pneumática - principios

Pneumática Professor Anderson Pontes

Introdução

O termo pneumática é derivado do grego Pneumos ou Pneuma (respiração, sopro) e é definido como a parte da Física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos relacionados com os gases ou vácuos.

É também o estudo da conservação da energia pneumática em energia mecânica, através dos respectivos elementos de trabalho.

Propriedades do ar comprimido

COMPRESSIBILIDADE

ELASTICIDADE

Propriedades do ar comprimido

DIFUSIBILIDADE EXPANSIBILIDADE

Instalações de produção

Para a produção de ar comprimido são necessários compressores, os quais comprimem o ar para a pressão de trabalho desejada.

Na maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos se encontra, geralmente, uma estação central de distribuição de ar comprimido. Não é necessário calcular e planejar a transformação e transmissão da energia para cada consumidor individual. A Instalação do compressão fornece o ar comprimido para os devidos lugares através de uma rede tubular.

Central de distribuição de ar comprimido

Central de distribuição de ar comprimido

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.

Tipo de compressores

Compressores

Deslocamentos dinâmicos

Ejetor

Fluxo Radial

Fluxo Axial

Deslocamentos Positivos

Rotativos

Alternativos

Diafragma, Mecânico, Hidráulico

Pistão

Simples efeito & Duplo efeito

Compressor dinâmico de fluxo radial

Compressor de parafuso

Compressor de simples efeito

Compressor de duplo efeito

Sistema de refrigeração dos compressores

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 (coma 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.

Resfriador posterior

Reservatórios

Resfriar o ar auxiliando a eliminação do condensado

Armazenar o ar comprimido

Estabilizar o fluxo de ar

Umidade do ar - Desumidificação

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 ariete nas superfícies adjacentes, etc.

Tipos de secagem

Secagem

Refrigeração

Absorção

Adsorção

Secagem por resfriamento

Secagem por absorção

Secagem por adsorção

Unidade de conservação

Após passar por todo o processo de produção, tratamento e distribuição, o ar comprimido deve sofrer um ultimo condicionamento, antes de ser colocado para trabalhar, a fim de produzir melhores desempenhos.

Neste processo o ar sofre um beneficiamento que se constitui em três etapas; filtragem, regulagem de pressão e lubrificação, isto é, introdução de certa quantidade de óleo no ar para a lubrificação dos equipamentos pneumáticos.

Unidade de conservação - lubrefil

Unidade de conservação - lubrefil

Composto por

Regulador de pressão

Lubrificador

Filtragem do ar

Regulador de pressão

manter a pressão de trabalho constante na sua saída, mesmo que ocorra variação de pressão na sua entrada

funcionar como válvula de segurança

compensar o volume de ar requerido pelos equipamentos

Lubrificador

A lubrificação consiste em misturar uma quantidade controlada de óleo lubrificante ao ar comprimido, para que ele carregue as gotículas de óleo em suspensão até às partes mecânicas internas e móveis dos equipamentos. O controle é feito para não causar obstáculos na passagem de ar, problemas nas guarnições, etc

Filtro de ar comprimido

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.

Dreno

Válvula de Controle Direcional

Este tipo de válvula de controle tem como 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, devem-se levar em conta os seguintes dados:

número de posições; número de vias;

posição inicial; tipo de acionamento;

tipo de retorno; e vazão ou pressão de trabalho

É a quantidade de manobras distintas que uma válvula direcional pode executar ou permanecer sob a ação de seu acionamento. O número de posições de uma VCD é representado graficamente por um retângulo que está dividido em quadrados. O número de quadrados representados na simbologia é igual ao número de posições da válvula. Dessa forma, representa-se a quantidade de movimentos que a VCD executa através dos seus acionamentos.

Número de Posições

É o número de conexões de trabalho que a válvula possui. Consideram-se como vias: a conexão de entrada de pressão, as conexões de utilização de ar e as de escape de ar. O número de vias de uma VCD pode ser determinado através dos símbolos internos que estão presentes em cada quadrado (posição) da mesma.

Número de Vias

Identificação das VCD

Corresponde ao quadrado (posição) que possui as vias identificadas por letras ou números ou, ainda, em esquemas pneumáticos, é a posição que está interligada a outros dispositivos pneumáticos.

Posição inicial

Podem ser simples ou combinados. São representados graficamente por símbolos normalizados e são escolhidos conforme a necessidade de aplicação da válvula de controle direcional. Os comandos simples podem ser: musculares, mecânicos, pneumáticos ou elétricos.

Acionamentos

Acionamentos Musculares

Acionamentos Mecânicos

Acionamentos Elétricos

Acionamentos Pneumáticos

Modelos Comerciais

Válvula de Controle Direcional

Válvula de Controle Direcional

Essas válvulas têm como função impedir o fluxo

de ar comprimido em um sentido determinado e

possibilitar o livre fluxo no sentido oposto.

As válvulas de bloqueio são divididas em:

• válvula de retenção com mola e sem mola;

• válvula de escape rápido;

• válvula de isolamento (elemento OU); e

• válvula de simultaneidade (elemento E).

Válvulas de Bloqueio

Válvulas de Bloqueio

Estas válvulas de controle são utilizadas em situações

nos quais ocorre a necessidade de diminuir a quantidade

de ar que passa através de uma tubulação.

Essa situação é mais frequente quando se necessita

regular a velocidade de um cilindro ou formar

condições de temporização pneumática. Portanto, esse

tipo de válvula é a solução ideal quando se necessita

influenciar o fluxo de ar comprimido.

Válvulas Controle de Fluxo

Válvulas Controle de Fluxo

Essas válvulas podem limitar a pressão máxima em um

reservatório, linha de ar comprimido ou compressor; podem

detectar o fim de um movimento sem a presença de um fim de

curso apenas pela elevação de pressão, e controlar a

“energia” pneumática fornecida a um sistema pneumático.

• válvula de alívio ou limitadora de pressão;

• válvula de sequência; e

• válvula reguladora de pressão.

Válvulas Reguladoras de Pressão

Válvulas Reguladoras de Pressão

Válvulas Reguladoras de Pressão

Atuadores Pneumáticos

Os atuadores pneumáticos são elementos mecânicos que, por meio de movimentos lineares ou rotativos, transformam a energia cinética gerada pelo ar pressurizado e em expansão, em energia mecânica, produzindo trabalho.

cilindros de simples ação ou simples efeito;

cilindros de dupla ação ou duplo efeito;

cilindros de dupla ação ou duplo efeito com amortecimento; e

cilindros de dupla ação ou duplo efeito com êmbolo magnético.

Cilindro de Simples Ação

Esse tipo de atuador pneumático possui movimento de avanço ou retorno pela ação de uma mola interna ao seu tubo cilíndrico (ou camisa), podendo ainda ter retorno por força externa.

Cilindro de Simples Ação

Funcionamento do cilindro de simples ação com retorno por mola.

Cilindro de Simples Ação

Funcionamento do cilindro de simples ação com retorno por ação de força externa.

Cilindro de Simples Ação

Esse tipo de atuador pneumático possui tanto o

avanço como o retorno comandado através de ar

comprimido.

Funcionamento do cilindro de dupla ação.

Cilindro de Dupla Ação

Amortecimento Variável

A função do amortecimento é absorver a energia cinética excessiva gerada em função das velocidades de avanço e de retorno que o atuador desenvolve durante o seu funcionamento.

O amortecimento só entra em ação a partir de uma determinada posição do êmbolo na qual o ar passa através de uma restrição que pode ser fixa ou variável. Dessa forma o amortecimento será responsável pela redução do impacto no fim de curso do atuador.

Amortecimento Variável

Cilindros Comerciais

O cilindro A avança e eleva os pacotes;

O cilindro B empurra os pacotes sobre o

segundo transportador;

O cilindro A desce;

O cilindro B retrocede.

Sequência de Movimentos

Representação Sequencial

Neste tipo, a letra maiúscula representa o atuador, enquanto que, o sinal algébrico representa o movimento. Sinal positivo (+) para o avanço e negativo (-) para o retorno.

Exemplo: A +, B +, A -, B -.

Trajeto e Passo

Trajeto e Tempo

O trajeto de uma unidade construtiva é representado em função do tempo. Contrariamente ao diagrama de trajeto e passo, o tempo é representado, linearmente, neste caso, e constitui a ligação entre as diversas unidades.

Tipos de Esquemas

Esquema de comando de posição.

Tipos de Esquemas

Esquema de comando de sistema.