festo - pneumática básica

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Peter Croser, Frank Ebel

PneumticaNvel Bsico

Festo

Festo Didactic TaC - Treinamento e Consultoria

Ordem n: Descrio: Designao: Edio: Layout: Gravuras: Autor:

09131 PNEUM.GS.LEHRB D.LB-TP101-1-GB 10/2002 B. Huber D. Schwarzenberger, T. Ocker P. Croser, F. Ebel

Copyright por Festo Didactic GmbH & Co., 73770 Denkendorf 2002 So proibidas a cpia, distribuio e utilizao deste documento, bem como a comunicao de seu contedo a outros sem autorizao expressa. Os transgressores sero responsveis pelo pagamento dos danos. Todos os direitos reservados, em particular o direito de registro de patente, modelo de utilidade ou design ornamental.

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CAPTULO 1 FUNDAMENTOS DA PNEUMTICA .......................................................... 41.1 FUNDAMENTOS DA FSICA ................................................................................................................ 5

CAPTULO 2 DISTRIBUIO E GERAO DE AR ....................................................... 102.1 2.3 2.4 2.6 PREPARAO DE AR ....................................................................................................................... 11 RESERVATRIOS ............................................................................................................................ 15 SECADORES DE AR.......................................................................................................................... 17 UNIDADE DE TRATAMENTO DE AR .................................................................................................. 25

CAPTULO 3 ATUADORES E ELEMENTOS DE TRABALHO ....................................... 363.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 38 CILINDROS DE SIMPLES AO......................................................................................................... 37 CILINDROS DE DUPLA AO ........................................................................................................... 39 CILINDROS SEM HASTE ................................................................................................................... 45 CONSTRUO DO CILINDRO ........................................................................................................... 48 CARACTERSTICAS DE DESEMPENHO DO CILINDRO ......................................................................... 51 MOTORES ....................................................................................................................................... 57 INDICADORES PTICOS ................................................................................................................... 59 OUTROS ELEMENTOS DE TRABALHO .............................................................................................. 60

CAPTULO 4 VLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL .............................................. 644.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 FUNCIONAMENTO........................................................................................................................... 65 VLVULA 2/2 VIAS ......................................................................................................................... 66 VLVULA DE 3/2 VIAS .................................................................................................................... 66 VLVULA DE 4/2 VIAS .................................................................................................................... 78 VLVULA DE 4/3 VIAS .................................................................................................................... 80 VLVULA DE 5/2 VIAS .................................................................................................................... 82 VLVULA DE 5/3 VIAS .................................................................................................................... 85 VALORES DE FLUXO DAS VLVULAS .............................................................................................. 86 OPERAES CONFIVEIS DE VLVULA ........................................................................................... 87

CAPTULO 5 VLVULAS DE RETENO, FLUXO E PRESSO, COMBINAO DE VLVULAS ..................................................................................................................... 885.1 5.2 5.3 5.4 VLVULAS DE RETENO .............................................................................................................. 89 VLVULAS REGULADORAS DE FLUXO ............................................................................................ 96 VLVULAS DE PRESSO ............................................................................................................... 101 VLVULAS COMBINADAS ............................................................................................................ 103

CAPTULO 6 SMBOLOS E PADRES EM PNEUMTICA ......................................... 1093.1 3.2 SMBOLOS E DESCRIO DOS COMPONENTES ............................................................................... 110 REQUISITOS DE SEGURANA PARA SISTEMAS PNEUMTICOS ........................................................ 121

CAPITULO 7 COMANDO SEQUENCIAL ...................................................................... 1246.1 6.2 6.3 SELEO E COMPARAO DO MEIO DE TRABALHO E DE CONTROLE ............................................ 126 TEORIA DE CONTROLE ................................................................................................................. 129 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE CONTROL ........................................................................... 133

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Captulo 1 Fundamentos da Pneumtica

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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 Quantidade Bsicas Comprimento Massa Tempo Temperatura Unidades Quantidade Derivadas Fora rea Volume Fluxo Presso Smbolo L M t T Smbolo F A V qv p Unidades Metros (m) Quilograma (kg) Segundo (s) Kelvin (K, 0 C = 273,15 K) Unidades Newton (N) = 1kg m/s2 Metros quadrados (m2) Metros cbicos (m3) (m3/s) Pascal (Pa) 1 Pa = 1 N/m2 1 bar = 105 Pa

Lei de Newton: Fora = massa acelerao F=ma 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).

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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

Presso atmosfrica flutuante

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

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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 BoyleMariotte

Lei de Boyle- O ar pode ser comprimido e se esfora para expandir. A relao Mariotte 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

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

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. O ar se expande razo de 1/273 de seu volume a uma presso Lei de Gayconstante, na temperatura de 273 K, cada vez que a temperatura se Lussac 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 V2 ou V T A alterao de volume V : V = V