Atuadores Pneumáticos

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2 Atuadores Pneumáticos Os atuadores pneumáticos são classificados em: Atuadores Pneumáticos Lineares: São atuadores que geram movimentos lineares Atuadores Pneumáticos Rotativos: São atuadores que geram movimentos rotativos 2

3 Atuadores Pneumáticos Lineares Os atuadores retilíneos são os chamados cilindros pneumáticos, cuja função é converter a energia do ar comprimido em movimento linear, e podem ser classificados em: Cilindros de simples ação Cilindros de dupla ação Cilindros tandem Cilindros de haste passante Cilindros de múltiplas posições 3

4 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros de simples ação São aqueles atuadores que realizam trabalho em um único sentido e o seu retrocesso é feito por uma mola ou por uma força externa qualquer. O curso dos cilindros de simples ação está limitado ao comprimento da mola. Por esta razão os cilindros não possuem geralmente mais do que 100 mm. 4

5 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros de simples ação 5

6 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros de dupla ação Os cilindros de dupla ação realizam trabalho recebendo ar comprimido em ambos os lados, realizando trabalho tanto no movimento de avanço como no movimento de retorno. As limitações impostas aos cilindros de dupla ação, estão ligadas as deformações da haste o que limitam o curso máximo para aproximadamente 2m. 6

7 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros de dupla ação 7

8 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros tandem (duplex contínuo) São compostos por dois cilindros de ação dupla, os quais formam uma só unidade. Desta forma, com simultânea pressão nos dois êmbolos, a força é uma soma das forças dos dois cilindros. Esta unidade é usada para obtenção de grandes forças em locais onde não se dispõe de espaço para utilização de cilindros de maior tamanho. 8

9 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros tandem 9

10 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros de haste passante Com este cilindro pode-se efetuar trabalho em ambos os lados ao mesmo tempo. Um ponto positivo é o fato de que por possuir dois mancais de apoio para as hastes e isso possibilita suportar cargas laterais maiores Porém, por possuir hastes em ambos os lados ele tem sua capacidade de força reduzida em relação à cilindros convencionais com uma única haste (reduz a área de avanço). 10

11 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros de haste passante 11

12 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros de múltiplas posições (duplex geminado) Este tipo de cilindro é formado por dois ou mais cilindros unidos por suas câmaras traseiras. Desta forma, pode-se conseguir posicionamentos intermediários escalonados. 12

13 Atuadores Pneumáticos Lineares Cilindros de múltiplas posições 13

14 Cálculos de atuadores lineares Força de avanço 1) Calcular a área de avanço A av = 19,625 cm 2 2) Calcular a força teórica F t = 117,75 kgf 3) Calcular a força de atrito F at = 11,77 kgf 4) Calcular a força efetiva F ea = 106 kgf 14

15 Cálculos de atuadores lineares Força de recuo 1) Calcular a área de recuo A r = 16,485 cm 2 2) Calcular a força teórica F t = 98,91 kgf 3) Calcular a força de atrito F at = 9,89 kgf 4) Calcular a força efetiva F er = 88 kgf 15

16 Cálculos de atuadores lineares Diagrama da força de avanço em função do diâmetro do cilindro 16

17 Cálculos de atuadores lineares Tabela Pressão-Força de Avanço para Cilindros Pneumáticos 17

18 Cálculos de atuadores lineares Dimensões do cilindro Deve-se evitar um curso muito longo, pois a haste poderá flexionar e acabar quebrando. Se necessário um curso longo, o diâmetro deverá ser calculado de acordo com a força necessária (ver tabela). Diâmetros acima de 300mm e cursos acima de 2000 mm tornam a pneumática inviável devido ao alto consumo de ar (rentabilidade baixa). 18

19 Cálculos de atuadores lineares Diagrama do diâmetro mínimo da haste (força x curso) 19

20 Cálculos de atuadores lineares Velocidade dos cilindros A velocidade dos cilindros pneumáticos depende basicamente da vazão de ar que entra no cilindro pneumático. A velocidade do êmbolo em cilindros normais varia de 0,1 a 1,5 m/s (cilindros especiais podem alcançar até 10m/s). A velocidade do êmbolo pode ser regulada com válvulas apropriadas. Para velocidades menores ou maiores empregam-se válvulas reguladoras de fluxo e válvula de escape rápido. 20

21 Cálculos de atuadores lineares Consumo de ar É importante conhecer o consumo de ar da instalação para produzir a quantidade de ar necessária e poder estimar os custos da energia consumida. O consumo de ar vai depender basicamente da pressão de trabalho, diâmetro do cilindro, tamanho do curso da haste e da quantidade de atuações do cilindro. Com o auxílio de uma tabela é possível estimar o calculo do consumo de ar do equipamento. 21

22 Cálculos de atuadores lineares Consumo de ar 22

23 Cálculos de atuadores lineares Consumo de ar EXEMPLO: Qual o consumo de ar de um cilindro de dupla ação com diâmetro de 50mm, 10cm de curso, e que realiza 20 cursos por minuto, submetido à pressão de serviço igual a 6 bar. Consumo = 2. ( ,134) Consumo = 2. 26,8 Consumo = 53,6 l/min. 23

24 Atuadores Pneumáticos Rotativos São conhecido como motores de ar comprimido e transformam a energia pneumática em movimento de giro. Podem ser classificados em: Motores de pistão Motores de palhetas Motores de engrenagens Turbomotores (turbinas) 24

25 Atuadores Pneumáticos Rotativos Motores de pistão Pistão Radial: Por pistões, em movimento radial, o êmbolo através de uma biela, aciona o eixo do motor. Vídeo Vídeo Pistão Axial: Um disco oscilante transforma a força de 5 cilindros, axialmente posicionados, em movimento giratório. 25

26 Atuadores Pneumáticos Rotativos Motores de palhetas O rotor dotado de palhetas móveis é fixado excentricamente em um espaço cilíndrico. O ar entra na câmara menor e conforme o ar se expande ocorre a rotação do conjunto. Vídeo 26

27 Atuadores Pneumáticos Rotativos Motores de engrenagens Nestes motores a geração do momento de torção efetua-se pela pressão do ar contra os flancos dos dentes de duas engrenagens engrenadas. Uma engrenagem é montada fixa no eixo do motor e a outra livre no outro eixo. 27

28 Atuadores Pneumáticos Rotativos Turbomotores (Turbinas) Turbomotores somente são usados para trabalhos leves, pois sua velocidade de giro é muito alta (são utilizados em equipamentos dentários até rpm). 28