Automação Pneumática. DIDACTIC Automação Pneumática 1

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1 Automação Pneumática DIDACTIC Automação Pneumática 1

2 Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão Mecânica Boa força Ótimas velocidades Ótima precisão Hidráulica Ótima força Baixas velocidades Boa precisão Pneumática Força limitada Boas velocidades Precisão limitada Elétrica Comando/Controle DIDACTIC Automação Pneumática 2

3 Comparação quantitativa Energia Hidráulica Elétrica Pneumática Transmissão Limitada e muito bem rápida e Limitada e lenta cara longas distâncias Dist. econômica Até aprox. 100m Pratic. s/ limites Até aprox. 1000m Vel. de trans- Aprox. 50 mm/s missão Aprox Aprox. 2 m/s km/s Rotações Limitado Boas Até rpm Força Bem alto Alto Baixo Proteção contra Excelente Não tão boa Excelente sobrecarga DIDACTIC Automação Pneumática 3

4 Propriedades físicas do ar Inodoro Incolor Nitrogen 77,00% Insípido Various 0,07% Argon Water 0,90% 1,30% Carbondioxid 0,03% Oxygen 20,70% Compressibilidade: Capacidade de reduzir o espaço de uma certa quantidade de ar. V i V f F Expansibilidade: Capacidade de retornar ao seu volume inicial. Difusibilidade: Capacidade de misturar-se homogeneamente com quaisquer outros gases. DIDACTIC Automação Pneumática 4

5 Pressão (p) É a relação entre a força dividida pela área onde está sendo aplicada. Sendo: p = Pressão - Pa F = Força - N A = Área - m 2 p = F ---- A F O R Ç A ÁREA DIDACTIC Automação Pneumática 5

6 Gráfico das pressões kpa Pressão absoluta Faixa de Sobre-pressão + Pe Nível variável da Pressão Atmosférica 101kPa Faixa de depressão - Pe 0 DIDACTIC Automação Pneumática 6

7 Compressores Pistão ou êmbolo DIDACTIC Automação Pneumática 7

8 Compressores Duplo pistão Suporta pressões acima de 10 bar Contamina o ar com óleo Compressão pulsante Baixo custo DIDACTIC Automação Pneumática 8

9 Compressores Pistão com membrana Isento de contaminação Não atinge altas pressões Compressão pulsante Baixa vazão Pequenas aplicações DIDACTIC Automação Pneumática 9

10 Compressores Palhetas Isento de lubrificação Não atinge altas pressões Compressão contínua Pode ser utilizado como bomba de vácuo DIDACTIC Automação Pneumática 10

11 Compressores Duplo parafuso Compressão contínua Isento de lubrificação Alta vazão Baixa manutenção Custo elevado Grande aplicação na indústria DIDACTIC Automação Pneumática 11

12 Escolha de compressores DIDACTIC Automação Pneumática 12

13 Redes de ar comprimido Circuito aberto Circuito fechado (anel) Circuito combinado (válvulas de fechamento) DIDACTIC Automação Pneumática 13

14 Tubulações de Ar Comprimido (Anéis) DIDACTIC Automação Pneumática 14

15 Tubulações de Ar Comprimido (Drenos) DIDACTIC Automação Pneumática 15

16 Rede de ar Comprimido 1. Compressor 2. Resfriador posterior ar/ar 3. Separador de condensados 4. Reservatório 5. Purgador automático 6. Pré-filtro coalescente 7. Secador 8. Purgador automático eletrônico 9. Pré-filtro coalescente grau x 10. Pré-filtro coalescente grau y 11. Pré-filtro coalescente grau z 12. Separador de água e óleo DIDACTIC Automação Pneumática 16

17 Reservatório Estabilização da rede de ar comprimido Elimina as oscilações Garantia de reserva Refrigera o ar (por sua grande superfície) Separa parte da umidade contida no ar por condensação DIDACTIC Automação Pneumática 17

18 Secadores - Secagem por resfriamento Ar Úmido Pré-Resfriador Ar Seco Resfriador Principal Resfria o ar Separador Compressor Refrigeração Necessita de energia externa By-Pass Reduz a umidade pela condensação do ar Muito utilizado na indústria metalúrgica Dreno Condensado Freon DIDACTIC Automação Pneumática 18

19 Secadores - Secagem por absorção Ar Seco Processo químico Não necessita de energia externa Instalação e manutenção simples Utiliza-se geralmente Cloreto de Cálcio Ar Úmido Purgador DIDACTIC Automação Pneumática 19

20 Secadores - Secagem por adsorção Elemento secante regenerável Manutenção simples Não é preciso parar o fornecimento para regenerar o elemento secante Utiliza-se geralmente Sílica-Gel DIDACTIC Automação Pneumática 20

21 Produção, preparação e distribuição do ar DIDACTIC Automação Pneumática 21

22 Preparação final Unidade de conservação simplificada detalhada A vazão total em m 3 /hora é determinante para o tamanho da unidade. Uma demanda (consumo) de ar grande demais provoca uma queda de pressão nos aparelhos. Devem-se observar rigorosamente os dados indicados pelos fabricantes. A pressão de trabalho nunca deve ser superior à indicada no aparelho. A temperatura não deve ser maior que 50 0 C (corpos de material sintético). DIDACTIC Automação Pneumática 22

23 Preparação final Filtro/regulador = detalhada Filtro-regulador com lubrificador Lubrificador Filtro-Regulador Os sistemas pneumáticos evoluem para não comprometer o meio ambiente. Já existem vários produtos que trabalham sem lubrificação. DIDACTIC Automação Pneumática 23

24 Tipos de filtros Cyclone separador Pré-filtro Micro filtro Carbono ativo Estéril Água, pó > 50 µm Água, pó µm àgua, pó, óleo 0.01 µm Odores Bactérias, vírus DIDACTIC Automação Pneumática 24

25 Filtro de impurezas Saída do ar Placa defletora Elemento filtrante Copo do filtro Filtro sinterizado Condensado Parafuso purgador A função do filtro é reter as partículas de impurezas, bem como a água condensada. DIDACTIC Automação Pneumática 25

26 Purgador automático DIDACTIC Automação Pneumática 26

27 Válvula reguladora de pressão DIDACTIC Automação Pneumática 27

28 Lubrificador de ar comprimido Câmara de gotejamento Canal de alimentação Válvula de retenção Tubo ascendente Parafuso de regulagem Parafuso de abastecimento Óleo DIDACTIC Automação Pneumática 28

29 Manômetros DIDACTIC Automação Pneumática 29

30 Elementos de trabalho Atuadores Lineares Outros Rotativos Simples Ação Dupla Ação Garras Giro Limitado Motores Músculo Antigiro DIDACTIC Automação Pneumática 30

31 Atuadores Simples ação Diâmetro: 6 a 320 mm Curso: 1 mm a 2000 mm Força: 2 a Newtons Vel. de avanço: 0,02 a 1m/s Aplicações: Fixação Expulsão Extração Prensagem de peças entre outras DIDACTIC Automação Pneumática 31

32 Atuadores Simples ação DIDACTIC Automação Pneumática 32

33 Atuadores Simples ação (com membrana) DIDACTIC Automação Pneumática 33

34 Atuadores Dupla ação DIDACTIC Automação Pneumática 34

35 Atuadores Dupla ação (amortecimento por buchas) DIDACTIC Automação Pneumática 35

36 Atuadores Dupla ação (amortecimento pneumático regulável) DIDACTIC Automação Pneumática 36

37 Atuadores Dupla ação (amortecimento pneumático regulável) Parafuso de regulagem Êmbolo de amortecimento DIDACTIC Automação Pneumática 37

38 Atuadores Dupla ação (haste passante) DIDACTIC Automação Pneumática 38

39 Atuadores Dupla ação (múltiplas posições) DIDACTIC Automação Pneumática 39

40 Atuadores Dupla ação (tandem) DIDACTIC Automação Pneumática 40

41 Atuadores Dupla ação sem haste acoplamento mecânico DIDACTIC Automação Pneumática 41

42 Atuadores Dupla ação sem haste acoplamento mecânico F DIDACTIC Automação Pneumática 42

43 Atuadores Dupla ação sem haste acoplamento magnético DIDACTIC Automação Pneumática 43

44 Atuadores Anti-giro Êmbolo Retangular Êmbolo Oblongo Êmbolo Oval DIDACTIC Automação Pneumática 44

45 Atuadores Garras pneumáticas Paralela Radial 3 Pontos Angular DIDACTIC Automação Pneumática 45

46 Atuadores Músculo pneumático Alta velocidade (até 2000 mm/s) Diâmetro de 10, 20 e 40 mm Comprimento de 40 até 9000 mm Possibilita contração (curso) de 15% até 25% do comprimento Freqüência de até 90 Hz DIDACTIC Automação Pneumática 46

47 Atuadores Rotativo (giro limitado) DIDACTIC Automação Pneumática 47

48 Atuadores Rotativo (giro limitado) DIDACTIC Automação Pneumática 48

49 Atuadores Rotativo (pinhão cremalheira) DIDACTIC Automação Pneumática 49

50 Atuadores Motor de palhetas Os motores de palhetas podem atingir rotações entre 3000 e 8500 rpm com potências que vão de 0,1 à 24 cv, à pressão normal. DIDACTIC Automação Pneumática 50

51 Atuadores Cálculos Cálculos Simples ação Dupla ação DIDACTIC Automação Pneumática 51

52 Cálculo da forca nos cilindros simples ação p = pressão de trabalho (bar) Fm = força da mola (kgf) Fa = força de atrito (kgf) D = diâmetro do êmbolo (cm) d = diâmetro da haste (cm) A = área do êmbolo (cm 2 ) a = área da haste (cm 2 ) Fav = força de avanço teórica (kgf) Frt = força de retorno teórica (kgf) D Fa Fm p Fa 2. D A 4 F p. A F av av ( F a real F av F : 3 20% F a av ) F m Fa Fa DIDACTIC Automação Pneumática 52

53 Cálculo da forca nos cilindros dupla ação D 2. D A 4 F p. A F av av ( F a real F av p F : 3 20% F a av ) Fa Fa Fa Fa p 2. d a 4 F p.( A F rt rt real F rt a) F a a = área da haste d DIDACTIC Automação Pneumática 53

54 Válvulas Válvulas Direcionais Bloqueio Pressão Fluxo Combinadas DIDACTIC Automação Pneumática 54

55 Construção do símbolo de válvulas (norma DIN/ISO 1219) Quadrado representa posição Número de posições da válvula Setas indicam a direção e sentido do fluxo do ar T s representam bloqueios das vias As conexões de entrada e saída são representadas por traços externos. Estes, indicam o número de vias. DIDACTIC Automação Pneumática 55

56 Acionamentos e seus símbolos Musculares Mecânicos Pneumáticos Geral Botão Alavanca Came Rolete Gatilho Piloto Positivo Decréscimo de pressão Pedal Mola DIDACTIC Automação Pneumática 56

57 Tipos de acionamentos DIDACTIC Automação Pneumática 57

58 Válvulas direcionais - 2/2 vias NF acionamento por came retorno por mola 2 (A) 1 (P) (2) (2) (1) (1) DIDACTIC Automação Pneumática 58

59 Válvulas direcionais - 3/2 vias NA acionamento por came retorno por mola (A) 2 (P) 1 3 (R) DIDACTIC Automação Pneumática 59

60 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por came retorno por mola (A) 2 (P) 1 3 (R) DIDACTIC Automação Pneumática 60

61 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por came retorno por mola (A) 2 (P) 1 3 (R) DIDACTIC Automação Pneumática 61

62 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por simples piloto (A) 2 (P) 1 3 (R) DIDACTIC Automação Pneumática 62

63 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento botão retorno por mola DIDACTIC Automação Pneumática 63

64 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por rolete servopilotada (A) 2 (P) 1 3 (R) DIDACTIC Automação Pneumática 64

65 Válvulas direcionais - 4/2 vias acionamento por duplo piloto DIDACTIC Automação Pneumática 65

66 Válvulas direcionais - 5/2 vias acionamento por duplo piloto (A) 4 2 (B) 14(Z) (R) 5 12(Y) 3 (S) 1 (P) 1 DIDACTIC Automação Pneumática 66

67 Válvulas direcionais - 5/2 vias acionamento por duplo piloto (A) 4 2 (B) 14(Z) (R) 5 12(Y) 3 (S) 1 (P) 1 DIDACTIC Automação Pneumática 67

68 Válvulas de bloqueio válvula de retenção DIDACTIC Automação Pneumática 68

69 Válvulas de bloqueio Retenção pilotada DIDACTIC Automação Pneumática 69

70 Válvulas de bloqueio Alternadora (OU) DIDACTIC Automação Pneumática 70

71 Válvulas de bloqueio Simultaneidade (E) DIDACTIC Automação Pneumática 71

72 Válvulas de bloqueio Escape rápido (P) 1 2 (A) 3 (R) DIDACTIC Automação Pneumática 72

73 Válvulas de pressão Limitadora de pressão R 1(P) 3(R) DIDACTIC Automação Pneumática 73

74 Válvulas de pressão Reguladora de pressão A R 2 P 1 3 DIDACTIC Automação Pneumática 74

75 Válvulas de fluxo Reguladora de fluxo bidirecional DIDACTIC Automação Pneumática 75

76 Válvulas de fluxo Reguladora de fluxo unidirecional DIDACTIC Automação Pneumática 76

77 Válvulas combinadas Temporizadora NF % 1 3 DIDACTIC Automação Pneumática 77

78 Válvulas combinadas Temporizadora NA % P R 1 3 DIDACTIC Automação Pneumática 78

79 Válvulas combinadas Seqüência 2(A) (Z)12 1(P) 3(R) 2 (A) 3 (R) (Z) 12 1 (P) DIDACTIC Automação Pneumática 79

80 Válvulas combinadas Corte de sinal DIDACTIC Automação Pneumática 80

81 Festo Automação Ltda. Rua Giuseppe Crespi, 76 Km 12,5 da Via Anchieta CEP : São Paulo / SP Tel. : (11) Fax : (11) Site : DIDACTIC Automação Pneumática 81

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