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Pneumática
Professor Anderson Pontes
Introdução
O termo pneumática é derivado do grego Pneumos ou
Pneuma (respiração, sopro) e é definido como a parte
da Física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos
físicos relacionados com os gases ou vácuos.
É também o estudo da conservação da energia
pneumática em energia mecânica, através dos
respectivos elementos de trabalho.
Propriedades do ar comprimido
 COMPRESSIBILIDADE  ELASTICIDADE
Propriedades do ar comprimido
 DIFUSIBILIDADE  EXPANSIBILIDADE
Instalações de produção
 Para a produção de ar comprimido são necessários
compressores, os quais comprimem o ar para a pressão de
trabalho desejada.
 Na maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos se
encontra, geralmente, uma estação central de distribuição de ar
comprimido. Não é necessário calcular e planejar a
transformação e transmissão da energia para cada consumidor
individual. A Instalação do compressão fornece o ar comprimido
para os devidos lugares através de uma rede tubular.
Central de distribuição de ar
comprimido
Central de distribuição de ar
comprimido
Compressores
São máquinas destinadas a elevar a pressão de um
certo volume de ar, admitido nas condições
atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na
execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido.
Tipo de compressores
Compressores
Deslocamentos
dinâmicos
Ejetor
Fluxo Radial
Fluxo Axial
Deslocamentos
Positivos
Rotativos
Alternativos
Diafragma,
Mecânico,
Hidráulico
Pistão
Simples efeito &
Duplo efeito
Compressor dinâmico de fluxo radial
Compressor de parafuso
Compressor de simples efeito
Compressor de duplo efeito
Sistema de refrigeração dos
compressores
 Remove o calor gerado entre os estágios de compressão, visando:
 Manter baixa a temperatura das válvulas, do óleo lubrificante e do
ar que está sendo comprimido (coma queda de temperatura do ar
a umidade é removida).
 Aproximar a compressão da isotérmica, embora esta dificilmente
possa ser atingida, devido à pequena superfície para troca de
calor.
 Evitar deformação do bloco e cabeçote, devido às temperaturas.
 Aumentar a eficiência do compressor.
Resfriador posterior
Reservatórios
 Resfriar o ar auxiliando a
eliminação do condensado
 Armazenar o ar comprimido
 Estabilizar o fluxo de ar
Umidade do ar - Desumidificação
 Oxida a tubulação e componentes
pneumáticos.
 Destrói a película lubrificante existente
entre as duas superfícies que estão em
contato, acarretando desgaste
prematuro e reduzindo a vida útil das
peças, válvulas, cilindros, etc.
 Prejudica a produção de peças.
 Arrasta partículas sólidas que
prejudicarão o funcionamento dos
componentes pneumáticos.
 Aumenta o índice de manutenção
 Impossibilita a aplicação em
equipamentos de pulverização.
 Provoca golpes de ariete nas
superfícies adjacentes, etc.
Tipos de secagem
Secagem
Refrigeração
Absorção
Adsorção
Secagem por resfriamento
Secagem por absorção
Secagem por adsorção
Unidade de conservação
Após passar por todo o processo de produção,
tratamento e distribuição, o ar comprimido deve sofrer
um ultimo condicionamento, antes de ser colocado para
trabalhar, a fim de produzir melhores desempenhos.
Neste processo o ar sofre um beneficiamento que se
constitui em três etapas; filtragem, regulagem de pressão e
lubrificação, isto é, introdução de certa quantidade de óleo
no ar para a lubrificação dos equipamentos pneumáticos.
Unidade de conservação - lubrefil
Unidade de conservação - lubrefil
Composto por
Regulador de pressão
Lubrificador
Filtragem do ar
Regulador de pressão
 manter a pressão de trabalho
constante na sua saída,
mesmo que ocorra variação
de pressão na sua entrada
 funcionar como válvula de
segurança
 compensar o volume de ar
requerido pelos equipamentos
Lubrificador
 A lubrificação consiste em misturar
uma quantidade controlada de óleo
lubrificante ao ar comprimido, para
que ele carregue as gotículas de
óleo em suspensão até às partes
mecânicas internas e móveis dos
equipamentos. O controle é feito
para não causar obstáculos na
passagem de ar, problemas nas
guarnições, etc
Filtro de ar comprimido
 A filtragem do ar consiste
na aplicação de dispositivos
capazes de reter as
impurezas suspensas no
fluxo de ar, e em suprimir
ainda mais a umidade
presente.
Dreno
Pneumática - Principios
Válvula de Controle Direcional
Este tipo de válvula de controle tem como função orientar
a direção que o fluxo de ar deve seguir, a fim de realizar
um trabalho proposto. Para um conhecimento perfeito de
uma válvula direcional, devem-se levar em conta os
seguintes dados:
número de posições; número de vias;
posição inicial; tipo de acionamento;
tipo de retorno; e vazão ou pressão de trabalho
É a quantidade de manobras distintas que uma válvula
direcional pode executar ou permanecer sob a ação de seu
acionamento. O número de posições de uma VCD é
representado graficamente por um retângulo que está
dividido em quadrados. O número de quadrados representados
na simbologia é igual ao número de posições da válvula. Dessa
forma, representa-se a quantidade de movimentos que a VCD
executa através dos seus acionamentos.
Número de Posições
É o número de conexões de trabalho que a válvula
possui. Consideram-se como vias: a conexão de entrada
de pressão, as conexões de utilização de ar e as de escape
de ar. O número de vias de uma VCD pode ser
determinado através dos símbolos internos que estão
presentes em cada quadrado (posição) da mesma.
Número de Vias
Identificação das VCD
Corresponde ao quadrado (posição) que possui as vias
identificadas por letras ou números ou, ainda, em
esquemas pneumáticos, é a posição que está interligada
a outros dispositivos pneumáticos.
Posição inicial
Podem ser simples ou combinados. São representados
graficamente por símbolos normalizados e são
escolhidos conforme a necessidade de aplicação da
válvula de controle direcional. Os comandos simples
podem ser: musculares, mecânicos, pneumáticos ou
elétricos.
Acionamentos
Acionamentos Musculares
Acionamentos Mecânicos
Acionamentos Elétricos
Acionamentos Pneumáticos
Modelos Comerciais
Válvula de Controle Direcional
Válvula de Controle Direcional
Essas válvulas têm como função impedir o fluxo
de ar comprimido em um sentido determinado e
possibilitar o livre fluxo no sentido oposto.
As válvulas de bloqueio são divididas em:
• válvula de retenção com mola e sem mola;
• válvula de escape rápido;
• válvula de isolamento (elemento OU); e
• válvula de simultaneidade (elemento E).
Válvulas de Bloqueio
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Válvulas de Bloqueio
Estas válvulas de controle são utilizadas em situações
nos quais ocorre a necessidade de diminuir a quantidade
de ar que passa através de uma tubulação.
Essa situação é mais frequente quando se necessita
regular a velocidade de um cilindro ou formar
condições de temporização pneumática. Portanto, esse
tipo de válvula é a solução ideal quando se necessita
influenciar o fluxo de ar comprimido.
Válvulas Controle de Fluxo
Pneumática - Principios
Válvulas Controle de Fluxo
Essas válvulas podem limitar a pressão máxima em um
reservatório, linha de ar comprimido ou compressor; podem
detectar o fim de um movimento sem a presença de um fim de
curso apenas pela elevação de pressão, e controlar a
“energia” pneumática fornecida a um sistema pneumático.
• válvula de alívio ou limitadora de pressão;
• válvula de sequência; e
• válvula reguladora de pressão.
Válvulas Reguladoras de Pressão
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Atuadores Pneumáticos
Os atuadores pneumáticos são elementos mecânicos que,
por meio de movimentos lineares ou rotativos, transformam
a energia cinética gerada pelo ar pressurizado e em
expansão, em energia mecânica, produzindo trabalho.
cilindros de simples ação ou simples efeito;
cilindros de dupla ação ou duplo efeito;
cilindros de dupla ação ou duplo efeito com amortecimento; e
cilindros de dupla ação ou duplo efeito com êmbolo magnético.
Cilindro de Simples Ação
Esse tipo de atuador pneumático possui movimento
de avanço ou retorno pela ação de uma mola interna ao
seu tubo cilíndrico (ou camisa), podendo ainda ter
retorno por força externa.
Cilindro de Simples Ação
Funcionamento do cilindro de simples ação com retorno por mola.
Cilindro de Simples Ação
Funcionamento do cilindro de simples ação com retorno por ação de força externa.
Cilindro de Simples Ação
Esse tipo de atuador pneumático possui tanto o
avanço como o retorno comandado através de ar
comprimido.
Funcionamento do cilindro de dupla ação.
Cilindro de Dupla Ação
Amortecimento Variável
A função do amortecimento é absorver a energia cinética
excessiva gerada em função das velocidades de avanço e
de retorno que o atuador desenvolve durante o seu
funcionamento.
O amortecimento só entra em ação a partir de uma
determinada posição do êmbolo na qual o ar passa através
de uma restrição que pode ser fixa ou variável. Dessa
forma o amortecimento será responsável pela redução do
impacto no fim de curso do atuador.
Amortecimento Variável
Cilindros Comerciais
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O cilindro A avança e eleva os pacotes;
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segundo transportador;
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Sequência de Movimentos
Representação Sequencial
Neste tipo, a letra maiúscula representa o
atuador, enquanto que, o sinal algébrico
representa o movimento. Sinal positivo (+) para o
avanço e negativo (-) para o retorno.
Exemplo: A +, B +, A -, B -.
Trajeto e Passo
Trajeto e Tempo
O trajeto de uma unidade
construtiva é representado em
função do tempo.
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de trajeto e passo, o tempo é
representado, linearmente,
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Pneumática - Principios

  • 2. Introdução O termo pneumática é derivado do grego Pneumos ou Pneuma (respiração, sopro) e é definido como a parte da Física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos relacionados com os gases ou vácuos. É também o estudo da conservação da energia pneumática em energia mecânica, através dos respectivos elementos de trabalho.
  • 3. Propriedades do ar comprimido  COMPRESSIBILIDADE  ELASTICIDADE
  • 4. Propriedades do ar comprimido  DIFUSIBILIDADE  EXPANSIBILIDADE
  • 5. Instalações de produção  Para a produção de ar comprimido são necessários compressores, os quais comprimem o ar para a pressão de trabalho desejada.  Na maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos se encontra, geralmente, uma estação central de distribuição de ar comprimido. Não é necessário calcular e planejar a transformação e transmissão da energia para cada consumidor individual. A Instalação do compressão fornece o ar comprimido para os devidos lugares através de uma rede tubular.
  • 6. Central de distribuição de ar comprimido
  • 7. Central de distribuição de ar comprimido
  • 8. Compressores São máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido.
  • 9. Tipo de compressores Compressores Deslocamentos dinâmicos Ejetor Fluxo Radial Fluxo Axial Deslocamentos Positivos Rotativos Alternativos Diafragma, Mecânico, Hidráulico Pistão Simples efeito & Duplo efeito
  • 10. Compressor dinâmico de fluxo radial
  • 14. Sistema de refrigeração dos compressores  Remove o calor gerado entre os estágios de compressão, visando:  Manter baixa a temperatura das válvulas, do óleo lubrificante e do ar que está sendo comprimido (coma queda de temperatura do ar a umidade é removida).  Aproximar a compressão da isotérmica, embora esta dificilmente possa ser atingida, devido à pequena superfície para troca de calor.  Evitar deformação do bloco e cabeçote, devido às temperaturas.  Aumentar a eficiência do compressor.
  • 16. Reservatórios  Resfriar o ar auxiliando a eliminação do condensado  Armazenar o ar comprimido  Estabilizar o fluxo de ar
  • 17. Umidade do ar - Desumidificação  Oxida a tubulação e componentes pneumáticos.  Destrói a película lubrificante existente entre as duas superfícies que estão em contato, acarretando desgaste prematuro e reduzindo a vida útil das peças, válvulas, cilindros, etc.  Prejudica a produção de peças.  Arrasta partículas sólidas que prejudicarão o funcionamento dos componentes pneumáticos.  Aumenta o índice de manutenção  Impossibilita a aplicação em equipamentos de pulverização.  Provoca golpes de ariete nas superfícies adjacentes, etc.
  • 22. Unidade de conservação Após passar por todo o processo de produção, tratamento e distribuição, o ar comprimido deve sofrer um ultimo condicionamento, antes de ser colocado para trabalhar, a fim de produzir melhores desempenhos. Neste processo o ar sofre um beneficiamento que se constitui em três etapas; filtragem, regulagem de pressão e lubrificação, isto é, introdução de certa quantidade de óleo no ar para a lubrificação dos equipamentos pneumáticos.
  • 24. Unidade de conservação - lubrefil Composto por Regulador de pressão Lubrificador Filtragem do ar
  • 25. Regulador de pressão  manter a pressão de trabalho constante na sua saída, mesmo que ocorra variação de pressão na sua entrada  funcionar como válvula de segurança  compensar o volume de ar requerido pelos equipamentos
  • 26. Lubrificador  A lubrificação consiste em misturar uma quantidade controlada de óleo lubrificante ao ar comprimido, para que ele carregue as gotículas de óleo em suspensão até às partes mecânicas internas e móveis dos equipamentos. O controle é feito para não causar obstáculos na passagem de ar, problemas nas guarnições, etc
  • 27. Filtro de ar comprimido  A filtragem do ar consiste na aplicação de dispositivos capazes de reter as impurezas suspensas no fluxo de ar, e em suprimir ainda mais a umidade presente. Dreno
  • 29. Válvula de Controle Direcional Este tipo de válvula de controle tem como função orientar a direção que o fluxo de ar deve seguir, a fim de realizar um trabalho proposto. Para um conhecimento perfeito de uma válvula direcional, devem-se levar em conta os seguintes dados: número de posições; número de vias; posição inicial; tipo de acionamento; tipo de retorno; e vazão ou pressão de trabalho
  • 30. É a quantidade de manobras distintas que uma válvula direcional pode executar ou permanecer sob a ação de seu acionamento. O número de posições de uma VCD é representado graficamente por um retângulo que está dividido em quadrados. O número de quadrados representados na simbologia é igual ao número de posições da válvula. Dessa forma, representa-se a quantidade de movimentos que a VCD executa através dos seus acionamentos. Número de Posições
  • 31. É o número de conexões de trabalho que a válvula possui. Consideram-se como vias: a conexão de entrada de pressão, as conexões de utilização de ar e as de escape de ar. O número de vias de uma VCD pode ser determinado através dos símbolos internos que estão presentes em cada quadrado (posição) da mesma. Número de Vias
  • 33. Corresponde ao quadrado (posição) que possui as vias identificadas por letras ou números ou, ainda, em esquemas pneumáticos, é a posição que está interligada a outros dispositivos pneumáticos. Posição inicial
  • 34. Podem ser simples ou combinados. São representados graficamente por símbolos normalizados e são escolhidos conforme a necessidade de aplicação da válvula de controle direcional. Os comandos simples podem ser: musculares, mecânicos, pneumáticos ou elétricos. Acionamentos
  • 40. Válvula de Controle Direcional
  • 41. Válvula de Controle Direcional
  • 42. Essas válvulas têm como função impedir o fluxo de ar comprimido em um sentido determinado e possibilitar o livre fluxo no sentido oposto. As válvulas de bloqueio são divididas em: • válvula de retenção com mola e sem mola; • válvula de escape rápido; • válvula de isolamento (elemento OU); e • válvula de simultaneidade (elemento E). Válvulas de Bloqueio
  • 46. Estas válvulas de controle são utilizadas em situações nos quais ocorre a necessidade de diminuir a quantidade de ar que passa através de uma tubulação. Essa situação é mais frequente quando se necessita regular a velocidade de um cilindro ou formar condições de temporização pneumática. Portanto, esse tipo de válvula é a solução ideal quando se necessita influenciar o fluxo de ar comprimido. Válvulas Controle de Fluxo
  • 49. Essas válvulas podem limitar a pressão máxima em um reservatório, linha de ar comprimido ou compressor; podem detectar o fim de um movimento sem a presença de um fim de curso apenas pela elevação de pressão, e controlar a “energia” pneumática fornecida a um sistema pneumático. • válvula de alívio ou limitadora de pressão; • válvula de sequência; e • válvula reguladora de pressão. Válvulas Reguladoras de Pressão
  • 53. Atuadores Pneumáticos Os atuadores pneumáticos são elementos mecânicos que, por meio de movimentos lineares ou rotativos, transformam a energia cinética gerada pelo ar pressurizado e em expansão, em energia mecânica, produzindo trabalho. cilindros de simples ação ou simples efeito; cilindros de dupla ação ou duplo efeito; cilindros de dupla ação ou duplo efeito com amortecimento; e cilindros de dupla ação ou duplo efeito com êmbolo magnético.
  • 54. Cilindro de Simples Ação Esse tipo de atuador pneumático possui movimento de avanço ou retorno pela ação de uma mola interna ao seu tubo cilíndrico (ou camisa), podendo ainda ter retorno por força externa.
  • 56. Funcionamento do cilindro de simples ação com retorno por mola. Cilindro de Simples Ação
  • 57. Funcionamento do cilindro de simples ação com retorno por ação de força externa. Cilindro de Simples Ação
  • 58. Esse tipo de atuador pneumático possui tanto o avanço como o retorno comandado através de ar comprimido. Funcionamento do cilindro de dupla ação. Cilindro de Dupla Ação
  • 59. Amortecimento Variável A função do amortecimento é absorver a energia cinética excessiva gerada em função das velocidades de avanço e de retorno que o atuador desenvolve durante o seu funcionamento. O amortecimento só entra em ação a partir de uma determinada posição do êmbolo na qual o ar passa através de uma restrição que pode ser fixa ou variável. Dessa forma o amortecimento será responsável pela redução do impacto no fim de curso do atuador.
  • 66. O cilindro A avança e eleva os pacotes; O cilindro B empurra os pacotes sobre o segundo transportador; O cilindro A desce; O cilindro B retrocede. Sequência de Movimentos
  • 67. Representação Sequencial Neste tipo, a letra maiúscula representa o atuador, enquanto que, o sinal algébrico representa o movimento. Sinal positivo (+) para o avanço e negativo (-) para o retorno. Exemplo: A +, B +, A -, B -.
  • 69. Trajeto e Tempo O trajeto de uma unidade construtiva é representado em função do tempo. Contrariamente ao diagrama de trajeto e passo, o tempo é representado, linearmente, neste caso, e constitui a ligação entre as diversas unidades.
  • 70. Tipos de Esquemas Esquema de comando de posição.
  • 71. Tipos de Esquemas Esquema de comando de sistema.