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Curso de Tecnologia em Automação Industrial - 4º Semestre
Disciplina: Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos
Professor – Ant...
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SUMÁRIO
Hidráulica
 As leis de Blaise Pascal e Bernouli.
 As unidades de bombeio (reservatórios bombas e acessórios).
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Pneumática
 Origem
 Conceito
 Características do Ar Comprimido
 Pressão Atmosférica
 Produção e Preparação do Ar Co...
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ETAPA 1
LEI DE BLAISE PASCAL
Entre os dezoito e dezenove anos inventou a primeira máquina de calcular. Aos vinte
anos ap...
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EQUAÇÃO DE BERNOULLI
_ relação fundamental da mecânica dos fluidos;
_ expressão que relaciona a pressão com a velocidade...
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Figura 1 – Uma quantidade de fluido move-se ao longo de uma conduta, desde a
posição indicada em (a) até à posição repre...
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variação da energia potencial - ΔEP = ρΔVg(y2-y1)
Combinando as equações 2, 3 e 4 no teorema do trabalho-energia – eq. 1...
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Bombas de deslocamento positivo
Uma bomba de deslocamento positivo faz o fluido se mover isolando um volume
determinado ...
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As bombas alternativas usam um arranjo de diafragma, pistão ou êmbolo e
cilindro, com válvulas de sucção e descarga inte...
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Uma aplicação moderna de bombas de deslocamento positivo são as bombas
de diafragma. Sendo movidas a ar comprimido, seu...
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Bombas de parafusos
Há diversos tipos de bombas de dois parafusos, sendo as bombas de um parafuso
também chamadas bomba...
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Conversão de pressão em energia potencial de posição (em algumas bombas).
Reservatórios Hidráulicos
A função de um rese...
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Funcionamento
Quando o fluido retorna ao reservatório, a placa defletora impede que este fluido vá
diretamente à linha ...
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Notas:
1) As medidas dos reservatórios podem sofrer uma variação de ± 1% nas medidas
mencionadas na tabela.
2) Os reser...
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Acessórios
Resfriadores
Todos os sistemas hidráulicos aquecem. Se o reservatório não for suficiente para
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Resfriadores no Circuito
Os resfriadores geralmente operam à baixa pressão (10,5 kgf/cm2). Isto requer que eles sejam
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Fluido Hidráulico
O fluido hidráulico é o elemento vital de um sistema hidráulico industrial. Ele é um
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Fluidos Resistentes ao Fogo
Uma característica inconveniente do fluido proveniente do petróleo é que ele é inflamável.
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Pneumática
Origem
A pneumática é o emprego do ar comprimido como fonte produtora de trabalho. É um
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No entanto, o ar apresenta vapor d'água. Esse vapor d'água pode se condensar ao longo da
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Se aplicarmos uma força de 10kgf num êmbolo de 1 cm² de área, o resultado será a
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Os equipamentos pneumáticos (principalmente as válvulas) são constituídos de
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temperatura. A água acumulada pode ser eliminada através de filtros separadores de água e
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Diagramas de Movimentos
O circuito pneumático é projetado mediante a seqüência de acionamento dos pistões
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No diagrama, o trajeto de uma unidade construtiva é desenhado em função do tempo,
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Para o projeto do circuito pneumático é importante identificar se a seqüência é direta
ou indireta. Para isso dividimos...
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Simbologia Pneumática
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Circuito Pneumático
Os circuitos pneumáticos são divididos em várias partes distintas e, em cada uma
destas divisões, e...
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  1. 1. 1 Curso de Tecnologia em Automação Industrial - 4º Semestre Disciplina: Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos Professor – Antonio Alberto ATPS – ETAPAS 1 e 2 Componentesdo Grupo Alexandre V. Barbosa RA – 1299526845 Alisson Palombo RA – 6443298594 Renato C. Rios RA – 6657417284 Bruno Souza Silva RA – 8868409891 Ronaldo S. Irmão RA – 6277264193 Nicholas L. Felippe RA – 7632729941
  2. 2. 2 SUMÁRIO Hidráulica  As leis de Blaise Pascal e Bernouli.  As unidades de bombeio (reservatórios bombas e acessórios).  Bombas de deslocamento positivo  Bombas alternativas  Bombas de diafragma movidas a ar comprimido  Bombas rotativas  Bombas de parafusos  Bombas Cinéticas  Reservatórios Hidráulicos  Tipos de Reservatório  Acessórios  Resfriadores  Resfriadores a Ar  Resfriadores à Água  Resfriadores no Circuito  Fluido Hidráulico  Fluido à Base de Petróleo  Índice de Viscosidade (IV)  Inibidores de Oxidação  Aditivos de Extrema Pressão ou Antidesgaste  Aditivos Antiespumantes  Fluidos Resistentes ao Fogo  Emulsão de Óleo em Água  Emulsão de Água em Óleo  Fluido de Água-Glicol  Sintético
  3. 3. 3 Pneumática  Origem  Conceito  Características do Ar Comprimido  Pressão Atmosférica  Produção e Preparação do Ar Comprimido  Geração, tratamento e distribuição do Ar Comprimido  Tratamento e Qualidade do Ar Comprimido  Distribuição de Ar Comprimido  Secagem do Ar Comprimido  Válvula de Bloqueio  Diagramas de Movimentos  Simbologia Pneumática  Circuito Pneumático
  4. 4. 4 ETAPA 1 LEI DE BLAISE PASCAL Entre os dezoito e dezenove anos inventou a primeira máquina de calcular. Aos vinte anos aplicou seu talento à física, pois se interessou pelo trabalho de Torricelli sobre pressão atmosférica, deixando como resultado o Princípio de Pascal sobre a lei das pressões num líquido, que publicou em 1653 no seu Tratado do equilíbrio dos líquidos. Princípio de Pascal Se confinarmos um líquido dentro de um recipiente fechado por um êmbolo, e movermos este êmbolo de modo a comprimir o líquido, este sofrerá uma variação de pressão, pois, como citamos anteriormente, os líquidos são incompressíveis. O Princípio de Pascal diz que: “A variação de pressão aplicada a um fluido contido num recipiente é transmitida integralmente a todos os pontos desse fluido”. Talvez seja mais simples perceber tal mudança de pressão se fizermos um furo no recipiente da figura abaixo. (a) Líquido num recipiente furado e fechado por um êmbolo na posição 1. (b) Líquido num recipiente furado e fechado por um êmbolo na posição 2. Quando o êmbolo é empurrado até a posição 1, o líquido sai através do furo com uma velocidade capaz de ser lançado até uma distância x. O que acontecerá se o êmbolo for empurrado até a posição 2? O líquido terá um alcance x + y. Esta diferença no alcance do líquido é consequência direta do aumento da pressão no mesmo. Fica claro, pelo desenho, que a força aplicada em (b) é maior que a força aplicada em (a) e que existe, então, uma relação direta entre a força aplicada e a pressão.
  5. 5. 5 EQUAÇÃO DE BERNOULLI _ relação fundamental da mecânica dos fluidos; _ expressão que relaciona a pressão com a velocidade do fluido e a altura do tubo; _ “princípio de Bernoulli” – quando a velocidade do escoamento aumenta, a pressão do fluido diminui; _ o resultado da equação é consequência da conservação da energia aplicada ao fluido; _ deduz-se a partir do teorema do trabalho-energia: o trabalho realizado pela resultante das forças que atuam num sistema é igual à variação da energia cinética do sistema: W é o trabalho realizado sobre o sistema pelas forças de pressão; ΔK, ΔEC é a variação da energia cinética; ΔU, ΔEP é a variação da energia potencial;
  6. 6. 6 Figura 1 – Uma quantidade de fluido move-se ao longo de uma conduta, desde a posição indicada em (a) até à posição representada em (b). Figura 1 > determinar o trabalho – W – realizado pela força resultante sobre o sistema:  W realizado sobre o sistema pela força de pressão p1 A1: p1 A1 Δl1  W realizado sobre o sistema pela força de pressão p2 A2: - p2 A2Δl2 (é negativo – o sistema realiza um trabalho positivo)  W= p1 A1 Δl1 – p2 A2Δl2= (p1 – p2)ΔV Durante Δt, um volume de fluido ΔV= A1Δl1 com massa Δm=ρΔV entra no tubo através da seção A1, trazendo uma energia cinética1/2 mv2 1=1/2 ρΔV2 1 . Analogamente, durante este intervalo, igual massa de fluido deixa o tubo pela secção A2, levando consigo uma energia cinética ½ ρΔV2 2. A energia potencial da massa que entra em A1, no tempo Δt, é Δmgy1==ρΔVgy1 e a energia potencial da massa que sai em A2, é Δmgy2=ρΔVgy2:
  7. 7. 7 variação da energia potencial - ΔEP = ρΔVg(y2-y1) Combinando as equações 2, 3 e 4 no teorema do trabalho-energia – eq. 1, obtém-se (p1 – p2) ΔV = 1/2 ρΔV (v2 2 – v2 1) + ρΔVg (y2 – y1) Ou (p1 - p2) = 1/2 ρ(v2 2 – v2 1) + ρg(y2 – y1) Unidades de Bombeio (Reservatórios, bombas e acessórios) Uma bomba hidráulica é um dispositivo que adiciona energia aos líquidos, tomando energia mecânica de um eixo, de uma haste ou de outro fluido: ar comprimido e vapor são os mais usuais. As formas de transmissão de energia podem ser: aumento de pressão, aumento de velocidade ou aumento de elevação – ou qualquer combinação destas formas de energia. Como consequência, facilita-se o movimento do líquido. É geralmente aceito que o líquido possa ser uma mistura de líquidos e sólidos, nas quais a fase líquida prepondera. Outras máquinas destinadas a adicionar energia aos fluidos na forma de vapor e gases só são chamadas de bombas apenas eventualmente. Como exemplos, há a bomba de vácuo, destinada a esgotar ar e gases, e a bomba de ar, destinada a encher pneumáticos, bolas de futebol, brinquedos e botes infláveis, etc. As máquinas que se destinam a manusear ar, gases ou vapores são normalmente chamadas pelos técnicos de ventiladores ou ventoinhas, sopradores ou compressores. Tipos Classificamos as bombas em dois principais grupos: bombas de deslocamento positivo e bombas cinéticas. Seus nomes descrevem o método para mover o fluido.
  8. 8. 8 Bombas de deslocamento positivo Uma bomba de deslocamento positivo faz o fluido se mover isolando um volume determinado deste e aplicando força (deslocando) aquele volume isolado para o bocal de descarga. Estas bombas também são conhecidas como bombas volumétricas. Uma bomba de deslocamento positivo pode ser classificada como: Bomba alternativa ou bomba rotativa; Uma bomba de anel líquido - este tipo é mais usado para produzir vácuo ou comprimir gases. Bombas alternativas
  9. 9. 9 As bombas alternativas usam um arranjo de diafragma, pistão ou êmbolo e cilindro, com válvulas de sucção e descarga integradas na bomba. Bombas desta categoria variam de monocilíndricas (chamadas de simplex), chegando em certos casos até nove cilindros. As maiorias das bombas alternativas são de dois (duplex) ou três (triplex) cilindros. Além disto, podem ser de ação simples, onde o curso de sucção e descarga é independente ou de ação dupla, succionando e descarregando em ambos os sentidos. As bombas podem ser movidas diretamente a ar comprimido, a vapor ou através de um mecanismo biela-manivela, este acionado por um motor elétrico, de combustão interna através de polias e correias, engrenagens ou mesmo com acionamento direto. Estas bombas foram largamente empregadas no início da era industrial, no século XIX, como bombas de alimentação de caldeiras. Embora sejam usadas ainda hoje, as bombas alternativas são mais empregadas para o bombeamento de líquidos altamente viscosos, incluindo concreto e petróleo. Por questões hidráulicas, as bombas alternativas tendem a apresentar números ímpares de pistões ou êmbolos, sendo a única exceção o número 2. Portanto, a classificação de número de êmbolos ou pistões costuma ser:  Simplex para bombas com um único êmbolo ou pistão,  Duplex para bombas com dois êmbolos ou pistões,  Triplex para bombas com três êmbolos ou pistões,  Quintuplex para bombas com cinco êmbolos ou pistões,  Septuplex para bombas com sete êmbolos ou pistões (rara),  Nonuplex para bombas com nove êmbolos ou pistões (rara). Bombas de diafragma movidas a ar comprimido
  10. 10. 10 Uma aplicação moderna de bombas de deslocamento positivo são as bombas de diafragma. Sendo movidas a ar comprimido, seu conceito de projeto é intrinsecamente seguro, embora os fabricantes ofereçam modelos com certificação ATEX para atender aos requisitos da indústria. São frequentemente empregadas em todas as indústrias. Seu custo é relativamente acessível e podem ser empregadas para esgotar água de diques de contenção até o bombeio de ácido clorídrico de tanques de armazenagem (dependendo dos materiais do qual a bomba é fabricada - elastômeros e materiais de construção do corpo). A sucção é geralmente limitada a uma elevação de cerca de 6 metros, mas atende aos mais diversos níveis de elevação na descarga. Bombas rotativas As bombas rotativas isolam um volume de fluido e o transportam de uma zona de baixa pressão para uma zona de alta pressão. A característica comum é o acionamento através de um eixo que gira. Uma das construções usuais para estas bombas é a bomba de engrenagens, onde um par de engrenagens gira dentro de uma carcaça com pequena folga entre o externo da engrenagem e o interior da carcaça. O fluido ocupa o espaço entre dois dentes e é transportado da área de sucção para a área de descarga. O que impede o fluido de retornar entre os dentes da engrenagem para a sucção é exatamente o dente da outra engrenagem, que ocupa o espaço entre os dentes.
  11. 11. 11 Bombas de parafusos Há diversos tipos de bombas de dois parafusos, sendo as bombas de um parafuso também chamadas bombas de cavidade progressiva. O parafuso de Arquimedes pode ser assim classificado. Há outros tipos de bombas de parafuso com 2 e 3 parafusos, trabalhando dentr o de uma carcaça com pequenas folgas para o externo destes parafusos. Bombas Cinéticas As bombas cinéticas fornecem energia continuamente a um fluido que escoa pelo interior dos elementos da bomba. Esta transmissão de energia é frequentemente realizada por uma peça dotada de palhetas que recebe energia mecânica de um eixo e onde as palhetas impulsionam o fluido, transferindo energia hidráulica. As bombas cinéticas são também chamadas bombas rotodinâmicas e turbobombas. Há diversas formas de bombas cinéticas. Entre elas, há as bombas centrífugas, bombas de fluxo misto, as bombas axiais, as bombas regenerativas e as bombas de carcaça rotativa ou bombas de tubo Pitot. Todas elas transmitem energia ao fluido empregando a conversão de energia mecânica em energia cinética, podendo ser esta convertida em energia de pressão ou energia potencial. As principais características das bombas cinéticas são: Adição contínua de energia ao fluido, Conversão da energia transferida em energia cinética (um aumento da velocidade), Conversão da velocidade adquirida em um aumento de pressão,
  12. 12. 12 Conversão de pressão em energia potencial de posição (em algumas bombas). Reservatórios Hidráulicos A função de um reservatório hidráulico é conter ou armazenar o fluido hidráulico de um sistema. Do que consiste um Reservatório Hidráulico Os reservatórios hidráulicos consistem de quatro paredes (geralmente de aço); uma base abaulada; um topo plano com uma placa de apoio, quatro pés; linhas de sucção, retorno e drenos; plugue do dreno; indicador de nível de óleo; tampa para respiradouro e enchimento; tampa para limpeza e placa defletora (Chicana).
  13. 13. 13 Funcionamento Quando o fluido retorna ao reservatório, a placa defletora impede que este fluido vá diretamente à linha de sucção. Isto cria uma zona de repouso onde as impurezas maiores sedimentam, o ar sobe à superfície do fluido e dá condições para que o calor, no fluido, seja dissipado para as paredes do reservatório. Todas as linhas de retorno devem estar localizadas abaixo do nível do fluido e no lado do defletor oposto à linha de sucção. Tipos de Reservatório Os reservatórios industriais têm uma variedade de estilos, dentre os quais estão os reservatórios em forma de L, os reservatórios suspensos e os reservatórios convencionais. Os reservatórios convencionais são os mais comumente usados dentre os reservatórios hidráulicos industriais. Os reservatórios em forma de L e os suspensos permitem à bomba uma altura manométrica positiva do fluido.
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  15. 15. 15 Notas: 1) As medidas dos reservatórios podem sofrer uma variação de ± 1% nas medidas mencionadas na tabela. 2) Os reservatórios de 180 a 500 litros não possuem tampa removível. 3) O reservatório de 60 litros possui uma janela de inspeção; os reservatórios de 120 a 500 litros possuem 2 janelas de inspeção.
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  17. 17. 17 Acessórios Resfriadores Todos os sistemas hidráulicos aquecem. Se o reservatório não for suficiente para manter o fluido à temperatura normal, há um superaquecimento. Para evitar isso são utilizados resfriadores ou trocadores de calor, os modelos mais comuns são água-óleo e ar-óleo. Resfriadores a Ar Nos resfriadores a ar, o fluido é bombeado através de tubos aletados. Para dissipar o calor, o ar é soprado sobre os tubos e aletas por um ventilador. Os resfriadores a ar são geralmente usados onde a água não está disponível facilmente. Resfriadores à Água O resfriador a água consiste basicamente de um feixe de tubos encaixados num invólucro metálico. Neste resfriador, o fluido do sistema hidráulico é geralmente bombeado através do invólucro e sobre os tubos que são refrigerados com água fria.
  18. 18. 18 Resfriadores no Circuito Os resfriadores geralmente operam à baixa pressão (10,5 kgf/cm2). Isto requer que eles sejam posicionados em linha de retorno ou dreno do sistema. Se isto não for possível, o resfriador pode ser instalado em sistema de circulação. Para garantir que um aumento momentâneo de pressão na linha não os danifique, os resfriadores são geralmente ligados ao sistema em paralelo com uma válvula de retenção de 4,5 kgf/cm2 de pressão de ruptura.
  19. 19. 19 Fluido Hidráulico O fluido hidráulico é o elemento vital de um sistema hidráulico industrial. Ele é um meio de transmissão de energia, um lubrificante, um vedador e um veículo de transferência de calor. O fluido hidráulico à base de petróleo é o mais comum. Fluido à Base de Petróleo O fluido à base de petróleo é mais do que um óleo comum. Os aditivos são ingredientes importantes na sua composição. Os aditivos dão ao óleo características que o tornam apropriado para uso em sistemas hidráulicos. Índice de Viscosidade (IV) O índice de viscosidade é um número puro que indica como um fluido varia em viscosidade quando a temperatura muda. Um fluido com um alto índice de viscosidade mudaria relativamente pouco com a temperatura. A maior parte dos sistemas hidráulicos industriais requer um fluido com um índice de viscosidade de 90 ou mais. Inibidores de Oxidação - A oxidação do óleo ocorre por causa de uma reação entre o óleo e o oxigênio do ar. A oxidação resulta em baixa capacidade de lubrificação na formação de ácido e na geração de partículas de carbono e aumento da viscosidade do fluido. A oxidação do óleo é aumentada por três fatores: 1. Alta temperatura do óleo. 2. Catalisadores metálicos, tais como cobre, ferro ou chumbo. 3. O aumento no fornecimento de oxigênio. Inibidores de Corrosão - Os inibidores de corrosão protegem as superfícies de metal do ataque por ácidos e material oxidante. Este inibidor forma um filme protetor sobre as superfícies do metal e neutraliza o material corrosivo ácido à medida que ele se forma. Aditivos de Extrema Pressão ou Antidesgaste - Estes aditivos são usados em aplicações de alta temperatura e alta pressão. Em pontos localizados onde ocorrem temperaturas ou pressões altas (por exemplo, as extremidades das palhetas numa bomba ou motor de palheta). Aditivos Antiespumantes - Os aditivos antiespumantes não permitem que bolhas de ar sejam recolhidas pelo óleo, o que resulta numa falha do sistema de lubrificação. Estes inibidores operam combinando as pequenas bolhas de ar em bolhas grandes que se desprendem da superfície do fluido e estouram.
  20. 20. 20 Fluidos Resistentes ao Fogo Uma característica inconveniente do fluido proveniente do petróleo é que ele é inflamável. Não é seguro usá-lo perto de superfícies quentes ou de chama. Por esta razão, foram desenvolvidos vários tipos de fluidos resistentes ao fogo. Emulsão de Óleo em Água A emulsão de óleo em água resulta em um fluido resistente ao fogo que consiste de uma mistura de óleo numa quantidade de água. A mistura pode variar em torno de 1% de óleo e 99% de água a 40% de óleo e 60% de água. A água é sempre o elemento dominante. Emulsão de Água em Óleo A emulsão de água em óleo é um fluido resistente ao fogo, que é também conhecido como emulsão invertida. A mistura é geralmente de 40% de água e 60% de óleo. O óleo é dominante. Este tipo de fluido tem características de lubrificação melhores do que as emulsões de óleo em água. Fluido de Água-Glicol O fluido de água-glicol resistente ao fogo é uma solução de glicol (anticongelante) e água. A mistura é geralmente de 60% de glicol e 40% de água. Sintético Os fluidos sintéticos, resistentes ao fogo, consistem geralmente de ésteres de fosfato, hidrocarbonos clorados, ou uma mistura dos dois com frações de petróleo. Este é o tipo mais caro de fluido resistente ao fogo. Os componentes que operam com fluidos sintéticos resistentes ao fogo necessitam de guarnições de material especial.
  21. 21. 21 Pneumática Origem A pneumática é o emprego do ar comprimido como fonte produtora de trabalho. É um ramo da ciência e tecnologia, que faz uso de gás ou ar pressurizado. Pode ser utilizadas numa gama alta de aplicações como freios de caminhões e ônibus, clínicas, sistemas pneumáticos, pinturas, pulverizações. Sua aplicação ajuda a libertação do operário de operações repetitivas, possibilitando o aumento do ritmo de trabalho, aumento de produtividade e, portanto, um menor custo operacional. O primeiro homem que sabemos ter-se interessado pela pneumática foi o grego ‘KTESIBIOS’ que, à cerca de 2000 anos, construiu uma catapulta funcionando a ar comprimido. Conceito A palavra pneuma, vem do grego, significa fôlego, vento. Dela surgiu, o termo pneumático, 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; A pneumática é um dos mais velhos conhecimentos da humanidade, apenas no século XIX o seu desenvolvimento se tornou sistemático. Somente no 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. Características do ar comprimido Pneumática pode ser definida como a ciência que estuda as propriedades físicas do ar e de outros gases. Utilizamos então o ar sobre pressão (ar comprimido) para transmitir movimento mecânico (linear ou rotativo) multiplicado forças. Entre as vantagens da utilização do ar comprimido temos:  Facilidade de obtenção (volume ilimitado);  Não apresenta riscos de faísca em atmosfera explosiva;  Fácil armazenamento;  Não contamina o ambiente (limpo e atóxico);  Não necessita de linhas de retorno (escape para a atmosfera), ao contrário de sistemas elétricos e hidráulicos;  Acionamentos podem ser sobrecarregados até a parada.
  22. 22. 22 No entanto, o ar apresenta vapor d'água. Esse vapor d'água pode se condensar ao longo da linha pneumática dependendo das condições de pressão e temperatura ao longo da linha. Se não houver um sistema para retirar a água, ela pode se acumular causando corrosão das tubulações. O ar apresenta também uma baixa viscosidade. Essa viscosidade mede a facilidade com que um fluido (gás ou líquido) escoa. Se um fluido tem baixa viscosidade implica que ele pode escoar por pequenos oríficios e, portanto a chance de ocorrer vazamentos é muito grande. Assim, vazamentos de ar em linhas pneumáticas são muito comuns. Outros pontos importantes são: Compressibilidade – O ar tem a propriedade de ocupar o volume de todo recipiente, podendo este volume ser reduzido por ação de uma força externa, a redução desse volume é alcançado pela compressibilidade. Por isso, os atuadores pneumáticos possuem apenas duas posições limitadas por batentes mecânicos, uma vez que não é possível atingir posições intermediárias com precisão. Esse problema já não ocorre com os atuadores hidráulicos, pois o óleo é incompressível. Expansibilidade – O volume de um gás pode ter seu volume aumentado por ação de forças internas que agindo sobre o recipiente irá se expandir. Elasticidade – É a propriedade que possibilita o ar retornar ao seu volume inicial uma vez cessado a força responsável pela compressibilidade ou expansibilidade. Difusibilidade – Propriedade do ar que lhe permite misturar homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado. Pressão Atmosférica A atmosfera é composta por gases que envolvem toda a superfície terrestre, exercendo sobre nós uma força, sendo proporcional a altitude considerada. No Sistema Internacional a medida de pressão é o kgf/cm². Princípios de Pascal O Ar em um recipiente fechado, exerce sobre as paredes e em todos os sentidos uma mesma pressão. Segundo Blase Pascal “a pressão exercida em um liquido confinado em forma estática atua em todos os sentidos e direções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas iguais”.
  23. 23. 23 Se aplicarmos uma força de 10kgf num êmbolo de 1 cm² de área, o resultado será a pressão de 10kgf/cm² nas paredes do recipiente. Produção e Preparação do Ar Comprimido Em geral, o ar comprimido é produzido de forma centralizada e distribuído na fábrica. Para atender às exigências de qualidade, o ar após ser comprimido sofre um tratamento que envolve:  Filtração  Resfriamento  Secagem  Separação de impurezas sólida e líquidas inclusive vapor d'água. Geração, tratamento e distribuição do ar comprimido Na figura abaixo, os equipamento por onde o ar passa é mostrado, por um símbolo. Na pneumática existe uma simbologia para representar todos os equipamentos pneumáticos. Assim estão representados na figura, por exemplo: os símbolos do filtro, compressor, motor (elétrico ou de combustão), resfriador, secador e reservatório. Tratamento e Qualidade do Ar Comprimido O Ar antes de entrar em cada máquina pneumática, passa por uma unidade de tratamento, composta por um filtro, uma válvula reguladora de pressão e um lubrificador. Essa unidade tem por objetivo ajustar as características do ar de forma específica para cada máquina.
  24. 24. 24 Os equipamentos pneumáticos (principalmente as válvulas) são constituídos de mecanismo muito delicados e sensíveis e para que possam funcionar de modo confiável, com bom rendimento, é necessário assegurar determinadas exigências de qualidade do ar comprimido, entre elas:  Pressão  Vazão  Teor de água  Teor de particulas sólidas  Teor de óleo As grandezas de pressão e vazão estão relacionadas diretamente com a força e velocidade, respectivamente, do atuador pneumático. Cada componente pneumático tem sua especificação própria de pressão e vazão de operação. Para atender a essas especificações é necessário suficiente vazão no compressor, correta pressão na rede e tubulação de distribuição corretamente dimensionada em função da vazão. Já água, óleo e impurezas tem grande influência sobre a durabilidade e confiabilidade de componentes pneumáticos. O óleo em particular é usado para lubrificar os mecanismos dos sistemas pneumáticos. Distribuição de Ar Comprimido As tubulações pneumáticas exigem manutenção regular, razão pela qual não devem, dentro do possível, serem mantidas dentro de paredes ou cavidades estreitas, pois isto dificulta a detecção de fugas de ar. Pequenos vazamentos são causas de consideráveis perdas de pressão. Existem três tipos de redes de distribuição de pressão principais:  Rede em circuito aberto  Rede em circuito fechado  Rede combinada Essas linhas principais são feitas de tubos de Cobre, latão, aço liga, etc… Conectadas às linhas principais estão às linhas secundárias, em geral, mangueiras de borracha ou material sintético.
  25. 25. 25 A rede em circuito aberto mostrada na figura abaixo, é a mais simples e deve ser montada com um declive de 1% a 2% na direção do fluxo para garantir a eliminação da água que condensa no interior da linha. Isso ocorre porque o ar fica parado no interior da linha quando não há consumo. Rede em circuito aberto Já a rede em circuito fechado mostrada na figura abaixo, permite que o ar flua nas duas direções e que fique circulando na linha reduzindo o problema de condensação. Rede em circuito fechado As redes combinadas como mostrado na figura abaixo, também são instalações em circuito fechado. No entanto, mediante as válvulas de fechamento existe a possibilidade de bloquear determinadas linhas de ar comprimido quando a mesmas não forem usadas ou quando for necessário colocá-las fora de serviço por razões de manutenção. Há uma estanqueidade da rede portanto. Rede combinada Secagem do Ar Comprimido O ar possui água na forma de vapor. Este vapor d'água é aspirado pelo compressor junto com o ar. Esse vapor pode se condensar ao longo da linha dependendo da pressão e
  26. 26. 26 temperatura. A água acumulada pode ser eliminada através de filtros separadores de água e drenos dispostos ao longo da linha. No entanto um filtro não pode eliminar vapor d'água e para isso são necessários secadores. Essa analogia nos sugere métodos para retirar o vapor d'água do ar. Existem quatro métodos de secagem:  Resfriamento  Adsorção  Absorção  Sobrepressão Válvula de Bloqueio Válvulas de bloqueio é um modo que bloqueia a passagem de ar em um sentido, permitindo a passagem livre no sentido oposto. Normalmente o bloqueio em um dos sentidos e executado pela pressão no lado bloqueado atuando sobre o elemento vedante.
  27. 27. 27
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  29. 29. 29 Diagramas de Movimentos O circuito pneumático é projetado mediante a seqüência de acionamento dos pistões que podem ser especificadas na forma de gráfico trajeto-passo, gráfico trajeto-tempo, ou letras com os sinais + (avançar) ou - (retornar). Diagrama trajeto-passo Neste caso se representa a seqüência de movimentos dos elementos de trabalho, levando-se ao diagrama os movimentos e as condições operacionais de cada um deles. Isto é feito através de duas coordenadas: uma representa o trajeto dos elementos de trabalho (avanço ou recuo), e a outra o passo (diagrama trajeto-passo). Se existem diversos elementos de trabalho para um comando, estes serão representados da mesma forma e desenhados uns sob os outros. A ocorrência através de passos. Do primeiro passo até o passo dois, a haste de cilindro avança da posição final traseira para a posição final dianteira, sendo que esta é alcançada no passo dois. A partir do passo 4, a haste do cilindro retorna e alcança a posição final traseira no passo 5. Diagrama trajeto e tempo
  30. 30. 30 No diagrama, o trajeto de uma unidade construtiva é desenhado em função do tempo, contrariamente ao diagrama trajeto-passo. Neste caso o tempo é desenhado e representa a união cronológica na seqüência, entre as distintas unidades. Para representação gráfica, vale aproximadamente o mesmo que para o diagrama trajeto-passo, cuja relação está clara através das linhas de união (linha dos passos), sendo que as distâncias entre elas correspondem ao respectivo período de duração do trajeto na escala de tempo escolhida. Enquanto no diagrama trajeto-passo oferece uma melhor visão das trajetórias, e suas correlações, no diagrama trajeto-tempo pode-se representar com mais clareza as diferentes velocidades de trabalho. Diagrama de comando No diagrama de comando, anotam-se os estados de comutação dos elementos de entrada de sinais e dos elementos de processamento de sinais, sobre os passos, não considerando os tempos de comutação, por exemplo, o estado das válvulas “a1”.
  31. 31. 31 Para o projeto do circuito pneumático é importante identificar se a seqüência é direta ou indireta. Para isso dividimos a seqüência ao meio como mostrado abaixo. Se as letras estiverem na mesma ordem da seqüência trata-se de uma seqüência direta, caso contrário é uma seqüência indireta. Abaixo temos vários exemplos de seqüências diretas e indiretas. A + B + A – B – (seqüência direta) A + B + B – A – ( seqüência indireta) A + C + B – A – C – B + (seqüência direta) A + B + C + A – D + B – D – C – (seqüência indireta) A + B – B + A – B – B + (seqüência indireta) A + A – B + B – (seqüência indireta) Num circuito pneumático encontramos os seguintes elementos: 1. Elementos de trabalho: cilindros e motores pneumáticos 2. Elementos de comando e de sinais: válvulas direcionais 4/2 vias, 3/2 vias, etc. 3. Elementos de alimentação: unidade de tratamento, válvulas de fechamento e de segurança. Numeração dos Elementos pneumáticos no circuito.
  32. 32. 32 Simbologia Pneumática
  33. 33. 33 Circuito Pneumático Os circuitos pneumáticos são divididos em várias partes distintas e, em cada uma destas divisões, elementos pneumáticos específicos estão posicionados. Estes elementos estão agrupados conforme suas funções dentro dos sistemas pneumáticos. As múltiplas funções quando devidamente posicionadas dentro de uma hierarquia, formam uma cadeia de comandos.

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