros pneumáticos disponíveis no mercado. Suas características construtivas variam de acordo com o fabricante, mas, basicamente, os cilindros são classificados como sendo de ação simples ou de ação dupla.

Os cilindros de ação simples executam trabalho em apenas um sentido

de movimento, empregando o ar comprimido, por exemplo, para avançar. No

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sentido oposto, o retorno, o movimento é produzido por uma mola ou pela ação da gravidade.

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Injetando-se ar comprimido na câmara esquerda do cilindro, o êmbolo é empurrado para a direita, comprimindo a mola e fazendo com que a haste se estenda. Uma junta de vedação, montada no êmbolo do cilindro, impede o vazamento de ar comprimido da câmara esquerda para a direita quando o cilindro avança. �

Liberando-se o ar comprimido da câmara esquerda do cilindro para a atmosfera, a mola se estende e empurra o êmbolo para a esquerda, retraindo a haste. Quando a haste se retrai, o cilindro retorna.

Já os cilindros de ação dupla avançam e retornam pneumaticamente,

utilizando o ar comprimido nos dois sentidos de movimento.

Injetando-se ar comprimido na câmara direita do cilindro, o êmbolo é empurrado para a esquerda, retraindo a haste e descarregando o ar acumulado na câmara esquerda para a atmosfera. Nesse momento, o cilindro está retornando.

Ao contrário, injetando-se ar comprimido na câmara esquerda do

cilindro, o êmbolo é empurrado para a direita, estendendo a haste e descarregando o ar acumulado na câmara direita para a atmosfera. Neste caso, o cilindro está avançando.

Em ambos os movimentos, juntas de vedação são montadas no êmbolo

para evitar vazamentos de ar comprimido de uma câmara para a outra, tanto no avanço como no retorno.

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A maioria dos cilindros utilizam, também, montado na tampa dianteira, um retentor limpador cuja função é impedir a penetração de sujeira trazida pela haste, quando esta se retrai.

Alguns cilindros possuem amortecedores de final de curso que

impedem o golpe mais intenso do êmbolo contra as tampas dianteira e traseira no final dos movimentos de avanço e retorno.

�A camisa do cilindro pode ser fabricada de tubo de aço, bronze ou

latão, sendo que, os mais modernos têm a camisa em perfil de alumínio padronizado. Os cilindros podem ter, ainda, um imã permanente montado ao redor do êmbolo para ser detectado por sensores magnéticos de posicionamento.

Existe uma infinidade de modelos e tamanhos diferentes de cilindros,

dependendo da finalidade para a qual foi projetado. Considerando-se que a área de ação do ar comprimido dentro do cilindro é diretamente proporcional à força que o mesmo pode realizar, esses componentes podem ser encontrados no mercado em diferentes diâmetros, cuja construção varia de um fabricante para outro.

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A forma com que um cilindro pneumático pode ser fixado a uma máquina ou a um conjunto mecânico também é bastante diversificada, dependendo do trabalho a ser executado e do espaço disponível no equipamento industrial.

Um cilindro pode ser fixado ao conjunto mecânico por meio de pés ou flanges de montagem dianteiras ou traseiras, munhões de basculamento ou diretamente por meio de rosca disponíveis nas extremidades do componente pneumático.

Na automação dos processos industriais de produção, os cilindros são acoplados mecanicamente entre si, formando braços de robôs manipuladores com até 6 graus de liberdade, comandados eletronicamente e com os movimentos monitorados por sensores de proximidade.

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Os conjuntos manipuladores, acima representados, são formados por

dois cilindros de ação dupla, com dois graus de liberdade (2 eixos) e garras pneumáticas para movimentação de cargas.

A técnica do vácuo, estudada nos capítulos anterior, também é muita

empregada em robôs manipuladores para fixação, transporte e movimentação de peças. Um gerador de vácuo compacto, com sua respectiva ventosa, é montado na extremidade do braço, ao invés da garra pneumática.

Uma outra possibilidade consiste em montar apenas a ventosa ou conjunto de ventosas na extremidade do braço manipulador, mantendo o gerador

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pneumático de vácuo à distância, conectado à ventosa por meio de mangueiras flexíveis. Ventosa

O tipo mais comum de ventosa, utilizado na fixação e transporte de cargas que apresentam superfícies planas ou ligeiramente curvas, é a ventosa padrão. A ventosa padrão é produzida com diferentes formas, que variam de acordo com sua aplicação. O tamanho, o tipo do material, as abas simples ou duplas para vedação, as luvas de atrito e as molas de reforço são algumas características que podem se alterar na fabricação da ventosa.

CCiirrccuuiittooss ppnneeuummááttiiccooss

COMANDOS DIRETOS COMANDO DE UM CILINDRO DE AÇÃO SIMPLES Exemplo: A haste de um cilindro de ação simples deve avançar ao acionar-se um botão. Ao soltar-se o botão, a haste do cilindro deverá voltar á sua posição inicial.

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Descrição do funcionamento: Ao acionar-se o botão da válvula 3/2 vias (1.1) haverá passagem de ar de 1(P) para 2(A) e o escape 3(R) fica fechado. Ao soltar-se o botão, a válvula retorna à sua posição inicial (repouso) por ação da mola. O ar da câmara do cilindro (1.0) fica em escape por intermédio de 3(R), a alimentação de ar 1(P) fica fechada. COMANDO DE UM CILINDRO DE AÇÃO DUPLA Exemplo: A haste de um cilindro de ação dupla deve avançar ao acionar-se um botão. Ao soltar-se o botão, a haste do cilindro deverá voltar à sua posição inicial.

Descrição do funcionamento: A mudança de posição de um cilindro de ação dupla pode ser realizada por intermédio de uma válvula de 4/2 vias ou 5/2 vias. Na posição básica da válvula direcional de 5/2 vias, o orifício 1(P) está interligado com 2(B), 4(A) com 5(R) e 3(S) em bloqueio. Acionando-se o botão, é realizada a comutação da válvula, ligando 1(P) com 4(A), e 2(B) com 3(S).A haste do cilindro avança. Ao soltar-se o botão, a válvula é colocada na posição inicial e a haste do cilindro retorna. Caso fosse utilizada uma válvula de 5/2 vias, teríamos 1(P) conectado com 2(B), e 4(A) com 3(R). Na comutação 1(P) se conecta com 4(A) e 2(B) com 3(R).. COMANDO COM VÁLVULA ALTERNADORA (ELEMENTO “OU”) Exemplo: Um cilindro de ação simples, deve poder realizar seu movimento de avanço de dois pontos diferentes.

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Descrição do funcionamento: Ao acionar-se o botão (1.2), o ar comprimido passa de 1(P) para 2(A) e também de (X) para (A) na válvula alternadora (1.6) até o cilindro (1.0). O mesmo acontece ao acionar-se o botão (1.4), o ar fluirá de 1(P) para 2(A) e de (Y) para (A) de (1.6) e desta para o cilindro (1.0). Sem a válvula alternadora, o ar fluiria para o escape da válvula não acionada. REGULAGEM DA VELOCIDADE EM CILINDROS DE AÇÃO SIMPLES Exemplo 1:

A velocidade de avanço da haste de um cilindro de ação simples deve ser regulada. Descrição do funcionamento: Nos cilindros de ação simples, a velocidade deve ser regulada por meio de uma válvula reguladora de fluxo unidirecional, estrangulando a alimentação do ar na entrada do cilindro. Ao ser acionado o botão (1.1), conectam-se os orifícios 1(P) com 2(A), passando o ar por (1.01), provocando o avanço lento do cilindro (1.0).

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REGULAGEM DA VELOCIDADE EM CILINDRO DE AÇÃO DUPLA Exemplo: A velocidade de avanço e retorno de um cilindro de ação dupla deve ser regulado separadamente. Descrição do funcionamento: a) Estrangulamento do ar de saída: cria-se um colchão de ar que facilita a

velocidade relativamente lenta, independente da carga.

AUMENTO DA VELOCIDADE NOS CILINDROS Para o aumento das velocidades em cilindros, serão utilizadas de escape rápido. Exemplo: Deve-se aumentar a velocidade de retorno de um cilindro de ação simples.

Descrição do funcionamento: Ao ser acionado o botão (1.1), as conexões 1(P) e 2(A) se interligam enviando ar para “P” da válvula de escape rápido, saindo em “A” que provoca o avanço do cilindro (1.0). Ao ser desligada a válvula de botão, o ar da câmara traseira do

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cilindro sairá para a atmosfera pelo orifício de escape “R” da válvula (1.01). COMANDO COM VÁLVULA DE SIMULTANEIDADE “elemento E”

A haste de um atuador de ação simples deve avançar quando se acionam as duas válvulas direcionais de 3/2 vias simultaneamente. Descrição do funcionamento: Com válvula de simultaneidade: o acionamento das válvulas (1.2) e (1.4) enviando ar para a válvula (1.6) e simultaneamente, provocando o avanço do atuador (1.0).

Descrição do funcionamento: Exemplo 1) Utiliza-se uma válvula de comando “E”, que permite a passagem de

ar comprimido para o atuador somente quando há pressão em x e y. Exemplo 2) Com duas válvulas direcionais ligadas em série: o acionamento

simultâneo das válvulas (1 .2) e (1 .4) deverá provocar o avanço do atuador (1.0).

Exemplo 3) Com uma válvula direcional de 3/2 vias, simples piloto: o acionamento simultâneo das válvulas (1.2) e (1 .4) em série com a (1.6) deve provocar o avanço do atuador (1.0).

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2.5 COMANDOS INDIRETOS COMANDO COM ATUADORES DE AÇÃO SIMPLES Exemplo: A haste de um atuador de ação simples de grande volume, grande curso e comandado a uma longa distância, deve avançar após o acionamento de uma válvula e posteriormente retornar à posição. Descrição do funcionamento: Ao acionar a válvula (1.2), esta pilota a válvula (1.1) na conexão 12(Z), liberando uma maior passagem de ar de 1(P) para 2(A), provocando o avanço do cilindro (1.0). A válvula (1.2) não precisa ser compatível com as dimensões da válvula (1.1) e nem com cilindro (1.0).

COMANDO COM VÁLVULA DE MEMÓRIA. Mediante duas válvulas, deve-se comandar o avanço e o retorno de um cilindro de ação dupla. Uma válvula comanda o avanço e a outra, o retorno.

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Descrição do funcionamento: Se a válvula (1.2) for acionada, a válvula de 5/2 vias (1.1) mudará de posição mediante o sinal em 14(Z). Dessa forma, o atuador (1.0) avança, O atuador permanente nessa posição até que um sinal proveniente da válvula (1.3) comuta a válvula (1.1) em 12(Y), provocando o retorno do atuador (1.0) à sua posição inicial. COMANDO COM RETORNO AUTOMÁTICO Exemplo: A haste de um atuador de ação dupla deve retornar quando chegar á posição final do curso de avanço, se a válvula de comando não estiver acionada.

Descrição do funcionamento: Acionando-se a válvula (1.2), comuta-se a válvula (1.1) pilotando em 14(Z). Quando o cilindro atingir a válvula final de curso (1.3), este pilota a válvula (1.1) em 12(Y) e o cilindro (1.0) retorna à sua posição inicial. O traço no final do curso representa a válvula (1.3). COMANDO EM FUNÇÃO DA PRESSÃO COM FIM DE CURSO Exemplo: A haste de um atuador de ação dupla deve avançar após o acionamento do botão (1.2). O retorno só se dará quando for atingida a pressão preestabelecida na câmara traseira do cilindro. Descrição do funcionamento: Ao ser dada a partida pelo botão (1.2) é pilotada a válvula direcional de 5/2 vias (1 .1), provocando o avanço do atuador (1.0). No seu final de curso, acionará uma válvula (1.5) que, ao receber um sinal do pressostato (após ter atingido a pressão pré-estabelecida), provoca o retorno do atuador.

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COMANDOS EM FUNÇÃO DO TEMPO Exemplo 1: Sem controle de fim de curso. Após o acionamento do botão, a haste do atuador deve avançar, voltando à sua posição inicial após um determinado tempo.

Exemplo 2: Com a utilização de fim de curso. Ao ser dada a partida, o cilindro de ação dupla deverá avançar, no final do curso, deverá acionar uma válvula e esta, por sua vez, pilotar um temporizador, que em seguida, após um determinado tempo, deve provocar o retorno do cilindro.

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POSSIBILIDADES DE REPRESENTAÇÃO DOS MOVIMENTOS

No Capítulo anterior, falou-se dos comandos básicos mais comuns e muitas vezes suficientes para a montagem de simples instalações de comando. Quando os procedimentos de comando são um pouco mais complicados e deve-se reparar instalações de certa envergadura, é de grande ajuda para o técnico de manutenção dispor dos esquemas de comando e seqüências, segundo o desenvolvimento de trabalho das máquinas. Na maioria dos casos, existem tais esquemas. Quando o pessoal de manutenção não os utiliza, o motivo deve ser a má confecção dos mesmos ou simbologia incompreensível. Os trabalhos de montagem, busca a reparação de falhas, podem ficar comprometidos caso tais esquemas sejam confusos ou pouco confiáveis. Chegando a este ponto, pode-se considerar pouco rentável basear a montagem ou a busca de defeitos em testes e adivinhações. E preferível, antes de iniciar qualquer montagem, realizar um estudo do esquema de comando, verificar as seqüências de movimentos dos elementos e comportamento das válvulas. Exemplo: Dispositivo de dobra e estampagem. Manualmente, são colocadas chapas de metal no dispositivo e, mediante um cilindro pneumático, a chapa é fixada. Com outros dois cilindros, a chapa é dobrada e um outro efetua a estampagem.

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Esboço do dispositivo:

3.1 FORMAS DE REPRESENTAÇÃO SEQÜÊNCIA CRONOLOGICA

Cilindro 1 - avança e fixa a peça. Cilindro 2 - primeira fase de dobra. Cilindro 3 - segunda fase de dobra. Cilindro 3 - retorna à posição inicial. Cilindro 4 - avança e executa um furo de 4 mm. Cilindro 4 - retorna à posição inicial. Cilindro 2 - retorna à posição inicial. Cilindro 1 - retorna e solta a peça. ANOTAÇOES EM TABELA Trabalho Cilindro 1 Cilindro 2 Cilindro 3 Cilindro 4 1 Avança 2 Avança 3 Avança 4 Retorna 5 Avança 6 Retorna 7 Retorna 8 Retorna

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INDICAÇÃO VETORIAL

Cilindro 1 � Cilindro 2 � Cilindro 3 � Cilindro 3 ⇐ Avança � Cilindro 4 � Retorna ⇐ Cilindro 4 ⇐ Cilindro 2 ⇐ Cilindro 1 ⇐

REPRESENTAÇÃO ABREVIADA

Cilindro 1 + Cilindro 2 +

Cilindro 3 + Cilindro 3 - Avança +

Cilindro 4 + Cilindro 4 - Recua -

Cilindro 2 - Cilindro 1 -

PLANO DE SEQUËNCIA

Elementos de

trabalho Passo

Válvula de

sinal

acionada

Por

Comutação das

válvulas de

comando Avança Recua

Observações

1.2 Man. 1.1 Z 1.0 - - 1

1.4 1.0 - - - -

2 2.2 1.0 2.1 Z 2.0 - -

3 3.2 2.0 3.1 Z 3.0 - -

4 3.3 3.0 3.1 Y - 3.0 -

5 4.2 3.0 4.1 Z 4.0 - -

6 4.3 4.0 4.1 Y - 4.0 -

7 3.2 4.0 2.1 Y - 2.0 -

8 1.3 2.0 1.1 Y - 1.0 -

Tabela 1.2

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REPRESENTAÇÃO GRÁFICA Diagrama de Movimentos No diagrama de movimentos, são indicados os movimentos e as condições operacionais dos elementos de trabalho (cilindro, unidades hidropneumáticas, etc.). Isto é feito através de suas coordenadas: uma representa o trajeto dos elementos de trabalho e a outra, o passo (diagrama trajeto passo). Adicionalmente a este diagrama, existe a possibilidade de indicar também o tempo (diagrama trajeto tempo). Diagrama trajeto passo: dispositivo de dobra e estampagem:

Diagrama trajeto tempo:

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DIAGRAMA DE COMANDO No diagrama de comando, pode-se reproduzir apenas a situação dos elementos de sinais durante a seqüência de passos. O tempo de comutação não é levado em conta. O que importa é apenas se o elemento está acionado ou não acionado.

No exemplo anterior, um fim de curso é acionado, desde o passo 2 (abre) até o passo 5 (fecha). Uma outra maneira de representação para o diagrama de comando consiste em desenhar apenas sobre a linha.

Os diagramas de movimentos e de comando representam, muitas vezes, o desenvolvimento das funções de um determinado grupo de elementos. Por este motivo, as vezes é usada a expressão ‘Diagrama de funções”. Na maioria dos casos, o diagrama de movimentos e de comando são reunidos em um único diagrama. O exemplo anterior é apresentado logo a seguir. Diagrama trajeto passo com diagrama de comando:

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SSoolleennóóiiddeess �

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 a 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 solenóide. Quando 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.

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CCiirrccuuiittooss EElleettrrooppnneeuummááttiiccooss

Os circuitos eletropneumáticos são esquemas de comando e acionamento que representam os componentes pneumáticos e elétricos empregados em máquinas e equipamento 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.

Estaremos apresentando, a seguir, os circuitos eletropneumáticos

comumente utilizados em máquinas e equipamentos industriais, detalhando seus princípios de funcionamento e apresentando as diversas técnicas empregadas na elaboração desses circuitos, tendo sempre como referência os recursos de movimento que a máquina deve oferecer.

Basicamente, existem três métodos de construção de circuitos

eletropneumáticos:

��intuitivo, ��minimização de contatos ou seqüência mínima, ��maximização de contatos ou cadeia estacionária.

MMééttooddoo IInnttuuiittiivvoo �

Na técnica de elaboração de circuitos eletropneumáticos pelo método intuitivo utiliza-se o mecanismo do pensamento e do raciocínio humano na busca da solução de uma situação-problema apresentada. Dessa forma, pode-se obter diferentes soluções para um mesmo problema em questão, característica principal do método intuitivo.

Eis alguns exemplos práticos de construção de circuitos

eletropneumáticos pelo método intuitivo:

AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee ssiimmpplleess aaççããoo �

Ao acionarmos um botão de comando, a haste de um cilindro de ação simples com retorno por mola deve avançar. Enquanto mantivermos o botão acionado, a haste deverá permanecer avançada. Ao soltarmos o botão, o cilindro deve retornar a sua posição inicial.

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Para solução desta situação problema, o circuito pneumático apresenta

um cilindro de ação simples com retorno por mola e uma válvula direcional de 3/2 vias, normal fechada, acionada eletricamente por solenóide e reposicionada por mola. O circuito elétrico de comando utiliza o contato normalmente aberto de um botão de comando pulsador. Acionando-se o botão pulsador b1, seu contato normalmente aberto fecha e energiza a bobina do solenóide Y1 da válvula direcional. Com o solenóide Y1 ligado, o carretel da válvula direcional é acionado para a direita, abrindo a passagem do ar comprimido do pórtico 1 para o 2 e bloqueando a descarga para a atmosfera 3. Dessa forma, o ar comprimido é dirigido para a câmara traseira do cilindro, fazendo com que sua haste avance comprimindo a mola.

Enquanto o botão de comando b1 for mantido acionado, o solenóide Y1 permanece ligado e a haste do cilindro avançada.

Soltando-se o botão pulsador b1, seu contato que havia fechado abre automaticamente e interrompe a passagem da corrente elétrica, desligando a bobina do solenóide Y1. Quando o solenóide Y1 é desativado, a mola da válvula direcional empurra o carretel para a esquerda, bloqueando o pórtico 1 e interligando os pórticos 2 e 3. Dessa forma, o ar comprimido acumulado na câmara traseira do cilindro escapa para a atmosfera e a mola do cilindro retorna a haste para a sua posição inicial.

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AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee dduuppllaa aaççããoo

ssiimmuullaannddoo llóóggiiccaa ““oorr””

Um cilindro de ação dupla deve poder ser acionado de dois locais diferentes e distantes entre si como, por exemplo, no comando de um elevador de cargas que pode ser acionado tanto do solo como da plataforma.

�Neste caso, o circuito pneumático utiliza um cilindro de ação dupla e uma

válvula direcional de 5/2 vias, com acionamento por servocomando eletropneumático e retorno por mola. É importante lembrar que o acionamento por servocomando é indireto, ou seja, não é o solenóide quem aciona diretamente o carretel da válvula direcional; ele apenas abre uma passagem interna do ar comprimido que alimenta o pórtico 1 da válvula para que esse ar, chamado de piloto pneumático, acione o carretel e mude a posição de comando da válvula. O circuito elétrico, por sua vez, possui dois botões de comando pulsadores, ligados em paralelo.

Os contatos normalmente abertos de dois botões de comando pulsadores

B1 e S2, montados em paralelo, possuem a mesma função, ou seja, ligar o solenóide Y1 da válvula direcional. Dessa forma, acionando-se o botão B1 ou B2 o contato fecha, energizando a bobina do solenóide Y1. Quando o solenóide Y1 é ligado, abre-se uma pilotagem pneumática que empurra o carretel da válvula direcional para a direita, liberando a passagem do ar comprimido do pórtico 1 para o 2 e daí para a câmara traseira do cilindro, ao mesmo tempo em que o ar acumulado na câmara dianteira é descarregado para a atmosfera do pórtico 4

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para o 5 da válvula. Dessa forma, a haste do cilindro avança, tanto se o comando for efetuado pelo botão B1 como se for ativado pelo B2.

Soltando-se o botão que foi acionado, seu contato volta a abrir, interrompendo a passagem de corrente elétrica para a bobina e desligando o solenóide Y1. Quando o solenóide Y1 é desligado, a pilotagem pneumática interna é desativada e a mola da válvula direcional volta a empurrar o carretel para a esquerda. Nessa posição, o ar comprimido flui pela válvula do pórtico 1 para o 4, fazendo com que a haste do cilindro retorne, enquanto que o ar acumulado na câmara traseira descarrega para a atmosfera, através da válvula, do pórtico 2 para o 3.

AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee dduuppllaa aaççããoo

ssiimmuullaannddoo llóóggiiccaa ““aanndd””

Um cilindro de ação dupla deve avançar somente quando dois botões de

comando forem acionados simultaneamente (comando bi-manual). Soltando-se qualquer um dos dois botões de comando, o cilindro deve voltar imediatamente a sua posição inicial.

Nesta situação, o circuito pneumático é o mesmo utilizado anteriormente, empregando um cilindro de ação dupla e uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por servocomando e reposicionamento por mola. Serão usados, novamente, dois botões de comando pulsadores, só que agora ligados em série.

Para a solução deste problema, utiliza-se os contatos normalmente

abertos dos dois botões de comando pulsadores B1 e B2, agora montados em

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série, ambos com a mesma função de ligar o solenóide Y1 da válvula direcional. Se somente o botão B1 for acionado, seu contato fecha mas a corrente elétrica permanece interrompida no contato aberto do botão B2, mantendo a bobina do solenóide Y1 desligada. Da mesma forma, se somente o botão B2 for acionado, embora seu contato feche, a corrente elétrica se mantém interrompida pelo contato aberto do botão B1, fazendo com que a bobina do solenóide Y1 permaneça desligada. Sendo assim, o solenóide Y1 somente poderá ser energizado se os botões B1 e B2 forem acionados ao mesmo tempo ou simultaneamente, isto é, um e logo em seguida o outro. Somente quando os dois botões estiverem acionados, seus contatos normalmente abertos fecham e permitem a passagem da corrente elétrica que liga o solenóide Y1, abrindo a pilotagem interna e invertendo a posição da válvula direcional que comanda o movimento de avanço da haste do cilindro.

Se durante o movimento de avanço do cilindro qualquer um dos dois

botões, B1 ou B2, for desacionado, imediatamente seu contato volta a abrir, interrompendo a passagem da corrente elétrica, o que desliga o solenóide Y1. Uma vez desligado o solenóide Y1, a pilotagem interna é desativada e a mola reposiciona a válvula direcional, comandando o movimento de retorno imediato da haste do cilindro.

Esse tipo de circuito, conhecido como comando bi-manual, é muito utilizado

no acionamento de máquinas e equipamentos que oferecem riscos de acidente para o operador como, por exemplo, no caso de acionamento de uma prensa pneumática. Com os botões colocados a uma distância que não permita o acionamento com apenas uma das mãos, o operador terá que forçosamente utilizar ambas as mãos para acionar a partida da máquina. Esse recurso oferece, portanto, uma condição de partida segura, reduzindo consideravelmente os riscos de acidente.

É importante destacar, entretanto, que o operador deve ser sempre orientado quanto ao correto procedimento de acionamento da máquina pois, se um dos botões B1 ou B2 for travado, a partida do equipamento poderá ser efetuada unicamente pelo outro botão, o que vem a descaracterizar a condição de segurança desse tipo de comando bi-manual. Um outro circuito de comando bi-manual, totalmente seguro, será apresentado e detalhado mais a frente nos próximos exemplos de construção de circuitos eletropneumáticos.

AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee dduuppllaa aaççããoo ccoomm

iinntteerrttrraavvaammeennttoo ppoorr bboottooeeiirraass.. �

Um cilindro de ação dupla deve ser acionado por dois botões. Acionando-se o primeiro botão o cilindro deve avançar e permanecer avançado mesmo que o botão seja desacionado. O retorno deve ser comandado por meio de um pulso no segundo botão.

Existem, na verdade, quatro possibilidades de comando do cilindro, por

meio de três válvulas direcionais diferentes. Pode-se utilizar uma válvula

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direcional de 5/2 vias acionada por dois solenóides, ou uma válvula direcional de 5/2 vias acionada por duplo servocomando (válvula de impulso), ou ainda uma válvula direcional de 5/2 vias acionada por solenóide com reposicionamento por mola. As quatro alternativas diferentes de construção do circuito eletropneumático serão apresentadas a seguir:

Utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias acionada por dois solenóides, sem mola de reposição.

Empregando-se uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por dois solenóides, sem mola de reposição, basta efetuar um pulso nos botões para comandar os movimentos de avanço e retorno do cilindro, não sendo necessário manter os botões acionados para dar continuidade ao movimento.

Acionando-se o botão B1, seu contato normalmente aberto fecha,

permitindo a passagem da corrente elétrica que energiza a bobina do solenóide Y1. Ao mesmo tempo, o contato fechado de B1, ligado em série com o contato aberto de B2, abre, impedindo que o solenóide Y2 seja energizado, enquanto Y1 estiver ligado. Com o solenóide Y1 em operação, o carretel da válvula direcional é acionado para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance.

Mesmo que o botão B1 seja desacionado, desligando o solenóide Y1, como a válvula direcional não possui mola de reposição, o carretel se mantém na última posição acionada, neste caso para a direita, e o cilindro permanece avançado.

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Portanto, para fazer com que a haste do cilindro avance, não é necessário manter o botão de comando B1 acionado, basta dar um pulso e soltar o botão, já que a válvula direcional memoriza o último acionamento efetuado.

O mesmo comportamento ocorre no retorno do cilindro. Acionando-se o botão B2, seu contato normalmente aberto fecha, permitindo a passagem da corrente elétrica que energiza a bobina do solenóide Y2. Ao mesmo tempo, o contato fechado de B2, ligado em série com o contato aberto de B1, abre, impedindo que o solenóide Y1 seja energizado, enquanto Y2 estiver ligado. Com o solenóide Y2 em operação, o carretel da válvula direcional é acionado para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne.

Mesmo que o botão B2 seja desacionado, desligando o solenóide Y2,

como a válvula direcional tem a característica de memorizar o último acionamento efetuado, neste caso para a esquerda, o cilindro permanece retornado. Portanto, para fazer com que a haste do cilindro retorne, não é necessário manter o botão de comando B2 acionado, basta dar um pulso e soltar o botão, como não há mola de reposição, o carretel da válvula direcional mantém o último acionamento efetuado e o cilindro recuado.

Caso os dois botões B1 e B2 forem acionados simultaneamente, embora os dois contatos normalmente abertos fecham, os dois contatos normalmente fechados abrem e garantem que os dois solenóides Y1 e Y2 permaneçam desligados. A montagem alternada dos contatos fechados dos botões, em série com os contatos abertos, evita que os dois solenóides sejam energizados ao mesmo tempo, fato que poderia causar a queima de um dos solenóides, danificando o equipamento.

AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee dduuppllaa aaççããoo ccoomm ccoonnffiigguurraaççããoo ddeesslliiggaarr ddoommiinnaannttee

utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por servocomando e reposição por mola, com comando elétrico de auto-retenção e comportamento de desligar dominante.

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Neste caso, a válvula direcional é reposicionada por mola e não apresenta a mesma característica de memorização da válvula de duplo servocomando, empregada na solução B. Sendo assim, para que se possa avançar ou retornar a haste do cilindro com um único pulso, sem manter os botões de comando acionados, é necessário utilizar um relé auxiliar no comando elétrico para manter o solenóide Y1 ligado, mesmo que o botão B1 seja desacionado.

Acionando-se o botão B1, seu contato normalmente aberto fecha e

permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato fechado do botão B2, ligado em série com o botão B1, e liga a bobina do relé auxiliar C1. Quando C1 é energizado, todos os seus contatos se invertem, ou seja, os normalmente abertos fecham e os fechados abrem.

Neste caso, o primeiro contato de C1 utilizado no circuito, ligado em paralelo com o botão B1, fecha para efetuar a auto-retenção da bobina de C1, isto é, mesmo que o botão B1 seja desacionado, a corrente elétrica continua passando pelo primeiro contato de C1, paralelamente ao botão B1, e mantendo a bobina de C1 energizada.

Um segundo contato de C1 é utilizado no circuito para ligar a bobina do solenóide Y1 que, quando energizado, abre a pilotagem pneumática que aciona o carretel da válvula direcional para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance.

Dessa forma, pode-se soltar o botão de comando B1 que o relé auxiliar

C1 se mantém ligado por um de seus próprios contatos (auto-retenção) e, ao mesmo tempo, conserva energizado o solenóide Y1 por meio de outro de seus contatos, garantindo a continuidade do movimento de avanço do cilindro.

Para fazer com que a haste do cilindro retorne, basta dar um pulso no botão de comando B2. Acionando-se o botão B2, seu contato normalmente fechado, ligado em série com o primeiro contato de C1 que mantinha a auto-retenção de C1, abre e interrompe a passagem da corrente elétrica para a bobina do relé auxiliar C1. Imediatamente o relé C1 é desligado e todos os seus contatos voltam à posição normal. O primeiro contato de C1 abre e desliga a auto-retenção de C1, permitindo que mesmo que o botão B2 seja desacionado a bobina de C1 permaneça desligada. O segundo contato de C1, por sua vez, abre e bloqueia a passagem da corrente elétrica, desligando o solenóide Y1. Com o solenóide Y1 desligado, o piloto pneumático é desativado e a mola da válvula direcional empurra o carretel de volta para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne. O circuito elétrico utilizado nesta solução C é chamado de comando de auto-retenção com comportamento de desligar dominante porque, se os dois botões de comando B1 e B2 forem acionados ao mesmo tempo, o relé C1 permanece desligado pelo contato do botão de comando B2. Podemos dizer que, neste caso, o botão B2 tem prioridade sobre B1 pois, se ambos forem acionados simultaneamente, prevalece como dominante a condição de desligar do contato fechado do botão de comando B2.

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AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee dduuppllaa aaççããoo ccoomm ccoonnffiigguurraaççããoo lliiggaarr ddoommiinnaannttee �

utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por servocomando e reposição por mola, com comando elétrico de auto-retenção e comportamento de ligar dominante.

Esta solução apresenta as mesmas características construtivas da

solução anterior, considerando-se que o circuito pneumático é o mesmo, empregando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por servocomando e reposição por mola, o que exige que o comando elétrico também seja de auto-retenção mas, agora, com comportamento de ligar dominante.

De acordo com o que foi apresentado na solução C, a válvula direcional é

reposicionada por mola e não apresenta a mesma característica de memorização da válvula de duplo servocomando, empregada na solução B. Sendo assim, para que se possa avançar ou retornar a haste do cilindro com um único pulso, sem manter os botões de comando acionados, é necessário utilizar um relé auxiliar no comando elétrico para manter o solenóide Y1 ligado, mesmo que o botão B1 seja desacionado.

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Curso Técnico em Mecatrônica

Acionando-se o botão B1, seu contato normalmente aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que liga a bobina do relé auxiliar C1.

O primeiro contato de C1 utilizado no circuito, ligado em paralelo com o botão B1 e em série com o botão B2, fecha para efetuar a auto-retenção da bobina de C1, isto é, mesmo que o botão B1 seja desacionado, a corrente elétrica continua passando pelo primeiro contato de C1 e pelo contato normal fechado de B2, paralelamente ao botão B1, e mantendo a bobina de C1 energizada.

Um segundo contato de C1, utilizado no circuito, liga a bobina do solenóide Y1 que, quando energizado, abre a pilotagem pneumática que aciona o carretel da válvula direcional para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance.

Dessa forma, pode-se soltar o botão de comando B1 que o relé auxiliar C1 se mantém ligado por um de seus próprios contatos (auto-retenção) e, ao mesmo tempo, conserva energizado o solenóide Y1 por meio de outro de seus contatos, garantindo a continuidade do movimento de avanço do cilindro.

Para fazer com que a haste do cilindro retorne, basta dar um pulso no botão de comando B2. Acionando-se o botão B2, seu contato normalmente fechado, ligado em série com o primeiro contato de C1 que mantinha a auto-retenção de C1, abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, desligando imediatamente a bobina do relé auxiliar C1. Com o relé C1 desligado, todos os seus contatos voltam à posição normal. O primeiro contato de C1 abre e desliga a auto-retenção de C1, permitindo que mesmo que o botão B2 seja desacionado a bobina de C1 permaneça desligada. O segundo contato de C1, por sua vez, abre e bloqueia a passagem da corrente elétrica, desligando o solenóide Y1. Com o solenóide Y1 desligado, o piloto interno é desativado e a mola da válvula direcional empurra o carretel de volta para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne.

O circuito elétrico utilizado nesta solução D é chamado de comando de auto-retenção com comportamento de ligar dominante porque, se os dois botões de comando B1 e B2 forem acionados ao mesmo tempo, o relé C1 é energizado pelo contato do botão de comando B1. Podemos dizer que, neste caso, o botão B1 tem prioridade sobre B2 pois, se ambos forem acionados simultaneamente, prevalece como dominante a condição de ligar do contato aberto do botão de comando B1.

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AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee dduuppllaa ccoomm rreettoorrnnoo aauuttoommááttiiccoo

Um cilindro de ação dupla deve avançar, quando for acionado um botão de partida, e retornar automaticamente, ao atingir o final do curso de avanço.

Há duas possibilidades pneumáticas de solução da situação-problema

apresentada, usando duas válvulas direcionais diferentes, as quais exigirão dois comandos elétricos distintos para que o circuito eletropneumático apresente o mesmo funcionamento.

Utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por duplo servocomando que mantém memorizado o último acionamento.

Foram acrescentadas ao circuito pneumático duas válvulas reguladoras

de fluxo unidirecionais, as quais têm por função regular separadamente as velocidades de avanço e de retorno do cilindro, controlando independentemente a quantidade de ar que sai das câmaras do cilindro. Ao contrário, o ar comprimido que entra no cilindro, proveniente da válvula direcional, passa livremente pelas retenções incorporadas nas reguladoras de fluxo.

A solução para o comando elétrico, por sua vez, é idêntica à solução B do

circuito anterior. A única diferença consiste na utilização de uma chave fim de curso a1 ao invés do botão de comando para o retorno do cilindro.

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Acionando-se o botão de partida B1, seu contato normalmente aberto fecha e liga o solenóide Y1 da válvula direcional. Com o solenóide Y1 ligado, o carretel da válvula é empurrado para a direita pela pilotagem interna, fazendo com que a haste do cilindro avance. O ar comprimido, dirigido da válvula direcional para a câmara traseira do cilindro, passa livre pela retenção incorporada na reguladora de fluxo esquerda e entra livremente no cilindro. O ar acumulado na câmara dianteira, que descarrega para a atmosfera através da válvula direcional, não passa pela retenção da válvula reguladora de fluxo direita e, com isso, tem que forçosamente passar controlado. Desse modo, abrindo a reguladora de fluxo o ar escapa em maior quantidade e a haste do cilindro avança mais rapidamente. Por outro lado, fechando a reguladora de fluxo o ar descarrega para a atmosfera lentamente e a haste avança mais devagar. Dessa forma, é possível regular a

velocidade de avanço da haste do cilindro, simplesmente ajustando a abertura da válvula reguladora de fluxo direita.

Quando o botão B1 é desacionado, desligando o solenóide Y1, a

pilotagem pneumática é desativada mas, como a válvula direcional não possui mola de reposição, o carretel se mantém na última posição acionada, neste caso para a direita, e o cilindro permanece avançado. Portanto, para fazer com que a haste do cilindro avance, não é necessário manter o botão de comando B1 acionado, basta dar um pulso e soltar o botão, já que a válvula direcional memoriza o último acionamento efetuado.

Ao chegar ao final do curso de avanço, a própria haste do cilindro aciona

mecanicamente o rolete da chave fim de curso a1. Desde que o operador tenha soltado o botão de partida, o contato normalmente aberto da chave fim de curso a1 fecha e liga o solenóide Y2 da válvula direcional. Com o solenóide Y2 ligado, o carretel da válvula é empurrado para a esquerda pela pilotagem interna, fazendo com que a haste do cilindro retorne. O ar comprimido, dirigido da válvula direcional para a câmara dianteira do cilindro, passa livre pela retenção incorporada na reguladora de fluxo direita e entra livremente no cilindro. O ar acumulado na câmara traseira, que descarrega para a atmosfera através da válvula direcional, não passa pela retenção da válvula reguladora de fluxo esquerda e, com isso, tem que forçosamente passar controlado. Desse modo, abrindo a reguladora de fluxo o ar escapa em maior quantidade e a haste do cilindro retorna mais rapidamente. Por outro lado, fechando a reguladora de fluxo o ar descarrega para a atmosfera lentamente e a haste retorna mais devagar. Dessa forma, é possível regular a velocidade de retorno da haste do cilindro, simplesmente ajustando a abertura da válvula reguladora de fluxo esquerda.

Ao retornar, a haste do cilindro desaciona o rolete da chave fim de curso a1, cujo contato volta a abrir desligando o solenóide Y2. Como a válvula não possui mola de reposicionamento e apresenta o comportamento de memorizar o último acionamento, o carretel permanece na posição, fazendo com que a haste do cilindro prossiga no seu movimento de retorno, mesmo com o solenóide Y2 desligado e a pilotagem interna do lado direito desativada.

Um novo ciclo pode ser iniciado por meio do acionamento do botão de partida B1

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AAcciioonnaammeennttoo ccoomm aauuttoo––rreetteennççããoo lliiggaarr ee ddeesslliiggaarr ddoommiinnaannttee..

Utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por servocomando e reposição por mola.

Comando de auto-retenção com comportamento desligar dominante

Comando de auto-retenção com comportamento ligar dominante

Agora, como a válvula direcional é reposicionada por mola e não

apresenta a característica de memorizar a última posição acionada, mais uma vez deve-se utilizar um relé auxiliar como recurso para manter o solenóide Y1 ligado mesmo após o desacionamento do botão de partida (comando elétrico de auto-retenção), conforme apresentado nas soluções C e D do circuito 04.

Da mesma forma, o comando elétrico de auto-retenção pode ser montado

nas duas versões: apresentando comportamento de desligar dominante ou de ligar dominante.

No comando elétrico de auto-retenção com comportamento de desligar

dominante, acionando-se o botão B1, seu contato normalmente aberto fecha e

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permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato fechado da chave fim de curso a1, ligada em série com o botão B1, e liga a bobina do relé auxiliar C1. O primeiro contato de C1 utilizado no circuito, ligado em paralelo com o botão B1, fecha para efetuar a auto-retenção da bobina de C1, isto é, mesmo que o botão B1 seja desacionado, a corrente elétrica continua passando pelo primeiro contato de C1, paralelamente ao botão B1, mantendo a bobina de C1 energizada. Um segundo contato de C1 é utilizado no circuito para ligar a bobina do solenóide Y1 que, quando energizado, abre a pilotagem da válvula direcional para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance.

Dessa forma, pode-se soltar o botão de comando B1 que o relé auxiliar

C1 se mantém ligado por um de seus próprios contatos (auto-retenção) e, ao mesmo tempo, conserva energizado o solenóide Y1 por meio de outro de seus contatos, garantindo a continuidade do movimento de avanço do cilindro.

Ao atingir o final do curso de avanço, a haste do cilindro aciona mecanicamente o rolete da chave fim de curso a1. Com a chave fim de curso a1 acionada, seu contato normalmente fechado, ligado em série com o primeiro contato de C1 que mantinha a auto-retenção de C1, abre e interrompe a passagem da corrente elétrica para a bobina do relé auxiliar C1. Imediatamente o relé C1 é desligado e todos os seus contatos voltam à posição normal. O primeiro contato de C1 abre e desliga a auto-retenção de C1, permitindo que, mesmo que a chave fim de curso a1 seja desacionado, a bobina de C1 permaneça desligada. O segundo contato de C1, por sua vez, abre e bloqueia a passagem da corrente elétrica para o solenóide Y1. Com o solenóide Y1 desligado, a pilotagem interna fecha e a mola da válvula direcional empurra o carretel de volta para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne.

Já no comando elétrico de auto-retenção com comportamento de ligar dominante, acionando-se o botão B1, seu contato normalmente aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que liga a bobina do relé auxiliar C1. O primeiro contato de C1, ligado em paralelo com o botão B1 e em série com a chave fim de curso a1, fecha para efetuar a auto-retenção da bobina de C1, isto é, mesmo que o botão B1 seja desacionado, a corrente elétrica continua passando pelo primeiro contato de C1 e pelo contato normal fechado de a1, paralelamente ao botão B1, mantendo a bobina de C1 energizada. Um segundo contato de C1 liga a bobina do solenóide Y1 que, quando energizado, abre a pilotagem interna que aciona o carretel da válvula direcional para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance.

Dessa forma, pode-se soltar o botão de comando B1 que o relé auxiliar C1 se mantém ligado por um de seus próprios contatos (auto-retenção) e, ao mesmo tempo, conserva energizado o solenóide Y1 por meio de outro de seus contatos, garantindo a pilotagem e a continuidade do movimento de avanço do cilindro. Ao atingir o final do curso de avanço, a haste do cilindro aciona mecanicamente o rolete da chave fim de curso a1. Com a chave fim de curso a1 acionada, seu contato normalmente fechado, ligado em série com o primeiro contato de C1 que mantinha a auto-retenção de C1, abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, desligando imediatamente a bobina do relé auxiliar C1. Com o relé C1 desligado, todos os seus contatos voltam à posição normal. O primeiro contato de C1 abre e desliga a auto-retenção de C1, permitindo que mesmo que a chave fim

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de curso a1 seja desacionada, com o retorno da haste do cilindro, a bobina de C1 permaneça desligada. O segundo contato de C1, por sua vez, abre e bloqueia a passagem da corrente elétrica para o solenóide Y1. Com o solenóide Y1 desligado, a pilotagem interna é desativada e a mola da válvula direcional empurra o carretel de volta para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne.

A principal diferença de funcionamento entre os dois circuitos elétricos de comando ocorre quando o botão de partida B1 é mantido acionado pelo operador. Na auto-retenção com comportamento de desligar dominante ocorre movimentos rápidos de ida e volta da haste do cilindro, quando esta alcança o final do curso de avanço. Isso ocorre porque, como a chave fim de curso a1 tem prioridade de comando, o solenóide Y1 é desligado quando a1 é acionada e o cilindro começa a retornar. Assim que a haste do cilindro desaciona a chave fim de curso a1, o solenóide Y1 volta a ligar, fazendo com que o cilindro torne a avançar, até acionar novamente a chave fim de curso a1 que desliga outra vez o solenóide Y1, fazendo com que o cilindro volte a retornar e assim sucessivamente.

Já na auto-retenção com comportamento de ligar dominante, se o botão de partida é mantido acionado pelo operador, esses movimentos sucessivos de ida e volta do cilindro, no final do curso de avanço, não ocorrem. Isso se deve ao fato de que, como o botão de partida tem prioridade de comando, o solenóide Y1 permanece ligado, mesmo quando a chave fim de curso a1 é acionada pela haste do cilindro. Dessa forma, o cilindro pára no final do curso de avanço até que o operador solte o botão de partida, quando somente então a chave fim de curso a1 desliga o relé C1 e com ele o solenóide Y1, permitindo o retorno automático do cilindro.

AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee dduuppllaa aaççããoo uuttiilliizzaannddoo oo ccoonnttaaddoorr pprréé ddeetteerrmmiinnaaddoo

Um cilindro pneumático de ação dupla, com amortecedores de final de

curso, deve avançar e retornar automaticamente, efetuando um único ciclo, uma vez pressionado um botão de partida. Um segundo botão, quando acionado, deve fazer com que o cilindro avance e retorne, em ciclo contínuo limitado, isto é, o número de ciclos deve poder ser selecionado, de acordo com a vontade do operador.

Neste caso, o circuito pneumático utiliza, como novidade, um cilindro de

ação dupla com�amortecedores que impedem golpes violentos do êmbolo contra as tampas nos finais de curso de avanço e retorno. Mais uma vez, o circuito pneumático pode ser montado em duas versões, empregando dois tipos diferentes de válvulas direcionais: uma acionada por duplo servocomando e outra com acionamento por servocomando e reposição por mola. O circuito elétrico, por sua vez, apresenta, como novidade, um botão de comando com trava e um contador eletromecânico para controlar o número de ciclos do cilindro.

utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por duplo servocomando que mantém memorizado o último acionamento.

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A partida do cilindro pode ser efetuada por um dos dois botões de

comando S1 ou S2. O botão pulsador S1 permite a partida para um único ciclo de ida e volta do cilindro. Já o botão com trava S2 aciona a partida do cilindro em ciclo contínuo que somente será interrompido quando o operador destravar o botão S2, ou quando o relé contador CN1 registrar um determinado número de ciclos pré-programado pelo operador.

Efetuando-se um pulso no botão S1, partida em ciclo único, seu contato normalmente aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato fechado da chave fim de curso S3, que se encontra acionada pela haste do cilindro, e energiza a bobina do solenóide Y1. Com o solenóide Y1 ligado, a pilotagem esquerda da válvula é aberta e o carretel é empurrado para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance com velocidade controlada pela válvula reguladora de fluxo direita. Assim que a haste do cilindro começa a avançar, a chave fim de curso S3, montada no final do curso de retorno do cilindro, é desacionada e abre seu contato, desligando o solenóide Y1. Quando o solenóide Y1 é desligado, a pilotagem interna é desativada mas, como a válvula direcional não possui mola de reposição, o carretel se mantém na posição e a haste do cilindro permanece avançando.

Assim que a haste do cilindro alcança o final do curso de avanço, ela aciona mecanicamente o rolete da chave fim de curso S4. Quando a chave S4 é acionada, seu contato normalmente aberto fecha, energizando o solenóide Y2 e, ao mesmo tempo, a bobina do relé contador CN1 que, ao receber o sinal elétrico, efetua a contagem de um ciclo. Com o solenóide Y2 ligado, a pilotagem direita da válvula direcional é aberta e o carretel é acionado para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne com velocidade controlada pela válvula reguladora de fluxo esquerda. Assim que a haste do cilindro começa a retornar, a chave fim de curso S4 é desacionada e abre seu contato, desligando o solenóide Y2 e o sinal elétrico enviado ao relé contador CN1. Quando o solenóide Y2 é desligado, a pilotagem interna é desativada mas, como a válvula direcional.

não possui mola de reposição, o carretel se mantém na posição e a haste do cilindro permanece retornando.

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Quando a haste do cilindro chega ao final do curso de retorno, ela pára acionando novamente o rolete da chave fim de curso S3, cujo contato normalmente aberto volta a fechar, esperando por um novo sinal de partida, considerando-se que a corrente elétrica está interrompida no botão de partida S1.

Se a partida for efetuada pelo botão com trava S2, seu contato

normalmente aberto fecha e permanece fechado e travado, permitindo a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato normalmente fechado do relé contador CN1, ligado em série com o botão S2, e chega até a chave fim de curso S3. Dessa forma, toda a vez que a haste do cilindro encerra um ciclo, atingindo o final do curso de retorno e acionando a chave S3, uma nova partida é efetuada automaticamente e um novo ciclo é iniciado. Assim, o cilindro permanece operando em ciclo contínuo, com movimentos sucessivos de ida e volta da haste, até que o botão S2 seja destravado, interrompendo a passagem da corrente elétrica, ou que o relé contador CN1 registre um número de ciclos igual ao da sua programação.

Se, por exemplo, o relé contador CN1 teve a contagem programada para

receber 10 impulsos elétricos e a haste do cilindro tocou pela décima vez o final do curso de avanço, onde a chave S4 além de acionar o retorno da haste emite um impulso elétrico na bobina do relé contador, seu contato normalmente fechado, ligado em série com o botão S2, abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, o que impede uma nova partida automática e encerra os ciclos de movimento da haste do cilindro.

Uma nova partida pode ser efetuada para ciclo único, através do acionamento do botão S1. O ciclo contínuo, entretanto, somente pode ser reiniciado com o destravamento do botão S2 para zerar a contagem do relé CN1 e fechar novamente seu contato normalmente fechado que abriu encerrando os ciclos pré-programados. Destravando o botão S2, seu contato fechado energiza a bobina do contador CN1 cuja função é retornar a zero o mostrador do relé contador, voltando seus contatos à posição inicial. Solução B:

Utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por servocomando e reposição por mola.

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Como foi detalhado nos circuitos anteriores, a opção por este tipo de

válvula exige a utilização de relés auxiliares coma função de auto-retenção, considerando-se que a válvula não memoriza a posição quando o solenóide é desligado.

Da mesma forma demonstrada na solução A, a partida do cilindro pode

ser efetuada por um dos dois botões de comando S1 ou S2. O botão pulsador S1 permite a partida para um único ciclo de ida e volta do cilindro, enquanto que o botão com trava S2 aciona a partida do cilindro em ciclo contínuo que somente será interrompido quando o operador destravar o botão S2, ou quando o relé contador CN1 registrar um determinado número de ciclos pré-programado pelo operador.

Efetuando-se um pulso no botão S1, partida em ciclo único, seu contato

normalmente aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato fechado da chave fim de curso S3, que se encontra acionada pela haste do cilindro, e pelo contato 11/12 do relé auxiliar C2, energizando a bobina do relé auxiliar C1. Quando o relé C1 entra em operação, seu contato aberto 11/14 fecha e efetua a auto-retenção da bobina do relé C1. O contato aberto 21/24 de C1 também fecha e liga o solenóide Y1 da válvula direcional. Com o solenóide Y1 ligado, a pilotagem da válvula é aberta e o carretel é empurrado para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance com velocidade controlada pela válvula reguladora de fluxo. Assim que a haste do cilindro começa a avançar, a chave fim de curso S3, montada no final do curso de retorno do cilindro, é desacionada e seu contato abre. Nesse momento, a auto-retenção de C1, efetuada pelo contato 11/14 do próprio C1, mantém a bobina de C1 energizada, mesmo depois que o contato da chave fim de curso S3 abre, interrompendo a passagem da corrente elétrica por ela. Como o relé C1 permanece ligado, seu contato 21/24 se mantém fechado e a bobina do solenóide Y1 energizada, fazendo com que a haste do cilindro continue avançando.

Assim que a haste do cilindro alcança o final do curso de avanço, ela aciona mecanicamente o rolete da chave fim de curso S4. Quando a chave S4 é acionada, seu contato normalmente aberto fecha, energizando a bobina do relé

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auxiliar C2. Quando o relé C2 é ativado, seu contato fechado 11/12 abre e desliga a bobina do relé C1, ao mesmo tempo em que seu contato aberto 21/24 fecha e emite um sinal elétrico para o relé contador CN1 que registra a contagem de um ciclo. Como o relé C1 foi desligado, seu contato 11/14 que havia fechado abre e desativa a auto-retenção de C1, enquanto que seu contato 21/24 que havia fechado também abre e desliga o solenóide Y1 da válvula direcional. Com o solenóide Y1 desligado, a pilotagem interna é desativada e a mola da válvula direcional empurra o carretel de volta para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne com velocidade controlada pela válvula reguladora de fluxo. Assim que a haste do cilindro começa a retornar, a chave fim de curso S4 é desacionada e abre seu contato, desligando a bobina do relé auxiliar C2. Com o relé C2 desativado, seu contato 11/12 que havia aberto fecha para permitir uma nova partida, enquanto que seu contato 21/24 que havia fechado abre e corta o sinal elétrico enviado ao relé contador CN1.

Quando a haste do cilindro chega ao final do curso de retorno, ela pára

acionando novamente o rolete da chave fim de curso S3, cujo contato normalmente aberto volta a fechar, esperando por um novo sinal de partida, considerando-se que a corrente elétrica está interrompida no botão de partida S1.

Se a partida for efetuada pelo botão com trava S2, seu contato aberto 13/14 fecha e permanece fechado e travado, permitindo a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato fechado 11/12 do relé contador CN1, ligado em série com o botão S2, e chega até a chave fim de curso S3. Da mesma forma como ocorria na solução A, toda a vez que a haste do cilindro encerra um ciclo, atingindo o final do curso de retorno e acionando a chave S3, uma nova partida é efetuada automaticamente e um novo ciclo é iniciado. Assim, o cilindro permanece operando em ciclo contínuo, com movimentos sucessivos de ida e volta da haste, até que o botão S2 seja destravado, interrompendo a passagem da corrente elétrica, ou que o relé contador CN1 registre um número de ciclos igual ao da sua programação.

Quando o número de ciclos de avanço e retorno do cilindro se igualar à

contagem pré-programada no relé contador CN1, seu contato fechado 11/12, ligado em série com o botão S2, abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, o que impede uma nova partida automática e encerra os ciclos de movimento da haste do cilindro.

Uma nova partida pode ser efetuada para ciclo único, através do acionamento do botão S1. O ciclo contínuo, por sua vez, somente pode ser reiniciado com o destravamento do botão S2 para zerar a contagem do relé CN1 e fechar novamente seu contato 11/12 que abriu encerrando os ciclos pré-programados. Destravando o botão S2, seu contato fechado 21/22 energiza a bobina CN1 cuja função é retornar a zero o mostrador do relé contador, voltando seus contatos à posição inicial.

AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee dduuppllaa aaççããoo uuttiilliizzaannddoo sseennssoorreess ee tteemmppoorriizzaaddoorr..

Um cilindro de ação dupla deve avançar, quando for acionado um botão

de partida, permanecer parado por 4 segundos no final do curso de avanço e

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retornar automaticamente. Um botão de emergência deve encerrar instantaneamente o ciclo e fazer com que o cilindro volte imediatamente ao ponto de partida, seja qual for a sua posição.

Mais uma vez, o circuito pneumático pode ser montado em duas versões,

empregando dois tipos diferentes de válvulas direcionais: uma acionada por duplo servocomando e outra com acionamento por servocomando e reposição por mola. O circuito elétrico, por sua vez, apresenta, como novidade, um sensor de proximidade capacitivo sem contato físico, no lugar da chave fim de curso com acionamento por rolete mecânico, utilizada nos circuitos anteriores. Outra novidade é a utilização de um relé temporizador, empregado para atrasar o comando e controlar o tempo de parada do cilindro, exigido no problema.

Quanto ao sistema de emergência, que quando acionado deve retornar

imediatamente o cilindro a posição inicial, devido às diferentes características de funcionamento entre as válvulas direcionais utilizadas, serão apresentadas duas configurações distintas nas soluções A e B, mas que exercem a mesma função.

Utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por duplo servocomando que mantém memorizado o último acionamento.

Acionando-se o botão de partida S1, seu contato normalmente aberto 13/14 fecha e permita a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato 11/12 do relé auxiliar C2, ligado em série com o contato aberto do botão S1, e energiza a bobina do solenóide Y1. Com o solenóide Y1 ligado, a pilotagem interna da válvula direcional é aberta e o carretel é acionado para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance com velocidade controlada pela válvula reguladora de fluxo. Quando o operador solta o botão de partida S1, seu contato 13/14 volta a abrir, interrompendo a passagem da corrente elétrica e desligando o solenóide Y1. Como a válvula direcional não possui mola de reposição e apresenta a característica de memorizar o último acionamento, seu carretel permanece pilotado para a direita, fazendo com que a haste do cilindro continue avançando.

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Quando a haste do cilindro alcança o final do curso de avanço, um sensor capacitivo S2 lá posicionado acusa a aproximação da haste e emite um sinal elétrico que passa pelo contato fechado 11/12 do botão S1 e liga a bobina do relé temporizador T1. Conforme foi apresentado no estudo dos componentes elétricos de comando, ao contrário de um relé auxiliar que muda imediatamente a posição de seus contatos tão logo sua bobina é energizada, um relé temporizador atrasa a inversão de seus contatos de acordo com o tempo previamente regulado em seu potenciômetro. Dessa forma, se o relé temporizador estiver ajustado com 4 segundos, conforme sugerido pelo problema, quando o sensor capacitivo S2 acusa a presença da haste do cilindro no final do curso de avanço e emite o sinal elétrico para a bobina do temporizador, este aguarda os 4 segundos e somente então inverte seus contatos.

Portanto, decorridos quatro segundos após a haste do cilindro chegar no

final do curso de avanço, o contato aberto 11/14 do relé temporizador fecha e energiza a bobina do solenóide Y2. Com o solenóide Y2 ligado, a pilotagem interna da válvula direcional abre e empurra o carretel para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne com velocidade controlada pela válvula reguladora de fluxo.

Assim que a haste do cilindro começa a retornar, o sensor capacitivo S2

interrompe seu sinal elétrico de saída, desligando o relé temporizador T1. No mesmo instante em que C1 é desativado, seu contato aberto 11/14 que havia fechado volta a abrir, desernegizando a bobina do solenóide Y2. Entretanto, como a válvula direcional não possui mola de reposição, o carretel permanece acionado para a esquerda e a haste do cilindro prossegue no seu movimento de retorno, encerrando o ciclo no final do curso. Uma nova partida pode ser efetuada por meio do acionamento do botão pulsador S1.

O contato fechado 11/12 do botão de partida S1 é utilizado na saída de

sinal do sensor capacitivo S2 para evitar que o relé temporizador C1 seja energizado, caso o operador mantenha acionado o botão S1. Dessa forma, o relé temporizador somente começará a contar o tempo de parada da haste, no final do curso de avanço, quando o operador soltar o botão de partida S1.

O sistema de parada de emergência, apresentado nesta solução, é

formado por um relé auxiliar C2 e dois botões de comando: S3 para ativar a parada de emergência e S4 para desativar o sistema. Seja qual for a posição do cilindro, quando o botão de parada de emergência S3 for acionado, seu contato normalmente aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato fechado do botão S4, ligado em série com o botão S3, e liga a bobina do relé auxiliar C2. O contato fechado 11/12 de C2 abre e desliga o solenóide Y1, se este estiver ligado. O contato aberto 31/34 de C2 fecha e efetua a auto-retenção de C2 para que a bobina de C2 permaneça energizada, mesmo se o botão S3 for desacionado. O contato aberto 21/24 de C2, ligado em paralelo com o contato 11/14 do relé temporizador, fecha e energiza diretamente a bobina do solenóide Y2 para que a haste do cilindro, esteja onde estiver, volte imediatamente a sua posição inicial, isto é, no final do curso de retorno.

Enquanto o sistema de emergência estiver ativado, o operador não poderá iniciar um novo ciclo pois o contato 11/12 de C2 permanece aberto e não

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permite que o solenóide Y1 seja energizado, mesmo com o acionamento do botão de partida S1. Portanto, para que um novo ciclo possa ser iniciado, é necessário desligar o sistema de emergência, por meio do acionamento do botão S4.

Acionando-se o botão S4, seu contato normalmente fechado abre e

interrompe a passagem da corrente elétrica, desligando a bobina do relé auxiliar C2. Quando o relé C2 é desligado, seu contato 31/34 volta a abrir e desliga a auto-retenção do relé C2, permitindo que o botão S4 seja desacionado e garantindo o desligamento da bobina do relé C2. O contato 21/24 de C2 também volta a abrir, desligando o solenóide Y2. O contato 11/12 de C2 volta a fechar, permitindo que um novo ciclo seja iniciado, a partir do momento em que o operador acione novamente o botão de partida S1. Solução B:

Utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por

servocomando e reposição por mola.

Com o circuito eletro-hidráulico na posição inicial de comando, quando o

circuito elétrico é energizado, a corrente passa pelo contato normalmente fechado do botão com trava S0 e permanece bloqueada pelos demais contatos do circuito, mantendo tudo desligado. Assim a mola da válvula direcional mantém o carretel acionado para a esquerda e o cilindro recuado, aguardando por um sinal de partida para início do ciclo de movimentos.

Acionando-se o botão de partida S1, seu contato normalmente aberto

fecha e permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato 11/12 do relé temporizador T1, ligado em série com o botão de partida S1, e energiza a bobina do relé auxiliar C1. Quando a bobina do relé C1 é ligada, seu contato aberto 11/14 fecha e efetua a auto-retenção de C1, de forma que, se o botão S1 for desacionado, esse contato mantém o relé C1 ligado. O contato aberto 21/24 do relé C1 também fecha e ativa a bobina do solenóide Y1. Com o

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Curso Técnico em Mecatrônica

solenóide Y1 ligado o carretel da válvula direcional é empurrado para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance.

Quando a haste do cilindro alcança o final do curso de avanço, o sensor

capacitivo S2 acusa a presença da haste e emite um sinal elétrico que liga a bobina do relé temporizador T1. Assim que o temporizador T1 é energizado, o tempo pré ajustado de 4 segundos em seu potenciômetro é contado e, somente então, os contatos do temporizador T1 se invertem. Portanto, decorridos os 4 segundos, o contato fechado 11/12 do temporizador abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, o que desliga a bobina do relé auxiliar C1. Quando o relé C1 é desligado, seu contato 11/14 que havia fechado abre e desliga a auto-retenção do relé C1. Por sua vez, o contato 21/24 do relé C1 que havia fechado, também abre e desliga o solenóide Y1 da válvula direcional. Com o solenóide Y1 desativado, a mola da válvula direcional empurra novamente o carretel para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne.

Quando a haste do cilindro começa a retornar, o sensor capacitivo S2 acusa a ausência da haste e interrompe seu sina elétrico de saída, desligando o relé temporizador T1. Assim que o temporizador T1 é desativado, sue contato 11/12 que havia aberto volta a fechar mas, como o botão S1 está desacionado e a auto-retenção de C1 desativada, o relé auxiliar C1 permanece desligado e a haste do cilindro prossegue no seu movimento de retorno até o final do curso, encerrando o ciclo de movimentos. Uma nova partida pode ser efetuada mediante o acionamento do botão de partida S1.

Como a válvula direcional é acionada por servocomando apenas de um

lado e reposicionada por mola, o sistema de parada de emergência é, neste caso, facilmente executado pelo contato fechado do botão com trava S0. Seja qual for a posição do cilindro, quando o botão de parada de emergência S0 for acionado, seu contato normalmente fechado abre e interrompe a passagem da corrente elétrica para todo o circuito. Dessa forma, tudo é desligado, inclusive o solenóide Y1 da válvula direcional cuja mola empurra o carretel para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro volte imediatamente a sua posição inicial, ou seja, no final do curso de retorno.

Enquanto o sistema de emergência estiver ativado, o operador não

poderá iniciar um novo ciclo, pois o contato 11/12 do botão com trava S0 permanece aberto desernegizando todo o circuito. Portanto, para que um novo ciclo possa ser iniciado, é necessário desligar o sistema de emergência, simplesmente destravando o botão S0. Quando o botão S0 é destravado, seu contato 11/12 volta a fechar, alimentando o circuito e permitindo que um novo ciclo seja iniciado, a partir do momento em que o operador acione novamente o botão de partida S1.

AAcciioonnaammeennttoo ddee uumm cciilliinnddrroo ddee dduuppllaa aaççããoo uuttiilliizzaannddoo sseennssoorr ddee pprreessssããoo

Um cilindro de ação dupla somente deverá avançar quando seus dois

botões de partida forem acionados simultaneamente (comando bi-manual). Se a diferença de tempo entre os acionamentos dos dois botões for maior do que 2

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Curso Técnico em Mecatrônica

segundos, o cilindro não deverá partir. O retorno deverá ocorrer automaticamente uma vez haja sido alcançada a pressão pré-programada de trabalho. Um sistema de emergência, quando acionado, deverá permitir que o cilindro volte imediatamente a sua posição inicial.

A novidade neste circuito é a presença de um pressostato que deverá

controlar a pressão de avanço do cilindro. No caso, por exemplo, de uma prensa de cunhagem de moedas onde a força de avanço do martelo, acionado pela haste do cilindro, deve ser compatível com a resistência do material a ser cunhado, quando o martelo da prensa atingir a pressão predeterminada no pressostato, este emite um sinal para o retorno imediato do cilindro.

É importante destacar que, na prática, o pressostato deve ser regulado

com uma pressão intermediária, maior que a pressão mínima para avanço do cilindro e, obrigatoriamente, menor que a pressão servida no circuito pelo regulador da unidade de conservação. Caso contrário, se o pressostato for ajustado com uma pressão inferior a mínima exigida para o movimento do cilindro, assim que a câmara traseira for pressurizada, o pressostato emitirá o sinal de retorno e o cilindro não chegará sequer a partir. Por outro lado, se o pressostato for regulado com uma pressão maior que a servida para o circuito pneumático, quando a haste do cilindro alcançar o final do curso de avanço e a pressão na câmara traseira atingir o valor máximo, o valor dessa pressão será insuficiente para inverter os contatos do pressostato e o cilindro interromperá o ciclo de movimentos, com a haste permanecendo parada no final do curso de avanço.

O comando bi-manual, detalhado neste circuito, é totalmente seguro pois evita que o operador trave um dos botões de partida e passe a trabalhar somente com uma das mãos para acionar o outro botão.

Mais uma vez, o circuito pneumático pode ser montado em duas versões,

empregando dois tipos diferentes de válvulas direcionais: uma acionada por duplo servocomando e outra com acionamento por servocomando e reposição por mola.

Quanto ao sistema de emergência, que quando acionado deve retornar

imediatamente o cilindro a posição inicial, novamente, devido às diferentes características de funcionamento entre as válvulas direcionais utilizadas, serão apresentadas duas configurações distintas nas soluções A e B, mas que exercem a mesma função.

Utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por duplo

servocomando que memoriza o último acionamento.

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Se o operador acionar somente o botão de partida S1, seu contato aberto 13/14 fecha e energiza o relé auxiliar C1. O contato 11/14 de C1 fecha e ativa o relé temporizador C3. Se o operador não acionar o segundo botão de partida, S2, dentro de um período de tempo de 2 segundos, pré-ajustado no temporizador C3, o contato 11/12 de C3 abre e impede que o solenóide Y1 da válvula direcional seja ligado, não permitindo a partida do cilindro. O mesmo ocorre se o operador acionar somente o botão de partida S2 e levar mais de 2 segundos para acionar o botão S1. O botão S2 energiza o relé C2 cujo contato 11/14 fecha e liga o temporizador C3 que impede que o solenóide Y1 seja energizado, bloqueando a partida do cilindro.

Quando o operador acionar os dois botões de partida S1 e S2, com um intervalo de tempo de acionamento inferior a 2 segundos, os relés C1 e C2 são ligados simultaneamente e seus contatos 21/24 fecham ativando o relé C4. Assim que C4 é energizado, seu contato 11/12 abre e impede a energização do temporizador C3. Ao mesmo tempo, o contato 21/24 de C4 fecha e permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelos contatos 11/12 de

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C5 e C6, ligados em série, e liga o solenóide Y1 da válvula direcional. Com Y1 ativado, o carretel da válvula é pilotado para a direita, fazendo com que a haste do cilindro avance com velocidade controlada pela válvula reguladora de fluxo e a pressão acompanhada pelo pressostato S3, montado na linha de alimentação de ar para a câmara traseira do cilindro.

Assim que a haste do cilindro começa a avançar, a chave fim de curso S4,

montada no final do curso de retorno, é desacionada e seu contato 11/12 fecha, aguardando um sinal do pressostato S3.

Quando a haste do cilindro alcançar o final do curso de avanço ou quando

houver restrição ao movimento de avanço do cilindro que faça com que a pressão na câmara traseira suba além do valor regulado no pressostato S3, seu contato 11/14 fecha e permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato fechado 11/12 da chave fim de curso S4, ligada em série com o contato do pressostato S3, e ativa o relé C5. Quando C5 é ligado, seu contato 11/12 abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, desligando o solenóide Y1, mesmo que o operador mantenha os dois botões S1 e S2 acionados. Ao mesmo tempo, seu contato 21/24 fecha e realiza a auto-retenção do próprio C5 para que este permaneça ligado, caso a pressão caia e abra o contato 11/14 do pressostato S3. O contato 31/34 de C5, por sua vez, liga o solenóide Y2 da válvula direcional, pilotando o carretel para a esquerda e fazendo com que a haste do cilindro retorne.

Quando a haste começa a retornar, como a câmara traseira do cilindro é descarregada para a atmosfera, a pressão cai e o contato 11/14 do pressostato S3 volta a abrir. Entretanto, o contato 21/24 de C5 permanece fechado, mantendo o relé C5 energizado. Isso faz com que o contato 11/12 de C5 permaneça aberto, impedindo a ligação do solenóide Y1, mesmo que o operador permaneça acionando os dois botões de partida, e o contato 31/34 de C5 fechado mantendo o solenóide Y2 ligado, o que faz com que a haste do cilindro prossiga no seu movimento de retorno.

Quando a haste do cilindro chega no final do curso de retorno, a chave fim

de curso S4 é acionada e seu contato 11/12 volta a abrir, desligando o relé C5. Com C5 desativado, seu contato 11/12 volta a fechar para permitir uma nova partida, o 21/24 volta a abrir, desligando a auto-retenção de C5, e o 31/34 também volta a abrir, desernegizando o solenóide Y2. Como a válvula direcional tem a característica de memorizar o último acionamento, desligando o solenóide Y2 o carretel se mantém posicionado do lado esquerdo e o cilindro permanece recuado, aguardando por uma nova partida.

O sistema de parada de emergência, apresentado nesta solução, é formado por um relé auxiliar C6 e dois botões de comando: S5 para ativar a parada de emergência e S6 para desativar o sistema. Seja qual for a posição do cilindro, quando o botão de parada de emergência S5 for acionado, seu contato 13/14 fecha e permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato 11/12 do botão S6, ligado em série com o botão S5, e liga o relé C6. O contato fechado 11/12 de C6 abre e desliga o solenóide Y1, se este estiver ligado. O contato aberto 31/34 de C6 fecha e efetua a auto-retenção de C6 para que a bobina de C6 permaneça energizada, mesmo se o botão S5 for desacionado. O contato aberto 21/24 de C6, ligado em paralelo com o contato

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31/34 de C5, fecha e energiza diretamente a bobina do solenóide Y2 para que a haste do cilindro, esteja onde estiver, volte imediatamente a sua posição inicial, isto é, no final do curso de retorno.

Enquanto o sistema de emergência estiver ativado, o operador

não poderá iniciar um novo ciclo pois o contato 11/12 de C6 permanece aberto e não permite que o solenóide Y1 seja energizado, mesmo com o acionamento dos dois botões de partida S1 e S2. Portanto, para que um novo ciclo possa ser iniciado, é necessário desligar o sistema de emergência, por meio do acionamento do botão S6.

Acionando-se o botão S6, seu contato 11/12 abre e interrompe a

passagem da corrente elétrica, desligando o relé C6. Quando C6 é desligado, seu contato 31/34 volta a abrir e desliga a auto-retenção de C6, permitindo que o botão S6 seja desacionado e garantindo o desligamento de C6. O contato 21/24 de C6 também volta a abrir, desligando o solenóide Y2. O contato 11/12 de C6 volta a fechar, permitindo que um novo ciclo seja iniciado, a partir do momento em que o operador acione simultaneamente os dois botões de partida S1 e S2.

IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO AA HHIIDDRRÁÁUULLIICCAA

Com a constante evolução tecnológica, tem-se no mercado a intensa necessidade de se desenvolverem técnicas de trabalho que possibilitem ao homem o aprimoramento nos processos produtivos e a busca da qualidade. Para se buscar a otimização de sistemas nos processos industriais, faz-se o uso da junção dos meios de transmissão de energia, sendo estes: Mecânica Elétrica Eletrônica Pneumática 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. Para um conhecimento detalhado e estudo da energia hidráulica vamos inicialmente entender o termo Hidráulico. O termo Hidráulico 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.

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Curso Técnico em Mecatrônica

CCoonncceeiittooss bbáássiiccooss

Para compreendermos a hidráulica e suas aplicações, se faz necessário o conhecimento básico de conceitos físicos. Força Força é qualquer influência capaz de produzir uma\alteração no movimento de um corpo. Temos como unidade de medida de força o NEWTON (N). Resistência A força que pode parar ou retardar o movimento de um corpo é uma resistência. Exemplos de resistência são: o atrito e a inércia. O Atrito como Resistência A resistência por atrito ocorre sempre que dois objetos estejam em contato e que as suas superfícies se movam uma contra a outra.

A Inércia como Resistência A inércia é a relutância de um corpo em aceitar uma alteração no seu movimento. A inércia está diretamente relacionada à quantidade de matéria no corpo. Quanto maior a massa ou a matéria em um corpo, mais pesada é este e,conseqüentemente, mais difícil movê-lo. Energia Uma força que pode causar o movimento de um corpo é energia. A Inércia como Energia A inércia, sendo a relutância de um corpo a uma alteração no seu movimento, pode também ser energia Um corpo em movimento exibe uma relutância ao ser parado, e pode assim bater em outro corpo e causar o seu movimento. Com uma bola de madeira e outra de chumbo movendo-se na mesma velocidade, a bola de chumbo exibe uma inércia maior, desde que é mais difícil Pará lá.

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Curso Técnico em Mecatrônica

Lei da Conservação de Energia A lei da conservação de energia diz que a energia não pode ser criada e nem destruída, embora ela possa passar de uma forma à outra. O Estado Cinético da Energia

A energia no estado cinético está em movimento. Ela causa o movimento quando toca a superfície do objeto. O Estado Potencial da Energia

Quando no estado potencial a energia está acumulada,ela está pronta e esperando para entrar em ação, para transformar-se em energia cinética tão logo surja a oportunidade. A energia potencial tem a propriedade de transformar se em energia cinética por causa do seu constituinte físico, ou da sua posição acima de um certo ponto de referência.Por causa da elevação, a água contida em uma torre de água é energia potencial. Ela tem a propriedade de escoar por gravidade pela torneira de uma residência que estiver em um nível mais baixo.

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O Estado de Alteração de Energia A energia potencial tem a propriedade de se transformar em energia cinética. E a energia cinética pode ser também transformada em energia potencial.A água na torre é energia potencial que se transforma em energia cinética hidráulica na torneira. Esta energia cinética se transforma em energia potencial à medida que se enche um copo.

Trabalho É o movimento de um objeto através de uma determinada distância. Temos como unidade para trabalho o: Temos como unidade para trabalho o:

A expressão que descreve o trabalho é:

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Potência A unidade para medir "potência" é o N.m/s. James Watt, o inventor da máquina a vapor, quis comparar a quantidade de potência que a sua máquina poderia produzir com a potência produzida por um cavalo. Por métodos experimentais, Watt descobriu que um cavalo poderia erguer 250 kgf à altura de 30,5 cm em um segundo, que é igual a:

A expressão que descreve potência é:

DDeeffiinniiççããoo ddee PPrreessssããoo

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 square inch) que significa libra força por polegada quadrada, abrevia-se lbf/pol2.

LLeeii ddee PPaassccaall 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.

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1

F = Força A = Área P = Pressão

1. Suponhamos uma garrafa cheia de um líquido,o qual é praticamente incompressível. 2. Se aplicarmos uma força de 10kgf numa rolha de 1cm2 de área... 3. .o resultado será uma força de 10kgf em cada centímetro quadrado das paredes da garrafa. 4. Se o fundo da garrafa tiver uma área de 20cm2e cada centímetro estiver sujeito a uma força de 10kgf, teremos como resultante uma força de 200kgf aplicada ao fundo da garrafa.

Quando aplicamos uma força de 10 kgf em uma área de 1 cm2, 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. Quem desenvolveu a descoberta de Pascal foi o mecânico Joseph Bramah.

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Curso Técnico em Mecatrônica

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 100 Kgf se tivermos uma área A2 de 10 cm2, sendo:

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Curso Técnico em Mecatrônica

Podemos considerar que as forças são proporcionais às áreas dos pistões. Fatores de Conversão de Unidades de Pressão

Equivalência entre Unidades de Pressão

1atm ≅ 1Kgf/cm2 ≅ 1bar ≅ 14,6. Psi Podemos considerar: 1bar =14,5 Psi

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Curso Técnico em Mecatrônica

CCoonnsseerrvvaaççããoo ddee EEnneerrggiiaa 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 10 cm desloca um volume de 10cm3

para o pistão de área = 10 cm2. Conseqüentemente, o mesmo movimentará apenas 1 cm de curso.

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Curso Técnico em Mecatrônica

TTrraannssmmiissssããoo hhiiddrrááuulliiccaa ddee ffoorrççaa ee eenneerrggiiaa Antes de trabalhar diretamente com a transmissão de energia através de líquidos, torna-se necessário rever o conceito de hidráulica estudando as características de um líquido, para depois saber como uma força se transmite através dele.

Líquidos Líquido é uma substância constituída de moléculas.Ao contrário dos gases, nos líquidos as moléculas são atraídas umas às outras de forma compacta. Por outro lado, ao contrário dos sólidos, as moléculas não se atraem a ponto de adquirirem posições rígidas.

Energia Molecular

As moléculas nos líquidos estão continuamente em movimento. Elas deslizam umas sob as outras, mesmo quando o líquido está em repouso. Este movimento das moléculas chama-se energia molecular.

Os Líquidos assumem qualquer forma O deslizamento das moléculas umas sob as outras ocorre continuamente, por isso o líquido é capaz de tomar a forma do recipiente onde ele está. Os Líquidos são relativamente Incompressíveis

Com as moléculas em contato umas às outras, os líquidos exibem características de sólidos. Os líquidos são relativamente impossíveis de serem comprimidos. Uma vez que os líquidos são relativamente Incompressíveis e podem tomar a forma do recipiente, eles possuem certas vantagens na transmissão de força.

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.

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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.

MMaannôômmeettrroo

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.

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.

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Funcionamento : Conforme a pressão aumenta, o núcleo é empurrado contra a mola de retração. Este movimento provoca o movimento do ponteiro que está ligado ao núcleo e este registra o valor da pressão no mostrador graduado. Os manômetros de núcleo móvel são duráveis e econômicos. O Manômetro de Núcleo Móvel O manômetro de núcleo móvel consiste de um núcleo ligado ao sistema de pressão, uma mola de retração, um ponteiro e uma escala graduada em kgf/cm2 ou psi.

Funcionamento Conforme a pressão aumenta, o núcleo é empurrado contra a mola de retração. Este movimento provoca o movimento do ponteiro que está ligado ao núcleo e

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Curso Técnico em Mecatrônica

este registra o valor da pressão no mostrador graduado. Os manômetros de núcleo móvel são duráveis e econômicos.

VViissccoossiiddaaddee

A viscosidade é a medida de resistência ao fluxo das moléculas de um líquido quando elas deslizam umas sobre as outras. É uma medida inversa à de fluidez. Efeito da Temperatura sobre a Viscosidade Uma garrafa de melado tirada da geladeira apresenta uma alta resistência ao fluxo. Tentar passar esse líquido por um funil constitui-se numa operação demorada. Aquecendo-se o melado, faz-se com que ele escoe perfeitamente pelo funil. O aquecimento das moléculas do melado faz com que elas deslizem umas às outras com maior facilidade. Conforme se aumenta a temperatura de um líquido, a sua viscosidade diminui.

SSU - Segundo Saybolt Universal Uma das medidas de viscosidade dos fluidos é o SSU - abreviatura de Segundo Saybolt Universal. O professor Saybolt aqueceu um líquido com volume predeterminado a uma dada temperatura e fez o líquido passar por uma abertura de tamanho também especificado. Ele cronometrou o fluxo (em segundos), até que o líquido enchesse um recipiente com capacidade de 60 mililitros. O resultado foi a medição da viscosidade em SSU. 8.1 Viscosidade gera Calor Um líquido de alta viscosidade, ou seja, de 315 SSU apresentando maior resistência ao fluxo, gera mais calor no sistema do que um líquido de baixa viscosidade, digamos, de 100 SSU. Em muitas aplicações industriais, a viscosidade do óleo deve ser de 150 SSU a 38 C°. NOTA: Nenhum sistema hidráulico usa fluido de baixa viscosidade. A determinação apropriada da viscosidade do fluido para um sistema hidráulico incorpora fatores que não serão tratados neste curso.

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Curso Técnico em Mecatrônica

VVeelloocciiddaaddee XX VVaazzããoo 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). A relação entre velocidade e vazão pode ser vista na ilustração.

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.

O Atrito gera Calor Em um sistema hidráulico, o movimento do fluido na tubulação gera atrito e calor. Quanto maior for a velocidade do fluido, mais calor será gerado.

A Mudança na Direção do Fluido gera Calor Em uma linha de fluxo de fluido há geração de calor sempre que o fluido encontra uma curva na tubulação. O fator gerador do calor é o atrito provocado pelo choque das moléculas que se deparam com o obstáculo da curva. Dependendo do diâmetro do cano, um cotovelo de 90° pode gerar tanto calor quanto vários metros de cano.

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. Diferencial de Pressão Um diferencial de pressão é simplesmente a diferença de pressão entre dois pontos do sistema que pode ser caracterizado: 1. Por indicar que a energia de trabalho, na forma de movimento de líquido pressurizado, está presente no sistema. 2. Por medir a quantidade de energia de trabalho que se transforma em calor entre os dois pontos. Na ilustração o diferencial de pressão entre os dois pontos, marcados pelos manômetros, é de 2 kgf/cm2.

1. A energia de trabalho está se deslocando do ponto 1 para o ponto 2. 2. Enquanto está se deslocando entre os dois pontos, 2 kgf/cm2 da energia são transformados em energia calorífica por causa da resistência do líquido.

FFlluuiiddoo ee RReesseerrvvaattóórriioo HHiiddrrááuulliiccoo

FLUIDO HIDRÁULICO

O fluido hidráulico é o elemento vital de um sistema hidráulico industrial. Ele é um meio de transmissão de energia, um lubrificante, um vedador e um veículo de transferência de calor. O fluido hidráulico à base de petróleo é o mais comum.

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Fluido à Base de Petróleo O fluido à base de petróleo é mais do que um óleo comum. Os aditivos são ingredientes importantes na sua composição. Os aditivos dão ao óleo características que o tornam apropriado para uso em sistemas hidráulicos. Índice de Viscosidade (IV) O índice de viscosidade é um número puro que indica como um fluido varia em viscosidade quando a temperatura muda. Um fluido com um alto índice de viscosidade mudaria relativamente pouco com a temperatura. A maior parte dos sistemas hidráulicos industriais requer um fluido com um índice de viscosidade de 90 ou mais.

Gráfico viscosidade x temperatura Inibidores de Oxidação - A oxidação do óleo ocorre Índice de viscosidade é a medida relativa da mudança de viscosidade com a variação de temperatura. por causa de uma reação entre o óleo e o oxigênio doar. A oxidação resulta em baixa capacidade de lubrificação na formação de ácido e na geração de partículas de carbono e aumento da viscosidade do fluido.

A oxidação do óleo é aumentada por três fatores

1. Alta temperatura do óleo. 2. Catalisadores metálicos, tais como cobre, ferro ou chumbo.

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3. O aumento no fornecimento de oxigênio.

Inibidores de Corrosão Os inibidores de corrosão protegem as superfícies de metal do ataque por ácidos e material oxidante. Este inibidor forma um filme protetor sobre as superfícies do metal e neutraliza o material corrosivo ácido à medida que ele se forma.

Aditivos de Extrema Pressão ou Antidesgaste Estes aditivos são usados em aplicações de alta temperatura e alta pressão. Em pontos localizados onde ocorrem temperaturas ou pressões altas (por exemplo, as extremidades das palhetas numa bomba ou motor de palheta).

Aditivos Antiespumantes Os aditivos antiespumantes não permitem que bolhas de ar sejam recolhidas pelo óleo, o que resulta numa falha do sistema de lubrificação. Estes inibidores operam combinando as pequenas bolhas de ar em bolhas grandes que se desprendem da superfície do fluido e estouram.

Fluidos Resistentes ao Fogo Uma característica inconveniente do fluido proveniente do petróleo é que ele é inflamável. Não é seguro usá-lo perto de superfícies quentes ou de chama. Por esta razão, foram desenvolvidos vários tipos de fluidos resistentes ao fogo.

Emulsão de Óleo em Água A emulsão de óleo em água resulta em um fluido resistente ao fogo que consiste de uma mistura de óleo numa quantidade de água. A mistura pode variar em torno de 1% de óleo e 99% de água a 40% de óleo e 60% de água. A água é sempre o elemento dominante. Emulsão de Água em Óleo A emulsão de água em óleo é um fluido resistente ao fogo, que é também conhecido como emulsão invertida. A mistura é geralmente de 40% de água e 60% de óleo. O óleo é dominante. Este tipo de fluido tem características de lubrificação melhores do que as emulsões de óleo em água. Fluido de Água-Glicol O fluido de água-glicol resistente ao fogo é uma solução de glicol (anticongelante) e água. A mistura é geralmente de 60% de glicol e 40% de água. Sintético Os fluidos sintéticos, resistentes ao fogo, consistem geralmente de ésteres de fosfato, hidrocarbonos clorados, ou uma mistura dos dois com frações de petróleo. Este é o tipo mais caro de fluido resistente ao fogo. Os componentes que operam com fluidos sintéticos resistentes ao fogo necessitam de guarnições

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RReesseerrvvaattóórriiooss HHiiddrrááuulliiccooss

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). 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 Funcionamento Quando o fluido retorna ao reservatório, a placa defletora impede que este fluido vá diretamente à linha de sucção. Isto cria uma zona de repouso onde as impurezas maiores sedimentam, o ar sobe à superfície do fluido e dá condições para que o calor, no fluido, seja dissipado para as paredes do reservatório. Todas as linhas de retorno devem estar localizadas abaixo do nível do fluido e no lado do defletor oposto à linha de sucção.

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RReessffrriiaaddoorreess

Todos os sistemas hidráulicos aquecem. Se o reservatório não for suficiente para manter o fluido à temperatura normal, há um superaquecimento. Para evitar isso são utilizados resfriadores ou trocadores de calor, os modelos mais comuns são água-óleo e ar-óleo. Resfriadores a Ar

Nos resfriadores a ar, o fluido é bombeado através de tubos aletados. Para dissipar o calor, o ar é soprado sobre os tubos e aletas por um ventilador. Os resfriadores a ar são geralmente usados onde a água não está disponível facilmente.

Resfriadores à Água O resfriador a água consiste basicamente de um feixe de tubos encaixados num invólucro metálico Neste resfriador, o fluido do sistema hidráulico é geralmente bombeado através do invólucro e sobre os tubos que são refrigerados com água fria.

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Resfriadores no Circuito Os resfriadores geralmente operam à baixa pressão (10,5 kgf/cm2). Isto requer que eles sejam posicionados em linha de retorno ou dreno do sistema. Se isto não for possível, o resfriador pode ser instalado em sistema de circulação. Para garantir que um aumento momentâneo de pressão na linha não os danifique, os resfriadores são geralmente ligados ao sistema em paralelo com uma válvula de retenção de 4,5 kgf/cm2 de pressão de ruptura.

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MMaanngguueeiirraass ee CCoonneexxõõeess

Conceitos Básicos para se diferenciar Tubo, Cano e Mangueira

Cano (pipe): Cano mede-se sempre pelo diâmetro nominal

Tubo (tubing): Tubo mede-se sempre pelo diâmetro externo real.

Mangueira (hose): Mangueira mede-se pelo diâmetro interno real. Exceto as mangueiras construídas dentro das especificações SAE J51, SAE 100R5 e 100R14, onde a identificação é feita pelo diâmetro nominal.

Linhas Flexíveis para Condução de Fluidos As linhas flexíveis para condução de fluidos são necessárias na maior parte das instalações onde a compensação de movimento e absorção de vibrações se fazem presentes. Um exemplo típico de linhas flexíveis são as mangueiras, cuja aplicação visa atender a três propostas básicas: 1) conduzir fluidos líquidos ou gases; 2) absorver vibrações; 3) compensar e/ou dar liberdade de movimentos. Basicamente todas as mangueiras consistem em três partes construtivas:

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Tubo Interno ou Alma de Mangueira Deve ser construído de material flexível e de baixa porosidade, ser compatível e termicamente estável com o fluido a ser conduzido. Reforço ou Carcaça Considerado como elemento de força de uma mangueira, o reforço é quem determina a capacidade de suportar pressões. Sua disposição sobre o tubo interno pode ser na forma trançado ou espiralado. Cobertura ou Capa Disposta sobre o reforço da mangueira, a cobertura tem por finalidade proteger o reforço contra eventuais agentes externos que provoquem a abrasão ou danificação do reforço.

Classificação das Mangueiras

A Sociedade dos Engenheiros Automotivos Americanos (Society of Automotive Engineers - SAE), ao longo do tempo tem tomado a dianteira na elaboração de normas construtivas para mangueiras, e por ser pioneira e extremamente atuante, as especificações SAE são amplamente utilizadas em todo o mundo. As especificações construtivas das mangueiras permitem ao usuário enquadrar o produto escolhido dentro dos seguintes parâmetros de aplicação:

• Capacidade de Pressão Dinâmica e Estática de trabalho; • Temperatura Mínima e Máxima de trabalho; • Compatibilidade química com o fluido a ser conduzido; • Resistência ao meio ambiente de trabalho contra a ação do Ozônio (O3), raios ultravioleta, calor irradiante, chama viva, etc.; • Vida útil das mangueiras em condições Dinâmicas de trabalho (impulse-test); • Raio Mínimo de curvatura.

Conexões para Mangueiras(Terminais de Mangueiras)

As conexões para mangueiras podem ser classificadas em dois grandes grupos: Reusáveis e Permanentes.

Conexões Reusáveis Classificam-se como conexões reusáveis todas aquelas cujo sistema de fixação da conexão à mangueira permite reutilizar a conexão, trocando-se apenas a mangueira danificada. Apesar de ter um custo um pouco superior em relação às conexões permanentes, sua relação custo/benefício é muito boa, além de agilizar a operação de manutenção e dispensar o uso de equipamentos especiais

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As conexões reusáveis são fixadas às mangueiras:

Por interferência entre a conexão e a mangueira.

Por meio de uma capa rosqueável, sem descascar a extremidade da mangueira (tipo NO-SKIVE).

Por meio de uma capa rosqueável, descascando a extremidade da mangueira (tipo SKIVE).

5.1 Conexões Permanentes

Classificam-se como conexões permanentes todas aquelas cujo sistema de fixação da conexão à mangueira não permite reutilizar a conexão quando a mangueira se danifica. Este tipo de conexão necessita de equipamentos especiais para montagem.

As conexões permanentes podem ser fixadas às mangueiras pelas seguintes formas: que necessitam descascar a extremidade da mangueira (tipo SKIVE).

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Conexões prensadas que não necessitam descascar a extremidade da mangueira (tipo NO-SKIVE).

Recomendações na Aplicação

Ao projetar ou reformar um circuito de condução de fluidos, sempre que possível tenha em consideração as seguintes recomendações:

Evite ao máximo utilizar conexões e mangueiras: sempre que possível utilize tubos, pois a perda de carga em tubos é menor;

Procure evitar ampliações ou reduções bruscas no circuito, a fim de evitar o aumento da turbulência e de temperatura; Evite utilizar conexões fora de padrão em todo o circuito e em especial as conexões (terminais) de mangueira, pois estas deverão ser trocadas com maior freqüência nas operações de manutenção; Evite especificar conjuntos montados de mangueira com dois terminais macho fixo de um lado e fêmea/macho giratório do outro lado; Mesmo que aparentemente mais caras, procure especificar mangueiras que atendam os requisitos do meio ambiente externo de trabalho, evitando assim a necessidade de acessórios especiais tais como: armaduras de proteção, luva antiabrasão, entre outros.

BBoommbbaass HHiiddrrááuulliiccaass 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. As bombas são classificadas, basicamente, em dois tipos: hidrodinâmicas e hidrostáticas.

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As bombas hidráulicas são classificadas como positivas (fluxo pulsante) e não-positivas (fluxo contínuo). 16.1 Bombas Hidrodinâmicas , São bombas de deslocamento não-positivo, usadas para transferir fluidos e cuja única resistência é as criadas pelo peso do fluido e pelo atrito. Essas bombas raramente são usadas em sistemas hidráulicos, porque seu poder de deslocamento de fluido se reduz quando aumenta a resistência e também porque é possível bloquear-se completamente seu pórtico de saída em pleno regime de funcionamento da bomba. 16.2 Bombas Hidrostáticas São bombas de deslocamento positivo, que fornecem determinada quantidade de fluido a cada rotação ou ciclo. Como nas bombas hidrostáticas a saída do fluido independe da pressão, com excessão de perdas e vazamentos, praticamente todas as bombas necessárias para transmitir força hidráulica em equipamento industrial, em maquinaria de construção e em aviação são do tipo hidrostático. As bombas hidrostáticas produzem fluxos de forma pulsativa, porém sem variação de pressão no sistema. Especificação de Bombas As bombas são, geralmente, especificadas pela capacidade de pressão máxima de operação e pelo seu deslocamento, em litros por minuto, em uma determinada rotação por minuto. Relações de Pressão A faixa de pressão de uma bomba é determinada pelo fabricante, baseada na vida útil da bomba. OBS: Se uma bomba for operada com pressões superiores às estipuladas pelo fabricante, sua vida útil será reduzida. Deslocamento Deslocamento é o volume de líquido transferido durante uma rotação e é equivalente ao volume de uma câmara multiplicado pelo número de câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba, durante uma rotação da mesma.

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O deslocamento é expresso em centímetros cúbicos por rotação e a bomba é caracterizada pela sua capacidade nominal, em litros por minuto Capacidade de Fluxo A capacidade de fluxo pode ser expressa pelo deslocamento ou pela saída, em litros por minuto. Eficiência volumétrica Teoricamente, uma bomba desloca uma quantidade de fluido igual a seu deslocamento em cada ciclo ou revolução. Na prática, o deslocamento é menor, devido a vazamentos internos. Quanto maior a pressão, maior será o vazamento da saída para a entrada da bomba ou para o dreno, o que reduzirá a eficiência volumétrica. A eficiência volumétrica é igual ao deslocamento real dividido pelo deslocamento teórico, dada em porcentagem.

EX: Se, por exemplo, uma bomba a 70kgf/cm2 de pressão deve deslocar, teoricamente, 40 litros de fluido por minuto e desloca apenas 36 litros por minuto, sua eficiência volumétrica, nessa pressão, é de 90%, como se observa aplicando os valores na fórmula:

As bombas hidráulicas atualmente em uso são, em sua maioria, do tipo rotativo, ou seja, um conjunto rotativo transporta o fluido da abertura de entrada para a saída. De acordo com o tipo de elemento que produz a transferência do fluido, as bombas rotativas podem ser de engrenagens, de palhetas ou de pistões. Localização da Bomba Muitas vezes, num sistema hidráulico industrial, a bomba está localizada sobre a tampa do reservatório que contém o fluido hidráulico do sistema. A linha ou duto de sucção conecta a bomba com o líquido no reservatório. O líquido, fluindo do reservatório para a bomba, pode ser considerado um sistema hidráulico separado. Mas, neste sistema, a pressão menor que a atmosférica é provocada pela resistência do fluxo. A energia para deslocar o líquido é aplicada pela atmosfera. A atmosfera e o fluido no reservatório operam juntos, como no caso de um acumulador.

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Operação no Lado de Sucção da Bomba Quando uma bomba não está em operação, o lado de sucção do sistema está em equilíbrio. A condição de "sem fluxo" existe e é indicada pelo diferencial de pressão zero entre a bomba e a atmosfera. Para receber o suprimento de líquido até o rotor, a bomba gera uma pressão menor do que a pressão atmosférica. O sistema fica desbalanceado e o fluxo ocorre. O uso da Pressão Atmosférica A pressão aplicada ao líquido pela atmosfera é usada em duas fases: 1. Suprir o líquido à entrada da bomba. 2. Acelerar o líquido e encher o rotor que está operando a alta velocidade.

CCaavviittaaççããoo Cavitação é a evaporação de óleo a baixa pressão na linha de sucção. Efeitos : 1. Interfere na lubrificação. 2. Destrói a superfície dos metais. No lado de sucção da bomba, as bolhas se formam por todo o líquido. Isso resulta num grau reduzido de lubrificação e num conseqüente aumento de desgaste.

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Conforme essas cavidades são expostas à alta pressão na saída da bomba, as paredes das cavidades se rompem e geram toneladas de força por centímetro quadrado. O desprendimento da energia gerada pelo colapso das cavidades desgasta as superfícies do metal. Se a cavitação continuar, a vida da bomba será bastante reduzida e os cavacos desta migrarão para as outras áreas do sistema, prejudicando os outros componentes. Indicação de Cavitação A melhor indicação de que a cavitação está ocorrendo é o ruído. O colapso simultâneo das cavidades causa vibrações de alta amplitude, que são transmitidas por todo o sistema e provocam ruídos estridentes gerados na bomba. Durante a cavitação, ocorre também uma diminuição na taxa de fluxo da bomba, porque as câmaras da bomba não ficam completamente cheias de líquido e a pressão do sistema se desequilibra. Causa da Formação da Cavitação As cavidades formam-se no interior do líquido porque o líquido evapora. A evaporação, nesse caso, não é causada por aquecimento, mas ocorre porque o líquido alcançou uma pressão atmosférica absoluta muito baixa. Aeração Aeração é a entrada de ar no sistema através da sucção da bomba. O ar retido é aquele que está presente no líquido, sem estar dissolvido no mesmo. O ar está em forma de bolhas. Se ocorrer de a bomba arrastar fluido com ar retido, as bolhas de ar terão, mais ou menos, o mesmo efeito da cavitação sobre a bomba. Contudo, como isso não está associado com a pressão de vapor, vamos nos referir a esta ação como sendo uma pseudocavitação. Muitas vezes, o ar retido está presente no sistema devido a um vazamento na linha de sucção. Uma vez que a pressão do lado da sucção da bomba é menor que a pressão atmosférica. Qualquer abertura nesta região resulta na sucção do ar externo para o fluido e conseqüentemente para a bomba. Qualquer bolha de ar retida que não puder escapar enquanto o fluido está no tanque irá certamente para a bomba.

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BBoommbbaass ddee EEnnggrreennaaggeemm

A bomba de engrenagem consiste basicamente de uma carcaça com orifícios de entrada e de saída, e de um mecanismo de bombeamento composto de duas engrenagens. Uma das engrenagens, a engrenagem motora, é ligada a um eixo que é conectado a um elemento acionador principal. A outra engrenagem é a engrenagem movida.

BBoommbbaa ddee EEnnggrreennaaggeemm EExxtteerrnnaa

A bomba de engrenagem que foi descrita acima é uma bomba de engrenagem externa, isto é, ambas as engrenagens têm dentes em suas circunferências externas. Estas bombas são às vezes chamadas de bombas de dentes-sobre-dentes. Há basicamente três tipos de engrenagens usadas em bombas de engrenagem externa; as de engrenagens de dentes retos, as helicoidais e as que têm forma de espinha de peixe. Visto que as bombas de engrenagem de dentes retos são as mais fáceis de fabricar, este tipo de bomba é o mais comum.

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BBoommbbaa ddee EEnnggrreennaaggeemm IInntteerrnnaa

Uma bomba de engrenagem interna consiste de uma engrenagem externa cujos dentes se engrenam na circunferência interna de uma engrenagem maior. O tipo mais comum de bomba de engrenagem interna nos sistemas industriais é a bomba tipo gerotor.

A bomba tipo gerotor é uma bomba de engrenagem interna com uma engrenagem motora interna e uma engrenagem movida externa. A engrenagem interna tem um dente a menos do que a engrenagem externa. Enquanto a engrenagem interna é movida por um elemento acionado, ela movimenta a engrenagem externa maior. De um lado do mecanismo de bombeamento forma-se um volume crescente, enquanto os dentes da engrenagem desengrenam. Do outro lado da bomba é formado um volume decrescente. Uma bomba tipo gerotor tem um projeto não compensado. O fluido que entra no mecanismo de bombeamento é separado do fluido de descarga por meio de uma placa de abertura. Enquanto o fluido é impelido da entrada para a saída, uma vedação positiva é mantida, conforme os dentes da engrenagem interna seguem o contorno do topo das cristas e vales da engrenagem externa.

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BBoommbbaa ddee ppaallhheettaass

Como funciona uma bomba de palheta ? O rotor de uma bomba de palheta suporta as palhetas e é ligado a um eixo que é conectado a um acionador principal. À medida que o rotor é girado, as palhetas são “expulsas” por inércia e acompanham o contorno do cilindro (o anel não gira). Quando as palhetas fazem contato com o anel, é formada uma vedação positiva entre o topo da palheta e o anel.

o rotor é girado, um volume crescente e decrescente é formado dentro do anel. Não havendo abertura no anel, uma placa de entrada é usada para separar o

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fluido que entra do fluido que sai. A placa de entrada se encaixa sobre o anel, o rotor e as palhetas. A abertura de entrada da placa de orifício está localizada onde o volume crescente é formado. O orifício de saída da placa de orifício está localizado onde o volume decrescente é gerado. Todo o fluído entra e sai do mecanismo de bombeamento através da placa de orifício (as aberturas de entrada e de saída na placa de orifício são conectadas respectivamente às aberturas de entrada e de saída na carcaça das bombas). Informações sobre Instalação

Recomenda-se o uso de óleo hidráulico de primeira linha com viscosidade entre 30 e 50 cST (150 – 250 SSU) a 38°C. A viscosidade normal de operação é entre 17 e 180 cST (80 - 1000 SSU). A viscosidade máxima na partida é 1000 cST (4000 SSU). Fluidos minerais com aditivos antidesgaste e inibidores de oxidação e ferrugem são os preferidos. Fluidos sintéticos, água-glicol e emulsões de água-óleo podem ser utilizados com restrições. Filtragem O sistema hidráulico deve estar protegido contra contaminação a fim de aumentar a vida útil da bomba e dos seus componentes. O fluido deve ser filtrado durante o enchimento e continuamente durante a operação, para manter o nível de contaminação em ISO 18/15 ou melhor. Recomenda-se o uso de filtro de sucção de 149 microns absoluto (100 "mesh") com "bypass" e filtro de retorno de 10 microns absoluto. A substituição dos elementos deve ocorrer após as primeiras 487 horas de operação em uma instalação nova, e posteriormente a cada 500 horas de operação, ou de acordo com as instruções do fabricante do filtro. Montagem e Alinhamento As bombas podem ser montadas em qualquer posição. A posição preferencial é com o eixo na horizontal. Os flanges SAE B ou C com 2 furos são padrões para ambos os tipos de eixo, chavetado ou estriado. Em acoplamentos diretos os eixos da bomba e do motor devem estar alinhados dentro de 0,1 mm LTI. Evite aplicações que induzam esforços radiais e laterais no eixo. Partida Antes de dar partida à bomba, os seguintes itens devem ser verificados:

• O sentido de rotação do motor deve estar de acordo com o sentido de rotação indicado no código existente na plaqueta de identificação da bomba.

• .Eixos estriados devem ser lubrificados com graxa anticorrosiva ou lubrificante similar.

• Nunca deve ser dada partida à bomba seca ou fazê-la funcionar sem óleo. Observe as recomendações quanto à filtragem do fluido.

• Durante a partida, a válvula de alívio do sistema deve ter a pressão reduzida, preferencialmente na regulagem mínima.

• Na partida, inicie a bomba pelo procedimento de ligar-desligar-ligar, até que se inicie a sucção e fluxo normal.

• Sangrar o ar do sistema até que um fluxo constante de óleo seja

observado.

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Operação : Montagem e Alinhamento Eleve lentamente a pressão da válvula de alívio até atingir o valor de ajuste para operação normal.

BBoommbbaass ddee ppiissttõõeess

Como funciona uma bomba de pistão ? Quando um tambor de cilindro gira, a sapata do pistão segue a superfície da placa de deslizamento (a placa de deslizamento não gira). Uma vez que a placa de deslizamento está a um dado ângulo o pistão alterna dentro do cilindro. Em uma das metades do ciclo de rotação, o pistão sai do bloco do cilindro e gera um volume crescente. Na outra metade do ciclo de rotação, este pistão entra no bloco e gera um volume decrescente.

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Na prática, o tambor do cilindro é adaptado com muitos pistões. As sapatas dos pistões são forçadas contra a superfície da placa de deslizamento pela sapata e pela mola. Para separar o fluido que entra do fluido que sai, uma placa de orifício é colocada na extremidade do bloco do cilindro, que fica do lado oposto ao da placa de deslizamento. Um eixo é ligado ao tambor do cilindro, que o conecta ao elemento acionado. Este eixo pode ficar localizado na extremidade do bloco, onde há fluxo, ou, como acontece mais comumente, ele pode ser posicionado na extremidade da placa de deslizamento. Neste caso, a placa de deslizamento e a sapata têm um furo nos seus centros para receber o eixo. Se o eixo estiver posicionado na outra extremidade, a placa de orifício tem o furo do eixo. A bomba de pistão que foi descrita acima é conhecida como uma bomba de pistão em linha ou axial, isto é, os pistões giram em torno do eixo, que é coaxial com o eixo da bomba. As bombas de pistão axial são as bombas de pistão mais populares em aplicações industriais. Outros tipos de bombas de pistão são as bombas de eixo inclinado e as de pistão radial.

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Referências Bibliográficas

Apostila Festo Didatic-Pneumática. Apostila Tecnologia Parker Training –TECNOLOGIA PNEUMATICA INDUSTRIAL SEMINÀRIO - “EFICIÊNCIA ENERGÉTICA” FUPAI. APOSTILA –SENAI SP –PNEUMATICA INDUSTRIAL. Tecnologia hidráulica industrial-Apostila M2001-1 BR OUTUBRO DE 2003-PARKER. Automação hidráulica industrial-Eng Arivelto Bustamente-Editora Erica