Comandos Peumaticos e Hidraulicos (1)

Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicos

Sergio Adalberto Pavani

2011Santa Maria - RS

RIO GRANDEDO SUL

INSTITUTOFEDERAL

Presid#ncia da Rep$blica Federativa do Brasil

Minist%rio da Educa&o

Secretaria de Educa&o a Dist(ncia

Ficha catalogr"fica elaborada por Denise Barbosa dos Santos CRB 10/1456Biblioteca Central UFSM

B697c Pavani, S%rgio Adalberto.Comandos pneum"ticos e hidr"ulicos / S%rgio Adalber to

Pavani. 3. ed. Santa Maria : Universidade Federal de Santa Maria : Col%gio T%cnico Industrial de Santa Maria, 2010.

182 p.: il.

1. Engenharia mec(nica. 2. Automa&o pneum"tica. 3.Compressores. 4. Fluidos. 5. Ar comprimido. 6. Hidr"ulica. 7. Man)metros. I.T*tulo.

CDU 531.3621.5

Comisso de Acompanhamento e Valida&oCol%gio T%cnico Industrial de Santa Maria/CTISM

Coordenador InstitucionalPaulo Roberto Colusso/CTISM

Professor-autorSergio Adalberto Pavani/CTISM

Coordena&o T%cnicaIza Neuza Teixeira Bohrer/CTISM

Coordena&o de DesignErika Goellner/CTISM

Reviso Pedag+gica Andressa Rosem!rie de Menezes Costa/CTISMFrancine Netto Martins Tadielo/CTISMMarcia Migliore Freo/CTISM

Reviso TextualLourdes Maria Grotto de Moura/CTISMVera da Silva Oliveira/CTISM

Reviso T%cnicaEduardo Lehnhart Vargas/CTISMLuciano Retzlaff/CTISM

Diagrama&o e Ilustra&oGustavo Schwendler/CTISMLeandro Felipe Aguilar Freitas/CTISMMarcel Santos Jacques/CTISMM!uren Fernandes Massia/CTISMRafael Cavalli Viapiana/CTISMRicardo Antunes Machado/CTISM

# Col$gio T$cnico Industrial de Santa MariaEste Material Did!tico foi elaborado pelo Col$gio T$cnico Industrial de Santa Maria para o Sistema Escola T$cnica Aberta do Brasil e-Tec Brasil.

e-Tec Brasil3

Apresenta&o e-Tec Brasil

Prezado estudante,

Bem-vindo ao e-Tec Brasil%

Voc& faz parte de uma rede nacional pblica de ensino, a Escola T$cnica

Aberta do Brasil, institu(da pelo Decreto n 6.301, de 12 de dezembro 2007,

com o objetivo de democratizar o acesso ao ensino t$cnico pblico, na mo-

dalidade a dist)ncia. O programa $ resultado de uma parceria entre o Minis-

t$rio da Educa*+o, por meio das Secretarias de Educa*+o a Dist)ncia 4SEED5

e de Educa*+o Profissional e Tecnol8gica 4SETEC5, as universidades e escolas

t$cnicas estaduais e federais.

A educa*+o a dist)ncia no nosso pa(s, de dimens9es continentais e gran-

de diversidade regional e cultural, longe de distanciar, aproxima as pessoas

ao garantir acesso : educa*+o de qualidade, e promover o fortalecimento

da forma*+o de jovens moradores de regi9es distantes dos grandes centros

geograficamente ou economicamente.

O e-Tec Brasil leva os cursos t$cnicos a locais distantes das institui*9es de en-

sino e para a periferia das grandes cidades, incentivando os jovens a concluir

o ensino m$dio. Os cursos s+o ofertados pelas institui*9es pblicas de ensino

e o atendimento ao estudante $ realizado em escolas-polo integrantes das

redes pblicas municipais e estaduais.

O Minist$rio da Educa*+o, as institui*9es pblicas de ensino t$cnico, seus

servidores t$cnicos e professores acreditam que uma educa*+o profissional

qualificada integradora do ensino m$dio e educa*+o t$cnica, $ capaz de

promover o cidad+o com capacidades para produzir, mas tamb$m com auto-

nomia diante das diferentes dimens9es da realidade; cultural, social, familiar,

esportiva, pol(tica e $tica.

N8s acreditamos em voc&%

Desejamos sucesso na sua forma*+o profissional%

Minist$rio da Educa*+o

Janeiro de 2010

Nosso contato

[email protected]

e-Tec Brasil5

Indica&o de *cones

Os (cones s+o elementos gr!ficos utilizados para ampliar as formas de

linguagem e facilitar a organiza*+o e a leitura hipertextual.

Aten&o ; indica pontos de maior relev)ncia no texto.

Saiba mais; oferece novas informa*9es que enriquecem o

assunto ou curiosidades e not(cias recentes relacionadas ao

tema estudado.

Gloss"rio ; indica a defini*+o de um termo, palavra ou express+o

utilizada no texto.

M*dias integradas ; sempre que se desejar que os estudantes

desenvolvam atividades empregando diferentes m(dias; v(deos,

filmes, jornais, ambiente AVEA e outras.

Atividades de aprendizagem ; apresenta atividades em

diferentes n(veis de aprendizagem para que o estudante possa

realiz!-las e conferir o seu dom(nio do tema estudado.

e-Tec Brasil7

Sum"rio

Palavra do professor-autor 9

Apresenta&o da disciplina 11

Projeto instrucional 13

Aula 1 Pneum"tica b"sica 151.1 Conceitos b!sicos 1

1.< Vantagens da implanta*+o da automa*+o pneum!tica 1?

1.6 Limita*9es da pneum!tica 1?

1.7 Propriedades f(sicas do ar 20

1.> Atmosfera 21

Aula 2 Compressores 292.1 A import)ncia das cores 2?

2.2 Classifica*+o e defini*+o dos compressores 30

2.3 Sistema de refrigera*+o dos compressores 3=

2.= Crit$rios para a escolha de compressores 37

2.< Manuten*+o do compressor 3>

Aula 3 Distribui&o e condicionamento do ar comprimido 413.1 Contamina*+o do ar atmosf$rico =1

3.2 Resfriador posterior 4after coller5 =2

3.3 Reservat8rio de ar comprimido =3

3.= Desumidifica*+o do ar =

Aula 5 Circuitos pneum"ticos 101.1 Conceitos b!sicos 1.2 Transmiss+o hidr!ulica de for*a e energia 1.3 Caracter(sticas dos fluidos hidr!ulicos 1.= Fluidos, reservat8rios e acess8rios 1

Refer#ncias 180

Curr*culo do professor-autor 181

e-Tec Brasil9

Palavra do professor-autor

A automa*+o industrial depende de v!rias tecnologias, entre elas a pneum!tica e

a hidr!ulica, que s+o duas das principais formas de gerar o movimento das m!qui-

nas. A hidr!ulica e a pneum!tica est+o presentes deste a mais simples forma de

substitui*+o do esfor*o muscular do trabalho, como os movimentos da cadeira de

um dentista, at$ o posicionamento dos complexos movimentos de um carro de

combate blindado, um grande avi+o comercial ou de uma m!quina de embalagens.

Assim a hidr!ulica e a pneum!tica s+o uma parte da automa*+o industrial,

que dever! ser associada ao movimento gerado por motores el$tricos, ope-

rando atrav$s dos movimentos gerados por um operador 4controle manual5

ou por um controlador de processos apoiado por sensores.

Podemos afirmar que neste binHmio, a hidr!ulica $ a parte caracterizada

pela for*a, precis+o de movimento e custos elevados, pois seus componen-

tes possuem custos elevados, e a pneum!tica $ caracterizada por velocidade,

facilidade de instala*+o e custos relativamente baixos.

A parte mais importante da hidr!ulica e a pneum!tica s+o os movimentos retil(-

neos, obtidos pelos cilindros pneum!ticos, que s+o transformados em movimento

pendulares, semicirculares e at$ circulares com configura*9es especiais e acess8rios.

O objetivo desta disciplina $ proporcionar o conhecimento dos movimentos

lineares e rotativos, associado ao uso de flu(dos 4o 8leo no caso da hidr!u-

lica e o ar comprimido para a pneum!tica5, as rela*9es da f(sica, que per-

mitir+o os comandos manuais e, a interliga*+o com os comandos el$tricos

que quando associado aos controladores de processos e os programas que

os controlam permitir+o o controle de sistemas automatizados e como ele-

mento de alta tecnologia, os robHs, talvez n+o com a forma human8ide

dos filmes e dos caros robHs japoneses, mas os robHs industriais, prontos

para realizar os servi*os sem a presen*a do ser humano, tanto em servi*os

perigosos, servi*os repetitivos e de alta precis+o. Esta $ uma das disciplinas

aplicadas da automa*+o industrial. Esta disciplina de hidr!ulica e a pneum!-

tica est! dividida em oito cap(tulos, cujas tem!ticas se relacionam conforme

o plano instrucional e mapa conceitual apresentado a seguir.

Prof. Sergio Adalberto Pavani

e-Tec Brasil11

Apresenta&o da disciplina

Os sistemas hidr!ulicos e pneum!ticos exigem um conjunto de conhecimen-

tos, que iniciam nos fundamentos da teoria sobre a constitui*+o da atmosfe-

ra, necess!rio para entender o ar que respiramos, com todas as suas impu-

rezas, para ser transformado em uma forma de energia. A pneum!tica $ a

primeira parte dos sistemas de trabalho flu(do din)micos, que ser! comple-

tado com o estudo da hidr!ulica. O ar comprimido $ um elemento de uso

simples, utilizado para encher uma bola de futebol, para acionar a furadeira

do dentista indo at$ o acionamento de m!quinas complexas e de grande

porte, com altas velocidades e baixos custos de implanta*+o. J! a hidr!uli-

ca, que estudaremos na segunda metade desta disciplina pode ser descrita

como o meio de trabalho que garante precis+o e for*a, sendo encontrada

em todos os segmentos da indstria e dos transportes terrestes, navais e

a$reos.

e-Tec Brasil13

Disciplina ; Comandos Pneum!ticos e Kidr!ulicos 4carga hor!ria; 60h5.

Ementa ; Pneum!ticaQ eletropneum!ticaQ circuitos pneum!ticos e eletropneu-

m!ticos complexosQ hidr!ulica.

AULA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM MATERIAISCARGA

HOR;RIA

Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 14

AULA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM MATERIAISCARGA

HOR;RIA

e-Tec Brasil

Aula 1 Pneum"tica b"sica

Objetivos

Identificar os fundamentos da disciplina de hidr!ulica e pneum!tica,

com foco na pneum!tica.

Exemplificar as vantagens e limita*9es da aplica*+o da pneum!tica.

Demonstrar algumas leis da f(sica que influenciam a pneum!tica.

1.1 Conceitos b"sicosO ar comprimido $ uma das formas de energia mais antigas que o ser hu-

mano conhece. W utilizado para ampliar os seus recursos f(sicos. O reconhe-

cimento da exist&ncia f(sica do ar e sua utiliza*+o mais ou menos consciente

para o trabalho, $ comprovado h! milhares de anos.

O primeiro ser humano que empregou o ar comprimido como meio auxiliar

de trabalho, foi o grego Ctesibius . K! mais de 2000 anos, ele construiu uma

catapulta a ar comprimido como transmiss+o de energia.

Dos antigos gregos prov$m a express+o Pneuma que significa fHlego, ven-

toQ filosoficamente, alma. Derivado da palavra Pneuma, surgiu entre ou-

tros o conceito de PNEUMXTICA; a disciplina que estuda os movimentos

dos gases e fenHmenos dos gases.

A pneum!tica $ tamb$m definida como a ci&ncia aplicada do uso do ar com-

primido e gases semelhantes como nitrog&nio, que faz parte da composi*+o

do ar atmosf$rico na atua*+o de dispositivos que ir+o gerar movimentos

alternativos, movimentos de vai-e-vem, rotativos e combinados.

O movimento mais comum da aplica*+o do ar comprimido com acionamen-

to muscular o qual depende exclusivamente da vontade do operador, pode

ser observado no mecanismo de abertura da porta de um Hnibus. O moto-

rista aciona um bot+o e a porta do Hnibus abre ou fecha. O movimento ser!

Para saber mais sobrear comprimido, acesse:http://pt.wikipedia.org/wiki/ar_comprimido

Para saber mais sobre biografia de Ctesibius, acesse:http://www.netsaber.com.br/biografias/ver_biografia_c_1741.html

e-Tec BrasilAula 1 - Pneum"tica b"sica 15

invertido ao ser acionado o mesmo bot+o, acompanhado do ru(do de escape

de ar, uma das caracter(sticas dos sistemas pneum!ticos.

Essa t$cnica pode ser observada em parques de divers+o at$ em sofisticadas

m!quinas robotizadas.

O ar comprimido $ utilizado desde os tempos primitivos, atrav$s da for*a dos

pulm9es. Com o uso de ossos ocos ou de bambus, o ar era soprado para

ati*ar as fogueiras para cozinhar ou fundir alguns metais. A limita*+o dos

pulm9es foi compensada com o uso dos primeiros foles feitos de bexigas de

animais at$ serem constru(dos os primeiros foles verdadeiros.

A novas t$cnicas que permitiram a fabrica*+o de canh9es torneados, a partir

do s$culo YVIII propiciou a fabrica*+o de compressores de ferro fundido e ou-

tros metais, que resultaram nas t$cnicas atuais.

1.2 Desenvolvimento da t#cnica de ar comprimidoO s$culo YIY marca o in(cio do estudo do comportamento e propriedades

que envolvem a pneum!tica. Por$m, somente ap8s 1?

d= Ind$stria qu*mica e petroqu*mica controle de fluidos, acionamentos

em !reas classificadas.

e= ;rea m%dica/dent"ria m!quinas para cirurgia, furadeiras dent!rias,

t$cnicas de v!cuo.

Freio automotivo

W utilizado em Hnibus e caminh9es pesados. W reconhecido pelo assobio

emitido ap8s a parada destes ve(culos.

1.3 Propriedades do ar comprimidoPor suas propriedades, a aplica*+o do ar comprimido, difunde-se como ele-

mento de energia e de trabalho.

Algumas propriedades positivas do ar comprimido s+o expostas no Zuadro 1.1.

Quadro 1.1: Propriedades positivas do ar comprimido

Quadro 1.2: Propriedades negativas do ar comprimido file/foerder_11_2.gif

O foco do estudo da pneum!tica $ automa*+o. Com a aplica*+o de dispositi-

vos pneum!ticos e outros, reduz-se o esfor*o humano na execu*+o de diver-

sos trabalhos. Lembramos que a pneum!tica $ um dos pilares da automa*+o.

S+o necess!rios diversos elementos mec)nicos para transformar a energia do

ar comprimido em trabalho. O elemento mais simples $ o cilindro pneum!tico

cuja opera*+o $ semelhante : da bomba manual de encher bolas e pneus de

bicicletas, por$m ao entrar o ar, o &mbolo $ empurrado e realiza o trabalho.

Para saber mais sobre automa#%o, acesse:

http://pt.wikipedia.org/wiki/automa#$o


1.5 Vantagens da implanta$%o da automa$%o pneum"ticaa= Incremento da produ*+o com investimentos relativamente pequenos.

b= Redu*+o de custos operacionais. A rapidez nos movimentos pneum!ticos

e libera*+o de oper!rios de opera*9es repetitivas possibilitam o aumento

do ritmo de trabalho, da produtividade e, portanto, um menor custo

operacional.

c= Robustez dos componentes pneum!ticos. A robustez inerente aos con-

troles pneum!ticos torna-os relativamente insens(veis a vibra*9es e gol-

pes, permitindo que a*9es mec)nicas do pr8prio processo sirvam de sinal

para as diversas sequ&ncias de opera*+o. S+o de f!cil manuten*+o.

d= Facilidade de implanta*+o. Pequenas modifica*9es nas m!quinas con-

vencionais aliadas : disponibilidade de ar comprimido s+o os requisitos

necess!rios para a implanta*+o dos controles pneum!ticos.

e= Resist&ncia a ambientes hostis. Poeira, atmosfera corrosiva, submers+o

em l(quidos, raramente prejudicam os componentes pneum!ticos, quan-

do projetados para esta finalidade.

f= Simplicidade de manipula*+o. Os controles pneum!ticos n+o necessitam

de oper!rios altamente especializados para a sua manipula*+o.

g= Seguran*a. Como os equipamentos pneum!ticos envolvem sempre pres-

s9es moderadas, tornam-se seguros contra poss(veis acidentes, com pes-

soas e com o pr8prio equipamento, al$m de evitar problemas de explos+o.

h= Redu*+o do nmero de acidentes. A fadiga $ um dos principais fatores

que favorecem acidentes. A implanta*+o de controles pneum!ticos reduz

o seu nmero, libera*+o de opera*9es repetitivas 4LER5.

1.6 Limita$&es da pneum"ticaa= O ar comprimido necessita de uma boa prepara*+o para realizar o traba-

lho proposto; remo*+o de impurezas, elimina*+o de umidade para evitar

corros+o nos equipamentos, engates ou travamentos e maiores desgas-

tes nas partes m8veis dos sistemas.


b= Os componentes pneum!ticos s+o normalmente projetados e utilizados

a uma press+o m!xima de 1723,6 kPa. Portanto, as for*as envolvidas s+o

pequenas se comparadas a outros sistemas. Assim, n+o $ conveniente

o uso de controles pneum!ticos em opera*9es de extrus+o de metais.

Provavelmente, o seu uso seja vantajoso para recolher ou transportar as

barras extrudadas.

c= Velocidades muito baixas s+o dif(ceis de serem obtidas com ar comprimi-

do devido :s suas propriedades f(sicas. Nesse caso, recorre-se a sistemas

mistos hidr!ulicos e pneum!ticos.

d= O ar $ um fluido altamente compress(vel, portanto, $ dif(cil obterem-se

paradas intermedi!rias e velocidades uniformes.

1.7 Propriedades fsicas do arApesar de ins(pido, inodoro e incolor, percebemos o ar atrav$s dos ventos,

avi9es e p!ssaros que nele flutuam e se movimentamQ sentimos tamb$m o

seu impacto sobre o nosso corpo. Conclu(mos que o ar tem exist&ncia real e

concreta, ocupando lugar no espa*o.

1.7.1 CompressibilidadeO ar, assim como todos os gases, tem de ocupar todo o volume de qualquer

recipiente, adquirindo o seu formato, j! que n+o tem forma pr8pria. Assim,

podemos encerr!-lo num recipiente com volume determinado e, posterior-

mente, provocar-lhe uma redu*+o de volume, usando uma de suas proprie-

dades a compressibilidade.

Figura 1.2: Compressibilidade e elasticidade do arFonte: CTISM

Podemos concluir que o ar atmosf$rico permite reduzir o seu volume quan-

do sujeito : a*+o de uma for*a exterior.


1.7.2 ElasticidadePropriedade que possibilita ao ar voltar ao seu volume inicial, uma vez extin-

to o efeito 4for*a5 respons!vel pela redu*+o do volume.

1.7.3 DifusibilidadePropriedade do ar que lhe permite misturar-se homogeneamente com qual-

quer meio gasoso que n+o seja saturado.

1.7.4 ExpansibilidadePropriedade do ar que lhe possibilita ocupar totalmente o volume de qual-

quer recipiente, adquirindo o seu formato.

1.8 Atmosfera

Figura 1.3: As camadas da atmosferaFonte: CTISM

Atmosfera $ a camada formada por gases, principalmente Oxig&nio 4O25 e

Nitrog&nio 4N25, que envolve toda a superf(cie do planeta. Pelo fato de o ar

ter peso, as camadas inferiores s+o comprimidas pelas camadas superiores.

Assim, as camadas superiores s+o menos densas que as inferiores. Conclu(-

mos, portanto, que um volume de ar comprimido $ mais pesado que o ar :

press+o normal ou : press+o atmosf$rica.


Figura 1.4: A atua&o da presso atmosf%ricaFonte: CTISM

Zuando dizemos que um litro de ar pesa 1, 2?3 x 10-3 kg ao n(vel do mar,

significa que, em altitudes diferentes, o peso do ar tem valores diferentes.

1.8.1 Press%o atmosf#ricaSabemos que o ar tem peso, portanto, vivemos sob esta carga. A atmosfera

exerce sobre n8s uma for*a equivalente ao seu peso, mas n+o o sentimos,

pois ela atua em todos os sentidos e dire*9es com a mesma intensidade.

A press+o atmosf$rica varia proporcionalmente : altitude considerada. Atra-

v$s da Tabela 1.1, esta varia*+o pode ser observada.

Tabela 1.1: Varia&o da presso atmosf%rica em rela&o > altitude

Altitude - m 0 100 200 300 400

Press%o - kgf/cm2 1,033 1,021 1,008 0,??6 0,?85

Altitude - m 500 600 700 800 ?00

Press%o - kgf/cm2 0,?73 0,?60 0,?48 0,?36 0,?25

Altitude - m 1000 2000 3000 4000 5000

Press%o - kgf/cm2 0,?15 0,810 0,715 0,62? 0,552

Altitude- m 6000 7000 8000 ?000 10000

Press%o - kgf/cm2 0,481 0,41? 0,363 0,313 0,270

S+o utilizadas diversas unidades de medida, conforme o pa(s ou o tipo de

ci&ncia ou indstria. Na Tabela 1.2, est+o algumas das rela*9es utilizadas

para a press+o;


kgf/cm 2 quilograma for*a por cent(metro quadrado.

PSI abreviatura de pounds per square inch libras por polegada quadrada.

bar $ um mltiplo da B!ria; 1 bar [ 100 b!rias. B!ria $ a unidade de pres-

s+o no sistema c, g, s, e vale uma dyn/cm2.

kPa O pascal 4s(mbolo; Pa5 $ a unidade padr+o de press+o e tens+o no SI.

Equivale a for*a de 1 N aplicada uniformemente sobre uma superf(cie de

1 m2. O plural no nome da unidade pascal $ pascals. O nome desta unidade

$ uma homenagem a Blaise Pascal, eminente matem!tico, f(sico e fil8sofo

franc&s.

Torr ? mm Hg tamb$m chamado Torricelli, $ uma unidade de press+o anti-

ga, que equivale a 133,322 Pa. Surgiu quando Evangelista Torricelli inventou

o barHmetro de mercrio, em 16=3 e tem ca(do em desuso com o apare-

cimento de tecnologia mais eficaz para a medi*+o da press+o atmosf$rica

e com a dissemina*+o das unidades do sistema internacional de unidades.

Torr ? mm Hg W a unidade utilizada na medicina para indicar a press+o

sangu(nea. Zuando ouvimos que a press+o est! 12 x 7 412 por 75, significa

que $ equivalente a 12 cent(metros de coluna de mercrio por 7 cent(metros

de coluna de mercrio.

Tabela 1.2: Rela&o entre unidades de presso

kgf/cm% PSI bar kPa = KN/m% Torr = mm Hg

1 14,223 0,?8061 0,?80602 7355185

0,07030 1 0,068?4 6,8?4607 51,03752

1,01?78 14,5045 1 0,01 750,0615

0,0101? 10,1?78 0,01 1 7,500615

0,00135 0,01?33 0,001333 0,133322 1

0,1 1,42233 0,0?8061 ?,80602 73,55185

1.8.2 Efeitos combinados entre as tr(s vari"veis fsicas dos gasesAs tr&s vari!veis que devem ser conhecidas no estudo dos gases s+o; pres-

s+o, temperatura e volume.


1.8.2.1 Lei geral dos gases perfeitosAs leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay Lussac referem-se :s transforma*9es

de estado, nas quais uma das vari!veis f(sicas permanece constante.

Geralmente, a transforma*+o de um estado para outro envolve um relacio-

namento entre todas. Assim, a rela*+o generalizada $ expressa pela equa*+o;

De acordo com essa rela*+o, s+o conhecidas as tr&s vari!veis do g!s. Por isso,

se qualquer uma das vari!veis sofrer altera*+o, o efeito nas outras vari!veis

poder! ser previsto. Ver o Zuadro 1.3, que relaciona o que acontece com a

altera*+o de uma vari!vel.

Zuando voc& enche uma bola ou pneu com uma bomba manual temos;

Volume permanece constante.

Presso aumenta, pois a bola ou pneu fica mais dura.

Temperatura aumenta. Isto pode ser notado na base da bomba, que

esquenta.

Quadro 1.3: As vari"veis dos gases perfeitos

Mesma temperatura Volume diminui Press%o aumenta

Mesmo volumePress%o aumenta Temperatura aumenta

Press%o diminui Temperatura diminui

Mesma press$oVolume aumenta Temperatura aumenta

Volume diminui Temperatura diminui

1.8.3 Princpio de PascalConstata-se que o ar $ muito compress(vel sob a*+o de pequenas for*as.

Zuando contido em um recipiente fechado, o ar exerce uma press+o igual

sobre as paredes, em todos os sentidos.

V1 V2T1 T2

P1 x [ P 2 x

Para saber mais sobreBlaise Pascal, acesse:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Blaise_Pascal

http://www.mundodosfilosofos.com.br/pascal.htm

Para saber mais sobre Leide Boyle-Mariotte, acesse:

http://www.infopedia.pt/%lei-de-boyle-mariotte

Lei dos gases ideais:http://w3.ualg.pt/~jarod/a2006/

fisica-geral-II/praticas/guias/leis_dos_gases_ideais.pdf


FA

P [ F [ P x Aou

Podemos verificar isso facilmente, fazendo o uso de uma bola de futebol.

Apalpando-a, observamos uma press+o uniformemente distribu(da sobre a

superf(cie.

Figura 1.5: A bomba hidr"ulicaFonte: CTISM

Por Blaise Pascal, temos;

t A press+o exercida em um l(quido confinado em forma est!tica atua em

todos os sentidos e dire*9es com a mesma intensidade, exercendo for*as

iguais em !reas iguais.

No SI;

F [ Newton 4for*a5

P [ Newton/m 2 4press+o5

A [ m\ 4!rea5

No MKS@;

F [ kgf 4for*a5

P [ kgf/cm 2 4press+o5

A [ cm 2 4!rea5

Temos; 1 kgf [ ?,> N

Nota Pascal n+o faz men*+o ao fator atrito existente quando o l(quido

est! em movimento, pois se baseia na forma est!tica e n+o nos l(quidos em

movimento.


ResumoNessa aula aprendemos as leis b!sicas aplicadas : pneum!tica, suas aplica-

*9es, limita*9es e vantagens. As leis aplicadas ! pneum!tica ser+o importan-

tes nas pr8ximas aulas, para compreender as aplica*9es e fenHmenos que

iremos estudar.

Atividades de aprendizagem1. Selecionar a nica alternativa correta.

A introdu*+o de forma mais generalizada da pneum!tica na indstria,

come*ou com a necessidade cada vez maior, da ______________ e

______________ dos processos de trabalho.

2. Selecione a nica alternativa correta.

Algumas das propriedades positivas do ar comprimido s+o;

a= automatiza*+o, racionaliza*+o

b= coordena*+o, simplifica*+o

c= simplifica*+o, ordena*+o

d= organiza*+o, racionaliza*+o

a= Zuantidade dispon(vel ilimitada, facilidade de transporte do ar comprimi-

do, for*as elevadas.

b= F!cil armazenamento do ar comprimido, custo baixo de obten*+o do ar

comprimido, quantidade dispon(vel ilimitada.

c= O ar comprimido pode ser utilizado como obtido, o escape do ar compri-

mido $ ruidoso, o ar comprimido pode ser utilizado em temperaturas que

os sistemas eletrHnicos n+o operam.

d= O ar comprimido pode ser utilizado em temperaturas que os sistemas

eletrHnicos n+o operam, o ar comprimido $ seguro, sistemas pneum!ti-

cos podem ser facilmente constru(dos.


3. A difusibilidade $ a propriedade do ar que lhe permite misturar-se homo-

geneamente com qualquer meio gasoso que n+o seja saturado. Isto pode

ser facilmente observado quando;

4. A press+o atmosf$rica $ decorrente da camada de gases que existe em

volta do nosso planeta. Esta press+o resulta em uma for*a que $ exercida;

5. A press+o correta em um pneu de autom8vel $ de 30 psi. O dispositivo

de encher pneus do posto de gasolina apresenta somente a escala em

kgf/cm2. Zual o valor mais prov!vel a ser regulado no calibrador]

a= Ligamos um compressor de ar.

b= Lan*amos uma pedra para o ar.

c= Conseguimos observar um escapamento de ar, como um pneu de carro

furado.

d= Abrimos um frasco de perfume.

a= Em uma nica dire*+o e com a mesma intensidade.

b= Em todos os sentidos e dire*9es com a mesma intensidade.

c= Somente no sentido vertical 4de cima para baixo5 e com intensidade fixa.

d= Em todos os sentidos e dire*9es com a intensidade vari!vel, dependendo

do sentido de atua*+o.


e-Tec Brasil

Aula 2 Compressores

Objetivos

Conhecer os m$todos de compress+o do ar.

Reconhecer os diferentes tipos de compressores e suas caracter(sti-

cas principais.

2.1 A import)ncia das cores

Um circuito pneum!tico ou hidr!ulico pode ser facilmente interpretado

quando trabalhamos com cores, identificando linhas e equipamentos, o

que est! ocorrendo com o mesmo ou qual a fun*+o que este desenvol-

ver!.

As cores utilizadas pela American National Standard Institute

2.2 Classifica$%o e defini$%o dos compressoresCompressores s+o m!quinas destinadas a elevar a press+o de um certo volu-

me de ar, admitido nas condi*9es atmosf$ricas, at$ uma determinada pres-

s+o exigida para a execu*+o de trabalhos com ar comprimido.

Classifica*9es fundamentais para os princ(pios de trabalho;

t Deslocamento positivoQ

t Deslocamento din)mico.

2.2.1 Deslocamento positivoBaseia-se fundamentalmente na redu*+o de volume. O ar $ admitido em

uma c)mara isolada do meio exterior, na qual o seu volume $ gradualmente

diminu(do, processando-se a compress+o.

Zuando uma certa press+o $ atingida, ocorre a abertura de v!lvulas de des-

carga ou, simplesmente, o ar $ empurrado para o tubo de descarga. Al$m

disso, o ar tamb$m pode ser empurrado para o tubo de descarga durante a

cont(nua diminui*+o do volume da c)mara de compress+o. S+o representa-

dos pelos compressores alternativos de pist9es e os compressores de para-

fusos assim$tricos.

2.2.1.1 Tipos de compressores alternativosa= Compressor de um est"gio

Este compressor pode ser de simples efeito 4S.E5 ou de duplo efeito 4D.E5.

Comprime o ar at$ a press+o final de utiliza*+o em um nico cilindro.

O ar $ resfriado somente por circula*+o, ou seja, pelas aletas laterais. W

projetado, geralmente, para press9es de at$ 700 kPa, mas tamb$m pode

ser empregado para press9es acima destas. No caso de ser aplicado um

compressor de mais est!gios, a economia de energia ser! maior devido :

efici&ncia e ao rendimento.


Figura 2.1: Compressor de um est"gio simples efeitoFonte: Desconhecida

b= Compressor de dois est"gios ou biest"gio

Para limitar a eleva*+o de temperatura e melhorar a efici&ncia da com-

press+o, esta $ processada em est!gios com ar resfriado Este tipo de

compressor possui uma c)mara de baixa press+o e outra de alta press+o.

Entre essas duas c)maras existe um resfriamento 4inter-resfriador ou in-

tercooler5 feito por ar ou !gua, sendo a !gua mais eficiente.

O ar $ admitido atrav$s de um filtro na entrada do cilindro de baixa

press+o e $ comprimido entre 3

Figura 2.2: Compressor de dois est"giosFonte: http://www.brasutil.com/AWFCatBus.aspx@BuscaGCompressor

c= Compressor de m$ltiplos est"gios ou poli-cil*ndricos

Este tipo de compressor tem v!rios cilindros e, entre eles, resfriadores

intermedi!rios. A compress+o em mltiplos est!gios aumenta a efici&ncia

volum$trica, conforme a rela*+o de compressor do primeiro est!gio e a

press+o aproximada das condi*9es isot$rmicas. Este tipo de compressor

$ utilizado quando s+o necess!rias altas press9esQ por$m, para cada faixa

de press+o, existe um nmero adequado de est!gios, dependendo da

aplica*+o pretendida.

Figura 2.3: Compressor de processo de 3 est"giosFonte: http://www.bombayharbor.com/Product/6??2/Air_Compressor_1hp_To_60hp.html


d= Compressor de parafuso

Este compressor $ dotado de uma carca*a na qual giram dois rotores he-

licoidais em sentidos opostos. Um dos rotores possui l8bulos convexos, o

outro press9es cHncavas. S+o denominados, respectivamente, rotor ma-

cho e f&mea.

Os rotores s+o sincronizados por meio de engrenagens. A partir da d$ca-

da de 1?>0, este tipo de compressor tem apresentado desenvolvimento

e aplica*+o cada vez maior, devido : facilidade de sua instala*+o e custo

de aquisi*+o relativamente baixo para pot&ncias acima de 2< cv.

2.2.2 Deslocamento din)micoA eleva*+o da press+o $ obtida por meio da convers+o de energia cin$tica

em energia de press+o, durante a passagem do ar atrav$s do compressor. O

ar admitido $ colocado em contato com impulsores 4rotor laminado5 dotados

de alta velocidade. Este ar $ acelerado, atingindo velocidades elevadas e,

consequentemente, os impulsores transmitem energia cin$tica ao ar. Poste-

riormente, seu escoamento $ retardado por meio de difusores, obrigando a

uma eleva*+o de press+o.

Difusor $ uma esp$cie de duto que provoca diminui*+o na velocidade

de escoamento de um fluido, causando aumento de press+o. As figuras

abaixo s+o exemplos de compressores de deslocamento din)mico.

Figura 2.4: DifusorFonte: CTISM

e-Tec BrasilAula 2 - Compressores 33

Figura 2.5: Compressor din(micoFonte: Desconhecida

2.3 Sistema de refrigera$%o dos compressoresOs sistemas de refrigera*+o de m!quinas s+o utilizados para remover o calor

gerado no processo de compress+o e o calor gerado por atritos diversos. O

resfriamento pode ser atrav$s de !gua ou por ar.

O sistema de refrigera*+o dos compressores de deslocamento positivo com-

preende duas etapas principais;

O resfriamento pode ser complementado por uma refrigera*+o posterior, ou

seja, ap8s o processo de compress+o. O resfriamento intermedi!rio remove

o calor gerado entre os est!gios de compress+o, visando;

1. Resfriamento dos cilindros de compress+o.

2. Resfriamento intermedi!rio.

t Manter baixa a temperatura das v!lvulas, do 8leo lubrificante e do ar que

est! sendo comprimido. Com a queda da temperatura do ar, a umidade

$ parcialmente condensada e pode ser removida.

t Aproximar as condi*9es de compress+o do processo isot$rmico, embo-

ra esta dificilmente possa ser atingida devido a pequenas superf(cies de

troca de calor.


Resfriamento dos cilindros de compresso

No processo de compress+o do ar, boa parte da energia $ convertida em

calor. Os cilindros, nos compressores de deslocamento positivo, s+o os res-

pons!veis pela compress+o propriamente dita e, desta maneira, recebem

esta carga t$rmica 4calor5.

A refrigera*+o dos cilindros $ necess!ria para manter os componentes sem

deforma*+o e sem desgaste dos lubrificantes.

Um sistema de refrigera*+o ideal $ aquele cuja temperatura de ar na sa(da

do resfriador intermedi!rio $ igual : temperatura de admiss+o deste ar. O

resfriamento pode ser realizado por meio de ar em circula*+o, ventila*+o

for*ada e !gua.

2.3.1 Refrigera$%o2.3.1.1 Resfriamento * "guaNormalmente, a refrigera*+o por !gua $ empregada em m!quinas de gran-

de porte. Os blocos dos cilindros s+o dotados de paredes duplas entre as

quais circula !gua. A superf(cie que exige melhor resfriamento $ a dos cabe-

*otes, pois permanece em contato com o ar aquecido ao fim da compress+o.

A !gua utilizada para refrigera*+o de m!quinas deve ter baixa temperatura

e press+o suficiente para evitar a forma*+o de vapor. Zuando em contato

com partes superaquecidas, deve estar livre de impurezas e ser mole, isto $,

conter baixo teor de sais de c!lcio e magn$sio.

Em compressores resfriados a !gua, deve ser previsto um sistema de prote-

*+o contra falta de !gua, baixa press+o, alta temperatura e possibilidades de

entupimentos.

2.3.1.2 Resfriamento a arW indicado para compressores de pequeno e m$dio porte, devido ao menor

custo em rela*+o ao sistema resfriado a !gua e, tamb$m, por ser de maior

t Evitar deforma*9es do compressor, devido :s altas temperaturas.

t Aumentar a efici&ncia do compressor.


facilidade operacional. Por$m, compressores de grande porte tamb$m po-

dem ser resfriados a ar, principalmente em instala*9es m8veis ou onde n+o

h! disponibilidade de !gua para a refrigera*+o.

Figura 2.6: Compressor resfriado a arFonte: Desconhecida

Nos sistemas resfriados a ar, deve ser observado que grande parte da po-

t&ncia consumida pelo compressor $ transformada em calor. Desta maneira,

compressores de grande pot&ncia n+o podem trabalhar em locais fechados

ou com pouca circula*+o de ar.

Circula&o os cilindros e cabe*otes, geralmente, s+o aletados, a fim de

proporcionar maior troca de calor, o que $ feito por meio da circula*+o do ar

ambiente e com aux(lio de h$lices nas polias da transmiss+o.

Ventila&o a refrigera*+o interna dos cabe*otes e do resfriador interme-

di!rio $ realizada atrav$s de ventila*+o for*ada, proporcionada por uma

ventoinha, obrigando o ar a circular no interior do arm!rio do compressor.Para saber mais sobre torres ou

piscinas de resfriamento, acesse: http://www.abraco.org.br/

http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/trocador/

torres.htm


2.4 Crit#rios para a escolha de compressoresNa especifica*+o ou aquisi*+o de compressores devem ser considerados di-

versos fatores, entre eles; volume de ar e press+o 4que s+o os dois fatores

principais na sele*+o de m!quinas5, acionamento e controle.

2.4.1 Volume de ar fornecidoW a quantidade de ar fornecida pelo compressor.

O volume fornecido $ indicado em m3/hQ m3/minQ PCM.

2.4.2 Press%o2.4.2.1 Press%o de regimeW a press+o fornecida pelo compressor, bem como a press+o do reservat8rio

e a press+o na rede de distribui*+o at$ o ponto de consumo.

2.4.2.2 Press%o de trabalhoW a press+o necess!ria nos pontos de trabalho. Em sistemas pneum!ticos

comuns varia de 6 a > bar. Os elementos de trabalho est+o constru(dos para

esta faixa de press+o, que $ praticamente considerada como press+o norma-

lizada ou press+o econHmica.

Para garantir um funcionamento confi!vel e preciso dos sistemas pneum!-

ticos, $ necess!rio que a press+o tenha um valor constante. Desta depende;

1. A velocidade dos cilindros e a rota*+o dos motores pneum!ticos.

2. As for*as desenvolvidas pelos elementos pneum!ticos.

3. Os movimentos temporizados dos elementos de trabalho e comando.

2.4.3 AcionamentoConforme as necessidades fabris, o acionamento dos compressores $ feito

por motor el$trico ou motores a explos+o. Em instala*9es industriais, comer-

ciais e dom$sticas s+o acionados, na maioria dos casos, com motor el$trico.

Tratando-se de um compressor m8vel, emprega-se, para o acionamento,

geralmente, o motor a explos+o 4gasolina ou 8leo diesel5. Em unidades in-

dustriais, que necessitam de ar comprimido em grandes volumes, podemos

encontrar compressores acionados por turbinas a vapor com pot&ncias de

=00 cv ou maiores.


2.4.4 RegulagemPara combinar o volume fornecido com o consumo de ar, $ necess!ria uma

regulagem da press+o dos compressores, sendo normalmente estabelecida

uma press+o m!xima e m(nima.

Existem diferentes tipos de regulagem;

t Regulagem de marcha em vazioQ

t Regulagem de carga parcialQ

t Regulagem intermitente.

Dentre as regulagens descritas acima a mais empregada $ a regulagem in-

termitente.

2.4.4.1 Regulagem intermitenteCom esta regulagem, o compressor funciona em dois campos 4carga m!xi-

ma e parada total5. Ao alcan*ar a press+o m!xima Pm!x , o motor acionador

do compressor $ desligado e, quando a press+o chega ao m(nimo Pmin, o

motor $ ligado e o compressor trabalha normalmente.

A frequ&ncia de comuta*+o pode ser regulada num pressostato e, para que

os per(odos de comando possam ser limitados a uma m$dia aceit!vel, $ ne-

cess!rio um grande reservat8rio de ar comprimido.

2.5 Manuten$%o do compressorEsta $ uma tarefa importante dentro do setor industrial. W imprescind(vel

seguir as instru*9es recomendadas pelo fabricante que, melhor do que nin-

gu$m, conhece os pontos vitais de manuten*+o.

Devem ser consultados os manuais de fabricantes e montado um plano de

manuten*+o peri8dico, verificando-se qual o melhor sistema de manuten*+o

e controle da m!quina.


ResumoNesta aula estudamos os compressores, que possuem muitos tamanhos e

modelos, aplicados conforme a necessidade do processo. Vimos tamb$m os

sistemas de resfriamento dos compressores, a !gua e a ar, bem como sua

forma de acionamento, regulagem e manuten*+o.

Atividades de aprendizagem1. As m!quinas resfriadas a ar possuem cabe*otes aletados para;

2. A grandeza que deve ser constante para que as vari!veis abaixo n+o se

alterem $;

t A velocidade dos cilindros e rota*+o dos motores pneum!ticos.

t As for*as desenvolvidas pelos elementos pneum!ticos.

t Os movimentos temporizados dos elementos de trabalho e comando.

a= Temperatura.

b= Vaz+o.

c= Volume.

d= Press+o.

a= Melhorar o aspecto.

b= Tornar o sistema de suc*+o mais eficiente.

c= Aumentar a capacidade de suc*+o.

d= Proporcionar maior troca de calor.


e-Tec Brasil

Aula 3 Distribui&o e condicionamento do ar comprimido

Objetivos

Compreender a necessidade de redu*+o dos contaminantes do ar

atmosf$rico.

Utilizar os m$todos de distribui*+o do ar comprimido mais adequa-

do a cada necessidade.

Reconhecer a necessidade da lubrifica*+o e suas exig&ncias.

3.1 Contamina$%o do ar atmosf#ricoO ar atmosf$rico $ uma mistura de gases, principalmente de Oxig&nio e Ni-

trog&nio, e cont$m contaminantes de tr&s tipos b!sicos;

3.1.1 +gua-,leo-poeiraAs part(culas de poeira, em geral abrasivas, e o 8leo queimado no ambiente

de lubrifica*+o do compressor, s+o respons!veis por manchas nos produtos.

A !gua $ respons!vel por outra s$rie de inconvenientes.

O compressor, ao admitir ar, aspira tamb$m os seus compostos e, ao compri-

mir, adiciona a esta mistura calor e 8leo lubrificante.

Os gases sempre permanecem em seu estado nas temperaturas e press9es

normais encontradas no emprego da pneum!tica. Componentes com !gua

sofrer+o condensa*+o e ocasionar+o problemas 4ver Zuadro 3.15.

Sabemos que a quantidade de !gua absorvida pelo ar est! relacionada com

a temperatura e volume. Zuanto maior a temperatura maior $ a quantida-

dede !gua que o ar atmosf$rico pode conter.

e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 41

A contamina*+o por !gua e poeira $ oriunda da pr8pria atmosfera. O 8leo $

originado do processo de compress+o da maioria dos compressores.

A presen*a desta !gua condensada nas linhas de ar 4tubula*9es5, causada

pela diminui*+o de temperatura, ter! como consequ&ncias;

Quadro 3.1: Consequ#ncias da "gua condensada em tubula&West Oxida#%o da tubula#%o e componentes pneum"ticosJt Destrui#%o da pel&cula lubrificante existente entre as duas superf&cies em contato, acarretando desgaste prematuro e reduzindo a vida 9til das pe#as, v"lvulas, cilindrosJt Prejudica a produ#%o de pe#asJt Arrasta part&culas s*lidas que prejudicar%o o funcionamento dos componentes pneum"ticosJt Aumenta o &ndice de manuten#%oJt N%o poss&vel a aplica#%o em equipamentos de pulveriza#%oJt Provoca golpes de ar&ete nas superf&cies adjacentes.

Golpes de ar*ete s+o varia*9es de press+o decorrentes de varia*9es da

vaz+o, causadas por alguma perturba*+o, volunt!ria ou involunt!ria, que se

imponha ao fluxo de l(quidos em condutos, tais como opera*9es de abertura

ou fechamento de v!lvulas.

Portanto, $ importante que grande parte da !gua e res(duos de 8leo sejam

removidos do ar para evitar redu*+o de capacidade e vida til de todos os

dispositivos e m!quinas pneum!ticas.

3.2 Resfriador posterior / after coller 0Para resolver de maneira eficaz o problema inicial da !gua nas instala*9es de

ar comprimido o equipamento mais indicado $ o resfriador posterior, locali-

zado entre a descarga do compressor e o reservat8rio.

A maior temperatura do ar comprimido $ na descarga do compressor.


Figura 3.1: O resfriador posterior a "gua com separador de umidadeFonte: CTISM

Figura 3.2: O resfriador posterior a ar com separador de umidadeFonte: Fluxotcnica

O resfriador posterior $ simplesmente um trocador de calor utilizado para

resfriar o ar comprimido. Como consequ&ncia deste resfriamento permite-se

retirar cerca de 7

3.3.1 Fun$&es do reservat,rio

Quadro 3.2: Fun&Wes do reservat+riot Armazenar o ar comprimidoJt Resfriar o ar auxilia a elimina#%o do condensadoJt Compensar as flutua#$es de press%o e demanda em todo o sistema de distribui#%oJt Estabilizar o fluxo de ar comprimidoJt Controlar as marchas dos compressores.

Condensado $ o vapor de ar que ao ser resfriado sofre condensa*+o. O

condensado $ ent+o removido no separador centr(fugo ou no reservat8rio

de ar, adjacente ao compressor.

Os reservat8rios s+o constru(dos no Brasil conforme a norma PNB - 10? da

ABNT.

Nenhum reservat8rio deve operar com uma press+o acima da Press+o M!-

xima de Trabalho Permitida 4PMTP5, exceto quando a v!lvula de seguran*a

estiver dando passagem. Nesta condi*+o, a press+o n+o deve ser excedida

em mais de 6^ do seu valor.

3.3.2 Localiza$%o do reservat,rioOs reservat8rios devem ser instalados de modo que todos drenos, conex9es

e aberturas de inspe*+o sejam facilmente acess(veis.

Figura 3.3: Reservat+rio vertical, vista esquem"ticaFonte: CTISM


Figura 3.4: Reservat+rio verticalFonte: Aberko

Quadro 3.3: Elementos do reservat+riot Man;metro - Indicador de press%oJt V"lvula de bloqueio do man;metroJt Sa&da de ar do reservat*rioJt Entrada de ar do reservat*rioJ

t Placa de identifica#%oJt V"lvula de al&vioJt Boca de visitaJt Dreno.

Em nenhuma condi*+o o reservat8rio deve ser enterrado ou instalado em

local de dif(cil acesso. Deve ser instalado de prefer&ncia fora da casa de

compressores, na sombra para facilitar a condensa*+o da umidade e do 8leo

contidos no ar comprimido.

Deve possuir um dreno no ponto mais baixo para fazer a remo*+o do con-

densado acumulado, e dever! ser preferencialmente autom!tico.

Os reservat8rios dever+o ainda possuir manHmetro 4indicador de press+o5,

v!lvulas de seguran*a, e dever+o ser submetidos a uma prova de press+o

hidrost!tica antes da utiliza*+o, quando sujeitos a acidentes ou modifica*9es

e tamb$m periodicamente.

3.4 Desumidifica$%o do arW necess!rio eliminar ou reduzir ao m!ximo a umidade do ar comprimido,

sendo dif(cil e onerosa a secagem completa.

Para saber mais sobre caldeiras e vasos de press%o, acesse:www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_13.pdf


Ar seco industrial n+o $ aquele totalmente isento de !gua. W o ar que, ap8s

um processo de desidrata*+o, flui com um contedo de umidade res(dual de

tal ordem que possa ser utilizado sem inconvenientes.

A aquisi*+o de um secador de ar comprimido pode figurar no or*amento de

uma empresa como um alto investimento, podendo chegar a 2

Figura 3.5: Diagrama do secador por refrigera&oFonte: CTISM

Figura 3.6: Secador por refrigera&oFonte: www.hbdh.com.br


3.4.1.1 Descri$%o do m#todoO ar comprimido entra em um pr$-resfriador 4trocador de calor ar-ar5, so-

frendo uma queda de temperatura causada pelo ar frio que sai do resfriador

principal.

No resfriador principal o ar $ resfriado ainda mais, em contato com o cir-

cuito frigor(fico. Durante esta fase a umidade presente no ar comprimido

4AC5 forma pequenas gotas de l(quido, chamadas de condensado, e que s+o

eliminadas por um separador, onde o condensado $ depositado e eliminado

por um dreno para a atmosfera.

A temperatura do AC $ mantida entre 0,6< e 3,21C no resfriador principal

por meio de um termostato que atua sobre o compressor de refrigera*+o.

O AC seco volta ao trocador de calor inicial, causando um pr$ resfriamento

no ar mido de entrada, coletando parte do calor deste ar. O calor adquirido

serve para recuperar sua energia e evitar o resfriamento por expans+o, que

ocasionaria a forma*+o de gelo caso fosse lan*ado a uma temperatura baixa

na rede de distribui*+o, devido : alta velocidade.

3.4.2 Secagem por absor$%oW o m$todo que utiliza em um circuito uma subst)ncia s8lida, l(quida ou

gasosa.

Este processo $ tamb$m chamado de Processo Zu(mico de Secagem, pois

$ conduzido no interior de um reservat8rio 4tanque de press+o5 atrav$s de

uma massa higrosc8pica, insolvel ou deliquescente que absorve a umidade

do ar, processando-se uma rea*+o qu(mica.

As subst)ncias higrosc8picas s+o classificadas como insolveis quando rea-

gem quimicamente com o vapor de !gua, sem se liquefazerem. S+o de-

liquescentes quando, ao absorver o vapor de !gua, reagem e se tornam

l(quidas.

As principais subst)ncias utilizadas s+o; Cloreto de C!lcio, Cloreto de L(tio,

Dry-o-Lite.

Para saber mais sobrecloreto de l&tio, acesse:

http://pt.wikipedia.org/wiki/cloreto_de_l&tio


Figura 3.7: Diagrama do secador por absor&oFonte: CTISM

Figura 3.8: Secador por absor&oFonte: Metalplan

Com a consequente dilui*+o das subst)ncias, $ necess!rio uma reposi*+o

regular, caso contr!rio, o processo torna-se deficiente.

A umidade retirada e a subst)ncia dilu(da s+o depositadas na parte inferior

do reservat8rio, junto a um dreno de onde s+o eliminados para a atmosfera.


3.4.3 Secagem por adsor$%o

Figura 3.9: Secador por adsor&o dupla torreFonte: CTISM

Figura 3.10: Diagrama do secador por adsor&o dupla torreFonte: CTISM

W semelhante ao processo de absor*+o, por$m o processo de adsor*+o $ re-

generativoQ a subst)ncia adsorvente, ap8s estar saturada da umidade, permi-

te a libera*+o de !gua quando submetida a um aquecimento regenerativo.

Para saber mais sobresilicagel, acesse:

http://www.softpost.com.br/silicagel.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/silica_gel


Figura 3.11: Secador por adsor&o dupla torreFonte: Fargon

3.4.3.1 Processo de secagem por adsor$%o por torres duplasW o tipo mais comum. As torres s+o preenchidas com {xido de Sil(cio Si O2 4Sili-

cagel5, Alumina Ativada 4Al2 O35, Rede Molecular 4Na Al O2 Si O25 ou ainda Sorbead.

Atrav$s de uma v!lvula direcional, o ar mido $ orientado para uma torre,

onde haver! a secagem do ar. Na outra torre ocorrer! a regenera*+o da subs-

t)ncia adsorvente, que poder! ser feita por inje*+o de ar quente, na maioria

dos casos, por resistores e circula*+o de ar quente. Kavendo o aquecimento

da subst)ncia, provocaremos a evapora*+o do l(quido adsorvido. Por meio de

um fluxo de ar seco a !gua em forma de vapor $ arrastada para a atmosfera.

Terminando um per(odo de trabalho pr$-estabelecido, ocorre a invers+o das

fun*9es das torres, por controle manual ou autom!tico. A torre que secava

o ar passa a ser regenerada e a outra inicia a secagem.

Na sa(da de ar deve ser prevista a coloca*+o de um filtro para eliminar poeira

das subst)ncias, prejudicial para os componentes pneum!ticos, bem como

deve ser montado um filtro de carv+o ativado antes da entrada do secador,

para eliminar os res(duos de 8leo. O 8leo quando entra em contato com as

subst)ncias de secagem causam sua impregna*+o, reduzindo consideravel-

mente o seu poder de reten*+o de umidade.


Figura 3.12: Processamento do ar comprimido at% a secagem: 1. filtro de admissoX 2. motor el%tricoX 3. separador de condensadoX 4. compressorX 5. reservat+rioX 6. resfria-dor intermedi"rioX 7. secador

b= N+o apresentar escape de ar, pois provoca perda de energiaQ

c= Apresentar grande capacidade de realizar separa*+o de condensado.

Ao serem efetuados o projeto e a instala*+o de uma planta qualquer de

distribui*+o $ necess!rio levar em considera*+o certos preceitos. O n+o cum-

primento de certas bases $ contraproducente e aumenta sensivelmente a

necessidade de manuten*+o.

3.5.1 Lay-out da rede de distribui$%oApresenta a rede principal de distribui*+o, suas ramifica*9es, todos os pon-

tos de consumo, incluindo futuras amplia*9es. Indica qual a press+o destes

pontos e a posi*+o de v!lvulas de fechamento, moduladoras, conex9es, cur-

vaturas, separadores de condensado.

3.5.2 Formato da rede de distribui$%oEm rela*+o ao tipo de linha a ser executada, anel fechado ou circuito aberto,

deve-se analisar as condi*9es favor!veis e desfavor!veis de cada uma.

Geralmente a rede de distribui*+o $ do tipo circuito fechado, formando um

anel. Deste anel partem as ramifica*9es para os diferentes pontos de consu-

mo. O anel fechado auxilia na manuten*+o de uma press+o constante, al$m

de proporcionar uma distribui*+o mais uniforme do ar comprimido para os

consumos intermitentes, dificulta por$m a separa*+o da umidade, porque o

fluxo n+o possui uma dire*+o definida. Dependendo do local de consumo,

circula em duas dire*9es.

O circuito aberto $ utilizado onde o transporte de materiais e pe*as $ a$reo,

para alimenta*+o de pontos isolados, pontos distantes.

Figura 3.13: Rede de ar comprimido com reservat+rio intermedi"rioFonte: CTISM


Figura 3.14: Esquemas para distribui&o do ar comprimidoFonte: Astema

3.5.3 V"lvulas de bloqueio na linha de distribui$%oDevem ser previstas na rede e distribui*+o, para permitir a divis+o desta em

se*9es, especialmente em casos de grandes redes, fazendo que as se*9es

tornem-se isoladas para inspe*+o, modifica*9es ou manuten*+o. Assim, evi-

tamos que outras se*9es sejam simultaneamente atingidas.

3.5.4 Liga$&es entre os tubosS+o realizadas por rosca, solda, flange, acoplamento r!pido, devendo apre-

sentar a mais perfeita veda*+o.

As liga*9es roscadas s+o comuns, devido ao baixo custo e facilidade de mon-

tagem e desmontagem. Para evitar vazamentos $ necess!rio a utiliza*+o da

fita veda rosca 4teflon5, devido :s imperfei*9es existentes na confec*+o das

roscas.

A uni+o realizada por solda oferece menor possibilidade de vazamento, se

comparada : uni+o roscada, apesar de um custo inicial maior. As uni9es sol-

dadas devem estar cercadas de certos cuidados, as escamas de 8xido devem

ser retiradas do interior do tubo, o cord+o de solda deve ser o mais uniforme

poss(vel.


Para tubos com di)metro nominal 4DN5 at$ 2 uni9es roscadas ou com

acess8rios para solda de soquete.

Para tubos acima de 2 uni9es para solda de topo e acess8rios com mon-

tagem entre flanges, principalmente v!lvulas e separadores. Para instala*9es

provis8rias podem ser utilizadas mangueiras com sistema de acoplamento

r!pido, por$m normalmente o custo deste sistema $ maior do que tubula-

*9es definitivas.

Figura 3.15: Tubula&o de a&o flangeadaFonte: Metalp

Figura 3.16: Tubula&o de PVCFonte: Centralplast


3.5.5 Inclina$%o da rede de distribui$%oAs tubula*9es devem possuir uma inclina*+o de 0,< a 2^, no sentido de flu-

xo, para direcionar condensado e 8xidos para um ponto de coleta, evitando

a forma*+o de bols9es de umidade.

Este ponto de coleta $ denominado dreno, que s+o colocados nos pontos

mais baixos da tubula*+o e devem ser preferencialmente autom!ticos. Se a

rede $ extensa, devem ser previstos pontos de coleta de condensado com

drenos, a cada 20 ou 30 metros de tubula*+o.

Figura 3.17: Inclina&o da tubula&o Fonte: CTISM

Figura 3.18: Tomadas de ar comprimidoFonte: CTISM


3.5.6 Tomadas de ar comprimidoDevem ser feitas pela parte superior da tubula*+o principal, para evitar que

trabalhem como coletores de condensado. Este tipo de montagem $ chama-

do pesco*o de cisne.

3.5.7 Vazamentos de ar comprimidoAs quantidades de ar comprimido perdidas atrav$s de pequenos furos, aco-

plamentos com folgas, veda*9es defeituosas, mesmo em redes com boa

manuten*+o, podem representar 10^ ou mais de toda a energia consumida

pelos compressores. Em redes velhas e sem manuten*+o pode atingir valores

superiores a 2

No met"licos materiais sint$ticos, que apresentam boas caracter(sticas

qu(micas, mec)nicas e flexibilidade. Podem ser obtidos em diversas cores, o

que muito auxilia em montagens complexas, e em di)metros externos que

variam de = a16 mm, assim como, medidas equivalentes em polegadas.

Tubos mais comuns s+o de polietileno, poliuretano, nylon e borracha com lona.

Figura 3.19: Tubos no met"licos

3.5.8.1 Os materiais dos tubosZuando falamos em tubos de a*o, encontramos diversos tipos de materiais.

Algumas fam(lias de tubos s+o; A*os ao carbono, a*os ligados, a*os de alta

liga, etc.

Veja abaixo os tubos de alta liga ao Cromo/N(quel, conhecidos como a*os

inoxid!veis;

AISI 304 liga com maior aplica*+o dentro dos a*os inoxid!veis, encontra-se

em equipamentos das indstrias de alimento, qu(mica, petroqu(mica, t&xtil,

farmac&utica, papel e celulose, alcooleira, etc.

AISI 304L; Idem ao AISI 30= por$m com extra-baixo teor de C, aplicado a

faixa de =

Figura 3.21: Conector com uma rosca e seis conector es r"pidos

A unidade de condicionamento de ar $ indispens!vel em qualquer tipo de

sistema pneum!tico, ao mesmo tempo em que permite aos componentes

trabalharem em condi*9es favor!veis, prolonga a sua vida til.

Isto tudo $ superado quando se aplica nas instala*9es dos dispositivos, m!-

quinas, etc, os componentes de tratamento preliminar do ar comprimido

ap8s a tomada de ar; filtro, v!lvula reguladora de press+o e lubrificador, que

reunidos formam a unidade de condicionamento ou lubrefil.

3.6.1 Cuidados gerais para instala$%o de unidades de condicionamento de ACa= A press+o m!xima de AC 10

t Pela passagem do ar atrav$s de um elemento filtrante, de bronze sinteri-

zado ou malha de nylon.

Figura 3.23: Filtro em corte: A. defletor superiorX B. anteparoX C. copo

3.7.1 Funcionamento do filtro de arO ar comprimido quando atinge a entrada do filtro $ guiado a um defletor,

realizando movimenta*+o circular descendente. Atrav$s da for*a centrifu-

ga gerada e do resfriamento causado pela velocidade de circula*+o a !gua

existente $ condensada. As part(culas s8lidas mais densas s+o lan*adas de

encontro : parede do copo e depositam-se com a !gua no fundo do copo. O

AC atinge um defletor esf$rico na parte inferior do copo, onde por contato

superficial remove-se mais umidade, sendo lan*ado para acima e atravessa o

elemento filtrante localizado na parte superior do copo.

Os elementos filtrantes podem ser;

t Bronze pode reter part(culas de 3 a 120 micraQ

t Malha de nylon pode reter part(culas de 30 micra.

3.7.2 Drenos dos filtrosDrenos s+o dispositivos fixados na parte inferior do copo, que servem para

eliminar o condensado e impurezas acumulados. Podem ser manuais ou au-

tom!ticos. Os filtros com drenos autom!ticos devem ser instalados em locais

de dif(cil acesso e pontos de grande elimina*+o de condensado. J! os manu-

ais devem ser postos em local de f!cil acesso para a manuten*+o.

3.8 Regulagem de press%o

Figura 3.25: Reguladora de presso em corte: A. molaX B. diafragmaX C. v"lvula de assentoX D. manoplaX E. orif*cio de exaustoX F. orif*cio de sangriaX G. orif*cio de equi-l*brioX H. passagem do fluxo de arX I. amortecimentoX J. conexo do man)metroFonte: CTISM


Figura 3.26: Reguladora de pressoFonte: Sancoval

Uma reguladora de press+o NUNCA poder! regular a press+o secund!ria

acima da press+o prim!ria, pois o incremento de press+o atrav$s de um

elemento est!tico significaria GANKO de energia, o que no atual est!gio de

tecnologia $ imposs(vel.

Presso prim"ria $ aquela que entra na reguladora.

Presso secund"ria $ aquela que ocorre na sa(da da reguladora.

Os inconvenientes da oscila*+o da press+o s+o eliminados atrav$s da escolha

de uma press+o de trabalho adequada e o uso de reguladores de press+o,

que tem as fun*9es de;

t Compensar automaticamente o volume de ar requerido pelos equipa-

mentos pneum!ticosQ

t Manter constante a press+o de trabalho 4press+o secund!ria ou de tra-

balho5, independente das flutua*9es da press+o de entrada 4press+o pri-

m!ria ou de rede5, quando acima do valor regulado. A press+o prim!ria

deve estar sempre superior : press+o secund!ria, independente dos picos

de consumoQ


t Funcionar como v!lvula de seguran*a.

3.8.1 Tipos de reguladoras de press%oEncontramos dois tipos fundamentais de reguladoras de press+o;

V"lvula reguladora de presso com escape quando a press+o $ regula-

da para uma press+o mais baixa, possui um orif(cio de escape 4sangria5 que

permite a redu*+o da press+o.

V"lvula reguladora de presso sem escape quando a press+o $ regula-

da para uma press+o mais baixa, esta somente reduzir! a press+o secund!ria

se houver consumo de AC.

3.9 Man:metrosS+o instrumentos utilizados para medir e indicar a intensidade de press+o

de fluidos.

Nos circuitos pneum!ticos e hidr!ulicos, os manHmetros s+o utilizados para

indicar o ajuste da intensidade de press+o nas v!lvulas, que podem influen-

ciar a for*a ou o torque de conversores de energia.

Observa&o normalmente trabalhamos com dois tipos de press+o;

Press+o absoluta; $ a soma da press+o manom$trica com a press+o atmos-

f$rica.

Press+o relativa; $ a indicada nos manHmetros, isenta da press+o atmosf$ri-

ca, geralmente utilizada nas escalas dos manHmetros, indicadas em PSI, Bar,

e outras unidades de press+o.


Figura 3.27:

Figura 3.28: Lubrificador em corte: A. membrana e re stri&oX B. orif*cio VenturiX C. esferaX D. v"lvula de assentoX E. tubo de suc&oX F. orif*cio superiorX G. v"lvula de regulagemX H. bujo de reposi&o do +leoX I. canal de comunica&oX J. v"lvula de reten&oFonte: CTISM

ResumoVimos nesta aula que o ar apresenta problemas de qualidade, sendo neces-

s!rio remover a umidade, poeiras e o 8leo 4este resultante do processo de

compress+o5, atrav$s dos secadores 4frigor(ficos, por absor*+o e adsor*+o5.

Al$m de obter um ar de boa qualidade, devemos propiciar uma distribui*+o

adequada, com cuidados sobre os tubos e como constru(-los, com inclina-

*9es e outros requisitos.

Mas n+o acaba aqui, pois no ponto de consumo, j! pr8ximo da m!quina

que utilizar! o AC, $ necess!rio aplicar o ultimo est!gio de prepara*+o do ar

comprimido, as unidades de conserva*+o, compostas por filtros, reguladores

e lubrificadores.


Atividades de aprendizagem1. O ar atmosf$rico $ uma mistura de gases, principalmente de Oxig&nio e

Nitrog&nio e cont$m contaminantes de tr&s tipos b!sicos;

a= Xgua, vapor e poeira.

b= Xgua, 8leo e poeira.

c= Xgua, mon8xido de carbono e poeira.

d= Xgua, vapor e mon8xido de carbono.

2. O resfriador posterior em compressores poder! eliminar;

a= Pouca umidade 4menor do que 10^5.

b= De 7< a ?0^ da umidade do ar.

c= De ?< a 100^ da umidade do ar.

3. Indicar a nica resposta errada.

Os reservat8rios s+o constru(dos no Brasil conforme a norma PNB-10? da

ABNT, e devem atender os seguintes requisitos;

a= Nenhum reservat8rio deve operar com uma press+o acima da PMTP, exce-

to quando a v!lvula de seguran*a estiver dando passagem.

b= Devem possuir dreno no ponto mais baixo para remo*+o do condensado

acumulado.

c= Os reservat8rios dever+o possuir manHmetro e v!lvulas de seguran*a.

d= O reservat8rio deve ser enterrado, para facilitar a condensa*+o da umida-

de e do 8leo contidos no ar comprimido.

4. Indicar a nica resposta correta.

Ar seco industrial $ aquele;


a= Zue pode ser utilizado sem inconvenientes.

b= Zue $ absolutamente isento de umidade.

c= Zue possui alta pureza.

d= Zue est! isento de contaminantes.

5. Complete a lacuna.

O m$todo de desumidifica*+o do ar comprimido por ____________, consiste

em submeter o ar a uma temperatura suficientemente baixa, a fim de que a

quantidade de !gua existente seja retirada em grande parte 4por condensa-

*+o5. A capacidade do ar de reter umidade est! relacionada com a tempe-

ratura, quando maior a temperatura, maior quantidade de !gua pode reter.

a= secagem por absor*+o

b= secagem por evapora*+o

c= secagem por refrigera*+o

d= secagem por adsor*+o


e-Tec Brasil

Aula 4 Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais

Objetivos

Demonstrar os diversos tipos de atuadores pneum!ticos mais co-

muns existentes.

Indicar as possibilidades de regulagem de velocidade dos cilindros

pneum!ticos.

Demonstrar que a mudan*a da configura*+o de um cilindro pneu-

m!tico potencializa a sua utiliza*+o.

Relacionar as principais v!lvulas pneum!ticas.

Proporcionar ao educando exemplos de aplica*+o das v!lvulas

pneum!ticas.

Proporcionar o conhecimento dos fundamentos do estudo do v!cuo.

Revisar conhecimentos de sistemas el$tricos.

4.1 Atuadores pneum"ticosS+o os elementos respons!veis pela execu*+o do trabalho realizado pelo ar

comprimido, dividindo-se em lineares e rotativos.

Os atuadores pneum!ticos s+o conversores de energia, ou seja, dispositivos

que convertem a energia contida no ar comprimido em trabalho.

Figura 4.1: Cilindro pneum"ticoFonte: Air matic news

e-Tec BrasilAula 4 - Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais 71

4.1.1 Atuadores linearesS+o constitu(dos de componentes que convertem a energia pneum!tica em

movimento linear ou angular.

S+o representados pelos cilindros pneum!ticos. Dependendo da natureza dos

movimentos, velocidade, for*a, curso, haver! um mais adequado para a fun*+o.

4.1.2 Atuadores rotativosConvertem a energia pneum!tica em momento torsor cont(nuo ou limitado.

S+o os motores pneum!ticos e oscilantes.

Figura 4.2: Oscilador pneum"ticoFonte: Keraquip

Figura 4.3: Atuador pneum"ticoFonte: Keraquip


4.1.3 Tipos de cilindros pneum"ticosPodem ser classificados pelo tipo de efeito ou pelo tipo de constru*+o.

4.1.3.1 Cilindro simples efeito ou a$%o

Figura 4.4: Cilindros simples a&oFonte: CTISM

Possui esta denomina*+o por utilizar ar comprimido para produzir trabalho em

um nico movimento, seja para avan*o ou retorno. O retorno $ feito por mola

ou a*+o de uma for*a externa. Os cilindros com retorno por mola possuem

curso limitado, m!ximo de 12< mm, para os maiores di)metros.

4.1.3.2 Cilindro duplo efeito ou dupla a$%o

Figura 4.5: Cilindro dupla a&oFonte: CTISM

Utiliza o ar comprimido para produzir trabalho em ambos os sentidos de

movimento, sendo esta a sua principal caracter(stica. W o tipo de cilindro mais


utilizado na indstria. A for*a de avan*o e retorno s+o diferentes, devido a

presen*a da haste, que reduz a !rea no recuo do cilindro.

4.1.3.3 Constru$&es derivadasS+o op*9es de uso, baseados nos cilindros pneum!ticos de dupla a*+o;

t Kaste passante oca ou com regulagemQ

t Duplex cont(nuo 4Tandem5Q

t Duplex geminado 4mltiplas posi*9es5Q

t ImpactoQ

t Tra*+o por cabosQ

t Embolo magn$tico sem haste.

a= Cilindro de haste dupla ou passante

Possui duas hastes unidas ao &mbolo. Enquanto uma das hastes realiza trabalho,

a outra pode ser utilizada no comando de fins de curso ou outros dispositivos

que n+o podem ser posicionados ao longo da haste oposta.

Na vers+o haste oca, $ utilizado para a fixa*+o de elemento de v!cuo, eletro(m+s

e/ou para a passagem de fluidos, como por exemplo, ar comprimido para garras.

b= Cilindro duplex ou tandem

Dotado de dois &mbolos unidos por uma haste comum, separados entre si

por meio de um cabe*ote intermedi!rio, possui entradas de ar independentes.

A for*a produzida pelo cilindro duplex $ a somat8ria das for*as individuais

de cada &mbolo. Isto permite dispor de maior for*a, em !rea de montagem

restrita, onde n+o $ poss(vel montar um cilindro de maior di)metro, por$m

com um comprimento maior exigido.

W empregado em sistemas de sincronismo de movimento, sendo as c)maras

intermedi!rias preenchidas com 8leo.


Figura 4.6: Cilindro dupla a&o com haste passanteFonte: CTISM

Figura 4.7: Cilindro duplexFonte: CTISM

c= Cilindro duplex geminado ou m$ltiplas posi&Wes

Consiste em dois cilindros de dupla a*+o, unidos entre si, normalmente atrav$s

de flanges traseiras, possuindo cada cilindro entradas de AC independentes.

Esta montagem possibilita a obten*+o de 3 ou = posi*9es distintas;

t 3 posi*9es obtida com o uso de dois cilindros com o mesmo curso.

t = posi*9es obtida com o uso de cilindros de cursos diferentes.

As posi*9es s+o obtidas em fun*+o da combina*+o entre as entradas de AC

e os cursos correspondentes.


W aplicado em circuitos de sele*+o, distribui*+o, posicionamento, comando de

dosagem e transporte de pe*as para opera*9es sucessivas.

Figura 4.8: Cilindro duplex geminadoFonte: CTISM

Figura 4.9: Cilindro duplex geminado tamanhos diferentes, 4 posi&WesFonte: CTISM

Figura 4.10: Cilindro duplex geminado tamanhos iguais, 3 posi&WesFonte: CTISM

d= Cilindro telesc+pico ou de m$ltiplos est"gios

S+o empregados quando o espa*o para sua instala*+o $ limitado e necessita-se

de um conjunto de v!rios cilindros embutidos um dentro do outro. O cilindro


de menor di)metro limita a for*a do conjunto. Possui grande aplica*+o na

hidr!ulica.

e= Cilindros normalizados

Proporcionam intercambialidade a n(vel mundial de equipamentos. Ex.; ISO

6=31 e DIN 2=33 forma

Podem ser ovais 4anti-giro5, retangulares 4fixadores5.

Amortecimento

Projetado para controlar movimentos de grandes massas e desacelerar o

pist+o nos fins de curso, aumentando sua vida til.

Pode ser pneum!tico, com ou sem regulagem e el!stico. No amortecimento

pneum!tico, o efeito $ criado pelo aprisionamento de uma quantidade de

ar no final do curso. Isto $ feito quando um colar que envolve a haste co-

me*a a ser encaixada em uma guarni*+o, vedando a sa(da principal de ar e

for*ando-o por uma restri*+o fixa ou regul!vel, atrav$s do qual escoara uma

vaz+o menor. Isto causa uma desacelera*+o gradativa na velocidade do pis-

t+o e absorve o choque. Elimina o efeito de chute em cargas n+o sujeitadas.

4.1.4 Controle da velocidade de deslocamento do cilindro pneum"ticoW necess!rio alterar as velocidades de deslocamento dos cilindros pneum!ticos,

acelerando ou reduzindo a sua velocidade natural, para tal, s+o utilizados

dispositivos descritos abaixo, que ser+o detalhados mais a frente.


Em fun*+o da aplica*+o do cilindro pneum!tico pode-se desejar que a velocidade

de deslocamento do cilindro seja m!xima. Para isso devemos;

t Utilizar uma v!lvula de escape r!pida, conectada atrav$s de um niple

4portanto, o mais pr8ximo poss(vel do cabe*ote do cilindro5Q

t Utilizar v!lvulas de maior capacidadeQ

t Utilizar tubos curtos e de maior di)metro entre a v!lvula e o cilindro.

4.2 V"lvulas pneum"ticasOs cilindros pneum!ticos para desenvolverem as suas a*9es produtivas, devem

ser alimentados ou descarregados convenientemente, no instante em que

desejarmos, ou conforme o sistema programado.

Os elementos que servem para orientar os fluxos de ar, impor bloqueios, con-

trolar sua intensidade de vaz+o ou press+o s+o denominados v!lvulas.

4.2.1 Classifica$%o das v"lvulasAs v!lvulas pneum!ticas podem ser classificadas como;

t V!lvulas de controle direcionalQ

t V!lvulas de bloqueio 4anti-retorno5Q

t V!lvulas de controle de fluxoQ

t V!lvulas de controle de press+o.

4.2.1.1 V"lvulas de controle direcionalTem por fun*+o orientar a dire*+o que o fluxo de ar deve seguir, a fim de

realizar um trabalho proposto.

Para caracterizar uma v!lvula direcional, devemos conhecer; nmero de posi-

*9es, nmero de vias, vaz+o, tipo de acionamento 4comando5, tipo de retorno

e tipo construtivo da v!lvula.


a= N$mero de posi&Wes

W a quantidade de manobras distintas que uma v!lvula direcional pode executar

ou permanecer sob a a*+o do seu acionamento.

Conforme as normas CETOP 4Comit& Europeu de Transmiss+o {leo Kidr!ulica

e Pneum!tica5 e ISO 4Organiza*+o Internacional de Normaliza*+o5, as v!lvulas

direcionais s+o sempre representadas por um ret)ngulo, dividido em quadrados.

Figura 4.11: Exemplos de representa&o de v"lvulasFonte: CTISM

O nmero de quadrados representados na simbologia $ igual ao numero de

posi*9es da v!lvula, representando a quantidade de movimentos que executa

atrav$s de acionamentos.

b= N$mero de vias

Figura 4.12: Exemplos de representa&o de v"lvulasFonte: CTISM

W o nmero de conex9es de trabalho que a v!lvula possui. S+o consideradas

como vias; a conex+o de entrada de press+o, as conex9es de utiliza*+o e as

conex9es de escape.

Uma regra pr!tica para a determina*+o do nmero de vias consiste em separar

um dos quadros 4posi*+o5 e verificar quantas vezes o4s5 s(mbolo4s5 interno4s5

toca4m5 os lados do quadrado, obtendo-se assim, o nmero de orif(cios e em

correspond&ncia o nmero de vias.


Em 1?76, o CETOP propHs um m$todo universal de identifica*+o dos orif(cios

das v!lvulas aos fabricantes de equipamentos pneum!ticos. A finalidade da

codifica*+o $ fazer com que o usu!rio tenha uma f!cil instala*+o de compo-

nentes, relacionando as marcas dos orif(cios no circuito, com as marcas contidas

nas v!lvulas. O CETOP prop9e identifica*+o num$rica.

Quadro 4.1: Identifica&o dos orif*cios das v"lvulas pneum"ticas

Orifcio Norma DIN 24300 Norma ISO 1219

Press%o P 1

Utiliza#%o AA BB C 2 4 6

Escape RR SS T 3 5 7

Pilotagem XX YY Z 10 12 14

Significado dos orif*cios das v"lvulas

Presso ou alimenta&o

Quadro 4.2: Tipos de acionamentos

Tipo deacionamento

Caractersticas Exemplos

Musculares

Os atuadores musculares s%o aqueles acionados direta-mente pelos ps ou m%os dos operadoresJN%o correto denomin"-las de v"lvulas manuais.

Por pino

Quando um mecanismo m*vel, dotado de movimento retil&neo, sem possibilidades de ultra-passar um limite e ao fim do movimento deve acionar uma v"lvula, este o acionamento recomendado, que recebe um ataque frontal.

Por rolete

Para movimento rotativo, retil&neo com ou sem avan#o posterior, aconselh"vel utili-zar o acionamento por rolete, para evitar atritos in9teis e esfor#os danosos +s partes da v"lvulaJO rolete quando posicionado no fim de curso, funciona como pino, mas recebe ataque lateral na maioria das vezesJEm posi#%o intermediaria, receber" comando toda a vez que o mecanismo em movimento passar por cima, independente do sentido de movimento.


Tipo deacionamento

Caractersticas Exemplos

Katilho ou rolete escamote"vel

O posicionamento no final de curso, com leve afastamento, evita que permane#a constan-temente acionado, como pino e o roleteJPermite o acionamento da v"lvula em um 9nico sentido de movimento, emitindo um sinal pneum"tico breveJNo sentido oposto ao de comando, o mecanismo causa a rota#%o do acionamento eliminando qualquer possibili-dade de comandar a v"lvulaJSendo o sinal breve, n%o devendo percorrer longas dist)ncias.

Comando direto por aplica#%o de press%o

d= Vazo das v"lvulas

W o volume de flu(do, fornecido pela v!lvula em uma unidade de tempo 4l/min,

m|/min5. A vaz+o varia, mesmo entre v!lvulas de mesma bitola, e dependem

principalmente do tipo construtivo. O Coeficiente de Vaz+o 4CV5 $ o meio mais

t$cnico de se obter a vaz+o de uma v!lvula.

e= Tipo de comando de retorno das v"lvulas

As v!lvulas requerem uma a*+o para efetuar mudan*a de posi*+o e uma outra

a*+o para voltarem ao estado 4posi*+o5 inicial. Podem ser;

t Mec)nicosQ

t El$tricosQ

t Combinados.

Retornos mec(nicos

Mola eliminada a a*+o sobre o acionamento, a mola 4previamente compri-

mida5 libera a energia armazenada pela compress+o, efetuando o retorno da

v!lvula : posi*+o inicial.

Trava mant$m a v!lvula na posi*+o de manobra. Uma a*+o faz retornar a

v!lvula : posi*+o inicial, sendo utilizada junto com acionamentos musculares.

Retornos el%tricos

A opera*+o das v!lvulas $ efetuada por meio de sinais el$tricos, provenientes

de chaves fim de curso, pressostatos, temporizadores, etc.

S+o de grande utiliza*+o onde a rapidez dos sinais de comando $ o fator

importante, quando os circuitos s+o complicados e as dist)ncias s+o longas

entre o local emissor e o receptor.

Retornos combinados

W comum a utiliza*+o da pr8pria energia do ar comprimido para acionar as

v!lvulas. Podemos comunicar o ar de alimenta*+o da v!lvula a um acionamento

auxiliar que permite a a*+o do ar sobre o comando de v!lvula. Os acionamentos

tidos como combinados s+o classificados tamb$m como servo-piloto, comando

pr$vio e indireto.


Isso se fundamenta na aplica*+o de um acionamento 4pr$-comando5 que

comanda a v!lvula principal, respons!vel pela execu*+o da opera*+o.

Zuando $ efetuada a alimenta*+o da v!lvula principal, a que realizar! o comando

dos conversores de energia, pode-se emitir ou desviar um sinal atrav$s de

um canal interno ou conex+o externa, que ficar! retido, direcionando-o para

efetuar o acionamento da v!lvula principal, que posteriormente $ colocada

para exaust+o.

As v!lvulas de pr$-comando s+o geralmente el$tricas 4solen8ides5, pneum!ticas

4piloto5, manuais 4bot+o5, mec)nicas 4came ou esfera5.

A seguir, s+o mostrados alguns tipos de acionamentos combinados.

Figura 4.13: Acionamento combinado el%trico e pneum"ticoFonte: CTISM

t Solen+ide e piloto interno quando o solen8ide $ energizado, o cam-

po magn$tico criado desloca o induzido, liberando o piloto interno Y, o

qual realiza o acionamento da v!lvula.

O suprimento de ar comprimido para atuar a v!lvula $ fornecido atrav$s de

um canal que est! ligado ao orif(cio nmero 1 da v!lvula.

t Solen+ide e piloto externo id&ntico ao anterior, por$m a press+o

piloto $ suprida externamente.


O fluido do piloto externo poder! ser diferente do fluido que passa pela v!lvula.

W utilizada quando o ar comprimido que alimenta o orif(cio nmero 1 $ de

baixa press+o 4menor do que 2,< Bar5. A troca de posi*+o da v!lvula pode ser

efetuada atrav$s do bot+o para acionamento muscular.

t Solen+ide e piloto ou boto a v!lvula principal pode ser comandada

por meio da eletricidade, a qual cria um campo magn$tico, causando o

afastamento do induzido do assento e liberando a press+o Y que aciona

a v!lvula.

Pode ser acionada atrav$s do bot+o, o qual despressuriza a v!lvula internamente.

O acionamento por bot+o conjugado ao el$trico $ de grande import)ncia

porque permite testar o circuito, sem necessidade de energizar o comando

el$trico, permitindo continuidade de opera*+o quando faltar energia el$trica.

f= Elementos necess"rios para identifica&o de uma v"lv ula direcional

Para a identifica*+o de uma v!lvula direcional de controle 4VDC5 $ necess!rio

especificar a sequ&ncia presente no Zuadro =.3;

Quadro 4.3: Sequ#ncia para identifica&o de uma v"lvula direcional

Sequ&ncia Caracterstica

1Identifica#%o genrica:- V"lvula direcional ou- V"lvula direcional de controle

Sequ&ncia Caracterstica

8Bitola da conex%o, tipo da conex%o da v"lvula e do orif&cio de pilotagem

Ocorrendo o fluxo no sentido favor!vel, o obturador $ deslocado, permitindo

a passagem do fluido.

Invertendo-se o fluxo, o obturador desloca-se contra a sede e impede a pas-

sagem do fluido.

As v!lvulas de reten*+o s+o utilizadas quando se deseja impedir o fluxo de ar

em um sentido.

b= V"lvula de escape r"pido

W utilizada para aumentar a velocidade normal de deslocamento de um pist+o.

Para que um pist+o se desloque rapidamente $ necess!rio que a c)mara em

enchimento supere a press+o da c)mara em esvaziamento, e que o ar que

escapa percorra tubula*9es secundarias e v!lvulas.

Figura 4.15: V"lvula de escape r"pidoFonte: CTISM

A v!lvula de escape r!pido descarrega o ar da c)mera em exaust+o diretamente

na atmosfera, aumentando a velocidade de escape e acelerando o movimento

do cilindro.

Os jatos de exaust+o s+o ruidosos, devendo ser utilizado silenciadores de

escape no orif(cio 3.


c= V"lvula de isolamento

Utilizada quando $ necess!rio enviar sinais a um ponto comum, de diferentes

locais no circuito pneum!tico.

d= V"lvula de simultaneidade

4.2.1.3 V"lvulas de controle de fluxoS+o utilizadas quando $ necess!rio a diminui*+o da quantidade de ar que passa

por uma tubula*+o 4velocidade de cilindros ou condi*9es de temporiza*+o5.

Podem ser fixas ou vari!veis, unidirecionais ou bidirecionais.

a= V"lvulas de controle de fluxo vari"vel bidirecional

Figura 4.20: V"lvula de controle de fluxo vari"vel bidirecionalFonte: CTISM

Observe a Figura =.20, a quantidade de ar que entra por 1 ou 2 $ controlada

atrav$s do parafuso cHnico, em rela*+o : sua proximidade ou afastamento do

assento. Consequentemente $ permitido um maior ou menor fluxo de passagem.

b= V"lvulas de controle de fluxo vari"vel unidirecional

Figura 4.21: V"lvula de controle de fluxo vari"vel unidirecional controlando o fluxo de 1 para 2Fonte: CTISM


Algumas normas classificam esta v!lvula no grupo de v!lvulas de bloqueio por

ser hibrida, ou seja, num nico corpo une uma v!lvula de reten*+o com ou

sem mola e um dispositivo de controle de fluxo.

Possui duas condi*9es distintas em rela*+o ao fluxo de ar;

Fluxo controlado em um sentido pr$-fixado, o AC $ bloqueado pela v!lvula de

reten*+o, sendo obrigado a passar restringido pelo ajuste fixado no dispositivo

de controle.

Figura 4.22: Controle de VelocidadeFonte: CTISM

No sentido oposto, o AC possui livre vaz+o pela v!lvula de reten*+o, embora

uma pequena quantidade passe atrav$s do dispositivo, favorecendo o fluxo.

Estando o dispositivo totalmente cerrado, passa a funcionar como v!lvula de

reten*+o.

Para ajustes finos, o elemento de controle $ dotado de uma rosca microm$trica.

4.2.1.4 V"lvulas de controle de press%oTem por fun*+o influenciar a intensidade de press+o de um sistema. Tamb$m

chamada de v!lvula de al(vio ou de seguran*a.


Figura 4.23: V"lvula de presso

Os atuadores pneum!ticos possuem diferentes tipos de constru*+o dependendo

do movimento do atuador 4simples efeito, dupla a*+o, haste dupla, ...5.

Para aumentarmos a velocidade do cilindro pneum!tico podemos utilizar v!lvulas

de escape r!pido, ou v!lvulas de maior capacidade e ainda tubos curtos e de

maior di)metro entre a v!lvula e o cilindro.

Al$m de conhecermos os principais cilindros e v!lvulas utilizadas nos sistemas

pneum!ticos, que ser+o aplicadas nos circuitos de m!quinas e dispositivos.

Atividades de aprendizagem1. Indicar a nica resposta correta.

Cilindros de simples efeito ou a*+o s+o caracterizados por;

2. Indicar a nica resposta errada.

Cilindros de duplo efeito ou a*+o s+o caracterizados por;

a= Por utilizar ar comprimido para produzir trabalho em um nico movimen-

to, o retorno $ feito por mola ou a*+o de uma for*a externa.

b= Por utilizar ar comprimido para produzir trabalho no movimento de avan*o.

c= Por utilizar ar comprimido para produzir trabalho no movimento de re-

torno.

d= Por utilizar ar comprimido para produzir trabalho em um nico movimen-

to, o retorno $ feito somente por a*+o de uma for*a externa.

a= Utiliza o ar comprimido para produzir trabalho em ambos os sentidos de

movimento.

b= Exige a presen*a de uma for*a externa para auxiliar o retorno do cilindro.

c= W o tipo de cilindro mais utilizado na indstria.

d= A for*a de avan*o e retorno s+o diferentes.


3. Citar = constru*9es derivadas dos cilindros dupla a*+o.

1. ___________________________

2. ___________________________

4. A afirmativa abaixo $ verdadeira ou falsa]

As possibilidades de amortecimento nos cilindros de dupla a*+o podem ser;

dianteiro fixo, traseiro fixo, dupl

Comandos Peumaticos e Hidraulicos (1)

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