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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA DE SO PAULO CAMPUS CUBATO

TECNOLOGIA DE AUTOMAO E CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS AUTOMAO PNEUMTICA

PROF. MAURO BRAGA

AUTOMAO PNEUMTICA

RAFAELA PAPOULIAS FRANA VALDIR PAIXO JNIOR

CUBATO-SP 2009

Trabalho apresentado disciplina de Automao Pneumtica, do curso de Automao Industrial, para obteno da nota referente a segunda avaliao.

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SUMRIO

AUTOMAO PNEUMTICA __________________________________________________1 1-INTRODUO ______________________________________________________________4 2- PRODUO DE AR COMPRIMIDO____________________________________________5 2.1- COMPRESSORES DINMICOS______________________________________________5 2.1.1- COMPRESSOR RADIAL __________________________________________________5 2.1.2- COMPRESSOR AXIAL____________________________________________________6 2.2- COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO ____________________________6 2.3- COMPRESSORES DE MBOLO ROTATIVO___________________________________8 2.4- COMPRESSORES ROTATIVO DE PARAFUSO_________________________________8 2.5- COMPRESSORES TIPO ROOTS _____________________________________________9 2.6- CRITRIOS PARA A ESCOLHA DE COMPRESSORES __________________________9 3- TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO ________________________________________11 3.1- IMPUREZAS_____________________________________________________________11 3.2- RESFRIADOR____________________________________________________________11 3.3- SECAGEM POR ABSORO_______________________________________________12 3.4- SECAGEM POR ADSORO_______________________________________________13 3.5- SECAGEM POR RESFRIAMENTO __________________________________________14 3.6- REGULADOR DE PRESSO _______________________________________________14 3.6.1- REGULADOR DE PRESSO COM EXAUSTO (ESCAPE) ____________________14 3.6.2- REGULADOR SEM ABERTURA DE ESCAPE _______________________________15 3.7- LUBRIFICADOR DE AR COMPRIMIDO _____________________________________15 3.8- UNIDADE DE CONSERVAO ____________________________________________17 3.8.1- MANUTENO DAS UNIDADES DE CONSERVAO ______________________17 4-DISTRIBUIO DE AR COMPRIMIDO ________________________________________18 4.1- FORMATO ______________________________________________________________18 4.2-VLVULAS DE FECHAMENTO NA LINHA DE DISTRIBUIO_________________19 4.3- MONTAGEM ____________________________________________________________19 4.3.1- MATERIAL PARA A TUBULAO________________________________________19 4.3.2-LIGAO ENTRE OS TUBOS _____________________________________________20 4.3.3-INCLINAO___________________________________________________________20 4.3.4-DRENAGEM DE UMIDADE_______________________________________________20 4.4.4-TOMADAS DE AR_______________________________________________________20 5-VLVULAS _______________________________________________________________21 5.1-VLVULAS DIRECIONAIS ________________________________________________21 5.1.1-TIPOS DE ACIONAMENTOS DE VLVULAS _______________________________23 5.1.2-TEMPO DE ACIONAMENTO______________________________________________25 5.1.2.1-ACIONAMENTO CONTNUO____________________________________________25 5.1.2.2-ACIONAMENTO MOMENTNEO (IMPULSO) _____________________________25 5.2-CARACTERSTICAS DE CONSTRUO DAS VLVULAS DIRECIONAIS ________26 5.2.1-VLVULAS DE ASSENTO________________________________________________26 5.2.1.1-VLVULAS DE SEDE ESFRICA ________________________________________26 5.2.1.2-VLVULA DE SEDE DE PRATO _________________________________________27 5.2.2.-VLVULAS CORREDIAS_______________________________________________29 5.2.2.1-VLVULA CORREDIA LONGITUDINAL ________________________________29 5.2.2.2-VLVULA CORREDIA PLANA LONGITUDINAL _________________________30

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5.2.2.3-VLVULA CORREDIA GIRATRIA ____________________________________31 5.2.3 - VLVULAS ELETROMAGNTICAS ______________________________________32 6-ATUADORES PNEUMTICOS _______________________________________________32 6.1-ATUADORES LINEARES __________________________________________________33 6.1.1-ATUADOR DE AO SIMPLES ___________________________________________33 6.1.2-ATUADOR DE AO DUPLA_____________________________________________33 6.1.2.1-CILINDRO COM HASTE PASSANTE _____________________________________34 6.1.2.2-CILINDRO DE MLTIPLAS POSIES ___________________________________35 6.1.2.3-CILINDRO DE IMPACTO _______________________________________________35 6.1.2.4-CILINDRO SEM HASTE ________________________________________________36 6.2-ATUADORES ROTATIVOS_________________________________________________36 6.2.1-ATUADOR DE GIRO LIMITADO __________________________________________36 6.2.1.1-CILINDRO DE ALETA GIRATRIA ______________________________________37 6.2.2-ATUADOR DE GIRO CONTNUO__________________________________________37 6.2.2.1-MOTORES DE PISTO _________________________________________________38 6.2.2.1.1-MOTORES DE PISTO RADIAL________________________________________38 6.2.2.1.2-MOTORES DE PISTO AXIAL _________________________________________38 6.2.2.2-MOTORES DE PALHETAS ______________________________________________39 6.2.2.3-MOTORES DE ENGRENAGENS__________________________________________39 6.2.2.4-TURBOMOTORES _____________________________________________________39 7-SENSORES DE PROXIMIDADE ______________________________________________39 7.1-SENSORES INDUTIVOS ___________________________________________________40 7.2-SENSORES CAPACITIVOS _________________________________________________40 7.3-SENSORES PTICOS______________________________________________________41 8-PROJETOS ________________________________________________________________42 8.1- DISPOSITIVO DE ALIMENTAO DE PEAS _______________________________42 8.2- DOBRADOR DE CHAPAS _________________________________________________44 8.3- PROCESSO DE FABRICAO DE PEAS ___________________________________45 8.4- DISPOSITIVO CORTADOR DE CHAPAS_____________________________________47 8.5- DISPOSITIVO CORTADOR DE CHAPAS_____________________________________48 8.6- COQUILHADEIRA _______________________________________________________50 8.7- DISPOSITIVO DE TRANSFERNCIA DE PEAS ______________________________51 8.8- PROCESSO DE USINAGEM DE PEAS ______________________________________52 9-CONCLUSO ______________________________________________________________53 10 BIBLIOGRAFIA__________________________________________________________54

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1-INTRODUO

O contedo deste documento consistir na realizao de um estudo sobre comandos pneumticos, eletropneumticos e todo o processo para tornar o ar, comprimido e til para consumo. A fim de compreender teoricamente todas as caractersticas, princpios e aplicaes do ar comprimido, o documento ir esclarecer e demonstrar os fundamentos tericos e prticos da pneumtica.

Os tpicos apresentados nesse documento referem-se a disciplina de Automao Pneumtica, onde ser demonstrado todo o processo de preparao do ar comprimido, equipamentos pneumticos e alguns projetos feitos devido ao contedo apresentado em sala de aula.

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2- PRODUO DE AR COMPRIMIDO

Para produo do ar comprimido so necessrios compressores. Esses comprimem o ar at a presso de trabalho desejada. A maioria dos acionamentos e comandos pneumticos funciona atravs de uma estao central de distribuio de ar comprimido.

No necessrio calcular nem planejar a transformao e transmisso da energia doar comprimido para cada equipamento (consumidor) individual. Uma estao compressora fornece o ar comprimido j calculado, para os equipamentos, atravs de uma tubulao.

Ao projetar a produo ou consumo de ar, devem ser consideradas ampliaes e futuras aquisies de novos equipamentos pneumticos. Uma ampliao posterior da instalao torna-se, geralmente, muito cara.

Nas indstrias de minerao ou para mquinas que mudam freqentemente de lugar so usadas instalaes mveis de ar comprimido.

Muito importante o grau de pureza do ar. Ar limpo garante uma longa vida til instalao. O emprego correto dos diversos tipos de compressores tambm deve ser considerado.

Os parmetros de dimensionamento de um compressor so: Presso mxima: a que o compressor deve atingir. Normalmente especificada em

1bar (aproximadamente) acima da presso de trabalho do equipamento a ser acionado. Em casos especiais, pode-se indicar a razo de compresso entre a presso de descarga (absoluta) e a presso de entrada (absoluta) do compressor.

Capacidade efetiva: vazo de ar comprimido no ponto de descarga do compressor, medida nas condies de presso e temperatura do ar de admisso.

Basicamente existem dois tipos de compressores, classificados de acordo com o processo de compresso do ar:

Dinmicos Deslocamento positivo

2.1- COMPRESSORES DINMICOS

Esses compressores trabalham segundo um princpio de acelerao de massa e so adequados para o fornecimento de grandes vazes. Os turbo compressores, como tambm so chamados, so construdos em duas verses:

Radial Axial

2.1.1- COMPRESSOR RADIAL

Este compressor composto por um rotor com ps inclinadas, como uma turbina. O ar empurrado pelo rotor devido sua alta rotao e lanado atravs de um difusor radial. A velocidade transformada em presso no rotor, no difusor radial e no de sada.

Figura 01: Funcionamento do Compressor Radial.

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Os compressores centrfugos multiestgio utilizam 2 ou mais rotores montados no mesmo eixo. Cada estgio tem um difusor radial e um canal de retorno separando os rotores.

As principais aplicaes desses compressores esto na rea de processos que necessitam de grande quantidade de ar.

2.1.2- COMPRESSOR AXIAL

Esse tipo de compressor de grande capacidade e de alta rotao, com caractersticas totalmente diferentes do radial. Cada estgio consiste de duas fileiras de lminas, uma rotativa e outra estacionria. As lminas do rotor transmitem velocidade e presso ao ar, e a velocidade transformada em presso nas lminas estacionrias.

O compressor centrfugo axial empregado nas indstrias que necessitam de ar abaixa presso e alta vazo, como tneis de vento, combusto, agitadores, ventilao, resfriamento de gases, petroqumicas.

2.2- COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO

Compressores de mbolo com movimento linear. A construo desses compressores est baseada na reduo de volume da massa gasosa. Isso significa que o ar da atmosfera confinado em cmara (s) fechada (s) (cmara de compresso) onde um mbolo, por exemplo, comprime o ar reduzindo o seu volume, obtendo assim um aumento de presso.

Figura 02: Compressor Centrfugo Multiestgio.

Figura 03: Compressor Axial.

Figura 04: Compressor de deslocamento positivo - baixas e mdias presses.

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Este tipo de compressor apropriado no s para baixas e mdias presses, mas tambm para altas. A faixa de presso de cerca de 100 kPa (1 bar) at milhares de kPa.

Para obter ar a presses elevadas, so necessrios compressores de vrios estgios de compresso. O ar aspirado ser comprimido pelo primeiro mbolo (pisto), refrigerado intermediariamente, para logo ser comprimido pelo segundo mbolo (pisto).

O volume da segunda cmara de compresso menor em relao ao da primeira. Durante o trabalho de compresso gerado calor, que tem que ser eliminado pelo sistema de refrigerao.

Os compressores de mbolo com movimento linear podem tambm ser de duplo efeito, realizando trabalho no avano e no retorno. Para isso possuem duas cmaras de compresso, uma em cada lado do mbolo.

Em alguns casos existe a necessidade de ar comprimido de melhor qualidade, isento de resduos de leo.

Neste caso necessrio que haja uma separao entre a cmara de suco/compresso e o mbolo, o que conseguido atravs da utilizao de um compressor de membrana.

Figura 05: Compressor de deslocamento positivo - altas presses.

Figura 06: Compressor de mbolo linear.

Figura 07: Separao entre suco/compresso e o mbolo.

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2.3- COMPRESSORES DE MBOLO ROTATIVO

O compressor de palhetas consiste de um rotor dotado de ranhuras girando em uma carcaa excntrica. As palhetas ou lminas inseridas nas ranhuras podem deslizar livremente. A fora centrfuga mantm as palhetas comprimidas contra a superfcie interna da carcaa excntrica, resultando num selo entre os compartimentos formados pelas palhetas. Tambm as extremidades do rotor so seladas.

A locao excntrica do rotor em relao carcaa forma um espao de folga de seo transversal crescente. medida que o rotor gira, o ar entra atravs das aberturas nos compartimentos, formados pelas palhetas, sendo ento aprisionado e seu volume gradativamente reduzido at ser descarregado do lado oposto.

2.4- COMPRESSORES ROTATIVO DE PARAFUSO

Este compressor composto de dois parafusos entrelaados que giram em eixos paralelos dentro de uma carcaa com folgas bastante reduzidas.

Os parafusos geralmente tm uma configurao complementar, tipo macho-fmea. O rotor macho possui lbulos convexos que correspondem aos pistes. Tendo uma seo transversal em forma de arco circular, estes lbulos formam hlices ao longo do comprimento do rotor como as cristas de uma rosca.

O rotor fmea correspondente possui sulcos cncavos equivalentes aos cilindros que possuem a mesma seo transversal em forma de arco circular para aceitar o lbulo do rotor-macho complementar.

Ao girar, os rotores produzem um ciclo de trs fases. Na primeira fase, suco, os espaos do cilindro passam pela abertura de entrada numa das extremidades da carcaa e so enchidos com ar atmosfrico.

Quando o espao entre lbulos est completamente cheio, a rotao dos cilindros faz com que o espao passe alm da abertura de entrada, aprisionando o ar entre o rotor e a carcaa.

Ao continuar a rotao, os cilindros realizam a fase de compresso. Aqui os lbulos helicoidais machos ou pistes giram para dentro dos sulcos do rotor fmea ou cilindros.

O ponto de entrelaamento move-se ao longo do comprimento do rotor, reduzindo progressivamente o volume do ar e conseqentemente aumentando a presso.

A fase final de descarga ocorre quando o espao entre lbulo cheio de ar comprimido chega ao prtico de sada.

Figura 08: Relao entre Ar e rotor do compressor.

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2.5- COMPRESSORES TIPO ROOTS

Consiste de dois rotores simtricos em forma de oito, chamados de lbulos, que giram em direo oposta, transportando o ar de um lado para o outro, sem alterao de volume.

2.6- CRITRIOS PARA A ESCOLHA DE COMPRESSORES

Os critrios para escolha de compressores envolvem os seguintes itens:

Figura 09: Ciclo de trs fases.

Figura 10: Rotores em forma de 8 tipo Roots.

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TIPO CONSTRUTIVO Compressor de embolo com movimento rotativo Compressor de mbolo com movimento linear Compressor dinmico (radial, axial)

LUBRIFICAO A seco A leo A injeo de leo

EXECUO Monoestgio Multiestgio

REFRIGERAO A ar A gua Por injeo de leo

REGULAGEM DE MARCHA EM VAZIO (DESCARGA, FECHAMENTO) De carga parcial (rotao) Intermitente

LOCAL DE MONTAGEM A estao de compressores deve ser montada dentro de um ambiente fechado, com proteo

acstica. O ambiente deve ter boa ventilao e o ar sugado deve ser fresco, seco e livre de poeira ou resduos.

PRESSO E VAZO A presso e a vazo esto diretamente relacionadas e atuam sobre a capacidade do

equipamento e dos componentes. Isto significa que, para cada equipamento, deve estar disponvel o ar comprimido necessrio como tambm a presso de trabalho necessria.

Para obter este resultado, so necessrios: Suficiente vazo do compressor; Correta presso na rede; Tubulao de distribuio corretamente dimensionada em funo da vazo, da presso e da

queda de presso admissvel.

RESERVATRIO DE AR COMPRIMIDO Este reservatrio serve para estabilizar a distribuio de ar comprimido. Elimina as

oscilaes de presso na rede distribuidora e, quando ocorre uma elevao momentnea do consumo de ar, uma garantia de reserva.

A grande superfcie do reservatrio refrigera o ar suplementar. Assim, parte da umidade condensada e separa-se do ar no reservatrio, saindo pelo dreno.

O tamanho do reservatrio de ar comprimido depende : Do volume fornecido pelo compressor;

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Do consumo de ar; Da rede distribuidora (volume suplementar); Do tipo de regulagem dos compressores; Da diferena de presso admitida na rede.

3- TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO

Na preparao do ar comprimido, uma srie de providncias deve ser tomada quanto a sua pureza, a presena de partculas estranhas, a gua, o leo, etc.

Sero apresentados assuntos diretamente ligados qualidade do ar, tais como as diversas formas de filtragem e secagem, bem como todos os componentes dos instrumentos que se prestam a isso.

3.1- IMPUREZAS

Uma preparao adequada do ar comprimido prolonga a vida til dos elementos pneumticos. Portanto, a qualidade do ar comprimido um fator muito importante a ser observado. Quando a rede de condutores de ar comprimido no drenada (pelo escoamento da gua condensada no interior da tubulao) a gua pode causar a corroso na rede metlica, nos elementos pneumticos e nas mquinas.

O leo residual proveniente dos compressores pode produzir, junto com o ar comprimido, uma mistura de ar e leo (mistura gasosa), a qual apresenta perigo de exploso, principalmente quando h temperaturas elevadas (mais de 333k).

Com a instalao de resfriadores, eliminam-se, de uma maneira geral, as partculas estranhas, gua e leo.

3.2- RESFRIADOR

Figura 11: Estrutura de um Compressor.

Figura 12: Estrutura de um Resfriador.

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Em muitos casos , o que leva a falhas e avarias nas instalaes e nos elementos pneumticos so as impurezas em formas de partculas de sujeira ou ferrugem que se acumulam nas tubulaes.

A separao primria do condensado feita no separador, aps o resfriador. A separao final, filtragem e outros tratamentos secundrios do ar comprimido, executada

no local de consumo. Para isso necessrio atentar especialmente para a ocorrncia de umidade. A gua (umidade) j penetra na rede pelo prprio ar aspirado pelo compressor. A incidncia da umidade depende, em primeira instncia, da umidade relativa do ar que, por

sua vez, depende da temperatura e condies atmosfricas. Umidade absoluta a quantidade de gua contida em 1m3 de ar. Quantidade de saturao a quantidade de gua admitida em 1m3 de ar a uma determinada

temperatura. Nesse caso, a umidade relativa de 100% (ponto de orvalho). No diagrama do ponto de orvalho, pode-se observar a quantidade de saturao temperatura

correspondente. umidade relativa = umidade absoluta . 100% quantidade de saturao

3.3- SECAGEM POR ABSORO

A secagem por absoro um processo puramente qumico. O ar comprimido passa sobre uma camada solta de um elemento secador (cloreto de clcio, cloreto de ltio). A gua ou vapor de gua que entra em contato com esse elemento combina-se quimicamente com ele e se dilui na forma de combinao elemento secador gua.

Esta mistura deve ser removida periodicamente do absorvedor. A operao pode ser manual ou automtica.

Com o tempo, o elemento secador consumido e o secador deve ser reabastecido periodicamente (duas a quatro vezes por ano) conforme o volume de uso. O secador por absoro separa, ao mesmo tempo, vapor e partculas de leo. Porm, quantidade maiores de leo influenciam no funcionamento do secador. Por isso, conveniente antepor um filtro fino ao secador.

Figura 13: Ponto de Orvalho

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O processo de absoro caracteriza-se por: montagem simples da instalao; desgaste mecnico mnimo, j que o secador no possui peas mveis: no necessitar de energia externa

3.4- SECAGEM POR ADSORO

A secagem por adsoro est baseada num processo fsico: Adsoro fixao de uma substncia na superfcie de outra substncia O elemento

secador um material granulado com aresta ou em formas de esferas. Este elemento secador formado de quase 100% de dixido de silcio. Em geral conhecido

pelo nome de gel (slica gel). O ar comprimido mido conduzido atravs da camada de gel e o elemento secador adsorve a gua e o vapor de gua.

evidente que a capacidade de acumulao de uma camada de gel limitada. Quando o elemento secador estiver saturado, poder ser regenerado facilmente: basta soprar

ar quente atravs da camada saturada e o ar quente absorver a umidade do elemento secador. A energia calorfica para a regenerao pode ser gerada tambm por eletricidade ou por ar comprimido quente. Mediante a montagem em paralelo de duas instalaes de adsoro uma delas pode estar ligada para secar enquanto a outra estiver sendo soprada com ar quente (regenerao).

Figura 14: Processo de Secagem-ABSORO.

Figura 15: Processo de Secagem - ADSORO.

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3.5- SECAGEM POR RESFRIAMENTO

O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princpio da diminuio da temperatura do ponto de orvalho. O ponto de orvalho a temperatura qual deve ser resfriado um gs para se obter a condensao do vapor de gua contido nele. O ar comprimido a ser secado entra no secador, passando primeiro pelo trocador de calor a ar. Mediante o ar frio e seco proveniente do trocador de calor (vaporizador), o ar quente que est entrando resfriado. Forma-se um condensado de leo e gua que eliminado pelo trocador de calor. Esse ar comprimido pr - resfriado circula atravs do trocador de calor (vaporizador) e assim sua temperatura desce at 1,70C, aproximadamente. Desta maneira, o ar submetido a uma segunda separao de condensado de gua e leo.

Posteriormente, o ar comprimido pode ainda passar por um filtro fino a fim de eliminar os corpos estranhos.

3.6- REGULADOR DE PRESSO

O regulador de presso tem por finalidade manter constante a presso de trabalho (secundria) independentemente da presso da rede (primria) e consumo de ar. A presso primria tem de ser sempre maior que a secundria.

3.6.1- REGULADOR DE PRESSO COM EXAUSTO (ESCAPE)

Figura 16: Processo de Secagem - RESFRIAMENTO.

Figura 17: Estrutura do Regulador de Presso com exausto.

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A presso regulada por meio de uma membrana. Uma das faces da membrana submetida presso de trabalho. Do outro lado atua uma mola cuja presso ajustvel por meio de um parafuso de regulagem. Com aumento da presso de trabalho, a membrana se movimenta contra a foca da mola. Com isso, a seco nominal de passagem na sede da vlvula diminui progressivamente ou se fecha totalmente. Isto significa que a presso regulada pelo fluxo.

Na ocasio do consumo, a presso diminui e a fora da mola reabre a vlvula. Com isso, para manter a presso regulada, h um constante abrir e fechar da vlvula. Para evitar a ocorrncia de vibrao indesejvel sobre o prato da vlvula, existe um amortecimento por mola ou ar. A presso de trabalho indicada por um manmetro.

Se a presso aumentar muito do lado secundrio, a membrana 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.

Outro tipo de regulador de presso existente o regulador sem abertura para escape do ar. Neste tipo de regulador, no se permite a sada para a atmosfera do ar contido no sistema secundrio.

3.6.2- REGULADOR SEM ABERTURA DE ESCAPE

O funcionamento inicia-se quando por meio de parafusos de ajuste, a mola tencionada juntamente com a membrana. Conforme a regulagem da mola, a passagem do primrio para o secundrio torna-se maior ou menor. Com isso, o pino, encostado membrana, afasta ou aproxima a vedao do assento. Se do lado secundrio no houver consumo de ar, a presso cresce e fora a membrana contra a mola. Desta forma, a mola pressiona o pino para baixo e a passagem fechada pela vedao. Somente quando houver demanda de ar pelo lado secundrio que o ar comprimido do lado primrio voltar a passar.

3.7- LUBRIFICADOR DE AR COMPRIMIDO

Nos elementos pneumticos encontram-se peas mveis que devem ser submetidas a lubrificao. Os materiais lubrificantes so necessrios para garantir desgaste mnimo nos

Figura 18: Estrutura do Regulador sem abertura para escape.

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elementos mveis, manter to mnimas quanto possvel as foras de atrito e proteger os aparelhos contra corroso. Mediante o lubrificador, espalha-se no ar comprimido uma nvoa adequada de leo.

Lubrificadores de leo trabalham, geralmente, segundo o princpio Venturi. A diferena de presso p (queda da presso) entre a presso existente antes do bocal nebulizador e a presso no ponto estrangulado do bocal ser aproveitada para sugar leo de um reservatrio e mistur-lo com o ar em forma de neblina. O lubrificador de ar somente comea a funcionar quando existe um fluxo suficientemente grande. Quando houver pequena demanda de ar, a velocidade no bocal insuficiente para gerar uma depresso (baixa presso) que possa sugar o leo do reservatrio. Deve-se, portanto,prestar ateno aos valores de vazo (fluxo) indicados pelo fabricante.

O funcionamento do lubrificador inicia-se quando a corrente de ar no lubrificador vai de A para B. A vlvula de regulagem H obriga o ar a entrar no depsito E, pelo canal C. Pelo efeito de suco no canal C, o leo transportado pelo tubo ascendente L at a cmara D. Nesta cmara, o leo gotejado na corrente de ar e arrastado.

Figura 19: Princpio da Venturi.

Figura 20: Estrutura do lubrificador.

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Mediante o parafuso k, ajusta-se a quantidade de leo adequada. O desvio do ar comprimido at o depsito realiza-se atravs da cmara F, onde se efetua o fenmeno da aspirao.

As gotas grandes demais caem no ambiente E. Somente a neblina ar - leo chega sada B, atravs do canal G.

3.8- UNIDADE DE CONSERVAO

A unidade de conservao tem a finalidade de purificar o ar comprimido, ajustar uma presso constante do ar e acrescentar uma fina neblina de leo ao ar comprimido, para fins de lubrificao. Devido a isso, a unidade de conservao aumenta consideravelmente a segurana de funcionamento dos equipamentos pneumticos.

A unidade de conservao uma combinao de: Filtro de ar comprimido; Regulador de ar comprimido; Lubrificador de ar comprimido.

No emprego da unidade de conservao, devem-se observar os seguintes pontos: A vazo total de ar em Nm3/h determinada para o tamanho da unidade. Demanda

(consumo) de ar muito grande provoca queda de presso nos aparelhos. Devem-se observar rigorosamente os dados indicados pelo fabricante.

A presso de trabalho nunca deve ser superior indicada no aparelho. A temperatura ambiente no deve ser superior a 50C (mxima para copos de material sinttico).

3.8.1- MANUTENO DAS UNIDADES DE CONSERVAO

FILTRO DE AR COMPRIMIDO Quando o filtro no dotado de dreno automtico, o nvel de gua condensada deve ser

controlado regularmente, pois a gua no deve ultrapassar a altura determinada no copo. A gua condensada acumulada pode ser arrastada para a tubulao de ar comprimido e equipamentos.

REGULADOR DE PRESSO DE AR COMPRIMIDO Quando existe um filtro de ar comprimido instalado antes do regulador, dispensa-se

praticamente a manuteno desse regulador.

LUBRIFICADOR DE AR COMPRIMIDO. Controlar o nvel de leo no copo reservatrio. Sempre que necessrio, completar o leo at

no nvel indicado. Filtros de material plstico e copo lubrificador devem ser limpos somente com

Figura 21: Unidade de Conservao.

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querosene. Solventes como tinner, acetona, acetatos, etc. no so recomendados, pois os mesmos atacam o material plstico. Para o lubrificador, devem ser usados somente leos minerais de baixa viscosidade (mximo 200Engler).

VALORES DA CAPACIDADE DE PASSAGEM DE UNIDADE DE CONSERVAO Todos os aparelhos tm uma resistncia interna, razo pela qual se verifica, na sada dos

mesmos, uma determinada queda de presso, que depende da vazo e da correspondente presso de alimentao.

4-DISTRIBUIO DE AR COMPRIMIDO

Proporcionar uma base sobre redes de ar comprimido, os materiais utilizados e alguns critrios para montagens.

Aplicar, para cada mquina ou dispositivos automatizados, um compressor prprio, possvel somente em casos isolados. Onde existem vrios pontos de aplicao, o processo mais conveniente e racional efetuar a distribuio do ar comprimido posicionando as tomadas nas proximidades dos utilizadores.

A rede de distribuio de ar comprimido compreende todas as tubulaes que saem do reservatrio passando pelo secador e que, unidas, orientam o ar comprimido at os pontos individuais de utilizao .

A rede possui duas funes bsicas: comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores; funcionar como um reservatrio para atender as exigncias locais.

Um sistema de distribuio perfeitamente executado deve apresentar os seguintes requisitos: pequena queda de presso entre o compressor e as partes de consumo, a fim de manter a

presso dentro dos limites tolerveis em conformidade com as exigncias das aplicaes; no apresentar escape de ar, do contrrio haveria perda de potncia; apresentar grande capacidade de realizar separao de condensado.

Ao serem efetuados o projeto e a instalao de uma planta qualquer de distribuio, necessrio levar em considerao alguns preceitos. O no cumprimento de certas bases contraproducente e aumenta sensivelmente a necessidade de manuteno.

4.1- FORMATO

Em relao ao tipo de linha a ser executada, anel fechado (circuito fechado) ou circuito aberto, deve-se analisar as condies favorveis e desfavorveis de cada uma.

Geralmente, a rede de distribuio em circuito fechado, em torno da rea onde h necessidade do ar comprimido. Deste anel partem as ramificaes para os diferentes pontos de consumo.

O anel fechado auxilia na manuteno de uma presso constante, alm de proporcionar uma distribuio mais uniforme do ar comprimido para os consumos intermitentes. Porm, dificulta a separao da umidade, porque o fluxo no possui uma direo e, dependendo do local de consumo, circula em duas direes.

A rede combinada tambm uma instalao em circuito fechado, a qual, por suas ligaes longitudinais e transversais, oferece a possibilidade de trabalhar com ar em qualquer lugar.

Existem casos, por exemplo, em que o circuito aberto deve ser feito: rea onde o transporte de materiais e peas areo, pontos isolados, pontos distantes, etc. Nestes casos so estendidas

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linhas principais para o ponto.

4.2-VLVULAS DE FECHAMENTO NA LINHA DE DISTRIBUIO

As vlvulas so importantes na rede de distribuio para permitir sua diviso em sees, especialmente em casos de grandes redes, fazendo com que as sees tornem-se isoladas para inspees, modificaes e manuteno. Assim, evitamos que outras sees sejam simultaneamente atingidas, no havendo paralisao no trabalho e da produo.

As vlvulas mais utilizadas so do tipo esfera e diafragma. Acima de 2 so usadas as vlvulas tipo gaveta.

4.3- MONTAGEM

A tendncia colocar a linha principal, area e interna, com as correspondentes tomadas de ar prximas a cada utilizador, para que a tubulao no obstrua a passagem, alm de requerer menos curvas.

As tubulaes areas aconselhveis so aquelas suspensas por tirantes, fixas nas paredes ou no forro por cantoneiras de fixao. Em alguns casos, como na fundio, forjaria ou posicionadas externamente, aconselhvel colocar as tubulaes em valetas apropriadas sob o pavimento, levando-se em considerao os espaos necessrios para a montagem e a manuteno com os respectivos movimentos das ferramentas, rotaes de curvas, derivaes em T. O posicionamento tambm deve permitir a drenagem de gua condensada de maneira satisfatria. Os tubos no devem ser posicionados em profundidades excessivas e nunca enterrados.

4.3.1- MATERIAL PARA A TUBULAO

Ao serem escolhidos, os materiais da tubulao principal devem apresentar alguns requisitos, como fcil manuseio e instalao, resistncia oxidao e corroso e preo acessvel.

recomendvel construir a rede de ar comprimido com tubos de ao preto, mas geralmente construda com tubos de ao galvanizado, devido ao menor preo e a maior facilidade de compra.

Figura 23: Rede de Distribuio Aberta.

Figura 24: Rede de Distribuio em Circuito Fechado.

Figura 22: Rede Combinada.

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Apesar dessas facilidades, uma instalao com tubos de ao zincado apresenta inconvenientes quando comparada com uma instalao efetuada com tubos pretos.

O tubo de ao preto possui parede interna bastante lisa, isenta de aspereza e rugosidade, o que vantajoso, pois tende a eliminar considerveis perdas de presso, o que evita a formao de turbulncia no seu interior. O tubo galvanizado no liso, apresentando maior perda de presso.

A resistncia do tubo de ao preto em relao oxidao e corroso tambm superior aos tubos zincados, visto que esses oxidam com facilidade nas extremidades roscadas.

4.3.2-LIGAO ENTRE OS TUBOS

As ligaes entre os tubos so de diversas maneiras: rosca, solda, flange, acoplamento rpido, devendo todas apresentar a mais perfeita vedao.

As ligaes rosca das so comuns, devido ao seu baixo custo e facilidade de montagem e desmontagem. Para evitar vazamentos nas roscas deve-se utilizar vedantes base de teflon (por exemplo: fita teflon), devido s imperfeies existentes na confeco das roscas.

A unio realizada por solda oferece menor possibilidade de vazamento se comparada unio rosca da, apesar de um custo maior. As unies soldadas devem estar cercadas de certos cuidados: os escamas de xido tm que ser retiradas do interior do tubo e o cordo de solda deve ser o mais uniforme possvel.

De maneira geral, a utilizao de conexes rosca das se faz at dimetros de 3. Para valores maiores, recomendam-se conexes soldadas, que podem ser por topo para tubos, soquete para curvas, flanges e vlvulas.

Para instalaes que apresentam maior grau de confiabilidade, recomenda-se o uso de conexes flangeadas e soldadas.

4.3.3-INCLINAO

As tubulaes devem possuir uma determinada inclinao no sentido do fluxo interior. A inclinao serve para favorecer o recolhimento de uma eventual condensao da gua e de impurezas, devido formao de xido, levando-as para o ponto mais baixo, onde so eliminadas para atmosfera atravs do dreno. O valor desta inclinao de 1 a 2% em funo do comprimento reto da tubulao onde for executada.

4.3.4-DRENAGEM DE UMIDADE

Tomados os cuidados para a eliminao do condensado, resta uma umidade remanescente a qual deve ser removida ou eliminada, no caso de condensao desta umidade.

Para que a drenagem eventual seja feita, devem ser instalados drenos (purgadores) manuais ou automticos, com preferncia para os automticos. Os pontos de drenagem devem-se situar em todos os locais baixos da tubulao principal. Nestes pontos, para auxiliar a eficincia da drenagem, podem ser construdos bolses, que retm o condensado e o encaminham para o purgador. Estes bolses no devem possuir dimetros menores que os da tubulao. O ideal que sejam do mesmo dimetro.

4.4.4-TOMADAS DE AR Devem ser feitas pela parte superior da tubulao principal, evitando os problemas de

condensado. Recomenda-se ainda que no se realize a utilizao direta do ar no ponto terminal do

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tubo de tomada. No terminal colocada uma pequena vlvula de drenagem e a utilizao deve ser feita um pouco mais acima, aonde o ar, antes de ir para a mquina, passa atravs da unidade de conservao.

A figura seguinte mostra a inclinao, as tomadas e a drenagem da rede de ar comprimido.

5-VLVULAS

Os circuitos pneumticos so constitudos por elementos, de sinal, comando e de trabalho. Os elementos emissores de sinais e de comando influenciam no processo dos trabalhos, razo pela qual sero denominadas vlvulas".

As vlvulas so elementos de comando para partida, parada e direo ou regulagem. Elas comandam tambm a presso ou a vazo do fludo armazenado em um reservatrio ou

movimentado por uma hidro-bomba. A denominao "vlvula" vlida considerando-se a linguagem internacionalmente usada para tipos de construo como: registros, vlvulas de esfera, vlvulas de assento, vlvulas corredias, etc.

Esta a definio da norma DIN/ISO 1219, conforme recomendao da CETOP (Comisso Europia de Transmisses leo-Hidrulicas e Pneumticas).

As vlvulas se dividem em 5 grupo, entretanto, neste trabalho ser apresentado apenas as vlvulas direcionais.

5.1-VLVULAS DIRECIONAIS

So elementos que influenciam no trajeto do fluxo de ar, principalmente nas partidas, paradas e direo do fluxo.

SIMBOLOGIA DAS VLVULAS Para representar as vlvulas direcionais nos esquemas, so utilizados smbolos; estes

smbolos no do idia da construo interna da vlvula; somente a funo desempenhada por elas. As posies das vlvulas so representadas por meio de quadrados.

Figura 25: Inclinao, Tomadas e Drenagem da Rede de Ar comprimido.

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O nmero de quadrados unidos indica o nmero de posies que uma vlvula pode assumir.

O funcionamento representado simbolicamente dentro dos quadrados. As linhas indicam as vias de passagem. As setas indicam o sentido do fluxo.

Os bloqueios so indicados dentro dos quadrados com traos transversais.

A unio de vias dentro de urna vlvula simbolizada por um ponto.

As conexes (entrada e sada) sero caracterizadas por traos externos, que indicam a posio de repouso da vlvula. O nmero de traos indica o nmero de vias.

Outras posies so obtidas deslocando os quadrados, at que coincidam com as conexes.

As posies de comando podem ser indicadas por letras minsculas (a, b, c, o).

Vlvula com 3 posies de comando. Posio central = posio de repouso.

Define-se como "posio de repouso" aquela condio em que, atravs de molas, por exemplo, os elementos mveis da vlvula so posicionados enquanto a mesma no est sendo acionada.

A posio de partida (ou inicial) ser denominada quela em que os elementos mveis da vlvula assumem aps montagem na instalao e ligao da presso de rede, bem como a possvel ligao eltrica, e com a qual comea o programa previsto.

Vias de exausto sem conexo, escape livre, ou seja, sem silenciador. (tringulo no smbolo).

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Vias de exausto com conexo, escape dirigido, ou seja, com silenciador. (tringulo afastado do smbolo).

Para garantir uma identificao e uma ligao correta das vlvulas, marcam-se as vias com letras maisculas, ou nmeros.

Tabela I Normas de nomenclatura de vias.

A denominao de uma vlvula depende do nmero de vias (conexes) e do nmero das posies de comando. O primeiro nmero indica a quantidade de vias e o segundo nmero indica a quantidade das posies de comando da vlvula. As conexes de pilotagem no so consideradas como vias.

Exemplos: Vlvula direcional 3/2: 3 vias, 2 posies Vlvula direcional 4/3: 4 vias, 3 posies

5.1.1-TIPOS DE ACIONAMENTOS DE VLVULAS

Conforme a necessidade, podem ser adicionados s vlvulas direcionais os mais diferentes tipos de acionamento. Os smbolos dos elementos de acionamento desenham-se horizontalmente nos quadrados.

ACIONAMENTO POR FORA MUSCULAR GERAL Geral (sem identificao do modo de operao)

Boto

Alavanca

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Pedal

ACIONAMENTO MECNICO Mola

Apalpador ou Pino

Rolete

Rolete, operando num nico sentido (gatilho)

ACIONAMENTO ELTRICO Por solenide com uma bobina

Com duas bobinas operando em um nico sentido

Com duas bobinas operando em sentidos opostos

ACIONAMENTO PNEUMTICO DIRETO Por acrscimo de presso

Por alvio de presso

Por diferencial de reas

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ACIONAMENTO PNEUMTICO INDIRETO Por acrscimo de presso da vlvula servopilotada.

Por alvio de presso da vlvula servopilotada

ACIONAMENTO PNEUMTICO COMBINADO Por solenide e vlvula servopilotada

Por solenide ou vlvula servopilotada

5.1.2-TEMPO DE ACIONAMENTO

O tempo de acionamento das vlvulas pode ser: Contnuo Momentneo

5.1.2.1-ACIONAMENTO CONTNUO

Durante o tempo da comutao, a vlvula acionada mecnica, manual, pneumtica ou eletricamente. O retorno efetua-se manual ou mecanicamente atravs da mola.

5.1.2.2-ACIONAMENTO MOMENTNEO (IMPULSO)

A vlvula comutada por um breve sinal (impulso) e permanece indefinidamente nessa posio, at que um novo sinal seja dado repondo vlvula sua posio anterior.

A figura abaixo mostra a representao de uma vlvula direcional de trs vias, duas posies, acionada por boto e retorno por mola.

Figura 26: Vlvula 3/2 vias acionamento por boto e retorno por mola.

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5.2-CARACTERSTICAS DE CONSTRUO DAS VLVULAS DIRECIONAIS

As caractersticas de construo das vlvulas determinam sua vida til, fora de acionamento, possibilidades de ligao e tamanho.

Segundo a construo, distinguem-se os tipos: Vlvulas de assento com:

sede esfrica sede de prato

Vlvulas corredias: longitudinal (carretel); (plana longitudinal) (comutador); giratria (disco).

5.2.1-VLVULAS DE ASSENTO

As ligaes nas vlvulas de assento so abertas por esfera, prato ou cone. A vedao das sedes de vlvula efetua-se de maneira muito simples, geralmente com elemento elstico de vedao. As vlvulas de assento com sede possuem poucas peas de desgaste e tm, portanto, uma longa vida til. Elas so robustas e insensveis sujeira.

A fora de acionamento relativamente alta; sendo necessrio vencer a fora da mola de retorno e do ar comprimido agindo sobre a rea do elemento de vedao.

5.2.1.1-VLVULAS DE SEDE ESFRICA

A construo das vlvulas de sede esfrica muito simples e, portanto, de preo vantajoso. Estas vlvulas se caracterizam por suas reduzidas dimenses.

Inicialmente uma mola fora a esfera contra a sede, evitando que o ar comprimido passe do orifcio de presso P para o orifcio de trabalho A. Por acionamento da haste da vlvula, afasta-se a esfera da sede. Para isto, necessrio vencer a fora da mola e a fora do ar comprimido. Estas so vlvulas direcionais de 2 vias, pois tm 2 posies de comando (aberto e fechado) e 2 ligaes, entrada e sada (P e A).

Com um canal de exausto pela haste elas podem ser empregadas tambm como vlvulas direcionais de 3 vias. O acionamento pode ser realizado manual ou mecanicamente.

Figura 27: Vlvula Direcional 2/2 vias Sede Esfrica.

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5.2.1.2-VLVULA DE SEDE DE PRATO

As vlvulas de sede de prato tm uma vedao simples e boa. O tempo de comutao curto. Um pequeno movimento do prato libera uma rea bastante grande para o fluxo do ar. Tambm estas, como as de sede esfrica, so insensveis sujeira e tm uma longa vida til.

Ao acionar o apalpador so interligadas, num campo limitado, todos os trs orifcios: 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, dizemos que existe "exausto cruzada".

As vlvulas construdas segundo o princpio de sede de prato nico, so livres de exausto

Figura 28: Vlvula Direcional 3/2 vias Sede Esfrica.

Figura 29: Vlvula Direcional 3/2 vias Sede Prato NA.

Figura 30: Vlvula Direcional 3/2 vias Sede Prato NF.

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cruzada. No existe perda de ar quando de uma comutao lenta. Ao acionar o apalpador fecha-se primeiro a passagem de A para R (escape), pois o mesmo

se veda no prato. Empurrando mais ainda, o prato afasta-se da sede, abrindo a passagem de P para A; o retorno feito por meio da mola.

As vlvulas direcionais de 3/2 vias so utilizadas para comandar cilindros de ao simples ou como emissores de sinal para pilotar vlvulas de comando.

Uma vlvula em posio de repouso aberta, ao ser acionada, fechada primeiramente a ligao entre P e A com um prato e posteriormente a passagem A para R atravs de um segundo prato. Uma mola retrocede o apalpador com os dois pratos na posio inicial.

O acionamento das vlvulas pode ser feito manual, mecnica, eltrica ou pneumaticamente. Uma vlvula direcional de 4 vias (4/2), construda com sede de prato, consiste na

combinao de duas vlvulas de 3 vias (3/2); uma vlvula em posio inicial fechada e outra aberta. Na figura a seguir, esto abertas as vias de P para B e de A para R. Ao serem acionados

simultaneamente os dois apalpadores, sero fechadas as vias de P para B e de A para R. Empurrando-se ainda mais os apalpadores at os pratos, deslocando-os contra a mola de retorno, sero abertas as vias de P para A e de B para R.

Figura 31: Vlvula Direcional 3/2 vias Sede Prato Sem cruzamento NF.

Figura 32: Vlvula Direcional 3/2 vias Sede Prato NF.

Figura 33: Demonstrao do funcionamento da vlvula 4/2 vias.

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Esta vlvula direcional de 4 vias por 2 posies livre de exausto cruzada e volta posio inicial por meio de mola. Estas vlvulas so usadas em comando de cilindro de ao dupla. Existem inmeras outras vlvulas direcionais de sede de prato, alterando apenas suas vias e posies dependendo da aplicao.

5.2.2.-VLVULAS CORREDIAS

Os diversos pontos de ligao das vlvulas corredias sero interligados e fechados por pistes corredios, comutadores corredios ou discos giratrios.

5.2.2.1-VLVULA CORREDIA LONGITUDINAL

Esta vlvula tem como elemento de comando um pisto que seleciona as ligaes mediante seu movimento longitudinal. A fora de acionamento pequena, pois no necessrio vencer a presso do ar ou da mola, ambas inexistentes (como nos princpios de sede esfrica e de prato). Neste tipo de vlvulas so possveis todos os tipos de acionamentos: manual, mecnico, eltrico e pneumtico, o mesmo e vlido tambm para o retorno posio inicial.

O curso consideravelmente mais longo do que as vlvulas de assento assim como os tempos de comutao.

A vedao nesta execuo de vlvula corredia bastante problemtica. A conhecida vedao "metal sobre metal" da hidrulica, requer um perfeito ajuste da corredia no corpo. A folga entre a corredia e o cilindro em vlvulas pneumticas no deve ser maior do que 0,002 a 0,004 mm. Uma folga maior provocaria grandes vazamentos internos. Para diminuir as despesas para este custoso ajuste, veda-se geralmente com anis "O" (O-Ring) ou com guarnies duplas tipo copo, montados no pisto (dinmico) ou com anis "O" (O-Ring) no corpo da vlvula (esttico).

As aberturas de passagem de ar podem ser distribudas na circunferncia das buchas do pisto evitando assim danificaes dos elementos vedantes

Figura 34: Vlvula Direcional 5/2 vias Corredia Longitudinal .

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Por deslocamento da bucha sero unidas as passagens de P para A ou de A para R. Esta vlvula, de construo simples, utilizada como vlvula de fechamento (alimentao geral) antes da mquina ou dispositivo pneumtico.

5.2.2.2-VLVULA CORREDIA PLANA LONGITUDINAL

Esta construo tem para comutao, um pisto de comando. A seleo das ligaes feita, porm, por uma corredia plana adicional. Uma boa vedao ao deslizar tambm garantida. A corredia se ajusta automaticamente pela presso do ar e pela mola montada. As cmaras de ar so vedadas por anis "O" (O-Ring) montados no pisto de comando; no existem furos na camisa do pisto que poderiam provocar danificao na vedao.

Mediante um breve impulso pneumtico na ligao de comando Y, a corredia une P com B e A com R e outro impulso do lado Z liga P com A e B com R.

Figura 35: Vedao entre mbolo e corpo da vlvula.

Figura 36: Vlvula corredia longitudinal manual 3/2 vias.

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Tirando o ar da linha de comando, o pisto permanece em posio estvel at que seja dado outro sinal do lado oposto (comportamento bi-estvel).

5.2.2.3-VLVULA CORREDIA GIRATRIA

Estas vlvulas so geralmente de acionamento manual ou por pedal. difcil adaptar-se outro tipo de acionamento a essas vlvulas. So fabricadas geralmente como vlvulas direcionais de 3/3 vias ou 4/3 vias. Mediante o deslocamento rotativo de duas corredias pode ser feita comunicao dos canais entre si.

A figura esquerda mostra que na posio central todos os canais esto bloqueados. Devido a isso, o mbolo do cilindro pode parar em qualquer posio do seu curso, porm

essas posies intermedirias no podem ser fixadas com exatido. Devido compressibilidade do ar comprimido, ao variar a carga a haste tambm varia sua posio.

Prolongando os canais das corredias, consegue-se outro tipo de posio central. A figura direita mostra que na posio central os canais A e B esto conectados com o

escape. Nesta posio, o mbolo do cilindro pode ser movido por fora externa, at a posio de ajuste.

Figura 37: Vlvula direcional corredia plana longitudinal de 4/2 vias - Comutao por impulso pneumtico.

Figura 37: Vlvula Corredia Giratria (posio central em

exausto).

Figura 38: Vlvula Corredia Giratria (posio central fechada).

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5.2.3 - VLVULAS ELETROMAGNTICAS

Estas vlvulas so utilizadas onde o sinal de comando parte de um timer eltrico, de uma chave fim de curso eltrico, de um pressostato ou de aparelhos eletrnicos. Em comandos com distncia relativamente grande e de tempo de comutao curto, escolhe-se na maioria dos casos, comando eltrico.

As vlvulas de acionamento eletromagntico dividem-se em vlvulas de comando direto e indireto. As de comando direto so usadas apenas para pequenas seces de passagem. Para passagens maiores so usadas as vlvulas eletromagnticas com servocomando (indireto).

Quando energizada a bobina, o induzido puxado para cima contra a mola. O resultado a interligao dos canais P e A. A extremidade superior do induzido fecha o canal R. Cessando o acionamento da bobina, a mola pressiona o induzido contra a sede inferior da vlvula e interrompe a ligao de P para A. O ar do canal de trabalho A escapa por R. Esta vlvula tem cruzamento de ar. O tempo de atuao curto.

Existem inmeras vlvulas direcionais com acionamento por bobinas solenides.

6-ATUADORES PNEUMTICOS

Um atuador um elemento pneumtico onde a energia pneumtica transformada em movimento e fora atravs dos elementos de trabalho. Esses movimentos podem ser lineares ou rotativos.

Os movimentos lineares so executados pelos cilindros (atuadores lineares) e os movimentos rotativos pelos motores pneumticos e cilindros rotativos (atuadores rotativos).

Os atuadores lineares so: de ao simples; de ao dupla.

os atuadores rotativos so: de giro contnuo; de giro limitado.

Figura 39: Vlvula Direcional 3/2 vias Acionamento Eletromagntico.

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6.1-ATUADORES LINEARES

6.1.1-ATUADOR DE AO SIMPLES

Os cilindros de ao simples realizam trabalho recebendo ar comprimido em apenas um de seus lados. Em geral o movimento de avano o mais utilizado para a atuao com ar comprimido, sendo o movimento de retorno realizado atravs de mola ou por atuao de uma fora externa devidamente aplicada.

A fora da mola calculada apenas para que possa repor o mbolo do cilindro na sua posio inicial com velocidade suficientemente alta, sem absorver energia elevada.

O curso dos cilindros de ao simples est limitado ao comprimento da mola. Por esta razo no so fabricados cilindros de ao simples com atuao por mola com mais de 100 mm. Os cilindros de ao simples so especialmente utilizados em operaes que envolvam fixao, expulso, extrao e prensagem, entre outras.

Os cilindros de ao simples podem ainda ser construdos com elementos elsticos para reposio. o caso dos cilindros de membrana, cujo movimento de retorno feito por uma membrana elstica presa haste.

A vantagem da membrana est na reduo do atrito mas a limitao de fora, nestes casos, se torna uma desvantagem. Estes cilindros so usados especialmente em situaes de pequenos espaos disponveis para operaes de fixao e indexao de peas ou dispositivos.

6.1.2-ATUADOR DE AO DUPLA

Os cilindros de ao dupla realizam trabalho recebendo ar comprimido em ambos os lados. Desta forma realizam trabalho tanto no movimento de avano como no movimento de retorno. Um sistema de comando adequado permite ao ar comprimido atingir uma cmara de cada vez, exaurindo o ar retido na cmara oposta. Assim, quando o ar comprimido atinge a cmara traseira,

Figura 40: Atuador de Ao Simples e retorno por mola

Figura 41: Atuador de Ao Simples e retorno por membrana elstica.

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estar em escape a cmara dianteira e o cilindro avanar. No movimento de retorno, o ar comprimido chega cmara dianteira, e a cmara traseira estar em escape. Como no h a presena da mola, as limitaes impostas aos cilindros de ao dupla esto ligadas s deformaes da haste quanto flexo e a flambagem.

Os cilindros de ao dupla, quando sujeitos a cargas e velocidades elevadas, sofrem grandes impactos, especialmente entre o mbolo e as tampas. Com a introduo de um sistema de amortecimento, os cilindros podem trabalhar sem o risco do impacto que, na maioria das vezes, o danifica, causando vazamento e reduzindo seu rendimento e sua vida til.

Para evitar tais danos, antes de alcanar a posio final de curso, um mbolo de amortecimento interrompe o escape direto do ar, deixando somente uma pequena passagem geralmente regulvel.

Com o escape de ar restringido, cria-se uma sobrepresso que, para ser vencida, absorve parte da energia, resultando em perda de velocidade nos finais de curso.

Em muitas aplicaes industriais os cilindros convencionais de ao simples e ao dupla no podem ser utilizados satisfatoriamente. Para esses casos foram desenvolvidos cilindros diferenciados dos padres normais, ou cilindros especiais: com haste passante, de mltiplas posies, de impacto, sem haste.

6.1.2.1-CILINDRO COM HASTE PASSANTE

Com este cilindro trabalha-se em ambos os lados ao mesmo tempo. Pode-se tambm utilizar

Figura 42: Atuador de Ao Dupla.

Figura 43: Atuador de Ao Dupla com Sistema de amortecimento.

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um dos lados somente para acionamento de elementos de Sinal. Um ponto positivo deste tipo de cilindro , por possuir dois mancais de apoio para as hastes, suportar cargas laterais maiores.

Porm, por possuir hastes em ambos os lados, tm sua capacidade de foras reduzidas em relao a cilindros convencionais com uma nica haste.

Estes cilindros, em alguns casos, possuem haste vazada, ou seja, haste com furo passante no sentido longitudinal, podendo ser utilizados para aplicaes com vcuo, passagem de fluidos e at mesmos condutores eltricos.

6.1.2.2-CILINDRO DE MLTIPLAS POSIES

Este tipo de cilindro formado por dois cilindros unidos por suas cmaras traseiras. Desta forma, se consegue um curso intermedirio escalonado, conforme a figura seguinte.

6.1.2.3-CILINDRO DE IMPACTO

O uso de cilindros normais para trabalho de deformao limitado. O cilindro de impacto utilizado para se obter energia cintica elevada. Segundo a frmula de energia cintica, pode-se ter uma idia da energia conseguida atravs da elevao da velocidade.

Figura 44: Atuador de Ao Dupla com Haste Passante.

Figura 45: Atuador de Ao Dupla de Mltipas Posies.

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Os cilindros de impacto desenvolvem uma velocidade de 7,5 a 10 m/s (a velocidade de um cilindro normal de 1 a 2 m/s). Esta velocidade s pode ser alcanada por um elemento de construo especial.

A energia deste cilindro poder ser empregada para prensar, rebordar, rebitar, cortar, etc. Sua fora de impacto muito grande em relao ao tamanho de construo de um cilindro.

Geralmente so empregados em pequenas prensas. Em relao ao dimetro do cilindro, podem ser alcanadas energias cinticas de 25 a 500 Nem.

6.1.2.4-CILINDRO SEM HASTE

O cilindro sem haste constitudo de um mbolo que desliza livremente no interior da camisa do cilindro. No lado externo camisa temos um cursor que desliza junto com o mbolo. A fora que faz com que o cursor externo deslize juntamente com o mbolo obtida atravs de um pacote de ms situados na face interna ao cursor.

Com o cilindro sem haste se reduz a necessidade de grandes espaos para a instalao. Se comparados aos cilindros convencionais, esse espao reduzido em 50%.

6.2-ATUADORES ROTATIVOS

6.2.1-ATUADOR DE GIRO LIMITADO

O cilindro rotativo transforma movimento linear de um cilindro comum em movimento rotativo de giro limitado.

Figura 46: Atuador de Ao Dupla de Impacto.

Figura 46: Atuador de Ao Dupla de Impacto.

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O ar atinge o mbolo do cilindro movimentando-o. Preso ao mbolo encontra-se a haste e, em sua extremidade, uma cremalheira que transforma o movimento linear em movimento rotativo. O ngulo de rotao pode ser ajustado mediante um parafuso e os ngulos mais utilizados so: 90, 180, 360. Como aplicaes mais comuns esto: operaes de giro de peas, curvamento de tubos, abertura e fechamento de vlvulas, registros etc.

6.2.1.1-CILINDRO DE ALETA GIRATRIA

Com este cilindro se consegue movimentos rotativos ajustveis de at 180. utilizado especialmente para abertura e fechamento de vlvulas de grande porte e rotao

de peas ou dispositivos.

6.2.2-ATUADOR DE GIRO CONTNUO

Atravs de motores pneumticos podem ser executados movimentos rotativos de forma ilimitada. A principal caracterstica destes motores a alta rotao que se pode atingir. Como exemplos de aplicao podemos citar as ferramentas pneumticas e as brocas utilizadas por dentistas, que podem atingir at 500.000 RPM (turbo motores).

Os motores pneumticos so classificados, segundo a construo, em motores:

de pisto; de palhetas; de engrenagens; turbomotores.

Figura 47: Atuador de Giro Limitado.

Figura 48: Atuador de Giro Limitado de Aleta Giratria.

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6.2.2.1-MOTORES DE PISTO

Este tipo est subdividido em motores de pisto radial e axial.

6.2.2.1.1-MOTORES DE PISTO RADIAL

O mbolo, atravs de uma biela, aciona o eixo do motor. Para que seja garantido um movimento sem golpes e vibraes so necessrios vrios pistes. A potncia dos motores depende da presso de entrada, nmero e rea dos pistes.

Os motores de pistes radiais podem atingir at 5.000 min.-1 com potncias variando entre 2 e 25 cv, a presso normal.

6.2.2.1.2-MOTORES DE PISTO AXIAL

O funcionamento dos motores de pistes axiais semelhante ao dos motores de pistes radiais. Um disco oscilante transforma a fora de cinco cilindros, axialmente posicionados, em movimento giratrio. Dois pistes so alimentados simultaneamente com ar comprimido. Com isso obtm-se um momento de inrcia equilibrado, garantindo um movimento uniforme e sem vibraes do motor.

Figura 49: Atuador de Giro Contnuo Pisto Radial.

Figura 50: Atuador de Giro Contnuo Pisto Axial.

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6.2.2.2-MOTORES DE PALHETAS

Graas ao pequeno peso e construo simples, os motores pneumticos geralmente so fabricados segundo este tipo construtivo. Estes so, em princpio, de funcionamento inverso aos compressores de palhetas (multicelulares).

O rotor est fixado excentricamente em um espao cilndrico. O rotor dotado de ranhuras. As palhetas colocadas nas ranhuras sero, inicialmente, afastadas da parede interna do cilindro mediante uma pequena quantidade de ar aplicada sob elas.

Depois, pela fora centrfuga, a vedao individual das cmaras estar garantida. Motores de palhetas podem atingir rotaes entre 3.000 e 8.500 min.-1 com potncias que

vo de 0,1 a 24 cv, a presso normal.

6.2.2.3-MOTORES DE ENGRENAGENS

A gerao do momento de toro se d neste tipo de motor pela presso do ar contra os flancos dos dentes de duas rodas dentadas engrenadas. Uma roda montada fixa no eixo do motor e a outra, livre no outro eixo.

Estes motores, utilizados como mquinas de acionar; tm potncias de at 60 cv.

6.2.2.4-TURBOMOTORES

Turbomotores so usados somente para trabalhos leves, pois sua velocidade de giro muito alta (500.000 min.-1). Seu princpio de funcionamento inverso ao dos turbocompressores.

7-SENSORES DE PROXIMIDADE

Os sensores de proximidade, assim como as chaves fim de curso, so elementos emissores de sinais eltricos, os quais so posicionados no decorrer do percurso de cabeotes mveis de mquinas e equipamentos industriais, bem como das hastes de cilindros hidrulicos e/ou pneumticos. O acionamento dos sensores, entretanto, no depende de contato fsico com as partes mveis dos equipamentos, basta apenas que estas partes aproximem-se dos sensores a uma distncia que varia de acordo com o tipo de sensor utilizado.

Existem no mercado diversos tipos de sensores de proximidade, os quais devem ser

Figura 51: Atuador de Giro Contnuo Palhetas

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selecionados de acordo com o tipo de aplicao e do material a ser detectado. Os mais empregados na automao de mquinas e equipamentos industriais so os sensores capacitivos, indutivos, pticos, magnticos e ultra-snicos, alm dos sensores de presso, volume e temperatura, muito utilizados na indstria de processos.

Basicamente, os sensores de proximidade apresentam as mesmas caractersticas de funcionamento.

Possuem dois cabos de alimentao eltrica, sendo um positivo e outro negativo, e um cabo de sada de sinal. Estando energizados e ao se aproximarem do material a ser detectado, os sensores emitem um sinal de sada que, devido principalmente baixa corrente desse sinal, no podem ser utilizados para energizar diretamente bobinas de solenides ou outros componentes eltricos que exigem maior potncia.

Diante dessa caracterstica comum da maior parte dos sensores de proximidade, necessria a utilizao de rels auxiliares com o objetivo de amplificar o sinal de sada dos sensores, garantindo a correta aplicao do sinal e a integridade do equipamento.

7.1-SENSORES INDUTIVOS

So componentes eletrnicos capazes de detectar a aproximao de um material metlico sem a necessidade de contato fsico entre sensor e o acionador, aumentando a vida til do sensor por no possuir peas mveis sujeitas a desgastes mecnicos.

7.2-SENSORES CAPACITIVOS

So sensores capazes de detectar a aproximao de objetos sem a necessidade de contato fsico, tal qual os sensores indutivos, porm com principio de funcionamento baseado na variao da capacitncia.

Figura 52: Sensores Indutivos.

Figura 53: Sensores Capacitivos.

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7.3-SENSORES PTICOS

So sensores remotos que podem ter alcance de vrios metros, so aplicados em ambientes que necessitam um resposta rpida de deteco.

Os sensores de proximidade pticos detectam a aproximao de qualquer tipo de objeto, desde que este no seja transparente.

A distncia de deteco varia de 0 a 100 mm, dependendo da luminosidade do ambiente. Normalmente, os sensores pticos so construdos em dois corpos distintos, sendo um emissor de luz e outro receptor.

Quando um objeto se coloca entre os dois, interrompendo a propagao da luz entre eles, um sinal de sada ento enviado ao circuito eltrico de comando.

Outro tipo de sensor de proximidade ptico, muito usado na automao industrial, o do tipo reflexivo no qual emissor e receptor de luz so montados num nico corpo, o que reduz espao e facilita sua montagem entre as partes mveis dos equipamentos industriais.

A distncia de deteco entretanto menor, considerando-se que a luz transmitida pelo emissor deve refletir no material a ser detectado e penetrar no receptor, o qual emitir o sinal eltrico de sada.

Figura 54: Sensores pticos (Fotoeltricos).

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8-PROJETOS

8.1- DISPOSITIVO DE ALIMENTAO DE PEAS

A figura abaixo representa um dispositivo de alimentao de peas. O funcionamento deste baseia-se no avano de um atuador de simples ao que desloca as peas para dentro do sistema, retornando em seguida sua posio inicial para uma nova alimentao.

O avano do atuador ocorre atravs do acionamento de um boto e o retorno pelo desacionamento do mesmo.

Foi elaborado um projeto a fim de apresentar um circuito capaz de solucionar o exerccio dado.

Figura 55: Dispositivo de Alimentao de Peas.

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8.2- DOBRADOR DE CHAPAS

O funcionamento do dobrador de chapas baseia-se no avano de um atuador de dupla ao que desloca as peas para dentro do sistema, retornando em seguida sua posio inicial para uma nova alimentao.

O avano do atuador ocorre atravs do acionamento de um boto e o retorno pelo acionamento de outro boto.


Figura 56: Dobrador de Peas.

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8.3- PROCESSO DE FABRICAO DE PEAS

Num processo de fabricao de peas, o controle de qualidade realizado visualmente. As peas aprovadas so destinadas esteira 1 e as peas reprovadas so retrabalhadas e

destinadas esteira 2. Ao detectar uma pea para retrabalho, o operador ir acionar um boto para que o atuador de

dupla ao avance e desloque a pea esteira 2. O retorno do atuador ocorre automaticamente.


Figura 57: Processo de Fabricao de Peas.

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8.4- DISPOSITIVO CORTADOR DE CHAPAS

A figura abaixo representa um dispositivo para cortar chapas. O avano do atuador de dupla ao pode ser feito de dois pontos diferentes, e aps o deslocamento da chapa esta cortada. Ao acionar um terceiro boto, o atuador ir retornar rapidamente, mas somente se houver a confirmao de que este est totalmente avanado.


Figura 58: Dispositivo Cortador de Chapas.

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8.5- DISPOSITIVO CORTADOR DE CHAPAS

A figura abaixo representa um dispositivo para cortar chapas. O avano do atuador de dupla ao pode ser feito de dois pontos diferentes, e aps o deslocamento da chapa esta cortada. Ao acionar um terceiro boto, o atuador ir retornar rapidamente, mas somente se houver a confirmao de que este est totalmente avanado. Inserir um temporizador de 10 segundos.


Figura 59: Dispositivo Cortador de Chapas.

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8.6- COQUILHADEIRA

As coquilhadeiras normalmente utilizadas em fundies podem possuir um sistema automtico de retirada de metais fundidos de dentro dos fornos. O funcionamento deste sistema depende do movimento de avano e retorno de um atuador de dupla ao.

Para o incio da operao, ou seja, para transportar o metal do forno para o molde, devemos recuar o atuador por meio do acionamento de um boto. O avano do atuador feito automaticamente, sem o auxlio de um fim-de-crso (todo o processo deve ser feito lentamente).


Figura 59: Coquilhadeira.

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8.7- DISPOSITIVO DE TRANSFERNCIA DE PEAS

A figura abaixo representa um dispositivo de transferncia de peas da estao I para a estao II.


Figura 60: Transferncia de Peas.

VR 1 VR 2

VR 3 VR 4

V 2 V 3 V 6 V 7

V 1 B 1

V 5 V 4

A B

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8.8- PROCESSO DE USINAGEM DE PEAS

Em um processo de usinagem para furao de peas usa-se um dispositivo composto por duas fases: uma de fixao e outra de furao propriamente dita.

As duas fases so realizadas por atuadores pneumticos de dupla ao. A pea colocada manualmente na posio de trabalho e o acionamento de um boto inicia

o processo. Para evitar danos pea, a furao (avano e retorno) deve ser feito lentamente.


Figura 61: Processo de Usinagem de Peas.

A B

V 1 V 2

V 3

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9-CONCLUSO

A elaborao deste documento foi de grande importncia para a compreenso e conhecimento da aplicao da pneumtica e eletro-pneumtica na automao industrial. O foco deste trabalho foi compreender as funes, vantagens e desvantagens do sistema da Automao Pneumtica. Foi adquirido conhecimento sobre a implementao de equipamentos eltricos e mecnicos em um circuito pneumtico e eletro-pneumtico.

O sistema flexvel e com projetos de fcil visualizao. vantajoso economicamente em relao ao custo de alguns equipamentos e o que cada um deles proporcionam na indstria.

A Automao pneumtica apresenta uma gama de informaes muito grande, o que poder ser considerado em nvel de aprendizado e conhecimento para uma aplicao profissional futura.

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10 BIBLIOGRAFIA

SIMOES, P. A. P., Apostila Fundamentos de Instrumentao Comandos Eletropneumticos, SENAI/SP, 2007.

[NC], Tecnologia Eletropneumtica Industrial, PARKER/SP, 2001.

[NC], Tecnologia Pneumtica Industrial, PARKER/SP, 2000.

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