Fundamentos de Automação. Pneumática

Transcrição

1 Ministério da educação - MEC Secretaria de Educação Profissional e Técnica SETEC Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul Campus Rio Grande Fundamentos de Automação CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

2 Considerações Iniciais "PNEUMÁTICA é o estudo do ar comprimido e suas aplicações práticas. É uma das mais antigas formas de transmissão de energia que o homem conhece, emprega e aproveita para ampliar sua capacidade física. O reconhecimento da existência física do ar, bem como a sua utilização mais ou menos consciente para o trabalho, são comprovados há milhares de anos. A introdução de forma mais generalizada da pneumática na indústria, começou com a necessidade, cada vez maior, de automatização e racionalização dos processos de trabalho. Atuadores pneumáticos são utilizados quando estão envolvidas cargas da ordem de até uma tonelada) onde se deseja movimentos de duas posições (início e fim) limitadas por batentes mecânicos, como em máquinas de fixação ou transporte de peças, ou quando se deseja altas rotações (milhares de r.p.m.). 2

3 Considerações Iniciais Quando os sistemas pneumáticos são acionados por controladores elétricos ou eletrônicos, recebem o nome de atuadores eletropneumáticos. Atualmente existem várias aplicações da pneumática no meio industrial e mesmo na nossa vida diária. Entre alguns exemplos podemos citar: prensas pneumáticas; dispositivos de fixaçao de peças em máquinas ferramenta e esteiras; acionamento de portas de um ônibus urbano ou dos trens do metrô; sistemas automatizados para alimentação de peças; robôs industriais para aplicações que não exijam posicionamento preciso; freios de caminhão; parafusadeiras e lixadeiras; pistolas de pintura broca de dentista

4 Características Vantagens Quantidade; Transporte; Armazenável; Temperatura; Segurança; Limpeza; Construção; Velocidade; Regulagem; Preparação; Compressibilidade; Limite de forças; Escape de ar; Custos. Desvantagens

5 Produção e Preparação do ar comprimido

6 Produção e Preparação do ar comprimido Compressores - são máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido Classificação e definição Segundo os Princípios de Trabalho - Deslocamento Positivo Baseia-se fundamentalmente na redução de volume. O ar é admitido em uma câmara isolada do meio exterior, onde seu volume é gradualmente diminuído, processando-se a compressão. Quando uma certa pressão é atingida, provoca a abertura de válvulas de descarga - Deslocamento dinâmico O ar admitido é colocado em contato com impulsores dotados de alta velocidade. Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e consequentemente os impulsores transmitem energia ao ar.

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8 Princípio de funcionamento do compressor mais utilizado Pistão A face superior do pistão aspira o ar e comprime; O pistão está ligado diretamente ao virabrequim por uma biela que proporciona um movimento alternativo de sobe e desce ao pistão, e o empuxo é totalmente transmitido ao cilindro de compressão. Iniciado o movimento descendente, o ar é aspirado por meio de válvulas de admissão, preenchendo a câmara de compressão. A compressão do ar tem início com o movimento da subida. Após obter-se uma pressão suficiente para abrir a válvula de descarga, o ar é expulso para o sistema.

9 Produção e Preparação do ar comprimido Resfriador posterior - localizado após a descarga do compressor, permite retirar cerca de 65% a 80%, de água contida no ar, pelo fato de que o ar comprimido, na saída do compressor, atinge a sua maior temperatura. Separador elemento onde fica retida a umidade eliminada do ar. Na sua parte inferior existe um dreno manual ou automático na maioria dos casos, através do qual a água condensada é expulsa para a atmosfera. Reservatório - desempenha as seguintes funções: a) Armazenar o ar comprimido; b) Resfriar o ar auxiliando na eliminação do condensado; c) Compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição; a) Atuar como amortecedor de pulsações; Secador permite a distribuição do ar com valores de umidade baixa e tolerável nas aplicações. A água residual pode ser retirada por métodos apropriados de secagem.

10 Distribuição do ar comprimido Rede em circuito aberto Rede em circuito fechado Rede combinada: possui os sistemas aberto e fechado no mesmo circuito

11 Tratamento do ar comprimido Filtro - serve para eliminar partículas sólidas e líquidas -impureza,água,etc. Válvula reguladora de pressão - tem a função de manter constante a pressão no equipamento. Lubrificador - tem a função de lubrificar os aparelhos pneumáticos de trabalho e de comando.

12 Elementos de trabalho pneumático A energia pneumática é transformada em movimento e força através dos elementos de trabalho. Esses movimentos podem ser lineares ou rotativos. Os movimentos lineares são executados pelos cilindros e os movimentos rotativos pelos motores pneumáticos e cilindros rotativos. Movimentos lineares - cilindros de simples ação - cilindros de dupla ação Movimentos rotativos - motores de giro contínuo - cilindros de giro limitado

13 Cilindros de Simples Ação Os cilindros de simples ação realizam trabalho recebendo ar comprimido em apenas um de seus lados. Em geral o movimento de avanço é o mais utilizado para a atuação com ar comprimido, sendo o movimento de retorno efetuado através de mola ou por atuação de uma força externa devidamente aplicada. A força da mola é calculada apenas para que se possa repor o embolo do cilindro à sua posição inicial com velocidade suficientemente alta, sem absorver energia elevada.

14 Cilindros de Dupla Ação Os cilindros de dupla ação realizam trabalho recebendo ar comprimido em ambos os lados. Desta forma realizam trabalho tanto no movimento de avanço como no movimento de retorno. Um sistema de comando permite ao ar comprimido atingir uma câmara de cada vez, exaurindo o ar retido na câmara oposta. Assim quando o ar comprimido atinge a câmara traseira estará em escape a câmara dianteira e o cilindro avançará. No movimento de retorno o ar comprimido chega a câmara dianteira e a câmara traseira estará em escape.

15 Cilindros de Haste Passante Com este cilindro pode-se efetuar trabalho em ambos os lados ao mesmo tempo. Pode-se também utilizar um dos lados somente para acionamento de elementos de sinal.

16 Válvulas s As válvulas comandam e influenciam o fluxo de ar comprimido. Existem quatro tipos de válvulas: Válvulas Direcionais: comandam a partida, parada e sentido do atuador; Válvulas de Bloqueio: bloqueiam o fluxo de ar preferencialmente num sentido e o liberam no sentido oposto; Válvulas de Fluxo: influenciam a vazão de ar comprimido; Válvulas de Pressão: influenciam a pressão do ar comprimido ou são comandadas pela pressão; A figura ao lado ilustra um esquema envolvendo um cilindro, uma válvula de fluxo e uma válvula direcional.

17 Válvulas s - Simbologia Em esquemas pneumáticos usam-se símbolos para a descrição de válvulas emissoras de sinal, de comando e para válvulas direcionais de 2 a 5 vias. Estes símbolos não caracterizam o tipo de construção, mas somente a função das válvulas. As válvulas simbolizam-se com quadrados, sendo que o número de quadrados unidos indica o número de posições de que uma válvula pode assumir. O número de vias é o número de conexões de trabalho que a válvula possui. São consideradas como vias a conexão de entrada de pressão, conexões de utilização e as de escape. Para fácil compreensão do número de vias de uma válvula de controle direcional podemos também considerar que:

18 Válvulas s - Simbologia As setas indicam a interligação interna das conexões, mas não necessariamente o sentido de fluxo. Os fechamentos são indicados dentro dos quadrados com traços transversais. Para escape não provido para conexão (não canalizado ou livre), tem-se: No escape provido para conexão (canalizado) tem-se:

19 Válvulas s - Simbologia Uma regra prática para a determinação do número de vias consiste em separar um dos quadrados (posição) e verificar quantas vezes o(s) símbolo(s) interno(s) toca(m) os lados do quadro, obtendo-se, assim, o número de orifícios e em correspondência o número de vias. Preferencialmente, os pontos de conexão deverão ser contados no quadro da posição inicial.

20 Válvulas s - Simbologia A figura a seguir ilustra como o símbolo é usado para representar a comutação de uma válvula direcional. Na posição de retorno a câmara do pistão está ligada na atmosfera enquanto que na posição de avanço a rede está alimentando o pistão. Essa válvula possui duas posições de comutação e 3 conexões, sendo por isso, chamada válvula 3/2 vias.

21 Válvulas s - Simbologia

22 Válvulas s - Simbologia Acionamento manual Acionamento mecânico

23 Válvulas s - Simbologia Acionamento Elétrico Acionamento Pneumático Indireto Acionamento Pneumático Direto Acionamento Combinado