cm 106 - pneumática básica (apostila)

CM 106 – PNEUMÁTICA BÁSICA


APRESENTAÇÃO

Apesar da base da pneumática ser um dos mais velhos conhecimentos da humanidade, apenas no século XIX o seu desenvolvimento se tornou sistemático. Por outro lado, apenas após o ano 1950 é que ela foi realmente introduzida na produção industrial, devido à necessidade, cada vez maior, de automatização e racionalização dos processos de trabalho.

A sua característica mais básica, é que emprega o ar comprimido para a transmissão de potência.

Assim, a pneumática, por definição, é a soma de aplicações onde a energia da compressão do ar é utilizada, notadamente em atuadores (cilindros e motores). O controle do trabalho executado pela energia da compressão do ar é efetuado por meio de válvulas.

Desta forma, este tema é fundamental, tanto para o pessoal envolvido na manutenção, quanto na operação. As aplicações são incontáveis.

O texto foi estruturado da seguinte maneira:

No Capítulo 1 apresentam-se alguns dos princípios básicos da utilização do ar comprimido como forma de transmissão de energia. O Capítulo 2, por outro lado, trato do princípio de funcionamento, as classificações e tipos de vários compressores. O objetivo do Capítulo 3 é o de apresentar o processo de produção e armazenamento de ar comprimento e, desta forma, descrevendo-se o princípio de funcionamento do resfriador posterior, do reservatório de ar comprimido e do desumidificador de ar comprimido. O Capítulo 4, por sua vez, discute os aspectos relativos à distribuição de ar condicionado em linhas apropriadas. Nos Capítulos 5, 6, 7 e 8 são analisados vários componentes de uma instalação a ar comprimido, os cilindros pneumáticos e os seus tipos, os motores pneumáticos e os seus tipos e as válvulas pneumáticas e os seus tipos, respectivamente. No Anexo são fornecidos os símbolos pneumáticos para facilitar a leitura de plantas e diagramas de processo.


ÍNDICE

CAPÍTULO 1: CONCEITOS GERAIS ______________________________________________ 1 RESUMO __________________________________________________________________________ 1 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 1 2.0 - CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO ______________________________________ 1

2.1 – Aspectos Positivos _____________________________________________________________________ 1 2.2 – Aspectos Negativos ____________________________________________________________________ 2

3.0 - FUNDAMENTOS BÁSICOS DE FÍSICA____________________________________________ 2 3.1 – Sistema Internacional de Unidades ________________________________________________________ 2 3.2 - Pressão ______________________________________________________________________________ 2

3.2.1 - Conceituação______________________________________________________________________ 2 3.2.2 – Definições________________________________________________________________________ 3 3.3.3 - Escalas de pressão__________________________________________________________________ 3

3.3 - Temperatura __________________________________________________________________________ 3 4.0 - TRANSFORMAÇÃO DE UM GÁS_________________________________________________ 4

4.1 - Tipos de Transformação _________________________________________________________________ 4 4.2 - Lei dos Gases _________________________________________________________________________ 4

CAPÍTULO 2: COMPRESSORES _________________________________________________ 6 RESUMO __________________________________________________________________________ 6 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 6 2.0 - CLASSIFICAÇÃO E DEFINIÇÃO SEGUNDO OS PRINCÍPIOS DE TRABALHO ________ 6 3.0 – TIPOS DE COMPRESSORES ____________________________________________________ 6

3.1 - Compressor Dinâmico de Fluxo Radial _____________________________________________________ 6 3.2 - Compressor de Parafuso _________________________________________________________________ 7 3.3 - Compressor de Simples Efeito ou Tipo Tronco _______________________________________________ 7 3.4 - Compressor de Duplo Efeito ou Tipo Cruzeta ________________________________________________ 8

4.0 – PARTES PRINCIPAIS___________________________________________________________ 8 4.1 - Cilindros (Cabeçotes) ___________________________________________________________________ 8 4.2 - Êmbolo (pistão)________________________________________________________________________ 8

5.0 - SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO DOS COMPRESSORES (RESFRIAMENTO INTERMEDIÁRIO) _________________________________________________________________ 9

5.1 - Resfriamento à Água____________________________________________________________________ 9 5.2 - Resfriamento a Ar_____________________________________________________________________ 10

6.0 - MANUTENÇÃO DO COMPRESSOR _____________________________________________ 10 7.0 - IRREGULARIDADES NA COMPRESSÃO ________________________________________ 10


CAPÍTULO 3: PRODUÇÃO E ARMAZENAMENTO DE AR COMPRIMIDO ____________ 11 RESUMO _________________________________________________________________________ 11 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 11 2.0 – RESFRIADOR POSTERIOR ____________________________________________________ 11 3.0 - RESERVATÓRIO DE AR COMPRIMIDO_________________________________________ 12 4.0 – DESUMIDIFICAÇÃO DO AR ___________________________________________________ 12

4.1 - Secagem por Resfriamento ______________________________________________________________ 12 4.2 - Secagem por Absorção _________________________________________________________________ 13 4.3 - Secagem por Absorção: ________________________________________________________________ 13

CAPÍTULO 4: REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO_____________________ 14 RESUMO _________________________________________________________________________ 14 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 14 2.0 - FORMATO____________________________________________________________________ 14 3.0 - POSICIONAMENTO ___________________________________________________________ 14 4.0 - CURVATURAS ________________________________________________________________ 14 5.0 - INCLINAÇÃO _________________________________________________________________ 15 6.0 - MATERIAL DA TUBULAÇÃO __________________________________________________ 15

6.1 - Tubulações Principais __________________________________________________________________ 15 6.2 - Tubulações Secundárias ________________________________________________________________ 15 6.3 - Conexões Para Tubulações ______________________________________________________________ 15

CAPÍTULO 5: EQUIPAMENTOS_________________________________________________ 17 RESUMO _________________________________________________________________________ 17 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 17 2.0 - FILTROS DE AR COMPRIMIDO ________________________________________________ 17 3.0 - DRENOS DOS FILTROS ________________________________________________________ 17

3.1 - Dreno Manual ________________________________________________________________________ 17 3.2 - Dreno Automático_____________________________________________________________________ 18

4.0 - REGULADOR DE PRESSÃO COM EXAUSTÃO ___________________________________ 18 5.0 - REGULADOR DE PRESSÃO SEM ESCAPE _______________________________________ 19 6.0 - MANÔMETROS _______________________________________________________________ 19 7.0 - LUBRIFICADOR DE AR COMPRIMIDO _________________________________________ 20


CAPÍTULO 6: ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE FUNÇÃO RETILÍNEA ______________ 21

RESUMO _________________________________________________________________________ 21 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 21 2.0 - CILINDROS DE SIMPLES AÇÃO________________________________________________ 21 3.0 - CILINDRO DE MEMBRANA PLANA ____________________________________________ 22 4.0 - CILINDRO DE MEMBRANA DE PROJEÇÃO _____________________________________ 22 5.0 - CILINDRO DE DUPLA AÇÃO___________________________________________________ 22 6.0 - CILINDRO COM AMORTECIMENTO NOS FINS DE CURSO _______________________ 22 7.0 - CILINDROS COM HASTE PASSANTE DE AMBOS OS LADOS _____________________ 22 8.0 - CILINDRO TANDEM __________________________________________________________ 22 9.0 - CILINDRO DE POSIÇÃO MÚLTIPLA____________________________________________ 23 10.0 - CILINDRO DE IMPACTO (PERCUSSOR) _______________________________________ 23 11.0 - CILINDROS TRACIONADOR DE CABOS _______________________________________ 23 12.0 - CILINDRO ROTATIVO _______________________________________________________ 23

CAPÍTULO 7: ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE AÇÃO ROTATIVA _________________ 24 RESUMO _________________________________________________________________________ 24 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 24 2.0 – MOTORES DE PISTÃO ________________________________________________________ 24 3.0 - MOTOR DE LAMELAS (PALHETAS) ____________________________________________ 24 4.0 - MOTORES DE ENGRENAGEM _________________________________________________ 25 5.0 - TURBO-MOTORES ____________________________________________________________ 25

CAPÍTULO 8: VÁLVULAS PNEUMÁTICAS _______________________________________ 26 RESUMO _________________________________________________________________________ 26 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 26 2.0 – VÁLVULAS DIRECIONAIS_____________________________________________________ 26

2.1 – Simbologia de Válvulas ________________________________________________________________ 26 2.2 - Acionamentos ou Comandos ____________________________________________________________ 28

2.2.1 - Acionamento por força muscular _____________________________________________________ 28 2.2.2 - Acionamento mecânico_____________________________________________________________ 28 2.2.3 - Acionamento elétrico ______________________________________________________________ 28 2.2.4 - Acionamento pneumático ___________________________________________________________ 28 2.2.5 - Acionamento combinado ___________________________________________________________ 28

2.3 – Classificação Segundo o Tempo de Acionamento ____________________________________________ 28 2.4 - Características de Construção ____________________________________________________________ 29 2.4.1 - Válvulas de sede ou de assento _________________________________________________________ 29

2.4.2 - Válvula de sede esférica ____________________________________________________________ 29 2.4.3 - Válvula de sede de prato ____________________________________________________________ 29


3.0 – VÁLVULAS DE BLOQUEIO ____________________________________________________ 29 3.1 - Válvula de Retenção ___________________________________________________________________ 29 3.2 - Válvula Alternadora (função lógica “OU”) _________________________________________________ 29 3.3 - Válvula Reguladora de Fluxo Unidirecional_________________________________________________ 29 3.4 - Regulagem de Entrada de Ar ____________________________________________________________ 30 3.5 - Regulagem da Exaustão ________________________________________________________________ 30 3.6 - Válvula Reguladora de Fluxo Unidirecional com Acionamento Mecânico Regulável_________________ 30 3.7 - Válvula de Escape Rápido ______________________________________________________________ 30 3.8 - Expulsor Pneumático __________________________________________________________________ 30 3.9 - Válvula de Duas Pressões (Função Lógica “E”)______________________________________________ 30

ANEXO: SÍMBOLOS PNEUMÁTICOS ____________________________________________ 32


“Procura em teus estudos não saber mais do que os outros, e sim, saber melhor”.

Lucius Aneus Sêneca (4a.C. - 65d.C.) Filósofo e escritor romano.


CAPÍTULO 1: CONCEITOS GERAIS

Armazenável: RESUMO

No estabelecimento não é necessário que o compressor esteja em funcionamento contínuo. O ar pode ser sempre armazenado em um reservatório e, posteriormente, tirado de lá. Além disso, é possível o transporte em reservatórios (botijões);

Este capítulo apresenta os princípios básicos da utilização do ar comprimido como forma de transmissão de energia. 1.0 - INTRODUÇÃO Temperatura:

A palavra pneuma, originária do grego, que significa fôlego, vento e, filosoficamente, alma. Dela surgiu, entre outros, o termo pneumática, ou seja, o estudo dos movimentos dos gases e fenômenos dos gases.

O trabalho realizado com ar comprimido é insensível ás oscilações de temperatura. Isto garante, também em situações térmicas extremas, um funcionamento seguro; Segurança: Apesar da base da pneumática ser um dos

mais velhos conhecimentos da humanidade, apenas no século XIX o seu desenvolvimento se tornou sistemático. Por outro lado, apenas após o ano 1950 é que ela foi realmente introduzida na produção industrial, devido à necessidade, cada vez maior, de automatização e racionalização dos processos de trabalho.

Não existe o perigo de explosão ou incêndio. Portanto não são necessárias custosas proteções contra explosões; Limpeza:

O ar comprimido é limpo. O ar, que eventualmente escapa das tubulações ou outros elementos inadequadamente vedados, não polui o ambiente. Esta limpeza é uma exigência, por exemplo, nas indústrias alimentícias, madeireiras, têxteis e em curtumes;

A sua característica mais básica, é que emprega o ar comprimido para a transmissão de potência, como se analisa nos próximos tópicos.

2.0 - CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO Construção: 2.1 – Aspectos Positivos Os elementos de trabalho são de construção simples e, portanto, de custo vantajoso;

Nenhum outro elemento auxiliar pode ser empregado tão simples e rentável para solucionar muitos problemas de automatização quanto o ar comprimido. Ele possui muitos quesitos de grande interesse, ou seja:

Velocidade: O ar comprimido é um meio muito veloz, e permite alcançar altas velocidades de trabalho (a velocidade de trabalho dos cilindros pneumáticos oscila entre 1-2 metros por segundo);

Quantidade:

O ar a ser comprimido, se encontra em quantidades ilimitadas, praticamente em todos os lugares;

Regulagem:

As velocidades e forças dos elementos a ar comprimido são reguláveis sem escala;

Transporte: Seguro contra sobrecarga:

O ar comprimido é facilmente transportável por tubulações, mesmo para distâncias consideravelmente grandes. Não há necessidade de se preocupar com o retorno do ar;

________________________________________________________________________________________________ Capítulo 1: Conceitos Gerais - 1

Elementos e ferramentas a ar comprimido são carregáveis até a parada final e, portanto, seguros contra sobrecargas.


2.2 – Aspectos Negativos Por outro lado, a pneumática apresenta alguns aspectos negativos, ou seja: Preparação: O ar comprimido requer uma boa preparação. Impureza e umidade devem ser evitadas, pois provocam desgastes nos elementos pneumáticos; Compressibilidade: Não é possível manter uniformes e constantes as velocidades dos pistões mediante o ar comprimido; Forças: O ar comprimido é econômico somente até uma certa força. O limite é fixado em 20000-30000 Newton (2000-3000 kp em aplicação direta dos cilindros) à pressão normal de trabalho de 7 bar (pressão absoluta), dependendo também do curso e da velocidade dos elementos de trabalho; Escape de ar:

O escape de ar é ruidoso, mas, com o desenvolvimento de silenciadores, este problema está atualmente solucionado; Custos:

O ar comprimido é uma fonte de energia que apresenta altos custos. Porém, ele será, em grande parte, compensado pelos elementos de preços vantajosos e pela grande rentabilidade. 3.0 - FUNDAMENTOS BÁSICOS DE FÍSICA

A superfície terrestre é totalmente cercada por uma camada de ar. Este ar, que é de interesse vital, é uma mistura gasosa da seguinte composição:

a) Nitrogênio: aproximadamente 73% volume;

b) Oxigênio: aproximadamente 21% volume.

Além disso, o ar contém vestígios de dióxido de carbono, argônio, hidrogênio, neônio, hélio, criptônio e xenônio.

Para melhor compreender as leis e o estado do ar, deve-se antes de tudo considerar as grandezas físicas e sua classificação nos sistemas de medidas. 3.1 – Sistema Internacional de Unidades

O Sistema Internacional de Unidades (SI) é um sistema coerente de unidades adotado

mundialmente e recomendado pela Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM).

A sua importância está principalmente relacionada ao intercâmbio internacional, facilitando a exportação e importação de produtos e informações técnicas e científicas.

A adoção do SI no Brasil é uma obrigatoriedade legal, desde 1960, quando ele foi adotado na 11ª CGPM.

A tabela a seguir apresenta as sete unidades consideradas como as de base, pois representam as grandezas físicas definidas como independentes.

Grandezas Nome Símbolo Comprimento metro m

Massa quilograma kg Tempo segundo s

Intensidade de Corrente Elétrica Ampère A

Temperatura Termodinâmica Kelvin K

Intensidade Luminosa candela cd

Quantidade de Matéria mol mol

Tabela 1 – Unidades de base no SI. 3.2 - Pressão 3.2.1 - Conceituação

Por definição, a pressão é a relação entre a força normal exercida em uma superfície e a sua área, ou seja;

P = AF

(1)

Onde:

P é a pressão; F a força aplicada à superfície; A é a área da superfície.

A figura 1 ilustra o conceito.


Figura 1 – Conceito de pressão.


A pressão atmosférica, por exemplo, é a

pressão devida ao peso do ar existente sobre uma área unitária ao nível do mar. Ela varia, portanto, conforme o local, pois o peso do ar atmosférico depende da altitude e das condições meteorológicas do local.

Normalmente, a pressão é medida em relação à pressão atmosférica existente no local e, neste caso, é chamada de pressão efetiva, pressão relativa ou pressão manométrica e pode ser positiva ou negativa.

A pressão menor que a pressão atmosférica é chamado vácuo. A pressão absoluta é a pressão positiva a partir do vácuo perfeito, ou seja, a soma da pressão atmosférica do local e a pressão efetiva. 3.2.2 – Definições Pressão Atmosférica É a pressão exercida pela atmosfera terrestre medida em um barômetro. Ao nível do mar esta pressão é aproximadamente de 760 mmHg; Pressão Relativa

É a pressão medida em relação à pressão atmosférica, tomada como unidade de referência.

Figura 2 – Diagrama de pressões. O fato de se omitir esta informação na indústria significa que a maior parte dos instrumentos medem pressão relativa.

3.3.3 - Escalas de pressão

A pressão, provavelmente, é a grandeza física que possui a maior quantidade de unidades de medida.

Pressão Absoluta

É a soma da pressão relativa e atmosférica, também se diz que é medida a partir do vácuo absoluto.

As mais utilizadas são:

a) atmosfera (ata ou ate: ata e atmosfera absoluta e ate é atmosfera efetiva); Ao se exprimir um valor de pressão,

determinar se a pressão é relativa ou absoluta. b) kg/cm2 ; c) p.s.i. (pounds per square inch ou libras por polegada quadrada); Pressão Negativa ou Vácuo

d) O Pascal (Pa), ou seja, N/m2; e, as É quando um sistema tem pressão relativa menor que a pressão atmosférica; e) unidades em altura de coluna líquida.

A relação entre as várias grandezas é: Pressão Diferencial

É a diferença entre duas pressões, sendo representada pelo símbolo ∆P (delta P). Essa diferença de pressão normalmente é utilizada para medir vazão, nível, pressão, etc.

Pressão Estática 3.3 - Temperatura É o peso exercido por um líquido em repouso ou que esteja fluindo perpendicularmente a tomada de impulso, por unidade de área exercida;

Pressão Dinâmica ou Cinética


A primeira escala de temperatura foi a de Farenheit em 1714, no qual se convencionou 32 ºF para a temperatura de congelamento de uma mistura entre gelo e amônia e 212 ºF para a temperatura de ebulição da água. A diferença entre estes pontos foi dividida em 180 partes iguais a qual se deu o nome de grau Farenheit.

É a pressão exercida por um fluído em movimento. É medida fazendo a tomada de impulso de tal forma que recebe o impacto do fluxo.


Mais tarde, Anders Celsius tomando os

mesmos dois pontos, definiu 0 ºC para o congelamento da água e 100 ºC para a ebulição da água, ambas à pressão atmosférica, a qual se deu o nome de graus Celsius. A diferença entre os pontos foi dividida em cem partes e, desta forma, a unidade também é conhecida por graus Centígrados.

4.1 - Tipos de Transformação Isobárica: Transformação se processa á pressão constante, tendo como variáveis V e T; Isométricas: Transformação que se processa em volume constante, tendo como variáveis P e T; No princípio de 1800, Willian Thonsom

(Lorde Kelvin) desenvolveu uma escala termodinâmica universal, baseada no coeficiente de expansão de um gás ideal. Kelvin estabeleceu o conceito de Zero Absoluto e a sua escala permanece como padrão para a termometria moderna.

Isotérmica: transformação que se processa á temperatura constante, tendo por variáveis P e V. 4.2 - Lei dos Gases Zero absoluto ou Zero Kelvin é a menor

temperatura que um corpo pode alcançar. 0 K (não se usa o símbolo de grau nesse caso) equivale a -273,15 ºC.

A figura 4 representa no estado 1, um gás preenchendo um recipiente com volume V1 a uma temperatura T1. Na tampa aplica-se uma força F1, o que resulta em uma pressão P1 sobre o gás. No estado 2, as mesmas moléculas de gás são colocadas em outro recipiente com volume V2 a uma temperatura T2. Aplicando-se uma força F2 na tampa, resulta uma pressão P2 sobre o gás.

A figura 3 ilustra os pontos de vapor e gelo nas diversas escalas.

Figura 3 – Pontos de vapor e gelo nas várias escalas.

Figura 4 – Recipientes com gás. Considerando-se estes pontos e as divisões das escalas, tem-se:

Geralmente, a transformação de um estado para outro envolve um relacionamento entre todas as três grandezas, ou seja, pressão (P), volume (V) e temperatura (T). Sendo assim, a relação geral entre elas é dada por:

5CT

= 9

32−FT =

5273−KT

(1)

Onde:

1

11

TVP

= 2

22

TVP

(2) TC – temperatura em graus Celsius; TF – temperatura em graus Farenheit; TK – temperatura em Kelvin. Os índices 1 e 2 significam os estados 1 e 2

(inicial e final), respectivamente. Existem outras escalas como a Rankine e a Réamur, porém são de pouco uso. Desta forma, se a transformação for:

a) Isobárica (Lei de Charles ou 1a Lei de Gay Lussac) tem-se que, como a pressão é a mesma no estado inicial e no final, resulta:

4.0 - TRANSFORMAÇÃO DE UM GÁS


1

1

TV

= 2

2

TV

(3)

Denomina-se transformação de um gás às mudanças físicas causadas ao gás pelas três variáveis físicas, ou seja, pressão (P), volume (V) e temperatura (T).


c) Isométrica (2a Lei de Gay Lussac) tem-se que,

como o volume é o mesmo no estado inicial e no final, resulta:

b) Isotérmica (Lei de Boylle e Mariotte) tem-se que, como a temperatura é a mesma no estado inicial e no final, resulta:

11VP = (4) 22VP

1

1

TP

= 2

2

TP

(5)



CAPÍTULO 2: COMPRESSORES

3.0 – TIPOS DE COMPRESSORES RESUMO

Alguns dos tipos de compressores são os analisados a seguir.

Este capítulo apresenta o princípio de funcionamento, as classificações e tipos de vários compressores.

1.0 - INTRODUÇÃO

Os compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido. 2.0 - CLASSIFICAÇÃO E DEFINIÇÃO SEGUNDO

OS PRINCÍPIOS DE TRABALHO

São duas as classificações fundamentais para os princípios de trabalho, ou seja: Deslocamento Positivo:

Baseia-se fundamentalmente na redução de volume. O ar é admitido em uma câmara isolada do meio exterior, onde seu volume é gradualmente diminuído, processando-se a compressão.

Quando uma certa pressão é atingida, provoca a abertura de válvulas de descarga, ou simplesmente o ar é empurrado para o tubo de descarga durante a contínua diminuição do volume da câmara de compressão.

Figura 1 – Tipos de compressores. 3.1 - Compressor Dinâmico de Fluxo Radial

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

Deslocamento dinâmico: A elevação da pressão é obtida por meio de

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

Quando vários estágios estão reunidos em uma carcaça única, o ar é obrigado a passar por um difusor antes de ser conduzido ao centro de rotação do estagio seguinte, causando a conversão de energia cinética em energia de pressão. A relação de compressão entre os estágios é determinada pelo desenho da hélice, sua velocidade tangencial e a densidade do gás.

________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2: Compressores - 6

O resfriamento entre os estágios, a princípio, era realizado através de camisas de água nas paredes internas do compressor. Atualmente, existem

O difusor é uma espécie de duto que provoca diminuição na velocidade de escoamento de um fluido, causando aumento de pressão.


resfriadores intermediários separados, de grande porte, devido à sensibilidade à pressão, por onde o ar é dirigido após dois ou três estágios, antes de ser injetado no grupo seguinte. Em compressores de baixa pressão não existe resfriamento intermediário. Os compressores de fluxo radial requerem altas velocidades de trabalho, como, por exemplo, 334, 550, 834 até 1667 r.p.s. Isto implica também em um deslocamento mínimo de ar (0,1667 m3/s). As pressões influem na sua eficiência, razão pela qual geralmente são geradores de ar comprimido. Assim, comparando-se a sua eficiência com a de um compressor de deslocamento positivo, esta seria menor. Por isso, esses compressores são empregados quando se exigem grandes volumes de ar comprimido.

Figura 2 – Compressor dinâmico de fluxo radial. 3.2 - Compressor de Parafuso

Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos convexos, o outro uma depressão côncava e são denominados, respectivamente, rotor macho e rotor fêmea. Os rotores são sincronizados por meio de engrenagens, mas existem fabricantes que fazem com que um rotor acione o outro por contato direto.

O processo mais comum é acionar o rotor macho, obtendo-se uma velocidade menor do rotor fêmea. Estes rotores revolvem-se numa carcaça cuja superfície interna consiste de dois cilindros ligados como um "oito".

Nas extremidades da câmara existem aberturas para admissão e descarga do ar. O ciclo de compressão pode ser seguido pelos itens a,b,c,d da figura 3.

O ar à pressão atmosférica ocupa espaço entre os rotores e, conforme eles giram, o volume compreendido entre os mesmos é isolado da admissão. Em seguida, começa a decrescer, dando início à compressão. Esta prossegue até uma posição tal que a

descarga é descoberta e o ar é descarregado continuamente, livre de pulsações. No tubo de descarga existe uma válvula de retenção, para evitar que a pressão faça o compressor trabalhar como motor durante os períodos em que estiver parado.

Figura 3 – Ciclo de trabalho de um compressor a

parafuso. 3.3 - Compressor de Simples Efeito ou Tipo

Tronco


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


meio de válvulas de admissão, preenchendo a câmara de compressão. A compressão do ar tem início com o movimento da subida. Após obter-se uma pressão suficiente para abrir a válvula de descarga, o ar é expulso para o sistema.

Figura 4 - Ciclo de Trabalho de um Compressor de Pistão de Simples Efeito

3.4 - Compressor de Duplo Efeito ou Tipo Cruzeta

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

admissão. Os movimentos prosseguem desta maneira, durante a marcha do trabalho.

Figura 5 - Ciclo de Trabalho de um Compressor de Pistão de Duplo Efeito

4.0 – PARTES PRINCIPAIS 4.1 - Cilindros (Cabeçotes)

São executados, geralmente, em ferro fundido perlítico de boa resistência mecânica, com dureza suficiente e boas características de lubrificação devido à presença de carbono sob a forma de grafite. Pode ser fundido com aletas para resfriamento com ar, ou com paredes duplas para resfriamento com água (usam-se geralmente o bloco de ferro fundido e camisas de aço). A quantidade de cilindros com camisas determina o número de estágios que podem ser: 4.2 - Êmbolo (pistão)

O seu formato varia de acordo com a articulação existente entre ele e a biela.


Nos compressores de simples efeito, o pé da biela se articula diretamente sobre o pistão e este, ao subir, provoca empuxo na parede do cilindro. Em conseqüência, o êmbolo deve apresentar uma superfície de contato suficiente. No caso de duplo efeito, o empuxo lateral é suportado pela cruzeta e o


êmbolo é rigidamente preso à haste. Os êmbolos são feitos de ferro fundido ou ligas de alumínio.

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

5.1 - Resfriamento à Água

Os blocos dos cilindros são dotados de paredes duplas, entre as quais circula água. A superfície que exige um melhor resfriamento é a do cabeçote, pois permanece em contato com o gás ao fim da compressão. No resfriador intermediário empregam-se, em geral, tubos com aletas. O ar a ser resfriado passa em torno dos tubos, transferindo o calor para a água em circulação.

Esta construção é preferida, pois permite maior vazão e maior troca de calor.

A água utilizada para este fim deve ter baixa temperatura, pressão suficiente, estar livre de impurezas e ser mole, isto é, conter pouco teor de sais de cálcio ou outras substâncias.

O processo de resfriamento se inicia, geralmente, pela circulação de água através da câmara de baixa pressão, entrando posteriormente em contato com o resfriador intermediário. Além de provocar o resfriamento do ar, uma considerável quantidade de umidade é retida, em conseqüência da queda de temperatura provocada no fluxo de ar proveniente do estagio de baixa pressão.

Figura 6 – Pistões.

5.0 - SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO DOS

COMPRESSORES (RESFRIAMENTO INTERMEDIÁRIO) Em seguida, a água é dirigida para a câmara

de alta pressão, sendo eliminada do interior do compressor, indo para as torres ou piscinas de resfriamento. Aqui, todo o calor adquirido é eliminado da água, para que haja condições de reaproveitamento. Determinados tipos de compressores necessitam de grandes quantidades de água e, portanto, não havendo um reaproveitamento, haverá gastos. Este reaproveitamento se faz mais necessário quando a água disponível é fornecida racionalmente para usos gerais.

Remove o calor gerado entre os estágios de

compressão, visando: a) Manter baixa a temperatura das válvulas,

do óleo lubrificante e do ar que está sendo comprimido (com a queda de temperatura do ar a umidade é removida).

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

Os compressores refrigeradores à água necessitam atenção constante, para que o fluxo refrigerante não sofra qualquer interrupção, o que acarretaria um aumento sensível na temperatura de trabalho.

c) Evitar deformação do bloco e cabeçote, devido às temperaturas.

d) Aumentar a eficiência do compressor.

O sistema de refrigeração compreende duas fases:

a) Resfriamento dos cilindros de compressão;


Determinados tipos de compressores possuem, no sistema de resfriamento intermediário, válvulas termostaticas, visando assegurar o seu funcionamento e protegendo-o contra a temperatura excessiva, por falta de água ou outro motivo qualquer. O resfriamento intermediário pela circulação de água é o mais indicado.

b) Resfriamento do Resfriador Intermediário


5.2 - Resfriamento a Ar

Compressores pequenos e médios podem ser, vantajosamente, resfriados a ar num sistema muito prático, particularmente em instalações ao ar livre ou onde o calor pode ser retirado facilmente das dependências. Nestes casos, o resfriamento a ar é a alternativa conveniente. Existem dois modos básicos de resfriamento por ar:

a) Circulação - os cilindros e cabeçotes,

geralmente, são aletados a fim de proporcionar maior troca de calor, o que é feito por meio da circulação do ar ambiente e com auxílio de hélices nas polias de transmissão;

b) Ventilação Forçada - a refrigeração interna dos cabeçotes e resfriador intermediário é conseguida através de ventilação forçada, ocasionada por uma ventoinha, obrigando o ar a circular no interior do compressor.

6.0 - MANUTENÇÃO DO COMPRESSOR

A manutenção do compressor é uma tarefa muito importante dentro do setor industrial. É imprescindível seguir as instruções recomendadas pelo fabricante, o qual conhece os pontos vitais do equipamento.

Um plano semanal de manutenção deve ser previsto e, nele, programado uma verificação no nível de lubrificação nos lugares apropriados e, particularmente, nos mancais do compressor, motor e no cárter. Neste mesmo prazo, deve-se prever a limpeza do filtro de ar e a verificação experimental da válvula de segurança, para comprovação do seu real funcionamento.

Além disto, também é necessária a verificação

da tensão das correias e, periodicamente, verificar a fixação do volante sobre o eixo de manivelas.

7.0 - IRREGULARIDADES NA COMPRESSÃO

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

a) Falta de óleo no cárter; b) Válvulas presas; c) Ventilação insuficiente; d) Válvulas sujas e) Óleo do cárter viscoso demais; f) Válvulas de recalque quebradas; g) Filtro de ar entupido

Em caso de "batidas" ou barulho anormal,

observa-se os itens seguintes:

a) Carvão no pistão; b) Folga ou desgaste nos pinos que prendem

as buchas e os pistões; c) Jogo nos mancais das buchas no eixo das

manivelas; d) Desgaste nos mancais principais; e) Válvulas mal assentadas f) Volante solto

Se os períodos de funcionamento são mais

longos que os normais, isto pode ser devido a:

a) Entupimento do filtro de ar; b) Perda de ar nas linhas; c) Válvulas sujas ou emperradas; d) Necessidade de maior capacidade de ar.



CAPÍTULO 3: PRODUÇÃO E ARMAZENAMENTO

DE AR COMPRIMIDO

RESUMO

O objetivo deste capítulo é o de apresentar o processo de produção e armazenamento de ar comprimento e, desta forma, descrevendo-se o princípio de funcionamento do resfriador posterior, do reservatório de ar comprimido e do desumidificador de ar comprimido.

1.0 - INTRODUÇÃO

Em muitas aplicações industriais é necessário se dar valor à qualidade do ar comprimido.

As impurezas em forma de partículas de sujeira ou ferrugem, restos de óleo e umidade levam, em muitos casos a falhas em instalações e a avarias nos elementos pneumáticos.

Nisso é necessário atentar especialmente para a ocorrência de umidade.

A água (umidade) penetra na rede pelo próprio ar aspirado pelo compressor.

A presença desta água nas linhas de ar causa corrosão, oxidação e arrastam as partículas sólidas que inevitavelmente provocam o mau funcionamento dos componentes pneumáticos. Além disso, também pode provocar golpes nas superfícies adjacentes, como verdadeiros aríetes hidráulicos ou até explosões, quando a temperatura for superior a 80oC.

Portanto, é da maior importância que grande parte da água, bem como dos resíduos de óleo, seja removida do ar, para evitar redução na eficiência de todos os dispositivos e máquinas automatizados pneumaticamente. A figura 1 mostra, a título ilustrativo, o esquema de produção e preparação do ar comprimido, cujos principais componentes são analisados nos próximos tópicos.

Figura 1 - Esquema de produção e preparação do ar comprimido para a distribuição.

2.0 – RESFRIADOR POSTERIOR

Para resolver de maneira eficaz o problema inicial de água nas instalações de ar comprimido, o equipamento mais completo é o resfriador posterior (after cooler), localizado após a descarga do compressor.

________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Produção e Armazenamento de Ar Comprimido - 11

Pelo fato de que o ar comprimido, na saída do compressor, atinge a sua maior temperatura, o

resfriador posterior permite retirar cerca de 65% a 80% de água contida no ar.

O resfriador posterior é constituído basicamente de duas partes, ou seja, um corpo cilíndrico que aloja feixes de tubos de cobre ou latão, bons condutores de calor, auxiliando na remoção deste e formando no interior do corpo uma espécie de colméia; a segunda parte é um separador de condensado.


O ar proveniente do compressor é obrigado a

passar através dos tubos, sempre em sentido oposto ao fluxo d’água de refrigeração que é mudado constantemente de direção por placas defletoras, garantindo desta forma uma maior remoção de calor.

Ao lado da saída está o separador, dotado de uma câmera, onde fica retida a umidade eliminada do ar. Na parte inferior do separador existe um dreno manual ou automático na maioria dos casos, através do qual a água condensada é expulsa para a atmosfera.

Figura 2 – Resfriador posterior. 3.0 - RESERVATÓRIO DE AR COMPRIMIDO

Um sistema de ar comprimido é dotado, geralmente, de um ou mais reservatórios, desempenhando as seguintes funções:

a) Armazenar o ar comprimido; b) Resfriar o ar auxiliando na eliminação do

condensado; c) Compensar as flutuações de pressão em

todo o sistema de distribuição; d) Atuar como amortecedor de pulsações; e) Controlar as marchas dos compressores,

etc. O tamanho do reservatório é função da

capacidade do compressor, sistema de regulagem utilizado (que envolve uma diferença de pressão na rede, causando a partida ou desligamento do compressor), o consumo de ar existente, etc.

Observa-se que nenhum reservatório deve operar com uma pressão acima da máxima de trabalho permitida, exceto quando a válvula de segurança estiver dando vazão. Nesta condição, a pressão não deve ser excedida mais de 6% do seu valor.

Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos, conexões e aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis.

De preferência a instalação deve ocorrer fora da casa dos compressores, na sombra para facilitar a condensação da umidade e do óleo contidos no ar comprimido. Além disto, é necessário que possua um dreno, preferencialmente automático, no ponto mais baixo para fazer a remoção deste condensado acumulado em cada 8 horas de trabalho; o dreno.

Os reservatórios são dotados ainda de manômetro e válvula de segurança e são submetidos a uma prova de pressão hidrostática, antes da utilização.

Figura 3 – Reservatório. 4.0 – DESUMIDIFICAÇÃO DO AR

A presença de umidade no ar comprimido é sempre prejudicial para os automatismos pneumáticos, pois causa sérias conseqüências, mencionadas anteriormente.

É necessário eliminar ou reduzir ao máximo essa umidade. O ideal seria eliminá-lo do ar do ar comprimido de modo absoluto, o que é praticamente impossível. Entretanto, com as devidas preparações consegue-se a distribuição do ar com valores de umidade baixa e tolerável nas aplicações.

A água residual pode ser retirada por um dos seguintes métodos de secagem; ou seja, refrigeração, absorção e adsorção. 4.1 - Secagem por Resfriamento

O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princípio da diminuição de temperatura do ponto de orvalho.

A temperatura do ponto de orvalho é a temperatura à qual deve ser esfriado um gás para obter a condensação do vapor de água contida nele. O ar comprimido a ser secado entra no secador, passando primeiro pelo denominado trocador de calor a ar.

Mediante o ar frio e seco proveniente do trocador de calor (vaporizador) é esfriado o ar quente que está entrando.

A formação de condensado de óleo e água é eliminado pelo trocador de calor.


Esse ar comprimido pré-esfriado circula através do trocador de calor (vaporizador) e, devido a isso, sua temperatura cai até 1,7 oC, aproximadamente.


Desta maneira, o ar é submetido a uma

segunda separação de condensado de água e óleo. Posteriormente, o ar comprimido pode ainda

passar por um filtro fino a fim de eliminar os corpos estranhos.

Figura 4 - Secagem por resfriamento. 4.2 - Secagem por Absorção

A secagem por absorção é um processo puramente químico.

Neste processo, o ar comprimido passa sobre uma camada solta de um elemento secador. A água ou vapor de água que entra em contato com esse elemento se combina quimicamente com ele e se dilui na forma de uma combinação elemento secador-água.

Figura 5 – Secagem por absorção.

Esta mistura deve ser removida periodicamente do absorvedor. Tal operação pode ser manual ou automática.

Com o tempo, o elemento secador é consumido e o secador deve ser reabastecido periodicamente (duas a quatro vezes por ano).

O secador por absorção separa ao mesmo tempo vapor e partículas de óleo. Porém, quantidades maiores de óleo influenciam no funcionamento do secador. Devido a isso é conveniente antepor um filtro fino ao secador. 4.3 - Secagem por Absorção:

O ato de adsorver significa admitir uma substância à superfície da outra

Desta forma, a secagem por adsorção baseia-se em um processo físico.

O elemento secador é um material granulado com arestas ou em forma de pérolas.

Este elemento secador está formado de quase 100% de dióxido de silício e, em geral é conhecido pelo nome gel (sílica de gel). A sua tarefa consiste em absorver a água e o vapor de água.

O ar comprimido úmido é conduzido através da camada de gel e o elemento secador segura a umidade do ar comprimido.

Naturalmente, a capacidade de acumulação de

uma camada de gel é limitada.

Figura 6 – Secagem por adsorção.

Uma vez que o elemento secador estiver saturado, poderá ser regenerado de uma maneira fácil: basta soprar ar quente através da camada saturada; o ar quente absorve a umidade do elemento secador.

A energia calorífica para a regeneração pode ser gerada também por eletricidade ou por ar comprimido quente.

Mediante a montagem em paralelo de duas instalações de absorção, uma delas pode estar ligada para secar enquanto a outra está sendo soprada com ar quente (regeneração).



________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Rede de Distribuição de Ar Comprimido - 14

CAPÍTULO 4: REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE AR

COMPRIMIDO

RESUMO

Este capítulo visa discutir os aspectos relativos à distribuição de ar condicionado em linhas apropriadas. 1.0 - INTRODUÇÃO

A rede de distribuição de ar comprimido compreende todas as tubulações que saem do reservatório passando pelo secador e que unidas orientam o ar comprimido até os pontos individuais de utilização.

A rede possui duas funções básicas:

a) Comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores;

b) Funcionar como um reservatório para atender as exigências locais.

Um sistema de distribuição perfeitamente

executado deve apresentar os seguintes requisitos:

a) Pequena queda de pressão entre o compressor e as partes de consumo, a fim de manter a pressão dentro de limites toleráveis em conformidade com as exigências das aplicações;

b) Apresentar um mínimo escape de ar devido à perda de potência;

c) Apresentar grande capacidade de realizar separação de condensado em todo o sistema.

2.0 - FORMATO

A rede de distribuição deve ser executada em anel fechado, em torno da área onde há necessidade do ar comprimido.

Deste anel partem as ramificações para os diferentes pontos de consumo. Desta forma, a queda de pressão é menor do que em um sistema aberto; o anel fechado auxilia a manter a pressão praticamente constante.

Em locais onde houver uma maior demanda de ar, pode ser prevista a instalação de um reservatório

secundário para auxiliar a suprir o ar consumido, como também estabilizar a pressão, ocasionando maior eficiência em todo o sistema.

Figura 1 – Rede de distribuição. 3.0 - POSICIONAMENTO

A tendência é colocar a linha principal aérea, com as correspondentes tomadas de ar próximas de cada utilizador, para que a tubulação não obstrua a passagem, além de requerer menos curvas.

As tubulações aéreas mais aconselháveis são aquelas suspensas por tirantes, fixas nas paredes ou no forro por cantoneiras de fixação. 4.0 - CURVATURAS

As curvaturas devem ser feitas no raio maior possível para evitar perdas excessivas por turbulências. Evitar sempre a colocação de cotovelos 90o.

A curva mínima deve possuir a curvatura interior num raio mínimo de duas vezes o diâmetro externo do tubo.



Figura 2 - Curvatura em uma área de rede de distribuição

5.0 - INCLINAÇÃO

As tubulações devem possuir uma determinada inclinação no sentido do fluxo interior, pois enquanto a temperatura de tubulação for maior que a temperatura de saída do ar após os secadores, este sairá praticamente seco. Se a temperatura da tubulação abaixar, haverá precipitação de água.

A inclinação serve para favorecer o recolhimento desta eventual condensação e das impurezas devido à formação de óxido, levando-as para o ponto mais baixo onde são eliminadas para a atmosfera através do separador.

Figura 3 - Inclinação e tomada de ar em uma tubulação principal:

6.0 - MATERIAL DA TUBULAÇÃO

6.1 - Tubulações Principais

Na escolha do material da tubulação existem várias possibilidades:

a) Cobre - Tubo de aço preto; b) Latão - Tubo de aço zincado

(galvanizado); c) Aço liga - Material sintético.

Toda tubulação deve ser fácil de instalar,

resistente à corrosão e de preço vantajoso.

Tubulações instaladas para um tempo indeterminado devem ter uniões soldadas que, neste caso, serão de grande vantagem, pois, são bem vedadas e não muito custosas.

A desvantagem destas são as escamas que se criam ao se soldar. Estas escamas devem ser retiradas da tubulação. A costura da solda também é sujeita à corrosão, e isto requer a montagem de uma unidade de conservação.

Em tubulações de tubo de aço zincado (galvanizado), o ponto de conexão nem sempre é totalmente vedado. A resistência à corrosão nestes tubos, não é muito melhor do que a do tubo de aço preto. Lugares decapados (roscas) também podem enferrujar, razão pela qual também aqui é importante o emprego de unidade de conservação.

Em casos especiais prevêem-se tubos de cobre ou de material sintético (plástico). 6.2 - Tubulações Secundárias

Tubulações à base de borracha (mangueiras) somente devem ser usadas onde for requerida uma certa flexibilidade e onde, devido a um esforço mecânico mais elevado, não possam ser usadas tubulações de material sintético.

Tubulações à base de borracha podem ser mais caras e menos manejáveis do que as de material sintético.

Tubulações à base de polietileno e poliamido, hoje são mais freqüentemente usadas em maquinário e, aproveitando novos tipos de conexões rápidas, as tubulações de material sintético pode ser instaladas de maneira rápida e simples, sendo ainda de baixo custo. 6.3 - Conexões Para Tubulações

A escolha das conexões que serão utilizadas num circuito é muito importante. Elas devem oferecer recursos de montagem para redução de tempo, ter dimensões compactas e não apresentar quedas de pressão, ou seja, possuir máxima área de passagem para o fluido.

Devem também ter vedação perfeita, compatibilidade com diferentes fluidos industriais, durabilidade e permitir rápida remoção dos tubos em casos de manutenção, sem danificá-los.

As conexões para tubulações secundárias podem ser múltiplas, espigões, conexão com anel apressor ou olivas etc.

Dependendo do tipo de conexão utilizado, o tempo de montagem é bem elevado, devido às diversas operações que uma única conexão apresenta: ser roscada no corpo do equipamento, roscar a luva de fixação do tubo, ou antes, posicionar corretamente as olivas.



Deve haver um espaço razoável entre as conexões, para permitir sua rotação. Em alguns casos, isso não é possível.

Estes meios de ligação, além de demorados, danificam o tubo, esmagando, dilatando ou cortando. Sua remoção é difícil, sendo necessário, muitas vezes, cortar o tubo, trocar as olivas e as luvas de fixação do tubo; isso quando a conexão não é totalmente perdida.

Uma nova concepção em conexões, para atender a todas as necessidades de instalação de circuitos pneumáticos, controle e instrumentação e outros, são as conexões instantâneas\semelhantes a um engate rápido.

Figura 4 – Conexão instantânea.


CAPÍTULO 5: EQUIPAMENTOS

RESUMO

Neste capítulo são analisados vários componentes de uma instalação a ar comprimido. 1.0 - INTRODUÇÃO

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

Neste caso, o beneficiamento do ar comprimido consiste na filtragem, regulagem da pressão e introdução de uma certa quantidade de óleo para a lubrificação de todas as partes mecânicas dos componentes pneumáticos.

A utilização desta unidade de serviço é indispensável em qualquer tipo de sistema pneumático, do mais simples ao mais complexo. Ao mesmo tempo em que permite aos componentes trabalharem em condições favoráveis, prolonga a sua vida útil.

Uma duração prolongada e funcionamento regular de qualquer componente em um circuito depende do grau de filtragem, da isenção de umidade, da estabilidade da pressão de alimentação do equipamento e da lubrificação das partes móveis.

Isto tudo é, literalmente, superado, quando se aplica nas instalações dos dispositivos, máquinas, etc., os componentes de tratamento preliminar do ar comprimido após a tomada de ar, ou seja, filtro, válvula reguladora de pressão (regulador) e lubrificador, que reunidos formam a unidade de condicionamento ou lubrefil. 2.0 - FILTROS DE AR COMPRIMIDO

A função de um filtro de ar comprimido é reter as partículas de impureza, bem como a água condensada presentes no ar que passa por ele. A figura 1 ilustra a vista em corte.

O ar comprimido, ao entrar no corpo (2) é forçado a um movimento de rotação por meio de “rasgos direcionais” (1). Com isso, separam-se as impurezas maiores, bem como as gotículas de água, por meio de força centrífuga e depositam-se então no fundo do corpo. O condensado acumulado no fundo do corpo deve ser eliminado, o mais tardar ao atingir a

marca do nível máximo, já que se isso não ocorrer, o condensado será arrastado novamente pelo ar que passa.

As partículas sólidas, maiores que a porosidade do filtro (3), são retidas por ele. Com o tempo, o acúmulo destas partículas impede a passagem do ar. Portanto, o elemento filtrante deve ser limpo ou substituído a intervalos regulares.

Figura 1 - Filtro de ar. 3.0 - DRENOS DOS FILTROS

Os drenos são dispositivos fixados na parte inferior dos corpos que servem para eliminar o condensado e impurezas, retidos pela ação de filtragem. Podem ser manuais ou automáticos. 3.1 - Dreno Manual

________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Equipamentos - 17

O dreno manual em presença do condensado permanece inativo, retendo-o no interior do corpo. Para eliminar o condensado retido é necessária a


interferência humana, a qual comanda manualmente a abertura de um obturador, criando uma passagem pela qual a água e as impurezas são escoadas por força da pressão do ar no interior do corpo.

Extraídas as impurezas, o ar escapa e o obturador deve ser recolocado em sua posição inicial.

A – Dreno manual; B – Defletor inferior; C – Copo; D – Defletor superior; E – Orifício de entrada; F – Elemento filtrante; G – Orifício

de saída.

Figura 2 – Dreno manual. 3.2 - Dreno Automático

O dreno automático é utilizado para evacuar o condensado retido no interior do corpo, sem necessidade de interferência humana.

O funcionamento do dreno automático, considerando-se a figura 3, é o que segue:

Figura 3 - Dreno automático.

Pelo furo número 6, o condensado atinge a câmera entre as vedações 1 e 2. Com o aumento do nível do condensado o flutuador número 3 se ergue. A um determinado nível, abre-se a passagem número 7. O ar comprimido existente no corpo passa por ela e

desloca o êmbolo número 5 para a direita. Com isso se abre o escape para o condensado.

Pelo escape número 4, o ar só passa lentamente, mantendo-se com isso, aberta por um tempo ligeiramente maior a saída do condensado. 4.0 - REGULADOR DE PRESSÃO COM EXAUSTÃO

O regulador tem por função manter constante a pressão de trabalho (secundário) independente da pressão da rede (primária) e consumo do ar. A pressão primária tem que ser sempre maior que a secundária. A pressão é regulada por meio da membrana (1).

Uma das faces da membrana é submetida à pressão de trabalho. De outro lado, atua uma mola (2) cuja pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem (3).

Com aumento da pressão de trabalho a membrana se movimenta contra a força da mola.

Com isso, a secção nominal de passagem na sede da válvula (4) diminui progressivamente, ou se fecha totalmente. Isto significa que a pressão é regulada pelo fluxo.

Na ocasião do consumo a pressão diminui e a força da mola reabre a válvula. Com isso, o manter da pressão regulada se torna um constante abrir e fechar da válvula. Para evitar a ocorrência de uma vibração indesejável, sobre o prato da válvula (6) é constituído um amortecimento por mola (5) ou ar. A pressão de trabalho é indicada por um manômetro.

Se a pressão crescer demasiado do lado secundário, a membrana é pressionada contra a mola. Com isso, abre-se a parte central da membrana e o ar em excesso vai pelo furo de escape para a atmosfera.


Figura 4 – Regulador de pressão com exaustão (escape).


b) Manômetros em que a medição de

pressão se faz equilibrando a força produzida sobre uma área conhecida, com uma força mensurável;

5.0 - REGULADOR DE PRESSÃO SEM ESCAPE

Comercialmente encontram-se reguladores de pressão sem abertura de escape. Nesses casos, não se pode permitir a fuga do ar contido nos sistemas para a atmosfera.

c) Manômetros em que a medição de pressão se faz por equilíbrio da força produzida numa área conhecida com a tensão atuante num meio elástico.

O funcionamento, baseando-se na figura 5, é o que segue:

Por meio de parafusos de ajuste (2) é tencionada a mola (8) juntamente com a membrana (3). Conforme a regulagem da mola (8), a passagem do primário para o secundário se torna maior ou menor. Com isso o pino (6) encostado à membrana afasta ou aproxima da vedação (6) do assento.

O manômetro de diafragma, também conhecido por manômetro de Bourdon, pertence a este último conjunto de medidores.

Se do lado secundário não houver consumo de ar, a pressão cresce e força a membrana (3) contra a mola (8). Desta forma, a mola (7) pressiona o pino para baixo e a passagem é fechada pela vedação (5). Somente quando houver demanda de ar pelo secundário é que o ar comprimido do lado primário voltará a passar.

Figura 6 – Vista frontal de um manômetro de Bourdon.

Assim, o manômetro de Bourdon é um transdutor de pressão que emprega um elemento elástico (diafragma) Este, por sua vez, consiste, basicamente, em um tubo curvo, flexível e de seção transversal oval, tendo sua tomada de pressão em uma de suas extremidades, fixada, sendo a outra selada e livre para se movimentar.

Figura 5 - Regulador de pressão sem escape. Quando a pressão é aplicada em sua entrada, a seção oval vai se tornando circular, havendo então uma deflexão da extremidade do tubo. Medindo-se esta deflexão pode-se inferir sobre o valor da pressão. Isto é feito empregando-se um transdutor de deslocamento, ou mais simplesmente, associando-se um ponteiro à extremidade móvel do tubo. A figura 7 ilustra o exposto.

6.0 - MANÔMETROS A pressão, como citado anteriormente, é normalmente medida em relação à pressão atmosférica e é chamada pressão relativa. Pode ser positiva ou negativa. A pressão no vácuo é menor que a pressão atmosférica. A pressão absoluta é igual à soma das pressões atmosférica e relativa.

Existem três categorias de medidores de pressão:

a) Manômetros em que a medição de pressão se faz por equilíbrio com uma coluna de líquido de densidade conhecida;


Figura 7 – Princípio de funcionamento do manômetro.


A figura 8 apresenta a vista interna de um manômetro deste tipo.

O desvio do ar, enriquecido com óleo, é feito por intermédio da bucha F. As gotas grandes demais recaem no ambiente E. Somente a neblina ar-óleo chega através do canal G, para saída B.

Figura 8 – Vista interna do manômetro. 7.0 - LUBRIFICADOR DE AR COMPRIMIDO

O lubrificador tem a tarefa de abastecer suficientemente, com materiais lubrificantes, os elementos pneumáticos.

Os lubrificadores de óleo trabalham, geralmente, segundo o princípio Venturi. A diferença de pressão DeltaP (queda de pressão), ente a pressão antes do bocal nebulizador e a pressão no ponto estrangulador do bocal, será aproveitada para sugar o óleo de um reservatório e de misturá-lo com o ar em forma de neblina.

O lubrificador de ar somente começa a funcionar quando existe um fluxo superficialmente grande. Quando houver uma pequena demanda de ar, a velocidade no bocal é insuficiente para gerar uma depressão (baixa pressão) que possa sugar o óleo do reservatório.

Deve-se, portanto, prestar atenção aos valores de vazão (fluxo) indicados pelo fabricante.

O funcionamento do lubrificador, baseando-se na figura 9, é o que segue: A corrente de ar no lubrificador vai de A para B. A válvula de regulagem H desvia o ar através do bocal C para o ambiente do reservatório. O ar se enriquece com o óleo, o qual corre, provocada pela pressão no reservatório e pela depressão em C através da mangueira plástica, caindo no ambiente D. Com o parafuso de regulagem K é dada a possibilidade de regular as gotas de óleo por unidade de tempo.

Figura 9 - Lubrificador de ar comprimido.



CAPÍTULO 6: ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE

FUNÇÃO RETILÍNEA

b) - Cilindro duplex contínuo (Tandem); RESUMO c) - Cilindro duplex geminado (múltiplas

posições); Neste capítulo são analisados os cilindros pneumáticos e os seus tipos.

d) - Cilindro de impacto; e) - Cilindro de tração por cabos.

1.0 - INTRODUÇÃO 2.0 - CILINDROS DE SIMPLES AÇÃO Para converter a energia pneumática em

trabalho é necessário empregar-se os conversores de energia.

Os cilindros de simples ação são acionados por ar comprimido de um só lado e, portanto, trabalham em apenas uma direção. Em uma aplicação qualquer, o conversor é

ligado mecanicamente à carga. Assim, ao ser influenciado pelo ar comprimido, sua energia é convertida em força ou torque, que é transferido para a carga.

O retrocesso efetua-se mediante uma mola ou por uma força externa. A força da mola é calculada para que ela possa retroceder o pistão em posição inicial, com uma velocidade suficientemente alta, sem absorver, porém, energia elevada.

Tais conversores se dividem em três grupos, ou seja, os que produzem movimentos:

Em cilindros de ação simples com mola montada, o curso do êmbolo é limitado pelo comprimento da mola.

a) Lineares, os quais são constituídos de componentes que convertem a energia pneumática em movimento linear ou angular. São representados pelos cilindros pneumáticos. Dependendo da natureza dos movimentos, velocidade, força, curso, haverá um mais adequado para a função;

Por esta razão, se fabricam cilindros de ação simples só com comprimento de até aproximadamente 100 mm. Estes elementos de trabalho empregam-se principalmente para fixar, expulsar, prensar, elevar, alimentar, etc.

b) Rotativos, os quais convertem energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor contínuo. São representados pelos motores pneumáticos;

c) Oscilantes, os quais convertem energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor limitado por um determinado número de graus.

Este texto analisa os cilindros pneumáticos, os

quais se diferenciam entre si por detalhes construtivos, em função de suas características de funcionamento e utilização.

Figura 1 - Cilindro de simples ação. Basicamente, existem dois tipos de cilindros,

ou seja, de simples efeito ou simples ação e duplo efeito ou dupla ação, com e sem amortecimento.

Além disto existem outros tipos de construção derivados, tais como:

________________________________________________________________________________________________ Capítulo 6: Elementos pneumáticos de Função Retilínea - 21

Na execução mostrada na figura 1, o curso de trabalho é feito por uma mola e o retrocesso por ar comprimido. Um de seus empregos típicos é a atuação ao faltar energia como em freios de caminhões e vagões ferroviários. a) - Cilindro de dupla ação com haste dupla;


3.0 - CILINDRO DE MEMBRANA PLANA 6.0 - CILINDRO COM AMORTECIMENTO NOS FINS

DE CURSO Os cilindros de membrana plana também são

conhecidos como caixa de comprimido ou caixa de força.

Quando volumes grandes e pesados são movimentados por um cilindro, emprega-se um sistema de amortecimento para evitar impactos secos ou até danos.

Uma membrana, que pode ser de borracha, de material sintético ou também metálico, assume a tarefa do êmbolo. A haste do êmbolo é fixada no centro da membrana. Neste caso a vedação deslizante não existe. Em ação existe somente o atrito, provocado pela dilatação da membrana.

Antes de alcançar a posição final, um êmbolo de amortecimento interrompe o escape direto do ar, deixando somente uma passagem pequena, geralmente regulável. Com o escape de ar restringido, cria–se uma sobrepressão que, para ser vencida absorve grande parte de energia e resulta em perda de velocidade nos fins de curso. Invertendo o movimento do êmbolo, o ar entra sem impedimento pelas válvulas no cilindro e o êmbolo pode, com força e velocidade total, retroceder.

Ele é empregado na fabricação de ferramentas de dispositivos, bem como em prensas de cunhar, rebitar e fixar peças em lugares estreitos. 4.0 - CILINDRO DE MEMBRANA DE PROJEÇÃO

Uma construção similar à anterior encontra-se em cilindros de membrana de projeção. Quando da adição de ar comprimido, ela se projeta e desenvolve no interior do cilindro, movimentando a haste do êmbolo para fora. Este sistema permite fazer cursos maiores (aproximadamente 50-80mm) do que os cilindros de membrana plana. O atrito, neste caso, é consideravelmente menor.

Figura 3 - Cilindro com amortecimento no fim de

curso. 5.0 - CILINDRO DE DUPLA AÇÃO

Existem outras possibilidades de amortecimento, a saber: A força do ar comprimido movimenta o pistão

do cilindro de dupla ação em duas direções. Será produzida uma determinada força no avanço, bem como no retrocesso.

a) Amortecimento não regulável em ambos os lados;

b) Amortecimento não regulável de um só lado do êmbolo; Cilindros de dupla ação são utilizados

especialmente onde é necessário também em retrocesso, exercer uma função de trabalho. O curso, em princípio, é limitado, porém é importante levar em consideração a deformação por flexão e flambagem.

c) Amortecimento regulável de um só lado do êmbolo.

A vedação, neste caso, efetua-se mediante êmbolo (pistão de dupla vedação).

7.0 - CILINDROS COM HASTE PASSANTE DE AMBOS OS LADOS

Este cilindro de haste passante possui algumas vantagens, ou seja, a haste é melhor guiada devido a dois mancais de guia. Isto possibilita a admissão de uma ligeira carga lateral. Os elementos sinalizadores podem ser montados na parte livre da haste do êmbolo.

Neste caso, a força é igual em ambos os lados (mesma área de pressão). 8.0 - CILINDRO TANDEM


Nesta construção se trata de dois cilindros de dupla ação, os quais formam uma só unidade. Desta forma, com simultânea carga nos dois êmbolos, a força Figura 2 - Cilindros de dupla ação.


A força de impacto é muito grande em relação ao tamanho de construção dos cilindros. Geralmente empregam-se estes cilindros em pequenas prensas. Em relação ao diâmetro do cilindro podem ser alcançadas energias cinéticas de 25 a 500 Nm.

é uma soma das forças dos dois cilindros. O uso desta construção é necessário para obter grande força, quando o diâmetro do cilindro, é problemático (espaço pequeno).

Figura 4 - Cilindro Tandem. 9.0 - CILINDRO DE POSIÇÃO MÚLTIPLA O cilindro de posição múltipla é formado de dois ou mais cilindros de dupla ação. Estes elementos estão, como ilustrado, unidos um ao outro. Os cilindros movimentam-se, conforme o lado de pressão, individualmente. Com dois cilindros de cursos diferentes obtêm-se quatro posições. Os seus empregos típicos são carregar estantes com esteira transportadora, acionar alavancas e dispositivos selecionador (bom, refugo, recuperação).

Figura 5 – Cilindro de posição múltipla.

10.0 - CILINDRO DE IMPACTO (PERCUSSOR) O uso dos cilindros pneumáticos normais na técnica de deformação é limitado. Um cilindro ideal para alta energia cinética é o cilindro de impacto. Cilindros percussores desenvolvem uma velocidade de 7,5-10 m/s (velocidade nominal 1-2 m/s). Esta velocidade só pode ser alcançada por uma construção especial. A energia destes cilindros será empregada para pensar, rebordar, rebitar, cortar, etc.

Para deformação profunda, a velocidade diminui rapidamente, assim como a energia cinética, razão pela qual este cilindro não é bem apropriado para este fim.

Figura 6 - Cilindro de impacto. 11.0 - CILINDROS TRACIONADOR DE CABOS

Aqui se trata de um cilindro de ação dupla. De cada lado do êmbolo está fixado um cabo, guiado por rolos. Este cilindro trabalha tracionando. Utilização: Abertura e fechamento de portas, grandes cursos com pequenas dimensões de construção.

12.0 - CILINDRO ROTATIVO

Na execução com cilindro de ação dupla, a haste de êmbolo tem um perfil dentado (cremalheira). A haste de êmbolo aciona com esta cremalheira uma engrenagem, transformando o movimento linear em um movimento rotativo à esquerda ou direita, sempre segundo a direção do curso. Os campos de rotação usuais são vários, isto é, de 45o – 90o – 180o – 290o – até 720o. Um parafuso de regulagem possibilita, porém a determinação do campo de rotação parcial, dentro do total. O momento de torção depende da pressão, da área do êmbolo e da relação de transmissão. Acionamento giratório emprega-se para virar peças, curvar tubos, regular instalações de ar condicionado, acionamento de válvulas de fechamento e válvulas-borboleta, etc.



CAPÍTULO 7: ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE

AÇÃO ROTATIVA

O modo de trabalho dos motores de pistão axial é similar ao dos motores de pistão radial.

RESUMO

Neste capítulo são analisados os motores pneumáticos e os seus tipos. Um disco oscilante transforma a força de 5

cilindros, axialmente posicionados, em movimento giratório. Dois pistões são alimentados simultaneamente com ar comprimido. Com isso se obtém um momento de inércia equilibrada, garantindo um movimento do motor uniforme e sem vibrações.

1.0 - INTRODUÇÃO Como citado anteriormente, os conversores rotativos convertem energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor contínuo e são representados pelos motores pneumáticos;

Existem motores pneumáticos com rotação à direita e à esquerda. A rotação máxima está fixada em 5000 rpm. A faixa de potência em pressão normal de ar está em 1,5 – 19 kW.

Os motores pneumáticos estão classificados, segundo a construção, como:

a) Motor de pistão; b) Motor de palhetas; c) Motor de engrenagem; d) Turbinas.

São características desses motores:

a) Regulagem sem escala de rotação e

do momento de torção;

Figura 1 - Motor axial. b) Construção leve e pequena; c) Seguro contra sobre carga; d) Insensível contra poeira, água, calor,

frio; 3.0 - MOTOR DE LAMELAS (PALHETAS)

Graças à construção simples e de pequeno peso, os motores pneumáticos geralmente são fabricados como máquinas rotativas com lamelas.

e) Seguro contra explosão; f) Grande faixa de rotação; g) Conservação e manutenção

insignificantes; Estes são, em princípio, contrários aos compressores de células múltiplas (compressor rotativo). h) Sentido de rotação fácil de inverter.

O rotor está fixado excentricamente em um espaço cilíndrico. O rotor é dotado de ranhuras. As palhetas colocadas nas ranhuras serão, pela força centrífuga, afastadas contra a parede interna do cilindro. As vedações individuais das câmaras são garantidas.

2.0 – MOTORES DE PISTÃO

Este tipo está sub-classificado em motores de pistão radial e axial. Por pistões em movimento inverso, o ar, através de uma biela, aciona o eixo de motor. Para que seja garantido um movimento sem golpes e vibrações são necessários vários pistões. A capacidade dos motores depende da pressão de entrada, número de pistões, área dos pistões e do curso dos mesmos.

Por meio de pequena quantidade de ar, as palhetas serão afastadas contra a parede interna do cilindro, já antes de acionar o motor.

________________________________________________________________________________________________ Capítulo 7: Elementos Pneumáticos de Ação Rotativa - 24

Em tipos de construção diferente, o encosto das palhetas é feito por pressão de molas. Motores


desta execução têm geralmente entre três a dez palhetas. Estas formam no motor câmaras de trabalho, nas quais pode atuar o ar, sempre de acordo com o tamanho da área das palhetas. O ar entra na câmara menor, se expandindo na medida do aumento da câmara. 4.0 - MOTORES DE ENGRENAGEM A geração do momento de torção efetua-se nesta construção pela pressão de ar contra os flancos dos dentes de duas engrenagens engrenadas.

Uma engrenagem é montada fixa no eixo do motor, a outra livre no outro eixo. 5.0 - TURBO-MOTORES Turbo-motores somente podem ser empregados para trabalhos leves. A faixa de rotação, porém, é muito ampla (em equipamentos dentários até 500.000 rpm). O modo de atuar corresponde ao contrário do princípio de um tubo compressor.

________________________________________________________________________________________________ Capítulo 7: Elementos Pneumáticos de Ação Rotativa - 25


________________________________________________________________________________________________ Capítulo 8: Válvulas Pneumáticas - 26

CAPÍTULO 8: VÁLVULAS PNEUMÁTICAS

RESUMO

Neste capítulo são analisados as válvulas pneumáticas e os seus tipos. 1.0 - INTRODUÇÃO

Os comandos pneumáticos consistem em elementos de sinal, elementos de comando e elementos de trabalho. Os elementos emissores de sinal e de comando influenciam o processo dos trabalhos, razão pela qual são denominados por válvulas.

As válvulas são aparelhos de comando ou de regulagem de partida, parada e direção. Elas comandam também a pressão ou a vazão do meio de pressão armazenada em um reservatório ou movimentada por uma hidrobomba.

A denominação válvula é válida, correspondendo à linguagem internacionalmente usada, para todos tipos de construção: registros, válvulas de esfera, válvulas de assento, válvulas direcionais, etc.

Esta validade é definida pela norma DIN 24300, conforme recomendação da CETOP (Comissão Européia de Transmissão Óleo-Hidráulicas e Pneumáticas).

As válvulas, segundo as suas funções, são subdivididas em cinco grupos:

a) Válvulas direcionais; b) Válvulas de bloqueio; c) Válvulas de pressão; d) Válvulas de fluxo (vazão); e) Válvulas de fechamento.

2.0 – VÁLVULAS DIRECIONAIS As válvulas direcionais são aparelhos que influenciam o percurso de um fluxo de ar, principalmente nas partidas, nas paradas e na direção do fluxo. 2.1 – Simbologia de Válvulas

Em esquemas pneumáticos usam-se símbolos para a descrição de válvulas emissoras de sinal, de

comando e para válvulas direcionais de 2, 3, 4 ou 5 vias.

Estes símbolos não caracterizam o tipo de construção, mas somente a função das válvulas.

As válvulas simbolizam-se com quadrados, sendo que o número de quadrados unidos indica o número de posições de que uma válvula pode assumir.

O número de vias é o número de conexões de trabalho que a válvula possui. São consideradas como vias a conexão de entrada de pressão, conexões de utilização e as de escape. Para fácil compreensão do número de vias de uma válvula de controle direcional podemos também considerar que:

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

Os fechamentos são indicados dentro dos quadrados com tracinhos transversais.

Para escape não provido para conexão (não canalizado ou livre), tem-se:



No escape provido para conexão (canalizado) tem-se:

Uma regra prática para a determinação do número de vias consiste em separar um dos quadrados (posição) e verificar quantas vezes o(s) símbolo(s) interno(s) toca(m) os lados do quadro, obtendo-se, assim, o número de orifícios e em correspondência o número de vias.

Preferencialmente, os pontos de conexão deverão ser contados no quadro da posição inicial.

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

Os orifícios são identificados como segue:

a) Nº 1 - alimentação: orifício de suprimento principal;

b) Nº 2 - utilização, saída: orifício de aplicação em válvulas de 2/2, 3/2 e 3/3;

c) Nºs 2 e 4 - utilização, saída: orifícios de aplicação em válvulas 4/2, 4/3, 5/2 e 5/3;

d) Nº 3 - escape ou exaustão: orifícios de liberação do ar utilizado em válvulas 3/2, 3/3, 4/2 e 4/3;

e) Nºs 3 e 5 - escape ou exaustão: orifício de liberação do ar utilizado em válvulas 5/2 e 5/3;

f) Orifício número 1 corresponde ao suprimento principal, 2 e 4 são aplicações, 3 e 5 escapes;

g) Orifícios de pilotagem são identificados da seguinte forma: 10, 12 e 14. Estas referências baseiam-se na identificação do orifício de alimentação 1;

h) Nº 10 - indica um orifício de pilotagem que, ao ser influenciado, isola, bloqueia, o orifício de alimentação;

i) Nº 12 - liga a alimentação 1 com o orifício de utilização 2, quando ocorrer o comando;

j) Nº 14 - comunica a alimentação 1 com o orifício de utilização 4, quando ocorrer a pilotagem.

Quando a válvula assume sua posição inicial

automaticamente (retorno por mola, pressão interna) não há identificação no símbolo.

Em muitas válvulas, a função dos orifícios é identificada literalmente. Isso se deve principalmente às normas DIN (DEUTSCHE NORMEN), que desde março de 1996 vigoram na Bélgica, Alemanha, França, Suécia, Dinamarca, Noruega e outros países.

Segundo a Norma DIN 24.300, Blatt 3, Seite 2, Nr. 0.4. de março de 1966, a identificação dos orifícios é a seguinte:

a) Linha de trabalho (utilização): A, B, C; b) Conexão de pressão (alimentação): P; c) Escape ao exterior do ar comprimido

utilizado pelos equipamentos pneumáticos (escape, exaustão): R,S,T;

d) Drenagem de líquido: L; e) Linha para transmissão da energia de

comando (linhas de pilotagem): X,Y, Z.

Os escapes são representados também pela letra E, seguida da respectiva letra que identifica a utilização (normas N.F.P.A.). Como exemplos, tem-se: EA - significa que os orifícios em questão são a exaustão do ponto de utilização A;



EB - escape do ar utilizado pelo orifício B.

A letra D, quando utilizada, representa orifício de escape do ar de comando interno. 2.2 - Acionamentos ou Comandos

As válvulas exigem um agente externo ou interno que desloque suas partes internas de uma posição para outra, ou seja, que altere as direções do fluxo, efetue os bloqueios e liberação de escapes.

Os elementos responsáveis por tais alterações são os acionamentos, que podem ser classificados em:

a) Comando Direto, quando a força de acionamento atua diretamente sobre qualquer mecanismo que cause a inversão da válvula;

b) Comando Indireto, quando a força de acionamento atua sobre qualquer dispositivo intermediário, o qual libera o comando principal que, por sua vez, é responsável pela inversão da válvula. Estes acionamentos são também chamados de combinados, servos, etc.

Os símbolos de acionamento desenham-se horizontalmente nos quadrados. 2.2.1 - Acionamento por força muscular

2.2.2 - Acionamento mecânico

2.2.3 - Acionamento elétrico

2.2.4 - Acionamento pneumático Acionamento direto:

Acionamento indireto:

2.2.5 - Acionamento combinado

2.3 – Classificação Segundo o Tempo de

Acionamento

Tem-se:

a) Acionamento contínuo: Durante o tempo de comutação, a válvula é acionada mecânica, manual, pneumática ou eletricamente. O retorno efetua-se manual ou mecanicamente pela mola;

b) Acionamento Momentâneo (impulso): A válvula é comutada por um impulso. Uma nova comutação é feita por um segundo impulso emitido por outro elemento de sinal, repondo a válvula na posição inicial.

Em circuitos em cadeia e em processo automático, empregam-se principalmente os comandos por impulsos.



2.4 - Características de Construção

O princípio de construção da válvula é determinante para a vida útil, a força de acionar, o modo de acionar, a possibilidade de ligação e o tamanho de construção.

Segundo o tipo de construção distinguem-se: Válvulas de sede:

a) Válvulas de sede esféricas (de assento); b) Válvulas de sede de prato.

Válvulas de corrediça:

a) Corrediça longitudinal (carretel); b) Corrediça plana longitudinal (comutador); c) Corrediça giratória (disco).

2.4.1 - Válvulas de sede ou de assento

As ligações de válvulas de sede são abertas e fechadas por esferas, prato ou cone.

A vedação das sedes de válvula efetua-se de maneira simples, geralmente com elementos elásticos de vedação.

As válvulas de sede têm poucas peças de desgaste e têm, portanto, uma longa vida útil.

Elas são robustas e insensíveis à sujeira. A força de acionamento é relativamente alta,

pois é necessário vencer a força da mola de retorno e do ar comprimido agindo sobre a área do obturador. 2.4.2 - Válvula de sede esférica

A construção das válvulas de sede esférica é muito simples e, portanto, de preço vantajoso. Estas válvulas se caracterizam pela pequena construção.

Uma mola aperta uma esfera contra a sede, evitando que o ar comprimido passe da ligação de pressão P para o canal de trabalho A. Por acionamento da haste da válvula, afasta-se a esfera da sede. Para isto, é necessário vencer a força da mola e a força de comando (aberto ou fechado) e 2 ligações comandadas, entrada e saída.

Com um canal de exaustão pela haste, elas podem ser empregadas também como válvulas direcionais de três vias.

O acionamento das válvulas efetua-se manual ou mecanicamente. 2.4.3 - Válvula de sede de prato

As válvulas desse tipo possuem uma vedação simples e boa. O tempo de comutação é curto.

Um pequeno movimento do prato libera uma área bastante grande para o fluxo de ar.

Também estas, como as de sede esféricas, são insensíveis à sujeira e têm uma longa vida útil.

Ao acionar o apalpador são interligadas entre si, num campo limitado, todas as três ligações: P, A, e R. Isto provoca, quando em movimento lento, um escape livre de um grande volume de ar, sem ser aproveitado para o trabalho.

Quando isto ocorre, dize-se que existe exaustão cruzada. 3.0 – VÁLVULAS DE BLOQUEIO

Estas válvulas são aparelhos que fecham a passagem em uma direção, dando passagem em direção contrária.

A própria pressão aciona a peça vedante e ajuda, com isso, a vedação da válvula. 3.1 - Válvula de Retenção

Esta válvula pode fechar completamente a

passagem em uma direção. Em direção contrária, passa o ar com a

mínima queda possível de pressão. O fechamento de uma direção pode ser feito

por cone, esfera, placa ou membrana. 3.2 - Válvula Alternadora (função lógica “OU”)

Também chamada válvula de comando ou

válvula de dupla retenção. Esta válvula tem duas entradas, P1 e P2, e

uma saída, A. Entrando ar comprimido em P1, a esfera fecha a entrada P2 e o ar flui de P1 para A. Em sentido contrário, quando o ar flui de P2 para A, a entrada P1 será fechada.

No retorno do ar, quer dizer, quando um lado de um cilindro ou de uma válvula entra em exaustão, a esfera permanece na posição em que se encontrava antes do retorno do ar. Resumindo: Uma saída em A é possível quando existe um sinal P1 ou P2 (A = X+Y).

Esta válvula também seleciona os sinais das válvulas pilotos provenientes de diversos pontos e evita o escape do ar através de uma segunda válvula. Devendo ser um cilindro ou uma válvula acionada de dois ou mais lugares, é necessário empregar uma válvula alternadora (dupla retenção). 3.3 - Válvula Reguladora de Fluxo Unidirecional

Também conhecida como válvula reguladora

de velocidade. Nesta válvula, a regulagem do fluxo é feita somente em uma direção. Uma válvula de retenção fecha a passagem numa direção e o ar pode fluir somente através da área regulada.

Em sentido contrário, o ar passa livre através da válvula de retenção aberta.

Empregam-se estas válvulas para a regulagem da velocidade em cilindros pneumáticos.



3.4 - Regulagem de Entrada de Ar Estas válvulas podem ser montadas para a

regulagem da entrada de ar. O ar em exaustão sai, através da válvula de

retenção, no lado do escape. Ligeiras oscilações de carga na haste do pistão, provocadas, por exemplo, ao passar pela chave fim de curso, resultam em grandes diferenças de velocidades do avanço.

A regulagem na entrada emprega-se em cilindros de simples ação e cilindros de dupla ação de pequeno volume. 3.5 - Regulagem da Exaustão

Na regulagem da exaustão o ar flui da

alimentação, livre para cilindro. O ar da exaustão, porém, será regulado. Nisto,

a haste do êmbolo está submetida entre duas pressões de ar. Esta montagem da válvula reguladora de fluxo melhora muito a conduta de avanço. Em cilindros de dupla ação, dever-se-ia, portanto, prever sempre uma regulagem da exaustão. Em cilindros de pequeno volume ou de pequeno curso, a pressão do lado da exaustão não pode aumentar suficientemente rápido, sendo eventualmente obrigatório o emprego do conjunto de válvulas reguladoras de fluxo para a entrada e para a exaustão. 3.6 - Válvula Reguladora de Fluxo Unidirecional

com Acionamento Mecânico Regulável São empregadas quando há necessidade de

alterar a velocidade de um cilindro, de ação simples ou dupla, durante seu trajeto.

Com cilindros de ação dupla, pode ser utilizada como amortecimento de fim de curso.

Antes do avanço ou recuo se completar, a massa é sustentada por um fechamento ou redução da secção transversal de exaustão. Esta aplicação se fará quando for recomendável um reforço no amortecimento de fim de curso.

Por meio de um parafuso pode-se regular uma velocidade base. Um came, que força o rolete para baixo, regula a secção transversal de passagem.

Em sentido contrário, o ar desloca uma vedação de seu assento e passa livremente.

Esta válvula pode ser usada normal aberta ou normal fechada.

3.7 - Válvula de Escape Rápido Válvulas de escape rápido se prestam para

aumentar a velocidade dos êmbolos nos cilindros. Tempos de retorno elevados, especialmente em cilindros de ação simples, podem ser eliminados desta forma.

A válvula está provida de conexão de pressão (P) e conexão de escape (R) bloqueáveis.

Se houver pressão em P, o elemento de vedação adere ao assento de escape.

Dessa forma, o ar atinge a saída pela conexão de utilização A. Quando a pressão em P deixa de existir, o ar, que agora retorna pela conexão A, movimenta o elemento de vedação contra a conexão P, e provoca o seu bloqueio. Dessa forma, o ar pode escapar por r, rapidamente, para a atmosfera.

Evita-se, com isso, que o ar de escape seja obrigado a passar por uma canalização longa e de diâmetro pequeno, até a válvula de comando.

O mais recomendável é colocar o escape rápido diretamente no cilindro, ou então, o mais próximo possível do mesmo. 3.8 - Expulsor Pneumático

Emprega-se na indústria, há muito tempo, o ar comprimido para limpar e expulsar peças.

O consumo de ar, neste caso, é alto. Ao contrário do método conhecido, no qual o consumo de ar da rede é contínuo, com o expulsor trabalha-se mais economicamente.

O aparelho consiste em um reservatório com uma válvula de escape rápido.

O volume de reservatório corresponde ao volume de ar necessário.

Como o elemento de sinal emprega-se uma válvula direcional de 3/2 vias, normal aberta.

O ar comprimido flui para o reservatório através da válvula direcional de 3/2 vias e da válvula de escape rápido.

Acionada a válvula, o fluxo para o reservatório será interrompido e o canal até a válvula de escape rápido será exaurido. O ar do reservatório flui, neste momento, rapidamente, através da válvula de escape, para a saída R.

Devido a este golpe concentrado de ar, podem-se expulsar peças, de dispositivos; ferramentas de corte, de esteiras transportadoras; dispositivos de separação de equipamentos, de embalagens.

O comando para a expulsão pode ser feito através de processo manual, mecânico, pneumático ou eletropneumático.

3.9 - Válvula de Duas Pressões (Função Lógica

“E”)

Esta válvula tem duas entradas, P1 e P2, e uma saída, A. Só haverá uma saída em A, quando estiverem os dois sinais de entrada P1 “E” P2. (A = X. Y).

Um sinal de entrada em P1 e P2 impede o fluxo para a, em virtudes das forças diferenciais no pistão corrediço. Existindo diferença de tempos nos sinais de entrada, o sinal atrasado vai para a saída.



Quando há diferença de pressão dos sinais de entrada, a pressão maior fecha em lado da válvula, e a pressão menor vai para a saída A.

Emprega-se esta válvula principalmente em comando de bloqueio, comando de segurança e funções de controle em combinações lógicas.


ANEXO: SÍMBOLOS PNEUMÁTICOS

________________________________________________________________________________________________ Anexo: Símbolos Pneumáticos - 32


________________________________________________________________________________________________

Anexo: Símbolos Pneumáticos - 36


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Anexo: Símbolos Pneumáticos - 37

cm 106 - pneumática básica (apostila)

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