apostila de eletropneumática - dario

76
Apostila: Noções de Eletropneumática Conteúdo CAPÍTULO 01 . PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO 1.1 – PROPRIEDADES DO AR COMPRIMIDO 1.2 - PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO a - Compressores alternativos – de pistão b - Compressores de parafusos CAPÍTULO 02 - PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO 2.1 - UMIDADE 2.2 RESFRIADOR POSTERIOR 2.3 - RESFRIADOR INTERMEDIÁRIO 2.4 - RESERVATÓRIO 2.4.1- Localização 2.5 - DESUMIDIFICADORES DO AR (SECADORES) 2.6 - SECAGEM POR REFRIGERAÇÃO 2.6.1 – Funcionamento 2.7 - SECAGEM POR ABSORCÃO 2.8 - SECAGEM POR ADSORÇÃO 2.9 - UNIDADE DE CONSERVAÇÃO 2.9.1 - Filtragem do ar 2.9.2 – Drenos dos Filtros 2.9.3 - Reguladores de pressão 2.9.4 - Lubrificação 2.9.5 - Manômetro CAPÍTULO 03 – DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO 3.1 - INTRODUÇÃO 3.1.1 - Formato a - Rede de distribuição em circuito fechado b – Rede de distribuição em circuito aberto 3.2 – TUBULAÇÕES 3.2.1 – Uniões entre os tubos 3.2.2 – Curvatura em tubo 3.3 - INCLINAÇÃO E TOMADAS DE AR 3.4 - VAZAMENTOS CAPÍTULO 04 – ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE TRABALHO 4.1. INTRODUÇÃO 4.2. CILINDROS a - Cilindros de simples ação

Upload: gilcilene-santos

Post on 14-Aug-2015

228 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: Apostila de Eletropneumática - Dario

Apostila: Noções d e Eletropneumática

Conteúdo CAPÍTULO 01 . PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO

1.1 – PROPRIEDADES DO AR COMPRIMIDO

1.2 - PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO

a - Compressores alternativos – de pistão

b - Compressores de parafusos

CAPÍTULO 02 - PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO

2.1 - UMIDADE

2.2 RESFRIADOR POSTERIOR

2.3 - RESFRIADOR INTERMEDIÁRIO

2.4 - RESERVATÓRIO

2.4.1- Localização

2.5 - DESUMIDIFICADORES DO AR (SECADORES)

2.6 - SECAGEM POR REFRIGERAÇÃO

2.6.1 – Funcionamento

2.7 - SECAGEM POR ABSORCÃO

2.8 - SECAGEM POR ADSORÇÃO

2.9 - UNIDADE DE CONSERVAÇÃO

2.9.1 - Filtragem do ar

2.9.2 – Drenos dos Filtros

2.9.3 - Reguladores de pressão

2.9.4 - Lubrificação

2.9.5 - Manômetro

CAPÍTULO 03 – DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO

3.1 - INTRODUÇÃO

3.1.1 - Formato

a - Rede de distribuição em circuito fechado

b – Rede de distribuição em circuito aberto

3.2 – TUBULAÇÕES

3.2.1 – Uniões entre os tubos

3.2.2 – Curvatura em tubo

3.3 - INCLINAÇÃO E TOMADAS DE AR

3.4 - VAZAMENTOS

CAPÍTULO 04 – ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE TRABALHO

4.1. INTRODUÇÃO

4.2. CILINDROS

a - Cilindros de simples ação

Page 2: Apostila de Eletropneumática - Dario

b - Cilindros dupla ação

c - Cilindro de dupla haste ou haste passante

d - Cilindro de múltiplas posições

e - Componentes de um cilindro

f - Velocidade de um cilindro

4.3 - ATUADORES ROATIVOS

a - Motor pneumático de engrenagem

b- Motor de palhetas

CAPÍTULO 05 - VÁLVULAS PNEUMÁTICAS

5.1 – VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL

5.1.1 - Número de Posições

5.1.2 - Número de conexões

5.1.3 - Tipos de acionamentos de válvulas direcionais

5.1.4 - Acionamento por força muscular (manual)

5.1.5 - Acionamento mecânico

5.1.6 – Acionamento pneumático

5.1.7 - Acionamentos combinados

5.1.8 - Acionamento elétrico ou por solenóide

CAPÍTULO 06 – CIRCUITOS PNEUMÁTICOS

6.1 - VÁLVULA ALTERNADORA – ELEMENTO "OU"

6.2 - VÁLVULA DE SIMULTANEIDADE - ELEMENTO "E”

6.3 - VÁLVULA DE BLOQUEIO

6. 4 - VÁLVULA DE ESCAPE RÁPIDO

6.5 - VÁLVULAS CONTROLADORAS DE FLUXO

CAPÍTULO 07 – MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO DE CIRCUITOS

7.1 – INTRODUÇÃO

7.2 – DIAGRAMA DE MOVIMENTOS

7.3 – MÉTODO INTUITIVO OU MÉTODO DO MOVIMENTO

7.4 - MÉTODO CASCATA

CAPÍTULO 08 - NOÇÕES DE ELETROPNEUMÁTICA

8.1 - DISPOSITIVOS DE COMANDO

Page 3: Apostila de Eletropneumática - Dario

a) Chave sem Retenção ou Impulso

b) Chave com Retenção ou Trava

c) Chave de Contatos Múltiplos com ou sem Retenção

d) Chave Seletora

e) Relé

f) Contator

g) Limitador de Curso (Micro-Switch)

h) Relé de tempo com retardo na ligação

i) Relé de tempo com retardo no desligamento

j) Contador de impulsos elétricos

8.2 - DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO

a) Fusível

b) Disjuntor Termomagnético

c) Relé de Sobrecarga ou Térmico

8.3 – DISPOSITIVOS DE REGULAGEM

a) Potenciômetro

b) Reostato

c)Transformador

8.4 – DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO

a) Indicador acústico

b) Indicador Visual

8.5 - SENSORES ELÉTRICOS

a) Sensor de Proximidade

8.6 - SENSORES ÓPTICOS

8.7 - SENSORES DE PRESSÃO OU PRESSOSTATO

8.8 - SENSORES DE TEMPERATURA OU TERMOSTATO

8.9 – SELO

8.10 - ALIMENTAÇÃO DO CIRCUITO

8.11 – EXERCÍCIOS

8.12 – QUADRO DE SOLENÓIDES

Page 4: Apostila de Eletropneumática - Dario

CAPÍTULO 01 – PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO

1.1 – PROPRIEDADES DO AR COMPRIMIDO

Há milhares de anos, o homem já se utilizava do ar comprimido no auxilio de seus

trabalhos. No velho testamento, são citados, alguns exemplos dessa utilização, na

fundição da prata, ferro, chumbo e estanho. Mas, o primeiro homem que a história

registra como pioneiro na utilização do ar comprimido foi o grego KTESIBIUS, este,

construiu uma catapulta a ar comprimido a mais de dois mil anos.

A pneumática pode também ser definida como o estudo da conversão da energia do

ar comprimido em energia mecânica. Esta conversão é possível graças a algumas

propriedades físicas do ar. Estas propriedades são:

a) Compressibilidade O ar, assim como todos os gases, tem a propriedade de ocupar todo o volume de

qualquer recipiente, adquirindo seu formato, já que não tem forma própria. Assim,

pode-se encerrá-lo num recipiente com volume determinado e posteriormente

provocar-lhe uma redução de volume usando uma de suas propriedades - a

compressibilidade. Pode-se concluir que o ar permite reduzir o seu volume quando

sujeito à ação de uma força exterior.

Figura 01 – compressão do ar

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

Page 5: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 02 – Expansão do ar c) Difusibilidade

Propriedade do ar que lhe permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio

gasoso que não esteja saturado.

Figura 03 – Difusão do ar

d) Expansibilidade Propriedade do ar que lhe possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer

recipiente, adquirindo o seu formato.

Figura 03 – Expansibilidade do ar

e) 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:

Page 6: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 04 – Efeito combinado entre P, V e T

1.2 – PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO

O ar para ter utilização industrial deve possuir uma determinada quantidade de

energia em forma de pressão e movimento. Essa energia é fornecida ao ar no

processo de compressão.

Os compressores são máquinas térmicas que transformam energia mecânica em

energia de fluxo, cinética, e pelo acúmulo da massa deslocada: são responsáveis

pela produção do ar comprimido. Desse modo, são máquinas destinadas a comprimir

continuamente o ar admitido nas condições atmosféricas e elevá-lo a uma pressão

pré-determinada para utilização.

De acordo com o principio de trabalho, existem duas classificações:

• Compressores de deslocamento positivo (volumétrico): funcionam com

base na redução de volume. O ar é admitido em uma câmera Isolda do meio

exterior e comprimido até certa pressão em que se abre uma válvula de

descarga, ou ar é simplesmente empurrado para a tubulação ou reservatórios.

São os compressores alternativos de pistões, de palhetas, etc.

• Compressores de deslocamento dinâmico: têm por principio de

funcionamento a transformação de energia cinética em energia de pressão.

Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e consequentemente os

impulsores transmitem energia cinética ao ar. Posteriormente, seu escoamento

é retardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação na pressão. O

Difusor é uma espécie de duto que provoca diminuição na velocidade de

escoamento de um fluido, causando aumento de pressão (equação de

Bernoulli).

Page 7: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 05 – Classificação dos compressores

a) Compressores alternativos – de pistão

• Compressor de simples efeito

É assim chamado porque realiza a compressão do ar em apenas um lado do êmbolo,

isto é, em uma única câmara.

• Compressor de duplo efeito

Dessa forma denominado porque admite e recalca nos dois lados do êmbolo,

possuindo duas câmaras onde ocorre simultaneamente a admissão em uma e a

compressão em outra.

• Compressor de múltiplo estágio

Estágio de compressão significa o número de vezes que um compressor comprime a

mesma massa de ar admitida. Portanto, em um compressor de duplo estágio a

mesma massa de ar admitida é comprimida duas vezes e que por isso ele tem uma

melhor eficiência e garante uma limitação na elevação da temperatura.

Este tipo de compressor possui uma câmara de baixa pressão e uma de alta,

existindo entre elas um inter-resfriador (INTERCOOLER).

Page 8: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 06 – esquema de compressores de simples efeito e duplo efeito

Figura 07 – foto de um compressor de duplo estágio

b) Compressores de parafusos

Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em

sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos convexos, enquanto o outro possui

uma depressão côncava e são denominados, respectivamente, macho e fêmea. Nas

extremidades existem aberturas para admissão e descarga do ar.

O ar à pressão atmosférica ocupa o espaço entre os rotores e, conforme eles giram,

ele fica confinado e vai sendo comprimido à medida que este volume diminui até

atingir a descarga. Nela existe uma válvula de retenção para evitar a inversão de giro

do compressor quando ele estiver parado.

Page 9: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 08 – unidade de compressão de parafusos

A figura 09 abaixo mostra a construção típica de um compressor de parafuso:

Figura 09 – compressor de parafuso

Page 10: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 10 – compressor de parafuso (filtro de admissão do ar)

Os compressores de parafuso ainda são dotados de resfriador de ar, geralmente, ar-

ar. Ou seja, são trocadores de calor do tipo radiadores. Há ainda os trocadores de

calor ar-água que são mais eficientes.

A figura abaixo mostram a parte de um compressor de parafuso responsável pela

secagem do ar, através de trocador de calor do tipo radiador.

Figura 10 – secador de ar do tipo radiador do compressor de parafuso

Page 11: Apostila de Eletropneumática - Dario

A figura abaixo mostra um esquema típico de um compressor de parafuso com todos

os seus componentes.

Figura 11- esquema de um compressor de parafuso

Há diversos tipos de compressores, porém, neste capítulo, foram vistos apenas dois

e apenas seus princípios de funcionamento. Entretanto, o gráfico abaixo orienta na

escolha do tipo de compressor a ser usado numa rede de ar comprimido, em função

da relação entre a pressão e a vazão requeridas.

Gráfico 01 – Escolha do tipo de compressor pela relação entre P e Q

Page 12: Apostila de Eletropneumática - Dario

CAPÍTULO 02 - PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO

O ar, aspirado pelos compressores, contém contaminantes de três tipos básicos:

água, óleo· e poeira. Sendo todos eles indesejáveis para a utilização, devido aos

problemas que cada um ocasiona.

2.1 - Umidade

A umidade (água) penetra na rede pelo próprio compressor ao aspirar o ar

atmosférico.

A quantidade de umidade varia em função da umidade relativa do ar, que também

varia de acordo com a temperatura e condições atmosféricas.

Pode-se fazer uma analogia entre o ar atmosférico e uma esponja: se ao passar uma

esponja umas poucas vezes sobre um filete de água, ela irá absorver a água sem

deixar pingar. A água ficará retida entre os espaços vazios da esponja, isto é, a

esponja possui a capacidade de absorver certa quantidade de água. Porém, se ao

continuar a colocar água, a esponja irá saturar, ou seja, terá a sua capacidade de

absorção reduzida deixando a água escoar. Algo análogo ocorre com o ar

atmosférico, se a temperatura está alta, maior será o espaço entre as moléculas dos

gases que o compõem e maior será a capacidade de reter umidade, ocorrendo o

contrário na medida em que a temperatura do ar é reduzida.

Dessa forma a capacidade que o ar tem de reter a água esta relacionada com a sua

temperatura, assim, não ocorre a precipitação da água no momento da compressão

do ar, mas, quando o ar sofre um resfriamento como é o caso das próprias linhas de

distribuição. A essa temperatura em que começa a ocorrer a condensação dá-se o

nome de temperatura de ponto de orvalho. A presença desta água causada pela

diminuição de temperatura pode criar alguns problemas:

- Oxidação das tubulações;

- Oxidação dos componentes pneumáticos;

- Redução da vida útil dos equipamentos pneumáticos, causada pela destruição da

película lubrificante;

- Maior freqüência de manutenção;

Os motivos acima são mais que suficientes para que se entenda a importância de se

retirar do ar grande parte da água, bem como, dos demais contaminantes para que

não haja redução na eficiência dos componentes pneumáticos.

Page 13: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 12- efeitos da contaminação do ar comprimido

2.2 - Resfriador posterior

Vimos anteriormente como a água (umidade), é prejudicial e, por isso se faz

necessário, sua retirada ao máximo. Uma maneira eficaz na retirada inicial da

umidade é a utilização de um Resfriador posterior (aftercooler) - Figura 13.

Figura 13- Trocador de calor e separador de condensado

A figura abaixo mostra um trocador de calor em corte, para se ter uma melhor idéia de

como ele funciona. A água passa por fora dos tubos, resfriando-os, enquanto o ar

quente, proveniente do compressor vai sendo esfriado à medida que percorre o

Page 14: Apostila de Eletropneumática - Dario

interior dos tubos. Ao ser esfriado, parte do vapor de água se condensa e vai para um

separador, onde se separa do ar por gravidade.

Figura 14- Trocador de calor em corte

O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor, colocado entre a saída do

compressor e o reservatório, utilizado para resfriar o ar comprimido.

Através desse resfriamento tem-se uma retirada de cerca de 75% a 90% do vapor de

água contido no ar, bem como, a retirada de uma certa quantidade de óleo

proveniente do compressor.

Pelo resfriamento evita-se também que a rede de distribuição venha a sofrer uma

dilatação muito acentuada devido às altas temperaturas de descarga do ar.

Normalmente um resfriador posterior, é constituído de duas partes:

• Um corpo cilíndrico onde se alojam feixes de tubos, formando uma espécie de

colméia;

• Um separador de condensado normalmente com dreno automático ou manual.

• Funcionamento de um resfriador posterior

O ar vindo do compressor passa por dentro dos tubos, cujo sentido de fluxo é

contrário ao do fluxo da água de refrigeração.

As placas defletoras melhoram a eficiência na dissipação do calor, pois fazem com

que a água circule por mais tempo dentro do resfriador, melhorando assim o

resfriamento do ar.

O separador de condensado encontra-se na saída do trocador de calor. Sua forma

de cilindro vertical provoca a eliminação da água condensada por diferença de

densidade, ou seja, a água deposita-se em seu fundo. O dreno que fica na sua parte

inferior pode ser manual ou automático, e, a água é escoada para a atmosfera, ou

para uma tubulação para tratamento posterior.

Page 15: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 15- Trocador de calor

2.3 - Resfriador intermediário

Está localizado entre os estágios de compressores de múltiplos estágios, resfriando

o ar quando ele sai do estágio de baixa pressão para entrar no estágio de alta

pressão, melhorando a eficiência de compressão.

2.4 - Reservatório

Um sistema de ar comprimido é dotado de um ou mais reservatórios, que

desempenham as seguintes funções no processo de produção:

• Armazenar o ar comprimido;

• Resfriar o ar;

• Auxiliar na eliminação do condensado;

• Compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição;

• Manter a pressão constante na linha de distribuição;

• Estabilizar o fluxo de ar;

• Controlar as marchas dos compressores, etc.

A figura abaixo mostra os elementos que constituem um reservatório:

Page 16: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 16- Reservatório de Ar comprimido

Os reservatórios são construídos no Brasil conforme PNB 109 da ABNT 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.

2.4.1 - Localização

Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos, conexões e

aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis.

Em nenhuma condição, o reservatório deverá ser enterrado ou instalado em local de

difícil acesso;

De preferência os reservatórios devem ser instalados fora da casa dos

compressores, na sombra, para facilitar a condensação da umidade e do óleo

contidos no ar comprimido;

Os reservatórios devem possuir um dreno no ponto mais baixo para fazer a retirada

deste condensado acumulado em cada 8 horas de trabalho. A melhor opção é o

dreno automático.

Os reservatórios são dotados ainda de manômetro, válvulas de segurança, e são

Page 17: Apostila de Eletropneumática - Dario

submetidos a uma prova de pressão hidrostática, antes da utilização.

2.5 - Desumidificadores do Ar (Secadores)

Tornamos a afirmar que a presença de umidade no ar comprimido é sempre

prejudicial para as automatizações pneumáticas causando sérios prejuízos ao

sistema.

É necessário eliminar ou reduzir ao máximo esta umidade. O ideal seria eliminar a

umidade do ar comprimido de modo absoluto, o que é 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 que possa ser

utilizado sem qualquer dano ao sistema pneumático.

A aquisição de um secador de ar comprimido pode significar no orçamento de uma

empresa um investimento de alto custo. Em alguns casos, verificou-se que um

secador chegava a custar 25% do valor total da instalação de ar.

Cálculos efetuados mostraram também os prejuízos causados pelo ar úmido:

substituição periódica de tubulação, serviços de manutenção, substituição de

componentes pneumáticos, filtros, válvulas, cilindros danificados, impossibilidade de

aplicar o ar em determinadas operações como pinturas, etc. 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.

Sendo que os mais utilizados são os abaixo discriminados:

2.6 - Secagem por refrigeração

O método de secagem do ar comprimido por refrigeração consiste em submeter o ar

a uma temperatura suficientemente baixa, a fim de que a quantidade de água ainda

existente seja retirada em grande parte e não prejudique de modo algum o

funcionamento dos equipamentos. Como já foi mencionado, a capacidade do ar de

reter umidade é função de sua temperatura.

O processo de secagem por refrigeração, é bastante simples como descrito a seguir:

Page 18: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 17- Secagem por refrigeração

2.6.1 - Funcionamento

O ar quente proveniente do compressor passa primeiro por um pré-resfriador

(trocador de calor) onde se tem a diminuição de sua temperatura devido à circulação

do ar que sai frio e seco do separador. Chegando ao resfriador principal sua

temperatura cai ainda mais, pois está em contato com um circuito de refrigeração

que usa como refrigerante o gás FREON.

Durante esta fase, a umidade contida no ar forma pequenas gotas de água corrente,

chamada condensado, dirige-se ao separador e deposita-se no seu fundo, de onde é

evacuada através de um dreno para atmosfera.

No resfriador principal a temperatura do ar fica na faixa de 0,65°C a 3,20°C,

controlada por um termostato que comanda o compressor do sistema de

refrigeração.

O ar seco volta novamente para o trocador de calor inicial (Pré-resfriador), 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 velocidade.

A Figura 16 mostra um esquema típico de um sistema de tratamento do ar

comprimido.

Page 19: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 18 – Esquema típico de tratamento do ar

2.7 - Secagem por absorcão

Este processo tem por princípio a utilização, em um circuito, de uma substância

sólida ou líquida para absorver, por reação, 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

deliquescente que absorve a umidade do ar, processando-se uma reação química

(Figura 17).

Figura 19.- Secagem por absorção

As substâncias higroscópicas são classificadas como insolúveis quando reagem

quimicamente com o vapor d'água, sem se liquefazerem. São deliquescentes

quando, ao absorver o vapor d'água, reagem e tornam-se líquidas.

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

Page 20: Apostila de Eletropneumática - Dario

eliminadas para a atmosfera.

2.8 - Secagem por adsorção

Trata-se do processo de depositar moléculas (aderência) de uma substância (ex.

água) na superfície de outra substância, geralmente sólida. (ex. SiO2).

Este método também é conhecido por Processo Físico de Secagem. Admite-se, em

teoria, que na superfície dos corpos sólidos existem forças influenciando moléculas

líquidas ou gasosas através do fenômeno de atração.

O processo de adsorção é regenerativo; a substância adsorvente, após estar

saturada de umidade permite a liberação da água quando submetida a um

aquecimento regenerativo.

Para secar o ar existem dois tipos básicos de secadores:

• Torres duplas;

• Tipo rotativo.

Torres Duplas: é o tipo mais comum. As torres são preenchidas com Óxido de Silício

(Silicagel-Si02), Alumina Ativada (Al203 ), Rede molecular (NaAI02Si02) ou ainda

Sorbead.

Por intermédio de uma válvula direcional, o ar úmido é orientado a passar através de

uma torre, onde em contato com a substância adsorvente se processará a sua

secagem. No mesmo instante, no interior da outra torre estará ocorrendo a

regeneração da substância adsorvente, que poderá ser feita por injeção de ar quente

ou como na maioria dos casos por resistores e circulação de ar seco.

Figura 20- Secagem por adsorção

Page 21: Apostila de Eletropneumática - Dario

Fazendo-se o aquecimento da substância, provocaremos a evaporação da umidade

que, então, é arrastada pelo ar seco para atmosfera.

Os dois trabalhos, de secagem e de regeneração são simultâneos e temporizados,

havendo dessa forma uma inversão na função das torres; a torre que está tendo a

sua substância regenerada passa a secar o ar que está sendo comprimido e a outra

passa a ter a sua substância adsorvente regenerada.

2.9 - 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.

A unidade de conservação de ar, é uma unidade de serviço indispensável em todos

os sistemas pneumáticos, sejam eles simples ou complexos, pois permitem uma

utilização do ar em condições mais favoráveis de serviço como também prolonga a

vida útil dos componentes dos equipamentos.

Figura 21 – Unidade de condicionamento

Page 22: Apostila de Eletropneumática - Dario

2.9.1 - Filtragem do ar

Os sistemas pneumáticos são sistemas abertos; o ar após ser utilizado, tem escape

para a atmosfera, enquanto que a alimentação aspira ar livre constantemente. Este

ar, por sua vez, está sujeito a contaminantes e às impurezas procedentes da rede de

distribuição.

A maioria destas impurezas é retirada, nos processos de preparação, mas as

partículas pequenas ficam suspensas e são arrastadas pelo fluxo de ar comprimido,

agindo como abrasivos nas partes móveis dos elementos pneumáticos.

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.

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

Figura 22 – filtros e elementos filtrantes

• Funcionamento do filtro de ar

O ar entra no filtro pela conexão (E) e é forçado a

ir de encontro ao defletor superior (D), cuja função

é fazer com que o ar descreva um movimento

circular descendente, aumentando assim sua

velocidade e, através da força centrífuga e do

resfriamento que a expansão do mesmo causa, a

água é condensada. As partículas sólidas mais

densas são jogadas de encontro às paredes do Figura 23– seção de um filtro de ar comprimido

Page 23: Apostila de Eletropneumática - Dario

corpo do filtro (C), indo se depositar, juntamente com a água no fundo do copo, por

onde serão expulsos para a atmosfera através do dreno (A) manual ou automático.

O ar atinge então o defletor inferior (B) onde haverá uma certa eliminação da

umidade e por onde o ar é lançado para cima para então passar através do elemento

filtrante (F), que pode ser de malha de nylon ou bronze sinterizado e que reterá as

partículas micrométricas de impurezas. Só então, que o ar chegará à conexão de

saída (S). Os elementos de bronze sinterizados retêm impurezas de 120 até 3µm. A

malha de nylon retém partículas de 30µm.

2.9.2 - Drenos dos Filtros

Drenos são dispositivos fixados na parte inferior dos copos, que servem para eliminar

o condensado e impurezas, retidos pela ação de filtragem. Podem ser manuais ou

automáticos. Os drenos automáticos são preferidos em locais de difícil acesso e

sempre que possível, pois eliminam a necessidade de um operador para retirar o

condensado.

Figura 24 – simbologia de drenos

2.9.3 - Reguladores de pressão

Um sistema de produção de ar comprimido atende à demanda de ar para vários

equipamentos pneumáticos que, normalmente, trabalham a pressões diferentes.

Deste modo, o regulador de pressão terá como função: manter a pressão de trabalho

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

funcionar como válvula de segurança e compensar o volume de ar requerido pelos

equipamentos.

Funcionamento

O ar entra no corpo da válvula pela conexão de entrada e só chegará à saída se o

obturador (A) der condições de passagem. A pressão é regulada por um diafragma

(O) em que uma das faces está submetida à pressão de trabalho de uma mola.

Page 24: Apostila de Eletropneumática - Dario

Quanto mais se gira a manopla (B) mais se comprime a mola que, por sua vez,

forçará o diafragma contra o obturador que se desloca de sua sede dando então

condições de passagem de ar.

Com o aumento da pressão pelo lado da saída a membrana se movimenta contra a

mola fazendo com que o obturador se aproxime de sua sede até o fechamento

completo. Com o consumo de ar a pressão diminui e a mola força o diafragma que

abre a válvula. Entende-se então que manter uma determinada pressão consiste em

um abrir e fechar de válvula. Sobre o prato do obturador tem uma mola que tem a

função de servir como amortecedor de vibrações. Se a pressão na saída crescer a

um valor maior que o da mola, o diafragma será forçado para baixo, teremos então

escape de ar pelo orifício de escape. Isso ocorre porque o diafragma possui um

orifício em que em condições de trabalho permanece fechado pela ponta de

obturador. Com elevações de pressões ele se abre e permite um contra

balanceamento de pressão.

Figura 25 – Esquema de um regulador de pressão e símbolo

2.9.4 - Lubrificação

Os sistemas pneumáticos e seus componentes são constituídos de partes que

possuem movimentos relativos que se sujeitam a desgastes mútuos e conseqüente

inutilização.

Para diminuir os efeitos desgastantes e as forças de atrito, a fim de facilitar os

Page 25: Apostila de Eletropneumática - Dario

movimentos, os equipamentos devem ser lubrificados sempre por meio do ar

comprimido.

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.

O meio mais prático de efetuar este tipo de lubrificação é através do Lubrificador.

Funcionamento do lubrificador

O funcionamento de um lubrificador baseia-se no princípio do Tubo de Venturi, ou

seja, há uma restrição de seção em (A) que se comunica a um reservatório de óleo

pressurizado por meio de um tubo (B). Quando há fluxo de ar naquela seção, a

pressão ali se torna menor que a do reservatório e o óleo é forçado a dirigir-se para

aquela saída. Em contato com a corrente de ar transforma-se em gotículas e viaja

naquela corrente até alcançar as partes móveis dos equipamentos.

Figura 26 – Esquema de um lubrificador e símbolo

2.9.5 - Manômetro

São instrumentos utilizados para indicar o ajuste de intensidade de pressão. Existem

dois tipos básicos de manômetros: Tubo de Bourdon e Schraeder.

Será citado apenas o mais utilizado, que é o manômetro tipo tubo de Bourdon. É o

tipo de elemento elástico mais utilizado em manômetros. Consta de um tubo metálico

de seção transversal elíptica, tendo uma de suas extremidades fechada e ligada a

uma alavanca que aciona o mecanismo de indicação. A alavanca fixa ao tubo de

Bourdon aciona uma outra alavanca dentada e essa, por sua vez, se move em torno

Page 26: Apostila de Eletropneumática - Dario

de um ponto fixo, transmitindo seu movimento ao ponteiro.

Figura 27 – Esquema de um manômetro tipo Bourdon e símbolo

A pressão ao entrar no tubo recurvado, tende a esticá-Io e com isso o sistema de

engrenagens movimenta o ponteiro, registrando a pressão sobre a escala.

Como é fácil perceber, o movimento do tubo é bastante pequeno, razão pela qual as

engrenagens devem estar bem ajustadas sem jogo, nem atrito. Os metais e as ligas

dos tubos de Bourdon, bem como o tratamento térmico a eles dado e as soldas

efetuadas são de grande importância.

O tubo deve resistir à máxima pressão, mesmo por largo período e também à fadiga

de sucessivas solicitações ou vibrações exteriores. Os materiais mais comuns em

tubos são:

Bronze fosforoso, aço liga, aço inoxidável, etc. Por outro lado, o tubo pode ser

repuxado ou bloqueado e as soldas podem ser de vários tipos.

De modo geral, os manômetros Bourdon apresentam-se com precisão de 1% da

graduação máxima para qualquer ponto acima dos 5% iniciais da escala.

Obs.: Devido a elasticidade do material ser limitada, deve-se utilizar o manômetro

dentro da faixa para o qual foi constituído, afim de não deformar definitivamente o

tubo de Bourdon. Por outro lado, o uso de pressões muito abaixo de sua limitação

provocará imprecisão na indicação.

Page 27: Apostila de Eletropneumática - Dario

CAPÍTULO3 - DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO

3.1 - Introdução

Como nem sempre é vantajoso aplicar um compressor para cada equipamento,

então faz-se o uso de uma rede de distribuição de ar que compreende as tubulações

que saem do reservatório de ar, passam pelo secador e que unidas, guiam o ar até

os pontos de utilização.

3.2 - Formato

As redes de distribuição podem adquirir formatos diferentes, de acordo com as

montagens dos tubos. Os dois tipos mais utilizados industrialmente são as redes em

circuito fechado e aberto, como mostra a figura abaixo.

Figura 28 – redes de distribuição aberta e fechada

a) Rede de distribuição em circuito fechado

É o tipo de montagem que permite uma alimentação mais uniforme, auxiliando na

manutenção de uma pressão constante, pois o maquinário é alimentado por mais de

um ponto. Isto dificulta na separação do condensado.

b) Rede de distribuição em circuito aberto

É o tipo de montagem em que temos um único ponto de alimentação. Isto favorece a

quedas de pressão, mas pode separar melhor o condensado.

Page 28: Apostila de Eletropneumática - Dario

A figura abaixo mostra um esquema típico de uma rede de ar comprimido em circuito

fechado com tomadas de ar, purgadores, filtros coalescentes, separador de água e

óleo, secador, reservatório, etc.

Figura 29 – Esquema de uma redes de distribuição de ar comprimido

Page 29: Apostila de Eletropneumática - Dario

3.2 - Tubulações

As tubulações da rede de distribuição de ar devem ser escolhidas levando-se em

conta alguns requisitos, tais como:

• Fácil manuseio;

• Fácil instalação;

• Resistência à oxidação;

• Resistência à corrosão.

É aconselhável a construção da rede com tubos de aço preto, mas devido ao baixo

custo e facilidade de compra, o mais utilizado é o tubo de aço galvanizado.

3.2.1 - Uniões entre os tubos

Existem várias maneiras de unir as tubulações:

• Soldas;

• Roscas

• Flanges.

Obs.: Todas elas devendo apresentar uma vedação perfeita.

“Normalmente utiliza-se conexões rosqueadas para tubos com diâmetro de até 3”,

acima desse valor usa-se unir por solda.

3.2.2 - Curvatura em tubo

Para reduzir as perdas por turbulência nas curvas, elas devem ser feitas com o maior

raio de curvatura possível.

Figura 30 – raio de curvatura de um tubo

3.3 - Inclinação e tomadas de ar

Devem ser sempre feitas pela parte superior da tubulação principal, para evitar os

problemas de condensados já expostos. Recomenda-se ainda que não se realize a

Page 30: Apostila de Eletropneumática - Dario

utilização direta do ar no ponto terminal do tubo de tomada. E no terminal deve-se

colocar uma pequena válvula de drenagem e a utilização deve ser feito um pouco

mais acima, onde o ar, antes de ir para máquina passa através da unidade de

conservação.

As tubulações são montadas com uma pequena inclinação 0,5 a 2%, em função do

comprimento do tubo, para que haja um melhor recolhimento do condensado e

também das impurezas.

Figura 31 –inclinação da tubulação e pontos de utilização

3.4 - Vazamentos

As quantidades de ar perdidas através de pequenos furos, acoplamentos com folgas,

vedações defeituosas, etc., quando somadas, alcançam elevados valores.

A Importância econômica dessa contínua perda de ar torna-se mais evidente quando

comparada com o consumo de um equipamento e a potência necessária para

realizar a compressão.

Dessa forma, um vazamento na rede representa um consumo consideravelmente

maior de energia, que pode ser verificado na tabela a seguir.

Page 31: Apostila de Eletropneumática - Dario

Escape do Ar em

Diâmetro do Furo 588,36

kPa 85 psi

Potência

Necessária para

Compressão

Tamanho

Real mm pol m3/s c.f.m Cv kW

1 3/64 0,001 2 0,4 0,3

3 1/8 0,01 21 4,2 3,1

5 3/16 0,027 57 11,2 8,3

10 3/18 0,105 220 44 33

Tabela 01 – relação entre vazamento e consumo de energia

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, apertos das conexões, refazendo

vedações nas uniões roscadas, eliminando ramais de distribuição fora de uso e

outras que podem aparecer dependendo da rede construída.

Page 32: Apostila de Eletropneumática - Dario

CAPÍTULO 04 - ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE TRABALHO

4.1 - INTRODUÇÃO

Os atuadores pneumáticos são componentes que transformam a energia do ar

comprimido em energia mecânica, isto é, são elementos que realizam trabalho. Eles

podem ser retilíneos ou rotativos.

4.2 - CILINDROS

Os atuadores retilíneos são os chamados cilindros pneumáticos, cuja função é

converter a energia do ar comprimido em movimento linear, e podem ser

classificados em cilindros de simples ação e cilindros de dupla ação.

A) Cilindros de simples ação

São aqueles atuadores que realizam trabalho em um único sentido e o seu

retrocesso é feito por uma mola ou por uma força externa qualquer. Devido à sua

própria construção, são utilizados onde o curso de trabalho é pequeno (± 100 mm),

para fixar, marcar, expulsar peças etc.

Figura 32 – Esquema de um cilindro de simples ação e símbolo

A tabela abaixo mostra alguns símbolos de cilindros de simples ação.

Tipo de cilindros Símbolo Tipo de cilindros Símbolo

retorno por mola

retorno não

especificado

avanço por mola e

retorno por ar

comprimido

retorno por

gravidade

Page 33: Apostila de Eletropneumática - Dario

b) Cilindros dupla ação

É o tipo mais comum dos cilindros utilizados.

São chamados de dupla ação porque o ar comprimido é utilizado para executar

trabalho em ambos os sentidos de movimento, tanto no avanço como no retorno. Na

pneumática, a conexão que fica atrás do pistão é definida pela letra A ou pelo

número 4, e a conexão do lado haste é definida pela letra B ou pelo número 2. As

normas de nomenclatura de conexões serão vistas no capítulo sobre válvulas

direcionais.

Figura 33 – cilindro de dupla ação e símbolo

A tabela abaixo mostra alguns cilindros com amortecimento

Tipo de

Amortecimento Símbolo

Tipo de

Amortecimento Símbolo

dianteiro fixo

dianteiro variável

traseiro fixo

traseiro variável

duplo

amortecimento fixo

duplo

amortecimento

variável

Page 34: Apostila de Eletropneumática - Dario

c) Cilindro de dupla haste ou haste passante

Este tipo de cilindro é utilizado quando se deseja igualdade de forças que é sua

característica principal ou quando as condições de utilização exigir tal tipo de

construção.

d) Cilindro de múltiplas posições

Este tipo de cilindro é formado de dois ou mais cilindros de dupla ação.

Estes elementos estão unidos uns aos outros. Os cilindros movimentam-se,

conforme os lados dos êmbolos que estão sobre pressão, individualmente.

Figura 34 Cilindro de múltiplas posições

Com dois cilindros de cursos diferentes obtêm-se quatro posições.

Page 35: Apostila de Eletropneumática - Dario

e) Componentes de um cilindro

1- Cabeçotes

2- Êmbolo

3- Haste

4- Camisa

5- Tirantes

6- Guarnições

f) Velocidade de um cilindro

De acordo com o tipo de serviço que o atuador vai executar, pode ser necessário

controlar sua velocidade.

O ar possui as propriedades de elasticidade e compressibilidade que tornam

praticamente impossível um controle preciso da velocidade do cilindro. Este Controle

de velocidade pode ser feito pela entrada de ar, como mostra a figura 21 (a). Neste

caso o ar do interior no outro lado do atuador é expulso para a atmosfera. Este

método não é muito eficaz, pois permite um movimento irregular do pistão.

Figura 35 Formas de controle de velocidade

Quando se deseja um melhor grau de precisão, faz-se o controle pela saída do ar,

como mostra a figura 32b), pois permite um movimento bem mais uniforme do pistão,

porque cria uma contrapressão constante ao movimento de trabalho do atuador.

4.3 - Atuadores rotativos

São também chamados motores pneumáticos, pois transformam energia do fluxo de

ar comprimido em rotação e torque. Os motores são opostos aos compressores; eles

não fazem compressão do ar, mas transformam a energia do ar comprimido em

energia mecânica para efetuar acionamentos.

(b) (a)

Page 36: Apostila de Eletropneumática - Dario

a) Motor pneumático de engrenagem

É constituída de duas engrenagens, uma apoiada nos mancais internos da carcaça e

a outra ligada ao eixo motor.

Adquirem movimento com a atuação do ar sobre os flancos dos dentes, forçando a

rotação das engrenagens, que podem ser de dentes retos ou helicoidais. As

engrenagens helicoidais são mais silenciosas.

Figura 36 – motor de engrenagens

b) Motor de palhetas

São constituídos de um rotor, palhetas e eixo de transmissão.

O rotor é posicionado excentricamente à carcaça e possui ranhuras onde se alojam

às palhetas. O ar comprimido, ao entrar na carcaça, vai de encontro às palhetas,

produzindo o giro do motor. A força centrífuga mantém as palhetas de encontro às

paredes internas do motor.

Figura 37 – esquema de um motor de palhetas

Page 37: Apostila de Eletropneumática - Dario

CAPÍTULO 05 - VÁLVULAS PNEUMÁTICAS

Estão divididas em válvulas direcionais, válvulas de controle de fluxo, válvulas

“lógicas,” etc.

5.1 – VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL

Sua função é direcionar o fluxo de ar para que os atuadores possam realizar um

determinado trabalho. São representadas nos esquemas pneumáticos por símbolos.

Estes símbolos devem informar a quantidade de posições, o número de conexões e

as formas de acionamentos que a válvula possui.

5.1.1 - Número de Posições

As válvulas direcionais podem ter duas ou três posições, que são representadas pela

quantidade de quadrados, como mostra a figura abaixo:

Figura38 – Quantidade de posições em uma válvula direcional

5.1.2 - Número de conexões

Uma válvula pneumática possui as conexões de pressão, avanço, retorno e escape.

Elas podem variar de 2 a 5 conexões. Elas são representadas no interior dos

quadrados e podem ser conexões de fluxo, quando são representadas por setas,

como mostra a figura abaixo:

Figura 39 – Conexões de fluxo

As conexões bloqueadas são representadas por traços transversais.

(a) (b) (c) (d)

Figura 40 – Conexões bloqueadas

Page 38: Apostila de Eletropneumática - Dario

A união de vias é representada por um ponto, como mostra figura 40 (d).

Para melhor entendimento, considere como exemplo a válvula da figura abaixo.

Figura 41 – representação física de uma válvula direcional

A válvula da figura acima possui duas possibilidades de funcionamento. Em uma

posição, está fechada, impedindo a passagem do ar. Na outra, está aberta,

permitindo o fluxo de ar. Simbolicamente, esta mesma válvula pode ser representada

da seguinte maneira:

Figura 42 – Símbolo de uma válvula direcional de 2 posições e 2 conexões

O primeiro quadrado (esquerdo) representa a posição da válvula acionada , que, no

exemplo, é aberta, e o segundo quadrado representa a posição de bloqueio da

válvula.

As vias de escape são representadas por letras, números ou por triângulos na parte

inferior do quadrado, como mostra a figura abaixo.

Figura 43 – Símbolos de escape

Page 39: Apostila de Eletropneumática - Dario

Na hidráulica, o óleo que sai do cilindro ou motor, retorna para a válvula direcional e

dela vai para tanque. Na pneumática, o ar que sai do cilindro ou motor, retorna para a

válvula direcional e dela é lançado na atmosfera. Numa condição de avanço da haste

do cilindro de dupla ação, a conexão P comunica-se com A, enquanto a conexão B

comunica-se com o escape S.

A alimentação ou fonte de ar é representada pelos símbolos abaixo:

Figura 44 – Símbolo de alimentação de pressão

A nomenclatura das conexões varia de acordo com a norma em uso, conforme

mostra tabela abaixo:

Conexão Norma DIN 24300 Norma ISO 1219

Pressão P 1

Utilização A B C 2 4 6

Escape R S T 3 5 7

Pilotagem X Y Z 10 12 14

As figuras abaixo mostram alguns exemplos de nomenclaturas de válvulas

direcionais segundo ambas as normas.

Figura 45 – exemplos de nomenclaturas de válvulas direcionais

Nos exemplos acima, as válvulas são acionadas pneumaticamente, conforme

mostram as conexões de pilotagem.

Page 40: Apostila de Eletropneumática - Dario

Em último caso, as válvulas direcionais podem ser representadas simbolicamente,

sem nenhuma letra ou número. Neste caso, é preciso que se lembre a ordem em que

as conexões aparecem, como nos símbolos acima.

5.1.3 - Tipos de acionamentos de válvulas direciona is

As válvulas, para mudarem suas posições de direcionamento de fluxo, necessitam

que algo Ihes forneça uma força capaz de deslocar seus componentes internos.

Existem, para isso, os acionadores que se dividem em vários grupos e têm os seus

símbolos desenhados horizontalmente ao lado dos quadrados.

Quanto à forma de acionamento, ela pode ser manual, mecânico, pneumático,

elétrico, ou combinado, como mostra a figura abaixo.

Figura 46 – Tipos de acionamento de válvulas direcionais

5.1.4 - Acionamento por força muscular (manual):

As válvulas que possuem este tipo de acionamento são conhecidas como válvulas

de painel . Iniciam um circuito, findam uma cadeia de operações e/ou proporcionam

condições de segurança e emergência.

Acionamento manual

Por botão

Por alavanca

Por pedal

acionamento mecânico

Por piloto hidráulico

Por solenóide

Por piloto pneumático

Page 41: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 47– Exemplos de acionamentos manuais

A mudança de posição da válvula é feita por comando de um operador.

5.1.5 - Acionamento mecânico:

O comando da válvula é conseguido através de um contato mecânico sobre o

acionamento, colocado estrategicamente ao longo de um movimento qualquer, para

permitir o desenrolar de seqüências operacionais. Comumente, as válvulas

equipadas com este tipo de acionamento recebem o nome de válvulas fim de curso.

Figura 48 –exemplos de acionamentos mecânicos

Outra forma de acionamento mecânico é feita por meio de mola.

Figura 49 –exemplo de acionamentos por mola

5.1.6 – Acionamento pneumático:

As válvulas equipadas com este tipo de acionamento são comutadas pela ação do ar

comprimido, proveniente de um sinal preparado pelo circuito e emitidos por outras

válvulas.

Page 42: Apostila de Eletropneumática - Dario

Destacam-se nos acionamentos pneumáticos:

• direto por acréscimo de pressão: Figura 51 (a)

• direto por decréscimo de pressão: Figura 51 (b)

• indireto por acréscimo de pressão: Figura 51 (c)

• indireto por decréscimo de pressão: Figura 51 (d)

(a) (b) (c) (d)

Figura 51 –formas de acionamentos pneumáticos

5.1.7 - Acionamentos combinados:

• Por Solenóide e Piloto Positivo - figura 51 (a) - o piloto da válvula direcional é

interno. Quando o solenóide é energizado, o piloto causa o acionamento por

pressurização (a válvula direcional que efetua a pilotagem é acionada por

solenóide: servocomando).

(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)

Figura 52 – formas de acionamentos combinados

• Por Solenóide e Piloto Negativo: Figura 52 (b)

• Por Botão e Piloto Positivo: Figura 52 (c)

• Por Solenóide e Piloto Positivo - Figura 52 (d) - o piloto da válvula é acionado

pelo solenóide, causando pressurização interna. Com a falta de energia elétrica, o

acionamento pode ser efetuado pelo botão.

• Por Solenóide e Piloto Negativo : Figura 52 (e)

• Por Solenóide e Piloto ou Botão: Figura 52 (f)

• Por Solenóide ou Piloto Positivo: Figura 52 (g) - A válvula pode ser acionada,

independentemente, por qualquer um dos acionamentos.

O piloto é dito positivo quando a sua pressurização faz deslocar um pistão que

acionará os mecanismos internos válvula alterando sua condição inicial. A figura 53

mostra um exemplo de piloto positivo.

Page 43: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 53 – piloto positivo

A figura 54 abaixo, mostra um exemplo de uma válvula de acionamento combinado,

mecânico e pneumático, com piloto positivo.

Figura 54 – acionamento combinado (mecânico e pneumático)

O piloto é dito negativo quando os pistões que acionam a válvulas são, naturalmente,

pressurizados com o ar comprimido proveniente da alimentação. Um equilíbrio de

forças é estabelecido na válvula; ao se processar a despressurização de um dos

pistões, ocorre a inversão da válvula.

Figura 55 – vávula com duplo piloto positivo

Page 44: Apostila de Eletropneumática - Dario

A válvula da figura 55 não tem a necessidade de manter o piloto pressurizado o

tempo todo. Basta que a válvula mude a posição de seus elementos internos, para

iniciar um novo movimento da haste, e o piloto poderá ser despressurizado, pois o

carretel (elemento interno da válvula) só se deslocará novamente quando o outro

piloto for ativado, invertendo novamente o fluxo de ar. Válvulas que não têm retorno

por mola, guardam memória de sua posição, depois de cedido o sinal de comando.

5.1.8 - Acionamento elétrico ou por solenóide

A operação é efetuada por meio de sinais elétricos, provenientes de chaves fim-de-

curso, pressostatos, temporizadores, etc. São de grande utilização onde a rapidez

dos sinais de comando é fator importante; quando os circuitos são complicados e

quando as distâncias entre o local emissor e o receptor são longas.

Figura 56 –exemplos de acionamentos por solenóide e retorno mola e duplo solenóide

Maiores detalhes sobre os aspectos construtivos de válvulas direcionais, como tipo

de assento, vedação, etc, podem ser encontradas em catálogos de fabricantes.

Page 45: Apostila de Eletropneumática - Dario

CAPÍTULO 06 – CIRCUITOS PNEUMÁTICOS

Com as válvulas estudadas no capítulo anterior pode-se montar alguns circuitos.

Exemplo 01 : acionamento indireto de um cilindro de dupla ação.

Figura 57 – cilindro de dupla ação

Figura 58 – solução do exemplo 1

Exemplo 02: comando bimanual para acionamento de cilindro de dupla ação.

Considerando o mesmo cilindro da figura 57, deseja-se, neste caso, que tanto o

avanço quanto o retorno sejam feitos manualmente, usando duas válvulas de

acionamento por botão. O circuito da figura 59 mostra a solução deste problema.

Page 46: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 59 – Solução do exemplo 2

Para que se possa interpretar alguns circuitos faz-se necessário acrescentar mais

algumas válvulas de controle de uso da pneumática.

6.1 - Válvula alternadora – Elemento "OU"

Dotada de três orifícios no corpo: duas entradas de pressão e um ponto de utilização.

Enviando-se um sinal por uma das entradas, a entrada oposta é automaticamente

vedada e o sinal emitido flui até a saída de utilização.

O ar que foi utilizado retorna pelo mesmo caminho. Uma vez cortado o fornecimento,

o elemento seletor interno permanece na posição, em função do último sinal emitido.

Havendo coincidência de sinais em ambas as entradas, prevalecerá o sinal que

primeiro atingir a válvula, no caso de pressões iguais. Com pressões diferentes, a

maior pressão dentro de uma certa relação passará ao ponto de utilização, impondo

bloqueio na pressão de menor intensidade. Muito utilizada quando há necessidade de

enviar sinais a um ponto comum, proveniente de locais diferentes no circuito.

Figura 60 – Esquema de uma válvula alternadora (OU) e seu símbolo

Símbolo

Page 47: Apostila de Eletropneumática - Dario

Exemplo 03: suponha que se queira enviar um comando de avanço, para o pistão do

cilindro da figura 57, usando um acionamento manual tanto por botão quanto por

pedal. Deseja-se ainda que o retorno seja automático, através de um fim de curso

acionado mecanicamente por rolete.

Figura 61 – Solução do exemplo 3

6.2 - Válvula de simultaneidade - elemento "E”

Assim como na válvula de isolamento, também possui três orifícios no corpo. A

diferença se dá em função de que o ponto de utilização será atingido pelo ar, quando

duas pressões, simultaneamente ou não, chegarem às entradas. A que primeiro

chegar, ou ainda a de maior pressão, se autobloqueará, dando passagem para o

outro sinal. São utilizadas em funções lógicas “E”, bimanuais simples ou garantias de

que um determinado sinal só ocorra após, necessariamente, dois pontos estarem

pressurizados.

Figura 62 –válvula de simultaneidade ou válvula E”

Figura 62 – esquema de uma válvula de simultaneidade (E) e seu símbolo

Símbolo

Page 48: Apostila de Eletropneumática - Dario

Exemplo 04: suponha que se queira, por questão de segurança, que o comando de

avanço do cilindro da figura 57 seja realizado utilizando-se ambas as mãos. Ou seja,

serão necessário dois botões acionados simultaneamente para promover o avanço

da haste do cilindro 1A. Seu retorno será automático, como no exemplo anterior.

Figura 62 – Solução do exemplo 4

6.3 - Válvula de bloqueio

São válvulas que impedem a passagem do ar em um sentido e permitem seu fluxo

livre em sentido contrário.

Figura 63 –válvula de retenção ou bloqueio

6. 4 - Válvula de escape rápido

É utilizada quando se deseja uma saída livre e rápida do ar de dentro do cilindro,

tornado o movimento do pistão mais rápido. Embora na pneumática os movimentos

sejam rápidos, eles serão ainda mais, quando se instalam escapes rápidos nas

Page 49: Apostila de Eletropneumática - Dario

conexões A e B do cilindro. Isto épossível, porque o ar não precisará percorrer o

caminho do cilindro até a válvula direcional para ser lançado à atmosfera. A figura 64

mostra detalhes de funcionamento do escape rápido.

Figura 64 – detalhes de funcionamento do escape rápido, foto e símbolo

Quando o ar entra em (1) ele segue o caminho 1 - 2, executando o trabalho. Quando

há inversão da válvula direcional cessando a pressão em (1) o ar que retorna de (2),

desloca o elemento de acionamento interno bloqueando (1) e abrindo 3, por onde o

ar passa livre, praticamente sem resistência.

6.5 - Válvulas controladoras de fluxo

Serve para controlar (regular) a quantidade de ar que deve chegar para a utilização

em algum equipamento pneumático, como por exemplo, regular o fluxo de ar que

controla a velocidade de deslocamento da haste de um cilindro.

A válvula que possui retenção incorporada, na forma de by-pass, bloqueia o fluxo no

sentido em que se deseja fazer o controle, passando apenas a quantidade de ar que

foi determinada pela regulagem do parafuso regulador. Em sentido contrário, o ar

passa livre através de uma válvula de retenção através do desvio (by pass). No caso

da figura 65, uma membrana faz a função de uma válvula de retenção. Em um

sentido ela se flexiona, permitindo o livre fluxo do ar comprimido, enquanto que no

sentido contrário, o ar a prende contra um assento, bloqueando sua passagem,

conforme figura 65 (a).

É vantajosa e mais correta a montagem desses elementos o mais próximo possível

do componente a ser controlado.

Page 50: Apostila de Eletropneumática - Dario

(a) (b)

Figura 65 –válvula controladora de fluxo

Exemplo 05: para o circuito anterior deseja-se que o avanço seja mais rápido que o

normal e o retorno mais lento.

Figura 66 – Solução do exemplo 5

Page 51: Apostila de Eletropneumática - Dario

CAPÍTULO 07 – MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO DE

CIRCUITOS

7.1 – INTRODUÇÃO

Os diagramas de funcionamento são utilizados para representar as sequências

funcionais, de comandos mecânicos, pneumáticos, hidráulicos, eltropneumáticos,

eletrohidráulicos, eletrônicos, etc. O diagrama de funcionamento, é, em muitos caso,

a base para elaboração dos esqu3emas de funcionamento, conforme a Norma DIN

40719. 7.2 – DIAGRAMA DE MOVIMENTOS A primeira etapa da construção de circuitos pneumáticos consiste na determinação da

sequência de movimentos dos atuadores e da sequência dos comandos de sinais.

Tomando-se como exemplo a figura 01 abaixo:

Figura 67: transporte de pacotes

Neste exemplo, os pacotes que chegam por uma esteira transportadora de rolos são

levantados e empurrados pelas hastes de dois cilindros pneumáticos para outra

esteira transportadora. Pode-se impor como condição do projeto: a haste do segundo

cilindro só deverá retornar após a haste do primeiro ter retornado.

Há diversas formas de se descrever uma sequência de movimentos:

a) Sequência cronológica

1 - a haste do cilindro A avança e eleva a carga;

2 - a haste do cilindro B empurra a carga para a segunda esteira;

3 - a haste do cilindro A retorna a sua posição inicial;

Page 52: Apostila de Eletropneumática - Dario

4 - a haste do cilindro B retorna a sua posição inicial;

b) Tabela

A tabela é uma forma tabulada de representação da sequência cronologia, em que as

informações são dispostas em linhas e colunas, como na tabela 01 abaixo:

Movimento Cilindro A Cilindro B

1 Avança Parado

2 Parado Avança

3 Retorna Parado

4 Parado Retorna

Tabela 02: descrição da sequência de movimento dos atuadores

c) Indicação Vetorial

O avanço é indicado por → e o retorno é indicado por ←. Neste caso, a sequência

vetorial será descrita como mostrada abaixo:

Cilindro A →

Cilindro B →

Cilindro A ←

Cilindro B ←

d) Diagramas de Movimentos

São descritos através de duas coordenadas, e podem ser do tipo trajeto-passo,

trajeto-tempo e diagrama de comandos. As retas inclinadas indicam movimento do

atuador, enquanto as horizontais indicam atuador parado.

Na forma de diagrama trajeto-passo, a sequência fica assim representada

Figura 68: Diagrama trajeto-passo

Page 53: Apostila de Eletropneumática - Dario

Na forma de diagrama trajeto-tempo, a sequência é parecida com a anterior,

entretanto, o eixo das abscissas representam o tempo gasto em cada movimento dos

atuadores. Deste modo, o diagrama trajeto-tempo, para o caso anterior, pode ser

assim representado:

Figura 69: Diagrama trajeto-tempo

e) Diagrama de comandos

Figura 70: circuito que descreve a sequência A+B+A-B-

O diagrama de comandos lembra o diagrama de trajeto-passo, entretanto, ele

referencia-se aos estados das válvulas de introdução de sinais e de processamento

de sinais (comando), sem considerar tempo de comutação, para cada movimento do

atuador. Por outro lado, as retas indicam o estado do elemento de comando, ou seja:

reta horizontal na posição inferior indica válvula fechada , enquanto que uma reta

Page 54: Apostila de Eletropneumática - Dario

horizontal na posição superior indica válvula aberta . O diagrama de comandos, em

conjunto com o diagrama trajeto-passo será representado como na figura 71 abaixo:

Figura 71: Diagrama de comandos

7.3 – MÉTODO INTUITIVO OU MÉTODO DO MOVIMENTO

É um método experimental ou intuitivo e aplica-se bem para circuitos que não

contenham muitos movimentos e, principalmente, quando não há contrapressão de

sinais. Ou seja, o cilindro 1 do circuito da figura 70. é acionado pelos elementos de

introdução de sinais 1.2 e 1.3, entretanto, desde que 1.2 não seja mantido

pressionado, não haverá concomitância de sinais sobre a válvula 1.1.

Page 55: Apostila de Eletropneumática - Dario

Exercícios

Exercício 01 – Monte um circuito pneumático com acionamento de partida manual e retorno automático por fim-de-curso.

Exercício 02 – Monte um circuito pneumático com acionamento de partida manual (com trava) e que realize infinitos ciclos. A interrupção dos ciclos manterá a haste retornada.

Page 56: Apostila de Eletropneumática - Dario

Exercício 03 – Monte um circuito pneumático com acionamento de partida manual (com trava) e que realize infinitos ciclos. A interrupção dos movimentos não completa o ciclo (se a haste estiver avançando, termina o avanço, caso contrário, se ela estiver retornando, termina o retorno).

Exercício 04 – Monte um circuito pneumático com acionamento de partida manual (com trava) e que tenha a opção de realizar um ciclo ou infinitos ciclos. A interrupção dos movimentos não completa o ciclo (se a haste estiver avançando, termina o avanço, caso contrário, se ela estiver retornando, termina o retorno).

Page 57: Apostila de Eletropneumática - Dario

7.4 - MÉTODO CASCATA É um dos métodos que se propõe a resolver o problema de conflito de sinal, como

citado anteriormente no método intuitivo. Embora o primeiro método consiga resolver

problemas simples de conflito de sinal, mas para casos mais complexos ele se torna

ineficiente.

Um caso tipico de conflito de sinal, seria tentar montar a sequência proposta pelo

diagrama trajeto-passo da figura abaixo:

Figura 72: Diagrama trajeto-passo da sequência A+B+B-A-

Uma tentativa de resolver esta sequência, no método intuitivo, geraria um circuito com

conflito de sinal, como mostrado na figura 73 abaixo.

Figura 73 – conflito de sinal entre o botão start e 1S2 e entre 2S1 e 2S2

1 Cilindro A

1

0

0 Cilindro B

1 2 3 4 5=1

Page 58: Apostila de Eletropneumática - Dario

O Método Cascata baseia-se na criação de linhas de pressão para eliminar os

conflitos de sinal. Ou seja, ao se encontrar o conflito, tira-se a pressão daquela linha e

pressuriza-se a próxima linha, para então executar o próximo passo da sequência

proposta na montagem do circuito.

Para entender o método, é importante a definição de alguns conceitos:

• Válvula memória : são as válvulas que ficam abaixo das linhas de pressão; são

responsáveis pela mudança de pressão de uma linha para outra. Recebem este

nome porque guardam memória de sua posição, uma vez cedido o sinal que lhe

foi enviado para mudar sua condição anterior. São válvulas que não possuem

retorno por mola.

• Conflito de sinal : ocorre quando um atuador provoca nele mesmo o próximo

movimento. Caracteriza-se pela repetição de uma letra (que designa o nome do

atuador) com sinal diferente do anterior. A figura 74 abaixo mostra um exemplo de

conflito de sinal:

Figura 74 – conflito de sinal na sequência A+B+B-A-

Para montar um circuito, é importante seguir os passos abaixo

01- separar os conflitos de sinal. Veja os exemplos abaixo: cada barra separa os

conflitos da sequências.

Exemplo:

a) A+B+/B-A-: 1 conflito de sinal

b) A+B+/B-A-/A+/A-: 3 conflitos de sinal

Esta separação cria subsequências da sequência global. Cada linha de pressão ficará

responsável por executar cada subsequência. Ou seja, no primeiro exemplo, a linha

de pressão 1 executará A+B+ , enquanto a linha de pressão 2 executará B-A- .

02 – contar a quantidade de linhas de pressão. Ou seja, a quantidade de linhas de

pressão é igual ao número de conflitos.

03 – Definir a quantidade de válvulas de memória. Ou seja, o número de válvulas de

memória é igual a quantidade de linhas de pressão menos 1.

Assim, para os exemplos acima tem-se:

a) A+B+/B-A-: 1 conflito de sinal – 2 linhas de pressão – 1 vávlula memória

A+B+/B-A-

Page 59: Apostila de Eletropneumática - Dario

b) A+B+/B-A-/A+/A-: 3 conflitos de sinal – 4 linhas de pressão – 3 válvulas

memória

04 – Desenhar as linhas de pressão e dispor as válvulas de memória, conforme a

figura abaixo:

Figura 75 – montagem de válvulas memória para até 4 linhas de pressão

Note que VM1 é responsável pela mudança de pressão da linha 1 para a linha 2.

Quando VM2 é acionada, ela tira a pressão da linha 2 e pressuriza a linha 3. Quando

VM3 é acionada, ela tira a pressão da linha 3 e pressuriza a linha 4. Ou seja, a

mudança de pressão nas linhas acontece como um efeito cascata (de modo

ordenado), daí a razão do nome do método em questão.

Foram utilizadas válvulas de 4 vias como válvula memória, por uma questão didática,

porque as válvulas de 5 vias são mais utilizadas, atualmente. Para efeito de

entendimento, uma coisa não compromete a outra.

05 – A mudança de pressão de uma linha para outra será feita por válvulas

direcionais (3/2 vias) acionadas pneumaticamente, com retorno por mola. São

também denominadas de válvulas de sinais. Dispor estas válvulas logo abaixo das

linhas de pressão para facilitar as ligações das linhas de pressão para elas e delas

para as válvulas de memória.

P1 P2

VM1

P1 P2 P3

VM1

VM2

P1 P2 P3 P4

VM1

VM2

VM3

Page 60: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 76 – Circuito A+B+B-A-

Uma outra montagem para o caso de 4 linhas de pressão está mostrada figura 77

abaixo, em que as válvulas de memória estão com as posições invertidas. Esta

montagem é interessante porque evita a sobreposiçõa de linhas, facilitando o

entendimento.

Figura 77 – 4 linhas de pressão

P1 P2 P3 P4

VM1

VM2

VM3

Page 61: Apostila de Eletropneumática - Dario

Exercício 01 – monte a sequência A+B+B-A -A+A-.

Figura 78 – Exercício 1

Page 62: Apostila de Eletropneumática - Dario

Chave impulso

Desacionado Acionado

NA

NF

Chaves do Tipo Impulso.

CAPÍTULO 08 - NOÇÕES DE ELETROPNEUMÁTICA

8.1 - DISPOSITIVOS DE COMANDO

São elementos de comutação destinados ou não à passagem da corrente elétrica

entre um ou mais pontos de um circuito.

a) Chave sem Retenção ou Impulso

É um dispositivo que só permanece

acionado enquanto houver uma força

incidindo sobre ele. Cessada a força, o

dispositivo retoma à sua condição

normal, que pode ser:

Normalmente Aberto (NA) e Normalmente Fechado (NF)

Figura 79- chave sem retenção

Exemplo 01

Montar um circuito eletropneumático, utilizando uma válvula direcional 5/2 vias sem

retorno por mola, de tal modo que ao se pressionar um botão sem trava o cilindro

avança, e ao se pressionar outro semelhante, ele retorna.

Page 63: Apostila de Eletropneumática - Dario

NA NF

Chaves do Tipo Trava

Chave Impulso 2NA +2NF

Chave Trava 2NA + 1NF

Contatos múltiplos

Relé

C

C NF NA

Chave impulso 3 posições

Chave trava 2 posições

Chaves seletoras

b) Chave com Retenção ou Trava

É um dispositivo que uma vez acionado mantém

essa condição até que seja feita uma nova ação

sobre ele.

Figura 80- chave com retenção

c) Chave de Contatos Múltiplos com ou sem

Retenção

Existem chaves com ou sem retenção de

contatos múltiplos NA e NF. A figura ao lado

mostra os dois modelos.

d) Chave Seletora

É um dispositivo que só permanece acionado

enquanto houver uma força incidindo sobre ele.

Cessada a força, o dispositivo retorna à sua

condição normal, que pode ser NA ou NF

e) Relé

É um dispositivo do tipo impulso acionado por

campo magnético. Esse dispositivo é formado

basicamente por uma bobina e por seus conjuntos

de contatos. Ao ser energizada, a bobina K, será

feita a conexão do terminal C com os contatos NA.

Enquanto a bobina permanecer energizada (efeito

memória), os contatos permanecerão nessa posição.

Page 64: Apostila de Eletropneumática - Dario

Contator

Micro Switch

Desacionado Acionado

NA

NF

NF NA

Limitadores de curso

Figura 81- relé auxiliar

f) Contator

Assim como o relé, o contator é uma chave de

comutação eletromagnética. O contator é empregado,

geralmente, para acionar máquinas e equipamentos

elétricos de grande potência, enquanto o relé é usado

em cargas de pequena potência.

Além dos contatos principais, o contator possui ainda contatos auxiliares NA e NF de

pequena capacidade de corrente que são utilizados para realizar o próprio comando

do contator (auto-retenção), sinalização e acionamento de outros dispositivos

elétricos.

g) Limitador de Curso (Micro-Switch)

É um dispositivo do tipo chave impulso, também

denominado de "micro-switch", que quando

acionado pode agir da mesma forma que um

pressostato (liga, desliga ou liga-desliga). É

comumente utilizado como fim de curso dos

atuadores lineares, servindo para comutar os

solenóides das válvulas eletrohidráulicas.

Figura 82- micro switch

h) Relé de tempo com retardo na ligação

• Comuta os contados para a posição (C → NA) após um determinado tempo.

• A temporização tem início quando a alimentação do relé é energizada.

Page 65: Apostila de Eletropneumática - Dario

Fusível

Relés (símbolos elétricos)

A1

A2

A1

A2

A1

A2

R 1

R 2

Retardo na ativação

Retardo na desativação

Contador Retardo na ativação

Retardo na desativação

• Ao ligar a chave S, é iniciada a contagem de tempo conforme foi ajustado no relé.

• Transcorrido o tempo ajustado, o relé comutará os contatos, ascendendo a

lâmpada.

i) Relé de tempo com retardo no desligamento

• Comuta os contados para a posição (C → NA) após um determinado tempo.

• A temporização tem início quando a alimentação do relé é cessada.

• Ao ligar a chave S, a lâmpada é ligada.

• Ao desligar a chave S, inicia-se a contagem do tempo ajustado no relé. Cessado o

tempo, o contato retorna à posição (C → NF).

j) Contador de impulsos elétricos

• Dispositivo utilizado para realizar (disparar) um evento a partir de uma contagem

progressiva de impulsos elétricos provenientes de sensores, chaves de impulso,

etc.

• A comutação ocorre quando a contagem de impulso elétrico iguala-se ao valor

previamente programado no contador.

• O reset do contador (zeragem da contagem) pode ser feito eletricamente, por meio

de um impulso elétrico, ou pela ação manual.

8.2 - DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO

a) Fusível

É um dispositivo que proporciona proteção contra correntes de

curto-circuito. Deve ser dimensionado para uma corrente de 20%

acima da corrente nominal.

Page 66: Apostila de Eletropneumática - Dario

Potenciômetro

Reostato

Transformador

b) Disjuntor Termomagnético

É um dispositivo que possui a função de elemento de proteção e, eventualmente, de

chave. Seu funcionamento (desarme) baseia-se no princípio do par bimetálico.

Sobrecargas ou curtos-circuitos geram calor que deformam o par bimetálico,

causando o desarme do disjuntor, devendo então ser rearmado manualmente. São

dimensionados da mesma forma que os relés.

c) Relé de Sobrecarga ou Térmico

É um dispositivo que proporciona proteção contra correntes de sobrecarga. É também

baseado no princípio do par bimetálico. Possui:

• Um contato auxiliar (NA+NF) de comando da bobina do contato;

• Um botão de regulagem da corrente de desarme;

• Um botão de rearme de ação manual;

• Três bimetais.

8.3 – DISPOSITIVOS DE REGULAGEM

São dispositivos elétricos, destinados a regular o valor de variáveis de processo, tais

como: velocidade, tempo, temperatura, pressão, etc.

a) Potenciômetro

Dispositivo destinado a regular correntes de baixa intensidade nos

circuitos elétricos e eletrônicos. Apresenta três terminais

acessíveis e podem ser do tipo linear, ou logarítmico.

b) Reostato

Possui a mesma finalidade que o potenciômetro, porém é

destinado a regular correntes de alta intensidade.

Transformador

Dispositivo que permite elevar ou reduzir a tensão alternada de

acordo com a necessidade de utilização dela.

8.4 – DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO

Page 67: Apostila de Eletropneumática - Dario

Indicador acústico

Ligado

Falha

Desligado

Indicador acústico

a) Indicador acústico Seu propósito é emitir sinais sonoros, tais como: alarmes de

emergência por superaquecimento, fogo, quebra de máquina,

término de processo, indicativo de cuidado por não fechamento

de blindagem de proteção, etc.

Pode ser do tipo buzina, sirene ou apito. Utilizado também onde a sinalização visual é

difícil.

b) Indicador Visual Cumpre a mesma função dos indicadores acústicos, informando

por meio de cores diferenciadas o status do sistema. As cores

convencionadas internacionalmente são:

Verde (G) - Desligado

Amarelo (Y) - Falha

Vermelho (R) - Ligado

8.5 - SENSORES ELÉTRICOS

São dispositivos eletrônicos ou eletromecânicos destinados a monitorar variáveis de

processo, fornecendo informações por meio de impulsos elétricos ou variação de

intensidade de um sinal.

a) Sensor de Proximidade

São sensores capazes de detectar a proximidade de um fluido, elemento de máquina,

etc.

Têm como estágio de saída um transmissor do tipo NPN ou PNP, tendo ainda as

seguintes configurações elétricas possíveis:

• Função NA (três terminais);

• Função NF (três terminais).

Classificam-se ainda em:

• Sensores indutivos: detectam a aproximação de materiais metálicos.

• Sensores capacitivos: detectam a aproximação de materiais orgânicos.

Page 68: Apostila de Eletropneumática - Dario

Figura 83- sensores capacitivos e indutivos

8.6 - SENSORES ÓPTICOS

São também conhecidos como fotoelétricos e baseiam-se na emissão e recepção de

luz infravermelha. Podem ser do tipo: reflexão ou interrupção

Sensores de Reflexão

Detecta a posição pela luz que retorna a um fotossensor (fotodiodo ou fototransistor,

LDR) emitida por um LED ou lâmpada e refletida pela peça.

Figura 84 - Representação esquemática de um sensor por reflexão

Sensor de interrupção

Neste sensor a luz emitida é captada por um fotossensor alinhado, que percebe a

presença de peça quando ela intercepta o feixe.

Figura 85 - Representação esquemática de um sensor por interrupção

Objeto

Reflexão

Emissor Receptor

Objeto

Page 69: Apostila de Eletropneumática - Dario

8.7 - SENSORES DE PRESSÃO OU PRESSOSTATO

É um dispositivo eletromecânico que converte uma ação mecânica (gerada pela

pressão do fluido, ao alcançar uma pressão pré-programada), em uma ação elétrica,

como estabelecer ou cortar uma conexão.

8.8 - SENSORES DE TEMPERATURA OU TERMOSTATO

É um dispositivo eletromecânico dotado de um potenciômetro para a regulagem da

temperatura de disparo. Quando a temperatura do meio elevar-se acima da

temperatura regulada no potenciômetro, haverá a comutação deste, permanecendo

até que novamente a temperatura do meio retome à sua condição de equilíbrio.

Diferente dos limitadores de cursos que funcionam como uma chave NA e/ou NF, os

sensores elétricos e ópticos possuem três terminais: uma fase, um neutro, e um sinal

de saída, como mostram as figuras abaixo:

Pressostato Termostato Capacitivo Indutivo

Figura 86- simbologia de sensores

8.9 - SELO

É um chaveamento que se faz para garantir que, uma vez pressionado um botão sem

trava, a haste do cilindro continua a avançar ou retornar, como mostra a figura abaixo:

Figura 87 - Representação esquemática de um selo elétrico

T

NF NA

P

NF NA

K1 K1

K1

1Y1

Selo

Start

Page 70: Apostila de Eletropneumática - Dario

Isto é necessário quando as válvulas eletropneumáticas não possuem memória de

posição, ou seja, têm retorno por mola (principalmente as 4/3 vias). Quando as

válvulas não possuem retorno por mola, uma vez pressionado o botão que atua

determinado solenóide, a válvula mantém sua posição, mesmo que se retire o dedo

do botão. É um contato do próprio relé que configura o selo, conforme esquema

mostrado anteriormente.

Outra aplicação do selo é para o caso da falta de energia. Ou seja, se faltar energia, o

circuito é desligado. Mas se a energia voltar, o circuito continua desligado.

8.10 - ALIMENTAÇÃO DO CIRCUITO

Os circuitos eletropneumáticos são alimentados por Corrente Contínua, a uma tensão

de 12 ou 24 Volts. A corrente contínua dá mais estabilidade ao circuito porque gera

menos ruído que a alternada. Estes ruídos podem influenciar o funcionamento dos

solenóides podendo tornar o circuito instável, em termos de operação e perigoso, em

termos de manutenção.

Exercícios

Para cada exercício abaixo, montar o circuito pneumático ao lado do circuito elétrico.

Exercício 02) Montar um circuito eletropneumático, utilizando uma válvula direcional

5/2 vias com retorno por mola, de tal modo que ao se pressionar o botão start sem

trava, o cilindro avança. Quando chegar ao fim do curso, o cilindro retorne

automaticamente.

Page 71: Apostila de Eletropneumática - Dario

Exercício 03) Montar um circuito eletropneumático, utilizando uma válvula direcional

5/2 vias com retorno por mola, de tal modo que ao se pressionar um botão sem trava

a haste avança, e ao chegar ao fim do curso, ela retorne automaticamente, após 5

segundos. Adicionar um botão de emergência, que pára a haste em qualquer posição.

Exercício 04) Montar um circuito eletrohidráulico, utilizando uma válvula direcional

4/3 vias centrada por mola, de tal modo que ao se pressionar um botão o cilindro

avança, e ao se pressionar outro ele retorne. Estes botões devem ser sem trava.

Adicionar um botão de emergência, que pára a haste em qualquer posição.

Page 72: Apostila de Eletropneumática - Dario

Exercício 05) Montar um circuito eletropneumático, utilizando uma válvula direcional

4/3 vias centrada por mola, que gera um ciclo indefinidamente (loop), até que se

pressione um botão.Neste caso, a haste pára em qualquer posição.

Exercício 06) Montar um circuito eletropneumático, que gere um loop, até que se

pressione um botão.Neste caso, a haste deve ficar retraída.

Page 73: Apostila de Eletropneumática - Dario

Exercício 07) Montar um circuito eletropneumático, que gere um loop de cinco

sequências. Adicionar botão de emergência, tal que ao ser acionado, o ciclo é

interrompido e a haste retraia.

Page 74: Apostila de Eletropneumática - Dario

8.12 – QUADRO DE SOLENÓIDES

O quadro de solenóides é um recurso bastante útil para detecção de falhas em

circuitos eletropneumáticos (ou eletrohidráulicos), pois ele indica quais solenóides

devem estar energizados para cada um dos eventos (movimento de translação ou

rotação) dos atuadores em um circuito. Deste modo, quando o circuito executa uma

sequência incompleta de eventos, basta identificar quais os solenóides são

responsáveis pelo próximo evento, no quadro de solenóides. Após a localização dos

solenóides em questão, basta verificar qual não está energizado, ou com pane e

trocá-lo por outro que esteja funcionando. Verificar se há alguma causa mecânica ou

elétrica que esteja gerando a pane do solenóide e eliminá-la.

O circuito abaixo simula uma furadeira hidráulica, onde a fixação da peça a ser furada

ocorre pelo avanço das hastes dos cilindros C e A, respectivamente. O cilindro B

possui um motor hidráulico na ponta da haste que gira a broca. Considere que os

cilindros avançam na ordem: C, A e B. Entretanto, um depende do outro para

avançar. No avanço da haste do cilindro B, o motor gira no sentido horário. Na

inversão do giro do motor, a haste do cilindro B retorna. O retorno da haste do cilindro

A depende do retorno da haste do cilindro B. O retorno da haste do cilindro C

depende do retorno da haste do cilindro A.

Page 75: Apostila de Eletropneumática - Dario

Quadro de solenóides Operações S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8

Av. Cil. A

Av. Cil. B

Av. Cil. C

M. Hidr

M. Hidr.

Cil.B 2º Vel.

Ret. Cil. A

Ret. Cil. B

Ret. Cil. C

S1

S2

S3

S8

S5S4

S7S6

A

B

C

H2O

Page 76: Apostila de Eletropneumática - Dario

Referências http://www.schulz.com.br