apostila festo pneumatica

Download Apostila festo pneumatica

Post on 09-Apr-2017

507 views

Category:

Engineering

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Pneumtica

  • CAPTULO 1 FUNDAMENTOS DA PNEUMTICA .......................................................... 4

    1.1 FUNDAMENTOS DA FSICA ................................................................................................................ 5

    CAPTULO 2 DISTRIBUIO E GERAO DE AR ....................................................... 10

    2.1 PREPARAO DE AR ....................................................................................................................... 11 2.3 RESERVATRIOS ............................................................................................................................ 15 2.4 SECADORES DE AR.......................................................................................................................... 17 2.6 UNIDADE DE TRATAMENTO DE AR .................................................................................................. 25

    CAPTULO 3 ATUADORES E ELEMENTOS DE TRABALHO ....................................... 36

    3.1 CILINDROS DE SIMPLES AO ......................................................................................................... 37 3.2 CILINDROS DE DUPLA AO ........................................................................................................... 39 3.3 CILINDROS SEM HASTE ................................................................................................................... 45 3.4 CONSTRUO DO CILINDRO ........................................................................................................... 48 3.5 CARACTERSTICAS DE DESEMPENHO DO CILINDRO ......................................................................... 51 3.6 MOTORES ....................................................................................................................................... 57 3.7 INDICADORES PTICOS ................................................................................................................... 59 38 OUTROS ELEMENTOS DE TRABALHO .............................................................................................. 60

    CAPTULO 4 VLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL .............................................. 64

    4.1 FUNCIONAMENTO ........................................................................................................................... 65 4.2 VLVULA 2/2 VIAS ......................................................................................................................... 66 4.3 VLVULA DE 3/2 VIAS .................................................................................................................... 66 4.4 VLVULA DE 4/2 VIAS .................................................................................................................... 78 4.5 VLVULA DE 4/3 VIAS .................................................................................................................... 80 4.6 VLVULA DE 5/2 VIAS .................................................................................................................... 82 4.7 VLVULA DE 5/3 VIAS .................................................................................................................... 85 4.8 VALORES DE FLUXO DAS VLVULAS .............................................................................................. 86 4.9 OPERAES CONFIVEIS DE VLVULA ........................................................................................... 87

    CAPTULO 5 VLVULAS DE RETENO, FLUXO E PRESSO, COMBINAO DE VLVULAS ..................................................................................................................... 88

    5.1 VLVULAS DE RETENO .............................................................................................................. 89 5.2 VLVULAS REGULADORAS DE FLUXO ............................................................................................ 96 5.3 VLVULAS DE PRESSO ............................................................................................................... 101 5.4 VLVULAS COMBINADAS ............................................................................................................ 103

    CAPTULO 6 SMBOLOS E PADRES EM PNEUMTICA ......................................... 109

    3.1 SMBOLOS E DESCRIO DOS COMPONENTES ............................................................................... 110 3.2 REQUISITOS DE SEGURANA PARA SISTEMAS PNEUMTICOS ........................................................ 121

    CAPITULO 7 COMANDO SEQUENCIAL ...................................................................... 124

    6.1 SELEO E COMPARAO DO MEIO DE TRABALHO E DE CONTROLE ............................................ 126 6.2 TEORIA DE CONTROLE ................................................................................................................. 129 6.3 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE CONTROL ........................................................................... 133

  • Captulo 1 Fundamentos da Pneumtica

  • 1.1 Fundamentos da fsica

    O ar uma mistura de gases abundantes, com a seguinte composio:

    Aproximadamente 78% do volume de Nitrognio

    Aproximadamente 21% do volume de Oxignio

    O ar tambm contm traos de dixido de carbono, argnio, hidrognio, non, hlio, criptnio e xennio. Para auxiliar na compreenso das leis naturais, bem como no entendimento do comportamento do ar e das dimenses fsicas que sero empregadas, os dados foram utilizados a partir do Sistema Internacional de Unidades, abreviado por SI.

    Unidades Bsicas

    Quantidade Smbolo Unidades

    Comprimento L Metros (m) Massa M Quilograma (kg) Tempo t Segundo (s) Temperatura T Kelvin (K, 0 C = 273,15 K)

    Unidades

    Derivadas Quantidade Smbolo Unidades

    Fora F Newton (N) = 1kg m/s

    2

    rea A Metros quadrados (m2) Volume V Metros cbicos (m3) Fluxo qv (m

    3/s) Presso p Pascal (Pa)

    1 Pa = 1 N/m2 1 bar = 105 Pa

    Lei de Newton: Fora = massa acelerao F = m a

    Onde a substitudo pela acelerao devido gravidade (g = 9,81 m/s2). Presso: 1 Pascal igual a presso constante em uma rea de superfcie de 1 m2, com fora vertical de 1 N (Newton).

  • A presso que prevalece diretamente na superfcie da Terra conhecida como presso atmosfrica (pamb). Esta presso tambm se refere como uma presso de referncia. A faixa acima dessa presso conhecida como faixa de sobre-presso (pe > 0), a faixa abaixo conhecida como faixa de vcuo (pe < 0). O diferencial de presso atmosfrica pe calculado de acordo com a frmula:

    Pe = pabs pamb Isso ilustrado pelo diagrama abaixo:

    Figura 1.1 Presso do ar

    A presso atmosfrica no possui um valor constante. Esse valor varia conforme a localizao geogrfica e o clima. A presso absoluta pabs o valor relativo presso Zero Vcuo. Seu valor igual soma da presso atmosfrica e a sobre-presso ou o vcuo. Na prtica, so utilizados geralmente os medidores de presso que indicam somente a sobre-presso. O valor de presso absoluta pabs de aproximadamente 100 kPA (1 bar) maior. Geralmente, em pneumtica, todos os dados que dizem respeito quantidade de ar se referem ao assim chamado estado padro. De acordo com DIN 1343, o estado padro a condio da substncia slida, lquida ou gasosa, definida pela temperatura e presso padro.

    Temperatura padro: Tn = 273,15 K, tn = 0 C

    Presso padro: pn = 101325 Pa = 1,01325 bar

    Presso atmosfrica

    flutuante

  • 1.1 Caractersticas do ar

    Uma caracterstica do ar sua coeso mnima, isto , as foras entre as molculas, em pneumtica, geralmente devem ser desconsideradas para condies operacionais. Como todos os gases, o ar no possui uma forma particular. Sua forma se altera sem a menor resistncia, isto , ele assume a forma conforme o que est sua volta.

    Figura 1.2 Lei de Boyle-

    Mariotte

    Lei de Boyle- Mariotte

    O ar pode ser comprimido e se esfora para expandir. A relao aplicvel dada pela Lei de Boyle-Mariotte. Em temperatura constante, o volume de uma dada massa de gs inversamente proporcional presso absoluta, isto , o produto da presso absoluta e do volume constante para uma dada massa de gs.

    p1 V1 = p2 V2 = p3 V3 = Constante

  • O exemplo seguinte ilustra os princpios acima. O ar na presso atmosfrica comprimido por um compressor de ar para 1/7 de seu volume. Qual a presso do medidor de ar, presumindo-se um processo de temperatura constante? p1 V1 = p2 V2

    p = p1 V1

    Observao: V2 / V1 = 1/7 V2

    p1 = pamb = 100 kPa = 1 bar

    p2 = 1 7 = 700 kPa = 7 bar absoluto

    Portanto: pe = pabs pamb = (700 - 100) kPa = 600 kPa = 6 bar Um compressor que produz 600 kPa deve ter um ndice de compresso de 7:1.

    Exemplo de clculo

    O ar se expande razo de 1/273 de seu volume a uma presso constante, na temperatura de 273 K, cada vez que a temperatura se eleva em 1 K. De acordo com a Lei de Gay-Lussac, o volume de uma dada massa de gs proporcional temperatura absoluta, desde que a presso no seja alterada.

    V1 =

    T1 V1 = Volume em T1, V2 = Volume em T2

    V2 T2

    ou

    V = Constante

    T

    A alterao de volume V :

    V = V2 - V1 = V1 T2 T1

    T1

    O seguinte se aplica para V2:

    V2 = V1 + V = V1 + V1

    (T2 T1) T1

    Lei de Gay-Lussac

  • As equaes acima somente se aplicam se forem utilizadas as temperaturas em K. Para podermos calcular em C, a frmula seguinte deve ser aplicada:

    V2 = V1 + V1

    (T2 T1) 273 C + T1

    Exemplo de Clculo

    0,8 m3 de ar, na temperatura de T1 = 293 K (20 C) so aquecidos para T2 = 344 K (71 C