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Pneumática na indústria mecânica.
Importância
A pneumática é amplamente utilizada na indústria mecânica devida as suas
características e propriedades dentre as quais se destacam:
COMPRESSIBILIDADE : O ar, assim como todos os gases, tem a propriedade de ocupar todo o volume de qualquer recipiente que o contenha. Desse modo, ao encerrá-lo em um recipiente seu volume pode ser reduzido pela ação de uma força externa. ELASTICIDADE : Uma vez, tido seu volume reduzido pela aplicação de uma força externa, este voltará ao volume inicial, quando a ação desta força cessar. DIFUSIBILIDADE : O ar pode misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado. EXPANSIBILIDADE : Propriedade que possibilita o ar de ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato. PESO: Um litro de ar, a temperatura de 0F 0B 0F 02 0 Celsius e ao nível do mar pesa aproximadamente : 1,293 gramas. Em função do peso do ar e do volume da atmosfera terrestre, todos nós sofremos a ação de uma força em todos os sentidos e direções, estando associada a uma pressão.
O ar comprimido é de suma importância para a indústria mecânica já que o uma ferramenta pneumática tem diversos benefícios em relação há uma ferramenta elétrica. As vantagens das ferramentas pneumáticas em comparação com as ferramentas elétricas podem ser resumidas nos seguintes atributos:
- Simplicidade
- Confiabilidade operacional
- Segurança no trabalho
- Proteção contra sobrecarga
A construção e o funcionamento das ferramentas pneumáticas são muito simples em comparação com as ferramentas elétricas. Por essa razão, elas são muito robustas e não suscetíveis a falhas. Movimentos lineares podem ser criados diretamente, sem componentes mecânicos elaborados como alavancas, excêntricos, discos de cames, fusos helicoidais e similares.
Mesmo sob grandes variações de temperatura e temperaturas extremas, como também em ambientes molhados, o ar comprimido condicionado trabalha sem problemas. Ele também pode ser empregado em temperaturas extremamente altas. Vazamentos nas ferramentas pneumáticas e nas tubulações não interferem na segurança nem na operacionalidade da instalação. Equipamentos e componentes pneumáticos geralmente mostram pouco desgaste. Por conseqüência possuem longa vida útil e baixa taxa de falhas.
No que se refere a fogo, explosão e riscos elétricos, as ferramentas pneumáticas são muito seguras. Mesmo em áreas sujeitas a incêndio, explosão ou gás metano, as ferramentas pneumáticas podem ser operadas com segurança. Em ambientes molhados ou ao ar livre, as ferramentas pneumáticas também podem ser usadas sem problemas. Equipadas com vedações, elas podem ser usadas até mesmo debaixo da água.
Por esse e outros motivos a pneumática é amplamente utilizada na industria mecânica.
Tipos de ferramentas:
Martelete rebitador
Martelete rebarbador
Pregador
Pinador
Grampeador
Furadeira
Parafusadeira
Esmerilhadeira
Geração do ar Comprimido: A geração do ar comprimido é feita por intermédio de compressores que na indústria mecânica geralmente são: Êmbolo, palhetas ou de parafuso.
Transmissão: A transmissão geralmente é feita por tubos, mangueiras, válvulas direcionais, dutos e cavidades; isso depende da necessidade e adequação do processo.
Controle: O controle do ar comprimido é geralmente feito por: secadores, condensadores, lubrificadores e outras ferramentas com a função de controlar e melhorar a qualidade do ar que será utilizado nos atuadores.
Atuadores: São as ferramentas que utilizam o ar comprimido como fonte de energia para a realização de determinado trabalho, tais como: Furadeira,lixadeiras, etc.
Principais compressores utilizados:
Basicamente na indústria mecânica são utilizados:
Compressor de Êmbolo: Esse compressor é amplamente utilizado, pois é apropriado não só para compressão a pressões baixas e médias, mas também para altas compressões; é também conhecido como compressor de pistão.
Compressor de Palhetas: Esse compressor é muito utilizado na indústria mecânica devido a sua construção compacta, bem como no uniforme fornecimento de ar, livre de qualquer pulsação.
Compressor de Parafuso: Outro compressor que é largamente empregado na industria mecânica é o compressor de parafuso Esse tipo de compressor possui dois rotores em forma de parafusos que giram em sentido contrario, mantendo entre si uma condição de engrenamento.
Dentro da industria mecânica esses são os três tipos de compressores mais utilizados, é claro que esses não são os únicos utilizados, mas dentro de um processo de fabricação mecânica esses são os compressores mais aconselháveis devido as suas características.
Capacidade de potência para geração de força:
É freqüentemente difícil determinar o consumo total de ar comprimido utilizado por todas as ferramentas conectadas a uma única rede de ar, devido à falta de especificações individuais das ferramentas. Para determinar a demanda de ar comprimido de uma linha de ferramentas pneumáticas, não é suficiente só somar os valores de consumo de ar comprimido de cada ferramenta. Os seguintes fatores têm uma influência decisiva na definição do consumo total de ar comprimido: Período médio de funcionamento Fator de simultaneidade
Período médio de funcionamento A maioria das ferramentas pneumáticas nunca trabalha intermitentemente – sempre há um período de interrupção. Isso depende das necessidades de cada trabalho: ligar, desligar e ligar novamente. Então existe a necessidade de se saber o tempo médio de funcionamento de uma ferramenta pneumática.
Fator de simultaneidade Na maioria das operações que usam diversas ferramentas pneumáticas, nem todas as ferramentas são usadas ao mesmo tempo. Normalmente, os trabalhos são executados temporariamente e, então, as ferramentas envolvidas nesse processo estarão ligadas em tempos diferentes. A proporção de tempo durante o qual teoricamente todas as ferramentas são usadas simultaneamente é denominada de “fator de simultaneidade”.
Para se saber a potência necessária para uma rede pneumática é necessário ter esses dados em mãos, mas não cabe a nos elaboradores do trabalho determinar a capacidade de potencia de um circuito pneumático já que isso pode variar de circuito para circuito, e lógico da necessidade da empresa onde será instalado o circuito alem da quantidade de ferramentas, e tempo de utilização de cada uma.
Em média as ferramentas pneumáticas têm um gasto descrito na tabela abaixo:
°Construções à prova de explosão
°Vedação
°Fácil limpeza
°Resistência à pressão e ao vácuo
°Resistência a altas temperaturas
°Resistência a intempéries
°Durabilidade e confiabilidade
°Confiabilidade dos processos e operações
°Resistência, robustez e proteção contra sobrecarga
°Tamanho e dimensões
°Resistência a influências extremas de contaminantes
°Limpeza e disponibilidade dos meios de processo (sobretudo na mineração)
O tamanho dos sistemas faz com que freqüentemente sejam necessárias linhas de
alimentação extremamente longas para condutores de energia e de sinais.
Importância
A principal vantagem das ferramentas pneumáticas na indústria de base se encontra na relação entre altas potências e tamanho reduzido além de fácil manuseio. Ao contrario das ferramentas elétricas o movimento de impacto linear pode ser produzido diretamente. Devido à ausência de sistemas de inversão mecânicos, como mecanismos de manivela, essas ferramentas tem construção extremamente simples e, por isso são excepcionalmente robustas. Devido às diversas características do ar comprimido descrito anteriormente, o ar comprimido é extremamente utilizado na indústria de base como, por exemplo, na mineração.
Tipos de ferramentas:
Transportadores de minério pneumáticos: Apesar de não serem muito comuns algumas empresas fazem o uso da pneumática para transportar o minério da mina de extração até a usina de beneficiamento ou até o meio que ira transportar o minério até o local adequado.
Perfuratriz: Este equipamento apresenta como vantagens: tamanho e peso reduzidos, pequeno avanço o que é desejável quando próximo dos geodos, além do custo de aquisição baixo.
Tesoura Pneumática para demolição: Apesar de possuir um uso restrito algumas empresas de mineração utilizam essa fermenta para demolições simples, é geralmente utilizada devido a sua boa relação entre tamanho e potência.
Veículos: Muitos veículos utilizados na indústria de base utilizam sistemas pneumáticos. Caminhões, fora de estrada, tratores etc. utilizam alguns sistemas pneumáticos.
Componentes:
Os principais componentes se dividem de acordo com cada fase do processo:
Geração do ar Comprimido, Transmissão, Controle. De uma forma didática os principais componentes de uma rede pneumática são:
°Siderúrgicas
Dentre diversas outras.
Porque utilizar a Pneumática?
Se uma determinada empresa de transformação optar pela utilização da pneumática ela terá:
°Incremento da produção com investimento relativamente pequeno.
°Redução dos custos operacionais.
°Robustez.
°Facilidade na manutenção.
°Facilidade de implantação.
°Resistência a ambientes hostis.
°Simplicidade de manipulação.
°Segurança.
Importância:
Devido as suas diversas vantagens de utilização em relação a diversas outras formas de energia a pneumática é de extrema importância na indústria de transformação.
Tipos de ferramentas:
Na indústria de transformação geralmente não temos muitas ferramentas fixas que utilizam a pneumática como fonte de energia o ocorrem são adaptações de ferramentas pré-existentes para dessa forma possuirmos um processo mais automatizado como por exemplo temos:
°Coquilhadeiras
As Coquilhadeiras normalmente utilizadas em fundições podem possuir um sistema automático de retirada de metais fundidos de dentro dos fornos. O funcionamento deste sistema depende do movimento de avanço e retorno de um atuador de dupla ação.
Dispositivo de alimentação de peças:
A figura abaixo representa um dispositivo de alimentação de peças. O funcionamento deste baseia-se no avanço de um atuador de simples ação que desloca as peças para dentro do sistema, retornando em seguida à sua posição inicial para uma nova alimentação.
°Dobrador de Chapas:
O funcionamento do dobrador de chapas baseia-se no avanço de um atuador de dupla ação que desloca as peças para dentro do sistema, retornando em seguida à sua posição inicial para uma nova alimentação.
° Processo de fabricação de peças:
Num processo de fabricação de peças, o controle de qualidade é realizado visualmente. As peças aprovadas são destinadas à esteira 1 e as peças reprovadas são retrabalhadas e destinadas à esteira 2.
Temos também sistemas de levantamentos de cargas como mostra a figura abaixo:
Outro compressor utilizado é o de palhetas que se trata de um rotor que gira no interior de uma carcaça acionado por um motor elétrico ou de combustão.
O compressor de parafuso c onsiste em dois parafusos, cada um ligado a um eixo de rotação acionado por um motor elétrico ou de combustão como mostrado na figura.
De forma bem genérica esses seriam os principais compressores utilizados na indústria de transformação.
Capacidade de Potência:
Cada compressor possui características especificas, entre essas características podemos citar a capacidade de geração de potência e essa relação será descrita abaixo:
° Palhetas: A faixa de rotação de um compressor de palheta varia de 200 RPM até 10000 RPM e a de potência varia de 50 w até 20 kW. ° Êmbolo: A faixa de rotação de um compressor de êmbolo geralmente é baixa rotação até 5000 RPM, e a faixa de potência varia entre de 2W até 20 kW. ° Parafuso: Os compressores de parafuso geralmente são capazes de fornecer 2,6 a 35 m³/min a 7 bar ou 1,9 a 27,4 m³/min a 12 bar, com pouca vibração e ruído.
Perfil da força:
Os perfis de força geralmente empregados na indústria de transformação são:
Movimentos lineares: levantar, transportar, etc. Movimentos rotativos: lixar, perfurar, etc.
Rede:
Rede de Distribuição:
A rede de distribuição do ar comprimido compreende todas as tubulações que saem do reservatório, passando pelo secador e que, unidas, orientam o ar comprimido até os pontos individuais de utilização. A rede possui duas funções básicas:
°Comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores;
°Funcionar como um reservatório para atender às exigências locais;
°Um sistema de distribuição perfeitamente executado deve apresentar os seguintes requisitos:
°Pequena queda de pressão entre o compressor e as partes de consumo, a fim de manter a pressão dentro dos limites toleráveis em conformidade com as exigências das aplicações;
°Não apresentar escape de ar, evitando perda de potência;
°Grande capacidade de realizar separação de condensado;
°As tubulações de ar comprimido possuem as seguintes denominações: linha principal, de distribuição, de serviço e de acessórios.
Linha Principal:
Tubulação que transporta o ar comprimido desde a fonte de produção (compressor) até a área de consumo.
Linha de Distribuição:
Tubulação responsável pela distribuição de ar dentro da área de consumo.
Linha de Serviço:
Tubulação responsável em levar o ar da rede de distribuição até o local de trabalho ou ponto de consumo.
Linha de Acessórios:
Detalhes utilizados entre a linha de serviço e o equipamento consumidor (conjunto, mangueiras, conexões, engates rápidos, etc.)
Pneumática na indústria alimentícia
A pneumática é utilizada na indústria alimentícia devido as suas diversas características, mas em uma delas em especial a pureza que o ar possui para a manipulação de alimentos; vale ressaltar que essa pureza é dada deste que haja um tratamento desse ar comprimido por intermédio de equipamentos especiais para a função dada. Dessa forma a pneumática tem seu espaço garantido nas diversas indústrias alimentícias espalhadas pelo mundo.
Tipos de Ferramentas:
° Transportadores: Transporte pneumático é o termo utilizado para definir a movimentação de materiais sólidos, por meio da mistura desses materiais com ar ou com um gás qualquer. Para que ocorra esta movimentação, há necessidade de se ter uma quantidade de ar constante e controlável, de forma a se obter um fluxo contínuo onde
Dispositivo de cozinhas industriais para descascar alimentos pneumáticos:
Principais Componentes:
Os principais componentes se dividem de acordo com cada fase do processo:
Geração do ar Comprimido: A geração do ar comprimido é feita por intermédio de compressores que na indústria de transformação geralmente são: Êmbolo, membrana, palhetas ou de parafuso.
Transmissão: A transmissão geralmente é feita por tubos, mangueiras, válvulas direcionais, dutos e cavidades; isso depende da necessidade e adequação do processo.
Controle: O controle do ar comprimido é geralmente feito por: secadores, condensadores, lubrificadores e outras ferramentas com a função de controlar e melhorar a qualidade do ar que será utilizado nos atuadores.
Atuadores: São as ferramentas que utilizam o ar comprimido como fonte de energia para a realização de determinado trabalho.
Tipos de compressores:
O principal tipo de compressor utilizado na indústria alimentícia é o compressor de membrana seu funcionamento é praticamente igual ao compressor de êmbolo a diferença é que ele possui uma membrana ao invés de um pistão. A idéia é isolar o ar a ser comprimido das peças do compressor evitando resíduos de óleo. É muito utilizado nas indústrias alimentícias.
Mas existem os outros compressores que também são utilizados na indústria alimentícia tais como, compressores de êmbolo, palhetas e parafusos.
Potência:
Como indústrias alimentícias são indústrias de grande porte e a tarefa a ser realizada são tarefas de grande porte podemos dizer que os compressores utilizados são compressores de grandes potências.
Perfil da força:
Os perfis de força utilizados em indústrias alimentícias são:
Movimentos lineares: levantar, transportar, etc. Movimentos rotativos: cortar. Outros: Aspirar, pulverizar, etc.
Perfil da rede:
As redes pneumáticas geralmente são de grade porte com grandes unidades de produção, distribuição e condicionamento.
