Introdução a Pneumática e a Hidráulica
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- Angélica Castelhano de Figueiredo
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1 Introdução a Pneumática e a Hidráulica Conteúdo adaptado de Treinamento Festo por Profa.Karla em DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/2015 1
2 Conteúdo Fundamentos e princípios físicos da pneumática. Produção, preparação e distribuição de ar comprimido. Símbolos normalizados (DIN/ISO 1219). Especificações técnicas, formas construtivas e funções dos atuadores, válvulas direcionais, de bloqueio, de fluxo, de pressão e combinadas. Circuitos pneumáticos para atender requisitos de automação e comandos seqüenciais utilizando-se de um ou mais atuadores com apoio de software de desenho e simulação. DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/2015 2
3 Qualificação adquirida Conhecerá os principais componentes pneumáticos e será capaz de identificá-los através do seu respectivo símbolo normalizado. Desta forma, será capaz de interpretar especificações técnicas, desenhos e dados de catálogo que sejam úteis à sua função. Entender o sistema pneumático com o qual está trabalhando, evitando erros de montagem. Será capaz de propor alternativas em situações emergenciais de produção. Poderá conceber e/ou otimizar sistemas pneumáticos básicos, com precisão, adequação à aplicação. DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/2015 3
4 Pneumática Tecnologia do ar comprimido DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/2015 4
5 Tecnologias Utilizadas Automação Hidráulica Elétrica (Eletroeletrônica) Mecânica Pneumática DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/2015 5
6 Comparação qualitativa: força, velocidade e precisão Mecânica Boa força Ótimas velocidades Ótima precisão Pneumática Força limitada Boas velocidades Precisão limitada Hidráulica Ótima força Baixas velocidades Boa precisão Elétrica Comando/Controle DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/2015 6
7 Comparação quantitativa Energia Hidráulica Elétrica Pneumática Transmissão Limitada e muito cara Bem rápida e para longas Limitada e lenta distâncias Distância econômica Até aprox. 100m Pratic. s/ limites Até aprox. 1000m Vel. de transmissão Aprox. 50 mm/s Aprox km/s Aprox. 2 m/s Rotações Limitado Boas Até rpm Força Bem alto Alto Baixo Proteção contra sobrecarga Excelente Não tão boa Excelente DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/2015 7
8 Vantagens do ar comprimido Funcionamento seguro mesmo em situações térmicas extremas. Limpeza: Vazamentos eventuais não poluem o ambiente. Seguro: Não há riscos de explosão ou incêndio. Construção simples dos elementos. Altas velocidades de trabalho. Seguro contra sobrecarga. Quantidade ilimitada. Fácil armazenamento. Fácil transporte. Fácil regulagem. DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/2015 8
9 Desvantagens do ar comprimido O ar comprimido é econômico entre 6 e 7 bar de pressão. Ruído: o escape do ar é ruidoso, porém, atualmente os sistemas já estão mais confortáveis. Preparação: Impurezas e umidade causam desgaste prematuro dos elementos pneumáticos. Compressibilidade: Não é possível manter constante as velocidades dos atuadores. Custo: o ar comprimido é uma fonte de energia cara. DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/2015 9
10 Propriedades físicas do ar Inodoro Incolor Nitrogen 77,00% Compressibilidade: Capacidade de reduzir o espaço de uma certa quantidade de ar. V i Insípido V f Various 0,07% Argon Water 0,90% 1,30% Carbondioxid 0,03% F Oxygen 20,70% Expansibilidade: Capacidade de retornar ao seu volume inicial. Difusibilidade: Capacidade de misturar-se homogeneamente com quaisquer outros gases. DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
11 Pressão (p) É a relação entre a força dividida pela área onde está sendo aplicada. p = F ---- A Sendo: p = Pressão - Pa F = Força - N A = Área - m 2 F O R Ç A ÁREA DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
12 Gráfico das pressões kpa Pressão absoluta Faixa de Sobre-pressão + Pe Nível variável da Pressão Atmosférica 101kPa Faixa de depressão - Pe 0 DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
13 Unidades no Sistema Internacional (SI) Unidade Símbolo Sistema Internacional Comprimento L Metro (m) Massa m Kilograma (kg) Tempo t Segundos (s) Força F Newton (N) Área A Metro quadrado (m 2 ) Volume V Metro cúbico (m 3 ) Vazão Q Metro cúbico por segundo (m 3 /s) Pressão p Pascal (Pa) 1 Pa = N/m 2 Bar 1 bar = 10 5 Pa 101 kpa DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
14 Válvulas Válvulas Direcionais Bloqueio Pressão Fluxo Combinadas DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
15 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
16 Acionamentos e seus símbolos Musculares Mecânicos Pneumáticos Geral Botão Alavanca Came Rolete Gatilho Piloto Positivo Decréscimo de pressão Pedal Mola DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
17 Tipos de acionamentos DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
18 Válvulas direcionais - 2/2 vias NF acionamento por came retorno por mola 2 (A) Simbologia 1 (P) (2) (2) (1) (1) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
19 Válvulas direcionais - 3/2 vias NA acionamento por came retorno por mola 2 (A) 1 3 (P) Simbologia (R) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
20 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por came retorno por mola (A) 2 (P) 1 3 Simbologia (R) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
21 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por came retorno por mola (A) 2 (P) 1 3 (R) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
22 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por simples piloto (A) 2 (P) 1 3 Simbologia (R) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
23 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento botão retorno por mola Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
24 Válvulas direcionais - 3/2 vias NF acionamento por rolete servopilotada (A) 2 (P) 1 3 Simbologia (R) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
25 Válvulas direcionais - 4/2 vias acionamento por duplo piloto Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
26 Válvulas direcionais - 5/2 vias acionamento por duplo piloto (A) 4 2 (B) 14(Z) (R) 5 Simbologia 12(Y) 3 (S) 1 (P) 1 DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
27 Válvulas direcionais - 5/2 vias acionamento por duplo piloto (A) 4 2 (B) 14(Z) (R) 5 1 (P) 1 Simbologia 3 12(Y) (S) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
28 Válvulas de bloqueio válvula de retenção Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
29 Válvulas de bloqueio Retenção pilotada Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
30 Válvulas de bloqueio Alternadora (OU) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
31 Válvulas de bloqueio Simultaneidade (E) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
32 Válvulas de bloqueio Escape rápido (P) 1 2 (A) Simbologia 3 (R) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
33 Válvulas de pressão Limitadora de pressão R 1(P) 3(R) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
34 Válvulas de pressão Reguladora de pressão A R 2 P 1 3 Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
35 Válvulas de fluxo Reguladora de fluxo bidirecional Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
36 Válvulas de fluxo Reguladora de fluxo unidirecional Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
37 Válvulas combinadas Temporizadora NF % Simbologia 1 3 DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
38 Válvulas combinadas Temporizadora NA % P R Simbologia 1 3 DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
39 Válvulas combinadas Seqüência 2(A) (Z)12 1(P) Simbologia 3(R) 2 (A) 3 (R) (Z) 12 1 (P) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
40 Acionamentos: Botoeira Alavanca Pedal DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
41 Válvulas de Sede ou Assento Esferas Pratos Cones DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
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47 Obs: Melhor vedação que a anterior DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
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49 Sem Mola Com Mola Seletora (Função Lógica OU) de Simultaneidade (Função Lógica E) de Escape Rápido DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
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62 Compressores Compressores Pistão Membrana Duplo Pistão Palhetas Duplo Parafuso DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
63 Compressores Pistão ou êmbolo Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
64 Compressores Duplo pistão Simbologia Suporta pressões acima de 10 bar Contamina o ar com óleo Compressão pulsante Baixo custo DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
65 Compressores Pistão com membrana Simbologia Isento de contaminação Não atinge altas pressões Compressão pulsante Baixa vazão Pequenas aplicações DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
66 Compressores Palhetas Simbologia Isento de lubrificação Não atinge altas pressões Compressão contínua Pode ser utilizado como bomba de vácuo DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
67 Compressores Duplo parafuso Simbologia Compressão contínua Isento de lubrificação Alta vazão Baixa manutenção Custo elevado Grande aplicação na indústria DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
68 Escolha de compressores DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
69 Distribuição Distribuição Redes de Ar Reservatório DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
70 Redes de ar comprimido Circuito aberto Circuito fechado (anel) Circuito combinado (válvulas de fechamento) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
71 Tubulações de Ar Comprimido (Anéis) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
72 Tubulações de Ar Comprimido (Drenos) DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
73 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
74 Reservatório Simbologia 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
75 Secadores Secadores Resfriamento Absorção Adsorção DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
76 Secadores - Secagem por resfriamento Ar Úmido Pré-Resfriador Ar Seco Simbologia 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
77 Secadores - Secagem por absorção Ar Seco Simbologia Processo químico Não necessita de energia externa Instalação e manutenção simples Utiliza-se geralmente Cloreto de Cálcio Ar Úmido Purgador DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
78 Secadores - Secagem por adsorção Simbologia Elemento secante regenerável Manutenção simples Não é preciso parar o fornecimento para regenerar o elemento secante Utiliza-se geralmente Sílica-Gel DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
79 Produção, preparação e distribuição do ar DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
80 Preparação final Preparação Final Unidade de Conservação Filtro Purgador Automático Regulador de pressão Lubrificador DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
81 Preparação final Unidade de conservação Simbologia simplificada Simbologia 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
82 Preparação final Filtro/regulador = Simbologia 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
83 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
84 Filtro de impurezas Saída do ar Simbologia 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
85 Purgador automático Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
86 Válvula reguladora de pressão Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
87 Lubrificador de ar comprimido Câmara de gotejamento Canal de alimentação Simbologia Válvula de retenção Tubo ascendente Parafuso de regulagem Parafuso de abastecimento Óleo DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
88 Manômetros Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
89 Elementos de trabalho Atuadores Lineares Outros Rotativos Simples Ação Dupla Ação Garras Giro Limitado Motores Músculo Antigiro DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
90 Atuadores Simples ação Simbologia 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
91 Atuadores Simples ação Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
92 Atuadores Simples ação (com membrana) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
93 Atuadores Dupla ação Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
94 Atuadores Dupla ação (amortecimento por buchas) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
95 Atuadores Dupla ação (amortecimento pneumático regulável) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
96 Atuadores Dupla ação (amortecimento pneumático regulável) Parafuso de regulagem Simbologia Êmbolo de amortecimento DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
97 Atuadores Dupla ação (haste passante) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
98 Atuadores Dupla ação (múltiplas posições) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
99 Atuadores Dupla ação (tandem) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
100 Atuadores Dupla ação sem haste acoplamento mecânico Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
101 Atuadores Dupla ação sem haste acoplamento mecânico Simbologia F DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
102 Atuadores Dupla ação sem haste acoplamento magnético Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
103 Atuadores Anti-giro Êmbolo Retangular Êmbolo Oblongo Êmbolo Oval DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
104 Atuadores Garras pneumáticas Paralela Radial 3 Pontos Angular DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
105 Atuadores Músculo pneumático Simbologia 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
106 Atuadores Rotativo (giro limitado) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
107 Atuadores Rotativo (giro limitado) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
108 Atuadores Rotativo (pinhão cremalheira) Simbologia DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
109 Atuadores Motor de palhetas Simbologia 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
110 Atuadores Cálculos Cálculos Simples ação Dupla ação DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
111 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
112 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 P110 Automação Pneumática 13/09/
113 Comandos seqüenciais Identificação dos componentes Atuadores: Número seqüencial + letra A (1A..., 2A...) Bombas e compressores: Número seqüencial + letra P (1P..., 2P...) Válvulas: Número do atuador + letra V + número seqüencial (1V1..., 2V1...) Fins de curso: Número do atuador + letra S + 1 p/ recuado e 2 p/ avançado (1S1..., 1S2...,2S1..., 2S2...) Outros: Número do atuador + letra Z + número seqüencial DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
114 Comandos seqüenciais representação dos movimentos Atuador 2A Empurra a caixa Atuador 1A Eleva a caixa DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
115 Comandos seqüenciais representação dos movimentos (tabela) Passo de trabalho Movimento do cilindro 1A 1 Avança 2 Parado avançado 3 Recua 4 Parado recuado Movimento do cilindro 2A Parado recuado Avança Parado avançado Recua DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
116 Comandos seqüenciais Representação dos movimentos (forma algébrica) (+) Avanço ( - ) Recuo 1A+ 2A+ 1A- 2A- DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
117 Comandos seqüenciais Representação dos movimentos (Diagrama trajeto-passo) Avanço Parado Avançado Recuo Parado Recuado DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
118 Comandos seqüenciais 1A s2 s =1 1S2 1S1 2A ST s2 s1 2S2 2S1 1A+ 2A+ 1A - 2A - ST 1S2 2S2 1S1 2S1 DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
119 Válvulas combinadas Corte de sinal DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
120 Dúvidas? DIDACTIC P110 Automação Pneumática 13/09/
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