Edson Duarte Sistemas Eletropneumáticos Lista Geral

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1 1) Calcule o volume de ar comprimido necessário para o acionamento de 10 cilindros pneumáticos (modelo A), 4 cilindros pneumáticos com retorno por mola (modelo B) e 2 cilindros sem haste (modelo C), todos os cilindros operam 40 ciclos por hora. Usar P=6bar. Cilindro Diâmetro (mm) Curso (mm) Força (N) Volume (L) Embolo Haste Avanço Retorno Avanço Retorno A B C Volume total de consumo para 1h: 2) Analise cada montagem e descreva qual a posição final do cilindro (posição A, B ou sem modificação). 3) No cilindro abaixo supondo que a pressão P1 seja 4 bar qual a pressão P2 necessária para que o cilindro não mude de posição? Usar dados do cilindro A do exercício 1. P1 P2

2 4) Você dispõe dos seguintes diâmetros de cilindros: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80 mm e deseja elevar cargas de 20kg, 50kg e 120kg para uma altura de 30cm, dimensione o cilindro mais adequado, carga suportada e consumo de ar comprimido. Você dispõe de uma linha de ar comprimido de 6 bar. Usar g= 10m/s 2 Carga Consumo de ar por ciclo Diâmetro selecionado Força do cilindro 20kg 50kg 120kg 5) Na configuração mostrada no cilindro pneumático abaixo tem-se as seguintes forças aplicadas: F = 350N e o diâmetro do cilindro é de 50mm, sabe-se que a saída do cilindro está totalmente fechada, pergunta-se: (1,0 ponto) a) Qual a pressão interna indicada no manômetro P1 para que o cilindro que o sistema entre em repouso? b) Qual o deslocamento que a haste do cilindro sofre até estabilizar? Admitir pressão inicial 1bar.

3 Resumo Válvulas: As posições das válvulas são representadas por meio de quadrados. O número de quadrados unidos indica o número de posições que uma válvula pode assumir. As linhas indicam as vias de passagem. As setas indicam o sentido do fluxo. Os bloqueios são indicados dentro dos quadrados com traços transversais. Vias de exaustão com conexão, escape dirigido, ou seja, com silenciador. (triângulo afastado do símbolo) A denominação de uma válvula depende do número de vias (conexões) e do número das posições de comando. O primeiro número indica a quantidade de vias e o segundo número indica a quantidade das posições de comando da válvula. As conexões de pilotagem não são consideradas como vias. Exemplos: Válvula direcional 3/2: 3 vias, 2 posições; Válvula direcional 4/3: 4 vias, 3 posições.

4 Tipos de acionamentos de válvulas Conforme a necessidade, podem ser adicionados às válvulas direcionais os mais diferentes tipos de acionamento. Os símbolos dos elementos de acionamento desenham-se horizontalmente nos quadrados. 6) Identifique cada componente pneumático a seguir: a) b) c) d) d) e)

5 f) g) h) i) j) k) l)

6 m) m) 7) Explique o funcionamento dos circuitos a seguir. Faça uma análise crítica de cada um. a) b)

7 c) d) 8) Deseja-se fazer a elevação de um cadeirante para acesso a uma plataforma, esta plataforma tem uma altura de 50cm e a estimativa de massa do conjunto cadeirante + cadeira é de 200kg. Dimensione o cilindro pneumático para fazer a elevação do cadeirante.

8 9) Em relação ao tratamento do ar comprimido, responda: a) Quais os principais equipamentos que são utilizados para realizar o tratamento do ar comprimido? b) Dado o esquema do tratamento de ar comprimido a seguir, explique a função de cada item. c) Quais os benefícios do tratamento do ar comprimido? 10) Qual a diferença entre uma válvula pneumática servo pilotada e uma válvula pneumática pilotada. Desenhe o símbolo de cada uma.

9 11) Deseja-se acionar um cilindro de dupla ação comandado por uma válvula 4/2 e com controle de velocidade no avanço e no recuo. Desenho o esquema pneumático. 12) Um circuito de distribuição de ar comprimido foi projetado utilizando linhas de ¾, no total foram instalados 2 mil barras deste tubo, cada barra tem 6m de comprimento. Também verificou-se que as linhas pneumáticas que alimentam as válvulas e cilindros foram utilizados mais 5 mil metros de mangueira de 8 mm. Calcule o volume interno da tubulação. Este volume deve ser considerado somente na partida inicial do sistema, ou quando o mesmo é despressurizado para alguma manutenção ou ampliação de linha.

10 13) Monte os circuitos a seguir na bancada de pneumática.

11 14) Calcule o valor de X para que o sistema entre em equilíbrio estático após o sistema ser acionado. P= 4 bar ; K = 15 kn/m ; Diâm. Cilindro = 50 mm x F = 400N 15) Modifique o circuito a seguir para acionamento com lógica OU e utilizando cilindro de dupla ação e válvula servo pilotada pneumaticamente.

12 16) Deseja-se fazer a elevação de uma carga em elevação (Saco de cimento, por exemplo) a 100cm, a estimativa de massa deste conjunto é de 50kg. Dimensione o cilindro pneumático para fazer a elevação do saco de cimento. Pressão de ar disponível é de 4 bar e cilindros de diâmetro de 50, 63, 80 e 100mm. Para os cilindros disponíveis de 50, 63, 80 e 100mm qual a máxima quantidade de saco de cimento que cada cilindro pode elevar? 17) Um circuito de distribuição de ar comprimido foi projetado utilizando linhas de 2 para o ramo principal, no total foram instalados 1 mil barras deste tubo, cada barra tem 6m de comprimento, na distribuição secundário utilizou-se tubos de 1 no total de 3000 barras e a instalação foi finalizada com tubos de ¾ onde foram utilizadas mais 5000 barras. Também verificou-se que as linhas pneumáticas que alimentam as válvulas e cilindros foram utilizados mais 15 mil metros de mangueira de 8 mm. Calcule o volume interno da tubulação. Este volume deve ser considerado somente na partida inicial do sistema, ou quando o mesmo é despressurizado para alguma manutenção ou ampliação de linha.

13 18) Dada a seguinte seqüência de passos abaixo escreva os diagramas de trajeto-passo e a seqüência abreviada. A B

14 19) Dado o seguinte o diagramas de trajeto-passo, escreva a seqüência abreviada. Utilizando o esquema abaixo, elabore o esquema elétrico de ligação para que a seqüência seja executada.

15 20) Dada a seguinte seqüência abreviada elabore o esquema elétrico de ligação para que a seqüência seja executada. A+, B+, A-, C+, B-, C-

16 21) Deseja-se automatizar um furador de coco, o sistema é compostos por 3 cilindros A, B e C. A seqüencia de funcionamento é a seguinte: a. Ao colocar o coco na base, o cilindro A avança e trava o coco; b. O cilindro B avança, faz a furação no coco e retorna a posição de recuo; c. O cilindro A recuo, liberando o coco e d. O cilindro C avança, expulsando o coco da base e retorna a posição de recuo. Monte o diagrama trajeto passo desta seqüência A B C Elabore o esquema elétrico de ligação para que a seqüência seja executada.

17 22) Dada a seguinte seqüência abreviada elabore o esquema elétrico de ligação para que a seqüência seja executada. A+, B+, A-, C+, B-, C-

18 23) Durante uma parada de máquina em uma linha de produção, o mecânico notou que as válvulas pneumáticas continham água nos internos da válvula, a coloração da água era marrom e continham algumas borras cinza-escuro. Provavelmente foi esta a causa da parada do equipamento. Como complemento o mecânico abriu a tomada de ar comprimido e pode constatar que visivelmente o aro comprimido continha água. O mecânico preencheu a ficha de manutenção e encaminhou o caso para a supervisão. a) Para sanar este problema quais são as possíveis causas? b) Quais as soluções e ações a serem encaminhadas? c) Os demais componentes da fábrica estão comprometidos? 24) Durante uma parada de manutenção do compressor pneumático, a assistência técnica fez um relatório onde era sugerido realizar a troca do elemento compressor devido a baixa eficiência do sistema, provavelmente pelo fato dos internos do compressor apresentarem riscos que não permitiam a perfeita compressão do ar. É sabido que os internos do compressor apresentam desgastes de acordo com o aumento das horas trabalhadas (em compressão do equipamento) e este desgaste é acentuado quando não ocorre a correta troca de óleo. As trocas de óleo eram realizadas adequadamente, quais as razões que podem ter contribuído para esta falha?

19 25) A respeito de circuitos pneumáticos e hidráulicos, responda as seguintes questões: a) A pressão de operação de um sistema pneumático é fornecida por um(a), enquanto em um sistema hidráulico é fornecida por um(a) ; b) Uma válvula é utilizada para prevenir uma pressão excessiva no sistema. Um(a) converte a pressão do sistema em movimento linear, enquanto que um(a) converte a pressão do sistema em movimento rotativo; c) Uma válvula permite o fluido a circular em somente uma direção. Uma válvula permite o controle da direção do fluido em um sistema; d) Uma válvula é controlada através da pressão do fluido, enquanto que uma válvula é controlada através de sinais elétricos. 26) Considere os seguintes problemas a) Um cilindro com uma área de 400 mm 2 possui uma força de 200N aplicada sobre ele. Qual a pressão necessária para elevar esta carga. b) Um sistema pneumático é operado a 150 PSI. Qual a tamanho do cilindro de carga necessário para suportar uma carga de 300 kg? 27) Descreva em poucas palavras o principio básico de funcionamento dos seguintes atuadores: a) válvula de controle de pressão; b) cilindro de ação dupla; c) motor hidráulico tipo palheta; d) válvula de retenção;

20 28) Enumere as principais diferenças entre sistemas pneumáticos e sistemas hidráulicos. 29) Descreva em poucas palavras o princípio de funcionamento de um amplificador bocalpalheta e enumere suas principais características. 30) Enumere os principais tipos de controladores proporcionais pneumáticos extensivamente utilizados na indústria. Descreva em poucas palavras seus princípios básicos de funcionamento. 31) Enumere as principais características de uma válvula atuadora pneumática. 32) Enumere as principais vantagens e desvantagens de um sistema hidráulico. 33) Qual a função de um amortecedor viscoso em um sistema hidráulico?

21 34) A seguir serão listados alguns componentes hidráulicos com sua simbologia.

22 35) E se o carro tiver uma massa de 2,5 ton, qual a força F1 necessária para elevar esta carga?

23 A capacidade básica de torque de um motor é, geralmente, expressa em kg. m à pressão de 7kg/cm 2 (SAE). O torque é igual ao produto da carga pelo raio. Pressão de operação = torque necessário(kg. m) torque nominal (kg.m a x 7 2 7kg. cm ) [atm] 36) Qual o torque nominal necessário para levantar uma carga de 500kg. m à pressão de 100atm? 37) Qual a pressão desenvolvida por um motor hidráulico de 5 kg.m para elevar uma carga de 150kg.m? 38) Qual a máxima carga que um motor hidráulico de 10 kg.m pode levantar a 140 atm? 39) Qual a vazão necessária para movimentar um motor hidráulico com deslocamento de 10cm 3 /rev., para girar a 400 min -1? 40) Um motor hidráulico que necessita de uma vazão de 6 L/min, cujo deslocamento é de 20 cm 3 /rev., qual a sua rotação nominal?

24 A válvula de segurança e descarga é utilizada em circuitos que possuem acumulador e serve para: 1) Limitar a pressão máxima; 2)Descarregar a bomba quando se alcança a pressão desejada no acumulador. Ao lado, há um exemplo de aplicação de válvula direcional em um circuito de avanço rápido, lento e retorno rápido.

25 A válvula direcional A é posicionada de modo a dirigir o fluxo da bomba ao lado da cabeça do cilindro D. A bobina da válvula B é ativada para permitir que o óleo, proveniente do lado da haste de D, se dirija ao tanque da válvula A. No final do avanço rápido, um came de D desativa o solenóide de B bloqueando a passagem do óleo pela válvula B; o óleo é, então, controlado pela válvula C, que fornece o ajuste preciso de avanço lento. Para retornar o cilindro D, a válvula A é invertida de modo a permitir que o óleo passe pela válvula de retenção E até o lado da haste do cilindro, propiciando um retorno rápido. 41) Explique o funcionamento dos dois circuitos hidráulicos a seguir, comente a função de cada componente;

26 42) Na figura ao lado tem-se um esquema de um circuito hidráulico comandado por válvulas e outros dispositivos de controle, responda: a) Qual a função do componente C? b) Qual a função do componente E? c) Qual a função do componente C? d) Ao acionar a solenóide Y1 qual o movimento que o cilindro executa? e) Ao acionar a solenóide Y2 qual o movimento que o cilindro executa? f) Ao acionar a o botão B, o que acontece no circuito? Qual a função deste botão?

27 43) Na figura abaixo foi instalado um motor hidráulico para elevar uma carga de 4 toneladas, qual deve ser o torque nominal do motor hidráulico para que seja capaz de executar esta tarefa a uma pressão de 140atm? 44) Um motor hidráulico tem deslocamento de 10cm 3 /rev. E é acionado por um motor elétrico de rotação nominal de 1800 rpm, responda: a. Qual a vazão necessária para movimentar este motor? b. Após 2 horas de funcionamento qual o consumo hidráulico do motor? 45) O circuito hidráulico abaixo tem dois cilindros interligados, explique o funcionamento deste sistema. Qual a função desta interligação?

28 46) Explique a função dos componentes abaixo. 47) Dado o circuito eletro pneumático a seguir, monte a seguinte seqüência: A+, B+, B-, A-

29 48) Dado o circuito eletro pneumático a seguir, monte a seguinte seqüência: A+, B+, B-, A-

30 RELATÓRIO Os alunos deverão entregar o relatório escrito contendo: Título Nome dos integrantes; Objetivo; Diagrama pneumático; Diagrama elétrico e Conclusão. Será verificado pelo professor o funcionamento do circuito no final da aula.

31 Nome dos integrantes: RELATÓRIO A 1) Nesse experimento o grupo deve simular o acionamento pneumático de um dispositivo que alimenta esferas em uma linha de produção. Ao acionar dois botões simultaneamente, o cilindro 1.0 deverá avançar. No término do seu curso de avanço ele retorna automaticamente, o mais rápido possível. Procedimentos a) Montar o circuito abaixo: b) Testar o funcionamento do circuito. c) Identificar todos os componentes pneumáticos e comentar sua função.

32 RELATÓRIO 1) Dado o circuito eletropneumático a seguir elabore a automação do circuito que execute a seguinte sequência trajeto passo. GRUPO A SA SB SC SD YC YD YA YB ) Apresente a sequência lógica utilizada. 3) Apresente o diagrama elétrico utilizado para automatiza o circuito proposto. Os alunos deverão entregar o relatório escrito contendo: Título Nome dos integrantes; Diagrama pneumático; Conclusão. aula. Objetivo; Diagrama elétrico e Será verificado pelo professor o funcionamento do circuito no final da

33 RELATÓRIO 1) Dado o circuito eletropneumático a seguir elabore a automação do circuito que execute a seguinte sequência trajeto passo. GRUPO B SA SB SC SD YA YB ) Apresente a sequência lógica utilizada. 3) Apresente o diagrama elétrico utilizado para automatiza o circuito proposto. Os alunos deverão entregar o relatório escrito contendo: Título Nome dos integrantes; Objetivo; Diagrama pneumático; Diagrama elétrico e Conclusão. Será verificado pelo professor o funcionamento do circuito no final da aula.

34 RELATÓRIO 1) Dado o circuito eletropneumático a seguir elabore a automação do circuito que execute a seguinte sequência trajeto passo na forma abreviada. GRUPO C A+, B+, B-, A- SA SB SC SD YC YD YA 5 3 YB ) Apresente a sequência lógica utilizada. 3) Apresente o diagrama elétrico utilizado para automatiza o circuito proposto. Os alunos deverão entregar o relatório escrito contendo: Título Nome dos integrantes; Objetivo; Diagrama pneumático; Diagrama elétrico e Conclusão. Será verificado pelo professor o funcionamento do circuito no final da aula.

35 RELATÓRIO 1) Dado o circuito eletropneumático a seguir elabore a automação do circuito que execute a seguinte sequência trajeto passo. GRUPO D A+, B+, B-, A- SA SB SC SD YA YB ) Apresente a sequência lógica utilizada. 3) Apresente o diagrama elétrico utilizado para automatiza o circuito proposto. Os alunos deverão entregar o relatório escrito contendo: Título Nome dos integrantes; Objetivo; Diagrama pneumático; Diagrama elétrico e Conclusão. Será verificado pelo professor o funcionamento do circuito no final da aula.

36 RELATÓRIO 1) Dado o circuito eletropneumático a seguir elabore a automação do circuito que execute a seguinte sequência trajeto passo. GRUPO E SA SB SC SD YC YD YA 5 3 YB ) Apresente a sequência lógica utilizada. 3) Apresente o diagrama elétrico utilizado para automatiza o circuito proposto. Os alunos deverão entregar o relatório escrito contendo: Título Nome dos integrantes; Objetivo; Diagrama pneumático; Diagrama elétrico e Conclusão. Será verificado pelo professor o funcionamento do circuito no final da aula.

37 RELATÓRIO 1) Dado o circuito eletropneumático a seguir elabore a automação do circuito que execute a seguinte sequência trajeto passo. GRUPO F SA SB SC SD YA YB ) Apresente a sequência lógica utilizada. 3) Apresente o diagrama elétrico utilizado para automatiza o circuito proposto. Os alunos deverão entregar o relatório escrito contendo: Título Nome dos integrantes; Objetivo; Diagrama pneumático; Diagrama elétrico e Conclusão. Será verificado pelo professor o funcionamento do circuito no final da aula.

38 RELATÓRIO 1) Dado o circuito eletropneumático a seguir elabore a automação do circuito que execute a seguinte sequência trajeto passo na forma abreviada. GRUPO G A+, B+, A-, B- SA SB SC SD YC YD YA 5 3 YB ) Apresente a sequência lógica utilizada. 3) Apresente o diagrama elétrico utilizado para automatiza o circuito proposto. Os alunos deverão entregar o relatório escrito contendo: Título Nome dos integrantes; Objetivo; Diagrama pneumático; Diagrama elétrico e Conclusão. Será verificado pelo professor o funcionamento do circuito no final da aula.

39 RELATÓRIO 1) Dado o circuito eletropneumático a seguir elabore a automação do circuito que execute a seguinte sequência trajeto passo. A+, B+, A-, B- GRUPO H SA SB SC SD YA YB ) Apresente a sequência lógica utilizada. 3) Apresente o diagrama elétrico utilizado para automatiza o circuito proposto.

40 Movimento rotativo Motor Pneumático Unidirecional ACIONAMENTOS Motor Pneumático Bidirecional Oscilador Pneumático ou Cilindro com trava Atuador Giratório 1) Para a aplicação de um cilindro com trava (ver tabela acima), indique uma possível aplicação e explique o motivo. Motores pneumáticos rotativos tem várias aplicações industriais, indique uma aplicação para o cilindro rotativo unidirecional e uma aplicação para o cilindro rotativo bidirecional. 2) Um cilindro de dupla ação possui o diâmetro de êmbolo de 80 mm e o diâmetro de haste de 25 mm. A pressão de trabalho do cilindro é de 6 bar. Quais são as forças teóricas que ele desenvolve no curso de avanço e retorno? 3) Uma bomba de encher pneu de bicicleta, figura abaixo, recebe uma força de 20 kgf na sua haste, cujo cilindro tem 3 cm de diâmetro, volume inicial de 10 cm 3, isso numa temperatura ambiente de 30º C. Calcular a pressão final aplicada no pneu, em Pa, quando o pistão é comprimido até o volume de 2 cm 3 e sua temperatura aumenta para 50º C. Força = 20 lkgf haste BOMBA PNEUMÁTICA êmbolo Volume inicial = 10 cm3 Volume final = 2 cm3 Temperatura inical = 30º C Temperatura final = 50º C pneu 4) Implementar um circuito eletropneumático que automatize a seguinte aplicação: Ao acionar um botão, um atuador de dupla ação recua suspendendo a colher de fundição lentamente. Ao chegar no fim de curso, o cilindro deverá avançar automaticamente a posição inicial. No circuito eletropneumático usar uma válvula 5/2 vias acionada por solenóide e retorno por mola.

41 5) Implementar um circuito eletropneumático que automatize a seguinte aplicação: Uma máquina de teste de resistência e fadiga em cadeiras é movimentada por um cilindro de dupla ação que deve avançar e retornar automaticamente. O circuito deve possuir ciclo único ou ciclo continuo e ainda uma parada para inspeção. No circuito eletropneumático usar uma válvula 5/2 vias acionada por solenóide e retorno por mola. 6) Implementar um circuito eletropneumático que automatize a seguinte aplicação: Um cesto contendo discos de aço deverá ser mergulhado em ácido sulfúrico. O cesto será movimentado apenas 10 vezes por um cilindro de dupla ação que deve parar e esperar um reset para continuar novamente. O circuito deve possuir ciclo único, ciclo continuo, parada de emergência e eliminação da parada de emergência. No circuito eletropneumático usar uma válvula 5/2 vias acionada por solenóide e retorno por mola.

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