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PNEUMÁTICA
DEFINIÇÃO:
Pneumática: (do grego “pneumos” com o
significado de respiração) pode ser entendida como
sendo o conjunto de todas as aplicações que utilizam
a energia armazenada e transmitida pelo AR
COMPRIMIDO.
Na Engenharia Industrial, a Pneumática é a
realização técnica de acionamentos lineares e
rotativos, através de atuadores pneumáticos, com
seus respectivos elementos de comando, de sinal e
de processamento de sinal.
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AR COMPRIMIDO
DEFINIÇÃO:
Ar Comprimido: é um produto dotado de alta
energia, resultado de uma transformação
termodinâmica sofrida pelo ar atmosférico por meio
do consumo de trabalho mecânico de compressão
realizado por uma máquina térmica, denominada
Compressor.
Lembrar: Termodinâmica é a parte da Física que
estuda as transformações e as trocas de energia nos
processos com os gases – e o Ar é um gás.
Trata-se da relação entre calor e o trabalho. 2
APLICABILIDADE DA PNEUMÁTICA
O campo de aplicações da pneumática pode ser
compreendido considerando-se as vantagens e
limitações do uso do ar como meio de:
• Armazenamento;
• Transmissão de energia.
Em conjunto com:
• Força;
• Velocidade;
• Potência;
• e “precisão” em seu sistema de atuação. 3
VANTAGENS E DESVANTAGENS
Vantagens:
• Energia facilmente armazenável e transportável;
• O ar é constantemente renovável pela sucção do
compressor, sem canalizações de retorno;
• O ar como fluido de trabalho, não causa problemas
ao meio ambiente;
• Velocidades dos atuadores relativamente grandes;
• Fácil integração com a microeletrônica;
• Possibilidade de integração com sistemas de
controle e automação;
• Boa relação potência/peso; 4
VANTAGENS E DESVANTAGENS
Vantagens:
• Padronização e robustez dos componentes
pneumáticos;
• Enorme flexibilidade de usos e aplicações;
• Durabilidade, segurança e fácil de operação;
• Utilizável em ambientes explosivos;
• A sobrecarga não causa problemas de danos nos
componentes;
• Praticamente insensível às mudanças de
temperaturas – os componentes podem ser usados
em altas temperaturas. 5
VANTAGENS E DESVANTAGENS
Desvantagens ou limitações:
• Não uniformidade de deslocamento do atuador
quando as forças são variáveis – compressibilidade;
• Limitação das forças máximas de trabalho;
• Pouco amortecimento, devido à baixa viscosidade do
ar, propiciando oscilações no movimento;
• Maiores custos de energia com o ar comprimido,
comparados com os de energia elétrica;
• Ruídos;
• Liberação de óleo nebulizado no ambiente quando
não há canalizações de retorno do ar. 6
VELOCIDADES DOS ATUADORES
As velocidades usuais em atuadores lineares:
de 30 a 1500 mm/s.
Em casos especiais, pode atingir valores de
velocidades de 4 a 5 m/s.
Em baixas velocidades da ordem de 0,5 mm/s a
100 mm/s: utilizar cilindro hidropneumático – uma
melhor uniformidade de deslocamento: elimina
oscilações e trepidações causadas pela
compressibilidade do ar.
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CILINDRO HIDROPNEUMÁTICO
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VELOCIDADES DOS ATUADORES
CIRCUITO HIDROPNEUMÁTICO
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VELOCIDADES DOS ATUADORES
FORÇAS OBTIDAS EM ATUADORES
As forças usuais obtidas em atuadores lineares:
são limitadas pelas máximas de pressão e
diâmetro disponível.
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Valores adotados de pressão em aplicações
industriais: de até 12 bar na saída do compressor;
e de até 6 a 8 bar no suprimento da válvula que
alimenta o atuador.
Para evitar consumos excessivos de ar
comprimido utiliza-se cilindros: com diâmetros não
maiores que 200 a 250 mm.
Portanto, as forças de trabalho ficam limitadas
em valores máximos usuais de 30.000 N.
FORÇAS TÍPICAS EM ATUADORES LINEARES PARA AS PRESSÕES E DIÂMETROS DE CILINDROS.
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FORÇAS OBTIDAS EM ATUADORES
FORÇAS OBTIDAS EM ATUADORES
Os custos para obtenção do ar comprimido
crescem com o aumento da pressão de trabalho.
Em certas instalações a geração de ar
comprimido pode atingir 30% ou mais da
eletricidade consumida.
Algumas companhias nos EUA usam valores de
6,40 a 10,60 dólares por 1000 m3 de ar.
Exemplo: um compressor consome em
aproximadamente de 7 a 8 kW para produzir 1 kW de
ar comprimido. 13
POTÊNCIA ESPECÍFICA EM ATUADOR
Se localizam numa faixa de 0,01 a 25 kW.
Em operações de fixação ou de bloqueio (v = 0): a
pneumática é vantajosa – grande intervalo de parada,
sem superaquecimento ou dissipação de calor.
Em dispositivos de tensionamento de tiras de
papel ou tecido: utiliza-se com válvulas
proporcionais de pressão – a rapidez de resposta
dos atuadores pneumáticos e a capacidade de
controlar as forças numa faixa de valores contínuos.
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Exemplo : Válvula Proporcional Pneumática Reguladora de Pressão (Fonte: NORGREN)
Controle para Ajuste de Pressão:
Curva característica de uma válvula
proporcional de pressão: Controle de pressão
ajustado eletronicamente, no qual o dispositivo
de ajuste manual é substituído por um
posicionador elétrico (solenoide proporcional).
Símbolo Gráfico:
Converte um sinal elétrico variável de entrada em um
sinal proporcional de alguma outra variável
pneumática/hidráulica.
Dependendo da aplicação, pode-se distinguir as
válvulas proporcionais em várias categorias. Exemplo:
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Exemplo de Posicionador Pneumático com utilização de Válvula
Proporcional Direcional Pneumática:
Correspondente Válvula:
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“PRECISÃO” EM SISTEMA PNEUMÁTICO
É possível obter posicionamento em atuador: na
ordem de 0,05 a 0,1 mm.
Com repetibilidade de: ± 0,01 mm em cursos da
ordem de 100 a 2000 mm, com velocidades máximas
de até 4 m/s.
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