1. 1
EME610 - Sistemas
Hidropneumáticos
Pneumática 02
Aula 10
Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior
UNIFEI
Reservatório
1. Manômetro
2. Válvula registro
3. Saída do ar comprimido
4. Entrada do ar
5. Placa de identificação
6. Válvula de alívio
7. Escotilha para inspeção
8. Dreno
Dreno
Ar
saturado
Condensado
Dreno
Ar
saturado
Condensado
Reservatório
Dreno
Manômetro
Saída do ar
Entrada do ar
Válvula de alívio
Condensado
Rede em circuito aberto
Distribuição de ar comprimido
É a mais simples. Deve ser montada com um declive
de 1 a 2% na direção do fluxo (para garantir a
eliminação da água que se condensa).
2. 2
Rede em circuito fechado
Distribuição de ar comprimido
Permite que o ar flua nas duas direções, reduzindo
o problema de condensação. Neste caso a
distribuição deriva diretamente do anel.
Reservatório
secundário
Rede em circuito fechado
Distribuição de ar comprimido
Permite que o ar flua nas duas direções, reduzindo
o problema de condensação. Neste caso a
distribuição deriva de tubulações transversais.
Reservatório
secundário
Distribuição de ar comprimido
Rede em circuito fechado
Válvulas de fechamento de linha permitem o
isolamento de seções para inspeção,
manutenção e modificação.
• Pernas com dreno
para coletar e
remover água;
• Inclinação da
tubulação;
• Conecções no topo
das tubulações
principais para
evitar água;
• Unidade de
condicionamento
(Lubrefil) antes de
cada aplicação.
Distribuição de ar comprimido
3. 3
Distribuição de ar comprimido
Eliminação da água
(condensado)
Drenos (Purgadores)
Devem ser instalados em
todos os locais baixos da
tubulação;
Os drenos podem ser
manuais ou automáticos;
Devem possuir válvulas de
fechamento de linha para
manutenção do dreno.
Dreno semi-automático
Quando a pressão é
desligada a válvula abre-se
automaticamente;
Na maior parte das
aplicações o copo não se
encherá durante o ciclo
diário;
O dreno pode ser aberto
manualmente se
necessário.
4. 4
Dreno semi-automático
Sem pressão a mola
mantém o dreno aberto e a
água pode fluir livremente.
Mola
Dreno semi-automático
Com pressão a mola é
comprimida e mantém o
dreno fechado.
Mola
Dreno semi-automático
Durante a operação o copo
vai recolhendo a água.
Dreno semi-automático
Quando a pressão se
encerra a água flui.
5. 5
Dreno automático
Mesmo com
pressão uma bóia
abre a saída da
água quando o
nível está alto (2).
Independente do
nível a bóia se abre
quando a pressão
cessa (3).
1 2 3
Símbolos de separadores de água
Com drenagem
manual
Com drenagem
automática
Válvula reguladora de pressão
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
P1 P2
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
P1 P2
Reduz a pressão P1
para a pressão de
trabalho desejada P2.
Válvula reguladora de pressão
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
P1 P2
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
P1 P2
Quando não há vazão
a válvula fica fechada.
6. 6
Válvula reguladora de pressão
Para elevar a pressão
ajustada deve-se
puxar o botão de
ajuste para cima e
girar no sentido
horário.
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
P1 P2
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
P1 P2
Válvula reguladora de pressão
Para reduzir a pressão
ajustada deve-se
puxar o botão de
ajuste para cima e
girar no sentido anti-
horário.
O excesso de pressão
é liberado para a
atmosfera.
P1 P2
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
P1 P2
2
4 6
8
10
40
80
120
lbf/in2
bar
Simbologia da válvula reguladora de
pressão
Válvula de alívio
Limita a pressão de um
reservatório,
compressor, linha de
pressão etc.
O aumento de pressão
vence a força de uma
mola que libera o
excesso para a
atmosfera.
Saída
Entrada Saída
Entrada
7. 7
Válvula de alívio
Limita a pressão de um
reservatório,
compressor, linha de
pressão etc.
O aumento de pressão
vence a força de uma
mola que libera o
excesso para a
atmosfera.
Saída
Entrada Saída
Entrada
Lubrificador de ar comprimido
Os componentes
pneumáticos
possuem partes
móveis, sujeitas à
desgastes.
O correto acréscimo
de óleo no ar
comprimido permite
que os componentes
tenham grande
durabilidade.
Lubrificador de ar comprimido
O gotejamento de óleo ocorre
pelo diferencial de pressão. É
visível para permitir o ajuste.
Válvula de retenção evita o
retorno do óleo quando não
há fluxo.
P1
P2
P1
P2
P1
P2
P1
P2
O copo de policarbonato permite
inspecionar o nível do óleo.
Copos de metal possuem uma
janela de vidro.
Ajuste da taxa de gotejamento.
Simbologia do lubrificador de ar
comprimido
8. 8
Unidade de condicionamento
Lubrefil - Lubrificação, Regulação de
pressão e Filtro (FRL - Filter, Regulator
and Lubricator);
Devem ser usadas antes de cada
aplicação pneumática para garantir ar
seco, limpo, na pressão correta e com
lubrificação adequada;
Modular e com sistema de conecção
rápida.
Unidade de condicionamento
Unidade de condicionamento
Filtro e
regulador de
pressão Lubrificador
Unidade de condicionamento
Visor de nível
9. 9
Filtro
Separa e coleta
contaminantes (água e
partículas sólidas).
Elemento filtrante;
Copo de policarbonato;
Água retida;
Dreno manual (1/4 de volta);
Filtro com copo metálico
Usado quando:
Temperatura acima de 50ºC;
Pressão acima de 10 bar;
Ambiente com solventes.
Visor
Filtro com indicador de estado
Com o uso o fluxo através
do filtro vai sendo reduzido.
O diferencial de pressão
eleva o diafragma que vai
cobrindo o indicador verde
com o indicador vermelho.
Filtro coalescente
Coalescência é a
união de pequenas
gotículas e
gotículas maiores.
Retém 99,9% de
todas as partículas
entre 0.3 e 0.6 µ
µ
µ
µm.
Reduz a
contaminação de
óleo de 20 ppm para
0.004 ppm.
10. 10
Filtro coalescente
Entrada do
fluxo
Camada
sintética de
drenagem Saída do
fluxo
Retentor
rígido
Tela de
manuseio
Contato firme de
intertravamento
entre os meios e
retentor
Secção coalescente
moldada em uma
única peça
(contínua)
Filtro coalescente
Simbologia
Filtro
Filtro com dreno manual
Filtro com dreno automático
Compressor e resfriador
integrados
Indicador de
pressão
Dreno de
condensado
Válvula de
dreno
Reservatório
de ar
Tubulação de
distribuição
SWP
10bar
Válvula de isolamento
Válvula de
segurança
Compressor e resfriador
integrados
Indicador de
pressão
Dreno de
condensado
Válvula de
dreno
Reservatório
de ar
Tubulação de
distribuição
SWP
10bar
Válvula de isolamento
Válvula de
segurança
Unidade de ar comprimido
M
Símbolo para compressor integrado
M
M
Símbolo para compressor integrado
11. 11
Unidade de ar comprimido Localização do compressor
https://www.youtube.com/watch?v=FJevxFr5ru0
https://www.youtube.com/watch?v=jKrJJRcurK4
Atuadores
Pneumáticos
Lineares
https://www.youtube.com/watch?v=BeS5aXR_u2I
Introdução
Atuadores pneumáticos incluem cilindros
lineares e atuadores rotativos;
São dispositivos que providenciam potência e
movimento para sistemas automáticos,
máquinas e processos;
Um cilindro pneumático é um dispositivo
simples, de baixo custo, fácil de instalar e
ideal para produzir movimentos lineares;
A velocidade pode ser ajustada em uma larga
faixa;
Um cilindro pode ser travado sem danos.
12. 12
Atuadores pneumáticos
Cilindro de simples ação (com e sem retorno por mola);
Cilindro de dupla ação (sem amortecimento);
Cilindro de dupla ação (amortecimento fixo ou ajustável);
Cilindro de dupla ação com haste passante;
Cilindro de membrana;
Cilindro sem haste;
Cilindro de múltiplas posições;
Cilindro Tandem ou cilindro duplex;
Cilindro duplex geminado;
Cilindro de percussão ou cilindro de impacto;
Cilindro telescópico;
Fole;
Rotativos.
Construção básica
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Anel de amortecimento
Imã
Cilindro de amortecimento
Corpo
Bucha de vedação e guia
Anel limpador
Tampa superior
Entrada de ar
Reed switch
Haste do pistão
Haste do pistão
Vedação
Tampa inferior
Parafuso de
amortecimento
Cilindro de simples ação e retorno
por mola
Consumo de ar num sentido;
Forças de avanço reduzida devido à mola
(em 10%);
Baixa força de retorno (devido à mola).
Simples ação e retorno por mola
13. 13
Simples ação sem mola
Retorno por
gravidade ou outra
força externa
Cilindro de dupla ação
Cilindros de dupla ação usam ar comprimido
para avançar e recolher a haste;
Permite melhor controle de velocidade;
Sem amortecimento, amortecimento fixo e
amortecimento variável.
Cilindros sem amortecimento
são adequados para trabalhar
com o curso completo em
baixa velocidade;
Altas velocidades requerem
amortecimento externo.
Cilindro de dupla ação sem
amortecimento
Normalmente os pequenos cilindros
costumam ter amortecedores fixos.
Cilindro de dupla ação com
amortecimento fixo
14. 14
Cilindro de dupla ação com
amortecimento fixo
Os amortecedores são discos instalados nas
tampas do cilindro.
Reduz progressivamente a velocidade da
haste na parte final dos movimentos.
Cilindro de dupla ação com
amortecimento ajustável
Cilindro com amortecimento
Projetado para desacelerar os movimentos de
grandes massas nos fins de curso, prolongando a
sua vida útil do atuador.
Pistão movendo-se para a esquerda com
velocidade;
O ar sai pelo centro do anel de
amortecimento.
Amortecimento regulável
15. 15
Amortecimento regulável
A ponta do eixo encaixa-se no anel,
bloqueando a passagem de ar pelo
centro;
O ar escapa pelo orifício ajustável.
Amortecimento regulável
O parafuso ajusta a saída do ar de modo
que pistão, haste e carga aproximem-se
suavemente da tampa.
Amortecimento regulável
Ar é injetado para avançar a haste;
O anel de amortecimento é deslocado
para a direita, permitindo maior
passagem de ar do que pelo orifício.
Amortecimento regulável
O pistão inicia o movimento de avanço da
haste sem a restrição do parafuso de ajuste.
16. 16
Cilindro de dupla ação com imã
Um imã fixado no pistão opera chaves
magnéticas (reed switches) para indicar a
posição da haste.
Cilindros de membrana
Altas forças (até 25000 N);
Curso limitado (60 mm);
O atrito é consideravelmente menor.
Haste
Membrana
Entrada de ar
Cilindro de dupla ação com haste
passante
Possibilidade de realizar trabalho nos
dois sentidos;
Absorve pequenas cargas laterais;
Força igual nos dois sentidos.
Cilindro de dupla ação com haste
passante
17. 17
Cilindro sem haste
Usado para cursos muito grandes, quando
surgem problemas de flambagem na haste de
um cilindro comum.
Com imã
Com tubo fendido
Com cabo ou fita
Cilindro sem haste
Cilindro sem haste com
amortecimento ajustável
18. 18
Cilindro sem haste – Exemplo de
aplicações
Cilindro de múltiplas posições
Aplicado em mudança de desvios, acionamento
de válvulas etc.
Cilindro duplex geminado
Consiste em dois ou mais cilindros de dupla ação,
unidos entre si. Essa união possibilita a obtenção
de três, quatro ou mais posições distintas.
19. 19
1 2 3 4
Cilindro duplex geminado Cilindro Tandem
Grande força com pequeno diâmetro;
Somente para pequenos cursos.
Cilindro Tandem Cilindro de percussão ou cilindro de
impacto
Apresenta um pequeno curso. É aplicado em
prensas pneumáticas para forjamento, britadeiras,
rebitadeiras etc.
20. 20
Cilindro de impacto Circuito de controle
No esquema a válvula está na
posição que mantém o
cilindro recolhido;
Quando a válvula é operada a
câmara superior é
pressurizada e o volume sob
o pistão é liberado.
A pressão no topo atinge
rapidamente o máximo, mas
o cilindro só dispara quando
a pressão inferior cair para
cerca de 1/9 da superior
(relação entre áreas mais
comum).
Cilindro Telescópico
Apresenta curso longo e dimensões
reduzidas de comprimento, porém um
diâmetro grande face à força gerada. É
aplicado em máquinas que precisam de um
longo curso e comprimento reduzido.
Cilindro Telescópico
21. 21
Cilindros de fixação
Pequeno curso e grande força. Retorno por
mola ou dupla ação.
Cilindros de fixação
Cilindros de fixação Força de um atuador pneumático
Exemplo: calcular a força teórica de avanço e
recuo de um atuador com pistão de 50 mm
de diâmetro, haste de 20 mm de diâmetro e
pressão de 8 bar.
N
1571
40
8
50
F
2
=
×
×
π
=
( ) N
1319
40
8
20
50
F
2
2
=
×
−
×
π
=
Avanço
Recuo
22. 22
Força de oposição da mola
Calcular a força de um cilindro de
simples ação com mola é mais
complicado.
A força de oposição da mola aumenta
progressivamente enquanto o cilindro
atua. Esta força deverá ser subtraída da
força teórica encontrada.
Consumo de ar do cilindro
Para um cilindro de dupla ação o volume de ar
necessário é dado por um ciclo completo.
Avanço
Recuo
Onde:
D = diâmetro do êmbolo (mm)
d = diâmetro da haste (mm)
V = volume de ar (dm3)
S = curso (mm)
Ps = pressão manométrica de trabalho (bar)
Pa = pressão atmosférica (assumido com sendo 1 bar)
6
2
10
)
Pa
Ps
(
S
4
D
V −
×
+
×
×
×
π
=
( ) 6
2
2
10
)
Pa
Ps
(
S
4
d
D
V −
×
+
×
×
−
×
π
=
23. 23
Fole (Bellows) Fole (Bellows)
Atuadores
Pneumáticos
Rotativos
https://www.youtube.com/watch?v=-65-t7ST6Tw
Atuadores oscilantes
Transformam o movimento linear do cilindro de
dupla ação num movimento rotativo com ângulo
limitado de rotação.
Atuador com cremalheira
Cilindro de aleta
giratória
24. 24
Atuador oscilante (270º) Atuadores oscilantes
Atuadores oscilantes de cremalheira
e pinhão
Atuadores oscilantes de cremalheira
e pinhão
25. 25
Atuadores oscilantes de cremalheira
e pinhão
1- Corpo do cilindro 6- vedação do pistão 11- Ajuste do ângulo
2- Corpo do atuador 7- Cremalheira 12- Ajuste do amortecimento
3- Tampa do cilindro 8- Pinhão 13- Imã
4- Eixo 9- Pistão 14- Suporte da cremalheira
5 - 10- União
1- Corpo do cilindro 6- vedação do pistão 11- Ajuste do ângulo
2- Corpo do atuador 7- Cremalheira 12- Ajuste do amortecimento
3- Tampa do cilindro 8- Pinhão 13- Imã
4- Eixo 9- Pistão 14- Suporte da cremalheira
5 - 10- União
Atuadores oscilantes de cremalheira
e pinhão com duplo torque
Motor pneumático de pistão
Radial Axial
Motor pneumático de pistão
26. 26
Motor pneumático de palhetas
Este tipo de motor tem a vantagem de
possuir pequeno peso e ser de simples
construção.
Motor pneumático de palhetas
Motor pneumático de palhetas Motor pneumático tipo turbina
Os turbo-motores são empregados somente
em trabalhos leves como por exemplo em
equipamentos dentários que podem chegar
a 500.000 rpm. O modo de trabalhar é o
contrario de um turbo-compressor.
27. 27
Motor pneumático tipo turbina
Unidade hidropneumática
Permite o posicionamento preciso e o controle da
velocidade, mesmo com cargas variáveis.
Unidade hidropneumática
A – Haste E – Válvula de retenção
B – Tubo de transferência F – Cilindro compensador (reservatório)
C – Válvula de fluxo G – Haste indicadora do cilindro compensador
D – Parafuso de ajuste
A – Haste E – Válvula de retenção
B – Tubo de transferência F – Cilindro compensador (reservatório)
C – Válvula de fluxo G – Haste indicadora do cilindro compensador
D – Parafuso de ajuste
28. 28
Unidade hidropneumática Acessórios para montagem
Montagens rígidas
Flange traseira
Flange frontal
Cantoneiras
Extensão dos tirantes
Montagens articuladas
29. 29
Flambagem Absorvedor de choque
Para desaceleração suave de grandes
massas e velocidades;
Suplementa ou sobrepõe os cilindros com
amortecimento próprio;
Ajustáveis e fixos.
Absorvedor de choque
Construção
30. 30
Micro cilindros
Êmbolo de 2.5 mm a 6 mm de diâmetro;
Normalmente simples ação/retorno por mola;
Pressão de operação: 2.5 a 7 bar.
Modos construtivos
Instalação Instalação
32. 32
Atuador com guia linear
Para aplicações onde a carga movida pelo
pistão deve manter um orientação
Guias lineares
Atuador Anti-Giro
33. 33
Atuador Anti-Giro
Elementos de
Controle
Válvulas
São elementos de comando;
Regulam a vazão, pressão e direção:
• Válvulas direcionais;
• Válvulas de bloqueio;
• Válvulas de pressão;
• Válvulas de fluxo (ou vazão);
• Válvulas de fechamento.
Simbologia
34. 34
Tipos de Acionamentos
Botoeira;
Por alavanca;
Por pedal.
Válvulas de sede ou de assento
Elemento de vedação das válvulas de assento
podem ser esferas, pratos ou cones.
Válvulas de sede esférica
Simples construção;
Preço vantajoso.
Válvulas de sede ou de prato
Melhor vedação
35. 35
Válvula direcional de prato de três
vias acionada pneumaticamente
Válvulas corrediças (tipo gaveta)
Força de atuação pequena;
Curso é mais longo do que em válvulas de
assento;
Vedação destas válvulas é problemática.
Válvula corrediça plana longitudinal
Melhor vedação
Válvula corrediça giratória
Construídas para acionamento manual ou por pedal;
Difícil adaptar outro tipo de acionamento a essas válvulas;
Mediante o deslocamento rotativo de duas corrediças
podem ser comunicados seus canais entre si.
https://www.youtube.com/watch?v=AlW7DYV94pM
36. 36
Válvula de retenção com mola
Bloqueia completamente a passagem em uma direção e
na outra, o ar passa com a mínima queda de pressão.
O fechamento pode ser feito por cone, esfera, placa ou
membrana.
Válvula “OU”
Tendo pressão em qualquer uma das duas
entradas tem-se pressão na saída.
A = X + Y
Válvula “E”
Tem-se pressão na saída somente se as duas
entradas tiverem pressão simultaneamente.
A = X . Y
Válvula de escape rápido
Aumentam a velocidade no cilindro;
Usadas próximas aos cilindros
(principalmente de ação simples).
https://www.youtube.com/watch?v=n0D6fW2cQIk
37. 37
Válvula reguladora de pressão
Regulam a pressão
da linha secundária;
Pressão de trabalho
constante;
Estabilidade dos
elementos de
trabalho.
https://www.youtube.com/watch?v=v62yZFBQK2o
Válvula reguladora de fluxo
bidirecional
Influencia o fluxo de ar comprimido
Válvula reguladora de fluxo
unidirecional
https://www.youtube.com/watch?v=goCpK6cLlN8
Válvulas de fechamento
Abrem e fecham a passagem de fluxo
