Dispositivos pneumáticos

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Hidrostática; dispositivos pneumáticos, pneumática industrial

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Dispositivos pneumáticos

  1. 1. Prof. Watson A. de Oliveira
  2. 2. Perímetro x Área x Volume  Perímetro se refere ao comprimento linear cuja unidade é o metro (m).  Área é a quantidade de espaço bidimensional. Em quadrados e retângulos, é a multiplicação dos lados. A unidade de área é o metro quadrado (m2).  Volume é a área com uma altura (h). Sua unidade é o metro cúbico (m3).
  3. 3. Exercício 1  Calcule o perímetro e a área da figura abaixo:
  4. 4. Exercício 2  Calcule o Perímetro da base, a Área da base e o volume dos sólidos abaixo:
  5. 5. Exercício 3  Qual é o volume de um tanque quadrado de 1m de largura, 1m de profundidade e 1m de altura?
  6. 6. Exercício 4  Calcule o Perímetro da base, a Área da base e o volume do sólido abaixo:
  7. 7. Composição do Ar Atmosférico  O ar atmosférico é composto por um conjunto de gases que são: Nitrogênio – 78% Oxigênio – 21% Gases Raros – 1% como (Argônio, Hélio, etc.)
  8. 8. Pressão  Pressão é uma grandeza que expressa a relação entre uma determinada força exercida sobre uma área.
  9. 9. Pressão - Conceito  Logo pode ser expressa pela fórmula: 𝑝 = 𝐹 𝐴  Onde:  p = Pressão (em Kgf/cm2)  F = Força (em Kgf)  A = Área (em cm2)
  10. 10. Exercício 5  Aplica-se uma força de 80 Newtons em uma placa de 1 metro quadrado. Qual é a pressão em N/m2?  A pressão será maior ou menor se a placa tivesse 0,8 de metro quadrado?
  11. 11. Exercício 6  Qual a pressão exercida por um tanque de água que pesa 1000 N, sobre a sua base que tem uma área de 2,0 m2?  Se o tanque tivesse 3000N e a base fosse de de 6,0m2, a pressão seria maior ou menor?
  12. 12. Exercício 7  A água contida num tanque exerce uma pressão de 40 N/m2 sobre a sua base. Se a base tem uma área de 10 m2, calcule a força exercida pela água sobre a base.
  13. 13. Exercício 8  Qual é a pressão (em Kgf/cm2) embaixo de um tanque cujo raio tem 80cm e 1,5m de altura?
  14. 14. Unidades de Pressão  kgf/cm² representa o peso normal do ar ao nível do mar por cm², sendo 1 kgf/cm² = 98066,52 Pa.  Bar é um múltiplo da bária, onde 1 bar = 106 bárias.  PSI (pound per square inch), libra por polegada quadrada, é a unidade de pressão no sistema inglês/americano, onde 1 psi = 0,07 bar.
  15. 15. Unidades Conversões: 1 kgf/cm2 = 14,22 lbf/pol2 (psi) 1 kgf/cm2 = 0,98 bar 1 bar = 1,0196 Kgf/cm2. 1 bar = 14,503 psi 1 psi = 0,0703Kgf/cm2. 1 psi = 0,0689 bar
  16. 16. Exercício 9  Faça a conversão dos valores abaixo 5 Kgf/cm2 = bar. 12 Kgf/cm2 = psi. 20 bar = psi. 30 bar = Kgf/cm2. 355,5 psi = Kgf/cm2. 150 psi = bar
  17. 17. Exercício 10  Faça a conversão dos valores abaixo 78 Kgf/cm2 = bar. 35 Kgf/cm2 = psi. 48 bar = psi. 56 bar = Kgf/cm2. 480 psi = Kgf/cm2. 520 psi = bar
  18. 18. Exercícios  Calcular a força utilizando uma pressão de 6 bar em uma área 5 cm2.  Calcule a área de um cilindro para uma pressão de 200 psi e uma força de 500 Kgf.  Calcular o diâmetro do cilindro para uma pressão de 6 bar, utilizando uma força de 500 Kgf.
  19. 19. Exercícios  Calcular o diâmetro do cilindro para uma pressão de 6 bar, utilizando uma força de 500 Kgf.
  20. 20.  Calcular a força de avanço e de retorno para um cilindro de ø 100 mm do êmbolo e ø 20 mm da haste, utilizando uma pressão de 7 bar.
  21. 21. Lei de Pascal e o Elevador Hidráulico  Quando uma força é aplicada a uma área, surge uma pressão. Esta pressão é exercida por todos os pontos do sistema.  Êmbolos com diâmetros diferentes são submetidos a uma mesma pressão.
  22. 22. Exercício 10  Calcule a pressão de um sistema de dois pistões P1 e P2 onde o raio de P1 é 3 cm e o de P2 é 10 cm. Sobre o pistão 1, coloca-se um peso de 80Kgf. Verifique se P2 será capaz de erguer um veículo de 1000Kg e converta os valores de pressão em Bar e psi.
  23. 23. Exercício 11  Qual deve ser o diâmetro do cilindro P2 para erguer o veículo de 1000 kg?
  24. 24. Exercício 12  Um bloco de 900 kgf é colocado sobre um elevador hidráulico como mostra a figura abaixo. A razão entre o diâmetro do pistão (P2) que segura a base do elevador e o diâmetro (P1) onde deve-se aplicar a força F é de P2 / P1 = 30. Encontre a força necessária para se levantar o bloco com velocidade constante.
  25. 25. Exercício 13  Para suspender um carro de 1500 kg usa-se um macaco hidráulico, que é composto de dois cilindros cheios de óleo, que se comunicam. Os cilindros são dotados de pistões, que podem se mover dentro deles. O pistão maior tem um cilindro com área 50cm2 , e o menor tem área de 2,5cm². Qual deve ser a força aplicada ao pistão menor, para equilibrar o carro?
  26. 26. Exercício 14  Para se erguer um carro em um elevador hidráulico, utiliza-se 45 psi de ar comprimido sobre um cilindro hidráulico A1 com 5 cm de raio. Esta pressão é transmitida pelo óleo hidráulico ao cilindro maior A2 com 12 cm de raio. Se o sistema está em equilíbrio, calcule o peso do carro.
  27. 27. Pneumática e Automação  Pneumatos (pneumatos): sopro, vento, ar;  Pneumática: Estudo e Aplicação do Ar Comprimido para transmissão e transformação de energia  Uso do ar na indústria: década de 1950  Automatização da Manufatura  Filosofia: Substituir o homem em trabalhos cansativos e repetitivos  Operações: fixação, corte, montagem, abertura e fechamento, manipulação  MOVIMENTO  Outras aplicações: transporte pneumático; ferramentas pneumáticas, etc.
  28. 28. O sistema Pneumático Industrial  Um sistema industrial compõe-se de três partes principais:  Produção  Armazenamento  Distribuição
  29. 29. Fluidos  Fluidos são substâncias que não têm forma própria, e que, se estiverem em repouso não resistem à tensões de cisalhamento.  Os fluidos também são substâncias com capacidade de escoamento.  Classificação dos Fluidos:  Líquidos  São Incompressíveis  Admitem superfície livre  Não são dilatáveis  Gasosos  São Compressíveis  Não admitem superfície livre  São dilatáveis
  30. 30. Unidades e Manômetro  Na indústria as unidades mais utilizadas são:  Kgf/cm2  Bar  Psi ou libras  O instrumento utilizado para medição de pressão é o Manômetro.
  31. 31. O compressor de Ar  Um compressor é composto por:  Filtro de Ar na entrada para impedir entrada de partículas (pó).  Cabeçote com pistões e válvulas de entrada e de saída.  Motor elétrico para acionamento dos pistões.  Tanque de ar comprimido para armazenamento.  Pressostato para ligar o motor elétrico quando a pressão do tanque estiver baixa e desligar o motor quando a pressão chegar no valor de trabalho.  Válvula de segurança para o caso do pressostato por algum motivo, não desligar o motor.  Válvula de dreno para drenagem da água acumulada dentro do tanque.  Manômetro do tanque.  Regulador de saída com manômetro.
  32. 32. O Compressor de Ar
  33. 33. Compressor (componentes) Conjunto do Filtro de Ar – Carcaça e Elemento filtrante Monocilindro Duplo Cilindro
  34. 34. Pressostato com válvula de Alívio e válvula de Segurança Válvula de Alívio Pressostato com Válvula de Alívio Ligação e funcionamento da Válvula de Alívio Válvula de Segurança
  35. 35. Unidade de Conservação (Lubrifil)  O ar comprimido utilizado em ferramentas e dispositivos pneumáticos deve ser isento de partículas e umidade. E ainda deve conter um pouco de óleo para lubrificação das partes móveis.  Em cada ponto de uso, deve ser colocada uma unidade de conservação ou Lubrifil, que recebe o ar comprimido da linha primária e tem três componentes importantes:  Filtro de partículas e umidade.  Regulador de pressão  Lubrificador
  36. 36. Unidade de Conservação (Lubrifil) Filtro com purgador Filtro com purgador Regulador de Pressão com Manômetro Lubrificador Lubrificador
  37. 37. Atuadores Pneumáticos  Atuadores pneumáticos lineares:  Cilindros de simples ação com retorno por mola.  Cilindros de dupla ação.  Atuadores pneumáticos rotativos:  Atuador de giro controlado.  Atuador de giro livre ou tipo motor. Simbologia
  38. 38. Válvulas Direcionais  Válvulas direcionais são elementos muito importantes porque orientam, com lógica, o caminho do ar comprimido dentro do sistema.  De acordo com a NBR 8897 e DIN ISO 1219, as válvulas direcionais são sempre representadas por um retângulo que é divido em quadrados. Na simbologia, o número de quadrados representa o número de posições que a válvula pode assumir.
  39. 39. Válvulas Direcionais – nº de vias  O número de vias de uma válvula se refere a soma de todas as entradas e saídas da mesma. E dois símbolos são utilizados dentro dos quadrados:  Esta seta simboliza a passagem de ar e conta duas vias.  Bloqueio de ar. Conta uma via.  A leitura e desenho de esquemas pneumáticos deve utilizar somente o quadrado do lado direito da válvula.
  40. 40. Identificação das Vias  A identificação é feita pelo primeiro número que se refere ao número de vias e o segundo ao número de posições. Exemplo: As válvulas abaixo são 5/2 vias. Cinco vias e duas posições. Exaustão
  41. 41. Identificação das vias  Existem duas normas para a identificação das vias. A DIN ISO 5599 que utiliza números e é a utilizada no Brasil e a DIN ISO 1219 que utiliza letras e é utilizada na Europa.
  42. 42. Válvulas Direcionais - Funcionamento Válvula em Repouso Válvula Acionada
  43. 43. Acionamento de Válvulas  Válvulas direcionais podem ser acionadas de diversas formas. Segue as mais utilizadas.
  44. 44. Válvulas de Bloqueio  Estas válvulas bloqueiam o ar comprimido seguindo uma lógica de programação. São dividas em: a) Válvula Alternadora ou Válvula “OU”. b) Válvula de Simultaneidade ou Válvula “E”. c) Válvula de Sentido Único.
  45. 45. Válvulas de controle de Fluxo Variável  Válvulas de Controle de Fluxo Variável podem ser de dois tipos:  Unidirecional  Bidirecional
  46. 46. Questionário  Quais são as principais unidades de pressão utilizadas na indústria e qual é o instrumento que faz a medição de pressão?  Porque o tanque de ar comprimido se enche de água e por qual dispositivo se retira esta água?  Qual a diferença entre pressostato e sensor de pressão?  Qual é a função do pressostato no compressor?  Se o pressostato não desligar o motor do compressor o que acontece? Qual é o mecanismo de proteção?  Quando o ar é comprimido, a temperatura aumenta ou diminui?  Qual é o gás mais abundante na atmosfera?
  47. 47. Questionário  Qual válvula deve-se utilizar quando se deseja que o avanço de um cilindro pneumático seja lento e o seu retorno seja rápido?  Quais são as funções de uma unidade de conservação?  Qual é a condição necessária para que uma pressão se forme na saída de uma bomba hidráulica?  Quais são as principais partes de um sistema pneumático industrial?  Quantos quilos e quantos litros de água limpa tem 1m3?

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