Acionamentos pneumáticos, Notas de estudo de Pneumática

Baixe Acionamentos pneumáticos e outras Notas de estudo em PDF para Pneumática, somente na Docsity!

ACIONAMENTOS

PNEUMÁTICOS

Conselho Regional do SENAI - CE

Roberto Proença de Macedo Presidente Ivan Rodrigues Bezerra Vice-Presidente Alexandre Pereira Silva Álvaro de Castro Correia Neto Francisco de Assis Alves de Almeida Delegados das Atividades Industriais – Efetivos Cláudio Ricardo Gomes de Lima Representante do Ministério da Educação José Nunes Passos Representante do Ministério do Trabalho Maria José Gonçalves Marinho Delegado da Categoria Econômica da Pesca Affonzo Taboza Pereira José Fernando Castelo Branco Ponte Francisco José Fernandes Fontenelle Suplentes dos Delegados das Atividades Industriais Samuel Brasileiro Filho Suplente do Representante do Ministério da Educação Francisco José Pontes Ibiapina Suplente do Representante do Ministério do Trabalho Eduardo Camarço Filho Suplente do Delegado da Categoria Econômica da Pesca Cláudio Ricardo Gomes de Lima (Presidente) Alexandre Pereira Silva Álvaro de Castro Correia Neto Membros da Comissão de Contas

Departamento Regional do SENAI - CE

Francisco das Chagas Magalhães Diretor Regional Tarcísio José Cavalcante Bastos Gerente do Centro de Educação e Tecnologia Alexandre Figueira Rodrigues

©2006. SENAI. Departamento Regional do Ceará Qualquer parte desta obra poderá ser reproduzida, desde que citada a fonte.

SENAI/CE Centro de Educação e Tecnologia Alexandre Figueira Rodrigues – CETAFR

Este projeto foi elaborado por colaboradores deste Centro de Tecnologia cujos nomes estão relacionados na folha de créditos.

Ficha Catalográfica S492a Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional do Ceará. Centro de Educação e Tecnologia Alexandre Figueira Rodrigues. Acionamentos pneumáticos. Maracanaú: SENAI/CE/CET AFR. 2006. 90p. il 1 Acionamentos pneumáticos. I. Título CDU: 629.11.012.

SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Departamento Regional do Ceará Av. de Contorno, 1395 – Distrito Industrial - Maracanaú - CE CEP: 61939-160 Fone/Fax: (85) 3215- e-mail: senai-ce-cetafr@sfiec.org.br

Ementa da Disciplina

Disciplina: ACIONAMENTOS PNEUMÁTICOS Carga Horária: 40 horas/aula ∙ Noções de higiene, segurança, qualidade e meio ambiente; ∙ Fundamentos físicos de pneumática; ∙ Elementos de trabalho; ∙ Válvulas direcionaism fluxo, pressão e bloqueio; ∙ Composição e análise de circuitos pneumáticos; ∙ Prática operacional.

Sumário

• 1 INTRODUÇÃO À PNEUMÁTICA
• 1.1 Desenvolvimento da técnica do ar comprimido
• 1.2 Princípio de Pascal
• 1.3 Características da pneumática
• 1.4 Aplicações da pneumática
• 1.5 Composição de um sistema pneumático
• 1.6 Características do ar comprimido
• 1.6.1 De 7 a 10 o custo da energia pneumática
• 2 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR
• 3 GRANDEZAS PNEUMÁTICAS
• 3.1 Pressão
• 3.1.1 Pressão manométrica
• 3.1.2 Pressão atmosférica....................................................................................................
• 3.1.3 Pressão absoluta
• 3.1.4 Unidades de pressão...................................................................................................
• 3.1.5 Variação da pressão atmosférica em relação à altitude
• 3.2 Vazão
• 3.2.1 Unidades de vazão
• 4 SIMBOLOGIA/RESUMO
• 4.1 Linhas de fluxo
• 4.2 Fontes de energia
• 4.3 Acoplamentos
• 4.4 Compressores
• 4.5 Condicionadores de energia
• 4.6 Válvulas direcionais
• 4.7 Métodos de acionamento
• 4.8 Conversores rotativos de energia
• 4.9 Conversores lineares de energia
• 4.10 Válvulas controladoras de vazão
• 4.11 Válvula de retenção
• 4.12 Válvula reguladora de pressão
• 4.13 Instrumentos e acessórios
• 5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO
• 5.1 Compressores
• 5.1.1 Tipos de compressores................................................................................................
• 5.1.2 Compressor de êmbolo
• 5.1.3 Compressor de membrana
• 5.1.4 Compressor de palhetas
• 5.1.5 Compressor de parafusos
• 5.1.6 Compressor roots........................................................................................................
• 5.1.7 Turbocompressores
• 5.1.7.1 Turbocompressor radial
• 5.1.7.2 Turbocompressor axial
• 5.2 Diagrama para seleção de compressores
• 5.3 Itens para seleção de compressores
• 5.3.1 Volume de ar fornecido
• 5.3.2 Pressão
• 5.3.3 Acionamento
• 5.3.4 Refrigeração
• 5.3.5 Lugar de montagem
• 5.4 Regulagem
• 5.4.1 Regulagem de marcha em vazio
• 5.4.2 Regulagem de carga parcial
• 5.4.3 Regulagem intermitente
• 5.5 Instalação dos compressores
• 6 RESERVATÓRIO DE AR COMPRIMIDO
• 7 DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO
• 7.1 Rede de distribuição
• 7.1.1 Rede de distribuição em anel aberto.............................................................................
• 7.1.2 Rede de distribuição em anel fechado...........................................................................
• 7.1.3 Rede de distribuição combinada
• 7.1.4 Posicionamento
• 7.1.5 Curvatura
• 7.1.6 Vazamentos
• 7.2 Dimensionamento de tubulações
• 7.2.1 Tubulações principais
• 7.2.2 Tubulações secundárias
• 7.2.3 Dimensionamento da rede condutora
• 7.3 Preparação do ar comprimido
• 7.3.1 Resfriador de ar e separador de condensados
• 7.3.2 Secador de ar
• 7.3.2.1 Secagem por absorção
• 7.3.2.2 Secagem por adsorção
• 7.3.2.3 Secagem por refrigeração
• 8 UNIDADE DE CONSERVAÇÃO DE AR
• 8.1 Filtro de ar comprimido
• 8.1.1 Funcionamento do dreno automático
• 8.2 Regulador de ar comprimido com manômetro
• 8.2.1 Manômetros
• 8.3 Lubrificador de ar comprimido
• 8.3.1 Princípio de Venturi
• 8.4 Instalação das unidades de conservação
• 8.4.1 Manutenção das unidades de conservação
• 9 VÁLVULAS PNEUMÁTICAS
• 9.1 Válvulas direcionais
• 9.1.1 Simbologia de válvulas
• 9.1.2 Características principais
• 9.1.3 Meios de acionamento
• 9.1.5 Válvulas NA e NF
• 9.1.6 Válvulas CF, CAP e CAN
• 9.1.7 Válvulas de memórias
• 9.1.8 Tipos de escapes
• 9.1.9 Válvulas em repouso ou trabalho
• 9.2 Válvulas de bloqueio
• 9.2.1 Válvula alternadora (Função lógica “ou”)
• 9.2.2 Válvulas de duas pressões (Função lógica “E”)
• 9.2.3 Válvula de escape rápido
• 9.2.4 Válvula de retenção
• 9.3 Válvulas de fluxo
• 9.3.1 Válvula reguladora de fluxo bidirecional
• 9.3.2 Válvula reguladora de fluxo unidirecional
• 9.3.3 Regulagem fluxo primária (entrada do ar)
• 9.3.4 Regulagem fluxo secundária (exaustão do ar)
• 9.4 Válvulas de pressão
• 9.4.1 Válvula limitadora de pressão.......................................................................................
• 9.4.2 Válvula de seqüência
• 9.5 Válvulas de fechamento
• 9.6 Combinação de válvulas
• 9.6.1 Temporizador pneumático NF........................................................................................
• 9.6.2 Temporizador pneumático NA
• 9.6.3 Divisor binário (FLIP-FLOP)
• 10 ATUADORES PNEUMÁTICOS
• 10.1 Atuadores lineares
• 10.1.1 Atuadores lineares de simples ação
• 10.1.2 Atuadores de membrana plana
• 10.1.3 Atuadores lineares de dupla ação
• 10.1.4 Cilindro de impacto (percursor)
• 10.1.5: Cilindro Tandem
• 10.1.6 Cilindros de dupla ação com haste passante
• 10.1.7 Atuador linear de posições múltiplas...........................................................................
• 10.1.8 Cilindro com amortecimento nos fins de curso
• 10.1.9 Dimensionamento de atuadores lineares
• 10.2 Atuadores rotativos
• 10.2.1 Motores de engrenagem
• 10.2.2 Motor de palhetas
• 10.2.3 Turbomotores............................................................................................................
• 10.2.4 Motores de pistão
• 10.3 Osciladores
• 10.3.1 Cilindro rotativo
• 10.3.2 Oscilador de aleta giratória
• 10.4 Características dos motores pneumáticos
• 11 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS
• 11.1 Designação por números
• 11.2 Designação por letras
• 11.3 Representação das válvulas de gatilho
• 12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO
• 12.1 Seqüência de movimentos
• 12.1.1 Movimentação de um circuito como exemplo
• 12.1.2 Seqüência de movimentos
• 12.1.3 Representação abreviada em seqüência algébrica
• 12.1.4 Representação gráfica em diagrama de trajeto e passo................................................
• 12.1.5 Representação gráfica em diagrama de trajeto e tempo
• 12.2 Tipos de esquemas
• 12.2.1 Esquemas de comando de posição.............................................................................
• 12.2.2 Esquema de comando de sistema
• 13 TECNOLOGIA DO VÁCUO
• 13.1 Aplicações do vácuo
• 13.2 Ventosas
• 13.2.1 Ventosa padrão
• 13.2.2 Ventosa com fole
• 13.2.3 Caixa de sucção
• 13.3 Geradores de vácuo
• 13.3.1 O efeito Venturi
• REFERÊNCIAS

Acionamentos Pneumáticos

Departamento Regional do Ceará

13

Figura 1.1: Princípio de Pascal

1.3 Características da pneumática ∙ Trabalha com baixa pressão e alta velocidade (4m/s); ∙ Velocidade e força facilmente controladas; ∙ Circuito aberto, não possui retorno do ar; ∙ Energia facilmente armazenável e transportável; ∙ Fácil instalação e manutenção de equipamentos; ∙ Fluido e componentes insensíveis à variação de temperatura; ∙ Aplicação altamente flexível; ∙ Necessita de tratamento do ar a ser utilizado; ∙ Perdas por vazamento reduzem sua eficiência; ∙ Fluido compressível provoca movimentos irregulares nos atuadores; ∙ Limitação da força máxima de trabalho em função da pressão (3.000 kgf); ∙ Escape de ar ruidoso.

1.4 Aplicações da pneumática

realização de movimentos lineares, rotativos e outros.^ A pneumática pode ser usada em todas os segmentos industriais e de transporte, para a ∙ Movimentos lineares: fixar, levantar, alimentar, transportar, abrir, fechar. ∙ Movimentos rotativos: lixar, furar, cortar, aparafusar, rosquear. ∙ Outros: pulverizar, pintar, soprar, transportar.

Acionamentos Pneumáticos

Departamento Regional do Ceará

14

1.5 Composição de um sistema pneumático

Geração Transmissão Controle Transmissão Atuadores

1.6 Características do ar comprimido ∙ Quantidade: O ar a ser comprimido é encontrado em quantidade ilimitada na atmosfera; ∙ Transporte: O ar comprimido é facilmente transportável por tubulações, mesmo para dis- tâncias consideravelmente grandes. Não há necessidade de se preocupar com o retorno do ar; ∙ Armazenamento: O ar pode ser sempre armazenado em um reservatório e, posteriormente, ser utilizado ou transportado; ∙ Temperatura: O trabalho realizado com o ar comprimido é insensível às oscilações de tem- peratura. Isto garante um funcionamento seguro em situações extremas; ∙ Segurança: Não existe o perigo de explosão ou de incêndio; portanto, não são necessárias custosas proteções contra explosões; ∙ Velocidade: O ar comprimido, devido a sua baixa viscosidade, é um meio de transmissão de energia muito veloz; ∙ Preparação: O ar comprimido requer boa preparação. Impurezas e umidade devem ser evi- tadas, pois provocam desgaste nos elementos pneumáticos; ∙ Limpeza: O ar comprimido é limpo, mas o ar de exaustão dos componentes libera óleo pulverizado na atmosfera; ∙ Custo: Estabelecendo o valor 1 para a energia elétrica, a relação com a pneumática e hi- dráulica:

1.6.1 De 7 a 10 o custo da energia pneumática De 3 a 5 o custo da energia hidráulica

os custos de componentes. Considerando os valores de válvulas e atuadores, o custo fica relacio^ Esta avaliação é apenas orientativa, considerando apenas o custo energético, sem considerar- nado como: Elétrica < Pneumática < Hidráulica

Acionamentos Pneumáticos

Departamento Regional do Ceará

16 ∙ Expansibilidade: Propriedade do ar que possibilita ocupar totalmente o recipiente, adquirindo o seu formato. volume de qualquer

Figura 2.4: Expansibilidade do ar ∙ Peso: Como toda matéria concreta, o ar tem peso, e este peso é de 1,293 x 10-3 kgf, a 0º°C e ao nível do mar.

Figura 2.5: Peso do ar

3 GRANDEZAS PNEUMÁTICAS

3.1 Pressão Força exercida por unidade de área.

P = pressão em bar; kgf/cm^ Unidades^2 ; psi; Pa F = força A = área em N; dum; kgfem cm (^2) ; m (^2) ; mm (^2) ; pol 2

3.1.1 Pressão manométrica É a pressão registrada nos manômetros.

Acionamentos Pneumáticos

Departamento Regional do Ceará

17

3.1.2 Pressão atmosférica

altitude, pois, em grandes alturas, a massa de ar é menor do que ao nível do mar. No nível do mar^ É o peso da coluna de ar da atmosfera em 1 cm^2 de área. A pressão atmosférica varia com a a pressão atmosférica é considerada 1 atm (1,033 Kgf/cm^2 ).

3.1.3 Pressão absoluta

pressão absoluta, acrescentamos o símbolo (a) após a unidade.^ É a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica. Quando representamos a Exemplo: psia, Kgf/cm^2 a.

3.1.4 Unidades de pressão ∙ Sistema internacional = Pa = N/m^2. ∙ Unidade métrica = Kgf/cm^2 , atm, bar. ∙ Unidade inglesa = psi (pounds per Square Inches), lb/pol2. Para converter psi em atm (^) multiplicar por 0, psi psi barkgf/cm 2 0,06710, psi atm MPapsi 0,0068914, atm atm barkgf/cm 2 1,0131, atm bar MPapsi 0,1013214, bar bar atmkgf/cm 2 0,98691, bar kgf/cm 2 MPabar 0,10, kgf/cm kgf/cm^22 psiatm 14,220, kgf/cm MPa 2 MPabar 0,098 10 MPa MPa psiatm 145,049, MPa kgf/cm^2 10, Figura 3.1 - Tabela de conversão entre as unidades de pressão

Acionamentos Pneumáticos

Departamento Regional do Ceará

19 Para Converter pcm em Cfm (^) multiplicar por 1 pcm pcm L/sM (^3) /min 0,47200, pcm l/s MM^33 /h/min 1,699230, l/s m (^3) /min pcmpcm 2,118635, Figura 3.2 - Tabela de conversão entre as unidades de vazão

ções de temperatura e pressão, no local onde está instalado o compressor. Como estas condições^ Estas unidades se referem à quantidade de ar, ou gás, comprimido efetivamente nas condi- variam em função da altitude, umidade relativa e temperatura, são definidas condições padrões de medidas, sendo que as mais usadas são:

∙ Nm/h: Normal metro cúbico por hora - definido à pressão de 1,033 kg/cm2,^ temperatura de 0 º C e umidade relativa de 0%. ∙ SCFM: Standard cubic feet per minute - definido à pressão de 14,7 lb/pol2, temperatura de 60 º°F e umidade relativa de 0%.

4 SIMBOLOGIA/RESUMO

norma ISO 1219-1.^ Símbolos gráficos mais utilizados para componentes de sistemas pneumáticos, segundo a

4.1 Linhas de fluxo

Acionamentos Pneumáticos

Departamento Regional do Ceará

20

4.2 Fontes de energia

4.3 Acoplamentos

4.4 Compressores

4.5 Condicionadores de energia

Motor elétrico Motor térmico

M

M

Motor elétrico Motor térmico

M

M