1 Circuitos Pneumáticos Os circuitos pneumáticos são divididos em várias partes distintas e, em cada uma destas divisões, elementos pneumáticos específicos estão posicionados. Estes elementos estão agrupados conforme suas funções dentro dos sistemas pneumáticos. As múltiplas funções quando devidamente posicionadas dentro de uma hierarquia, formam uma cadeia de comandos. Temos a representação das conexões através de números Neste esquema fica caracterizado que válvulas direcionais podem ser tanto elementos de comando como elementos de sinais. Isto posto, fica estabelecido que as válvulas sejam tratadas pela sua característica construtiva e não pela sua função no circuito. 1.1 Válvulas direcionais Válvulas direcionais são válvulas que interferem na trajetória do fluxo de ar, desviando-o para onde for determinado por ação de um acionamento externo. Para representação das válvulas direcionais nos circuitos pneumáticos, são utilizados simbologia normalizadas conforme norma DIN ISO 1219. Esta norma nos dá a função da válvula e não considera a construção da mesma.
Desenvolvimento dos símbolos Identificação das posições Posição de repouso ou posição normal é aquela em que a válvula se encontra quando não esta acionada. No caso das válvulas de 2 posições, a posição de repouso é aquela situada a direita da válvula e para as válvulas de 3 posições a posição de repouso é a posição central. Identificação das conexões Conforme norma DIN ISO 5599 temos a representação das conexões através de números e segundo a norma DIN ISO 1219 a representação e por letras.
Tipos de acionamentos As comutações das Válvulas direcionais dependem de acionamentos externos. Esses acionamentos podem ser MECÃNICOS; MANUAIS; ELÉTRICO; PNEUMÁTICOS e/ou combinados. O acionamento deve ser sempre compatível com o momento do acionamento. Por exemplo, para um sinal de inicio de ciclo, normalmente se usa um acionamento muscular ( botão, pedal, alavanca. Se o acionamento for executado no meio do ciclo, um acionamento mecânico é mais indicado (rolete; gatilho; came). MUSCULAR MECÂNICO PNEUMÁTICO ELÉTRICO
1.2 Válvulas de Bloqueio Válvulas de bloqueio são elementos que bloqueiam a passagem de ar em um sentido, permitindo a passagem livre no sentido oposto. Normalmente o bloqueio em um dos sentidos e executado pela pressão no lado bloqueado atuando sobre o elemento vedante. Válvula de Retenção Válvulas que impedem a passagem do ar em uma das direções. Válvula alternadora ( elemento OU) Esta válvula possui duas entradas X e Y e uma saída A. Quando o ar comprimido entra em X, a esfera bloqueia a entrada Y e o ar circula de X para A. Estas válvulas selecionam os sinais emitidos pelas válvulas de sinais e impede a saída de ar para outra válvula. Isto acontece sempre que um elemento de comando, cilindro, por exemplo, precise ser acionado de dois ou mais lugares.
Exemplo de aplicação: Válvula de Simultaneidade (elemento E ) Esta válvula possui duas entradas X e Y e uma saída A. O ar comprimido pode passar somente quando houver pressão em ambas as entradas. Quando existe uma diferença de tempo nas pressões, a última é a que chega na saída A e no caso dos sinais de entrada forem de pressões diferentes, a maior bloqueia um lado da válvula e a menor chega atém a saída A.
1.3 Válvulas de Fluxo Estas válvulas influenciam a quantidade de ar que passa ao atuador pneumático, que tem por objetivo o controle da velocidade de atuação dos cilindros ou a rotação dos motores. Válvulas Reguladoras de Fluxo Bidirecional Válvulas Reguladoras de Fluxo Unidirecional Regulagem na entrada de ar: nesse caso as válvulas são montadas de modo que o estrangulamento seja feito na entrada do ar para o cilindro. O ar de retorno flui livremente para atmosfera. Ligeiras variações de carga na haste do pistão, provocadas, por exemplo, ao passar pela chave fim de curso, resultam em grandes diferenças na velocidade de avanço. Poe esta razão, a regulagem na entrada é utilizada para cilindros de simples ação ou de pequeno volume.
Regulagem da entrada de ar: Regulagem na saída de ar: Nesse caso o ar de alimentação entra livremente no cilindro, sendo estrangulado o ar na saída. Com isso o êmbolo fica submetido a duas pressões de ar. Esta montagem da válvula reguladora de fluxo melhora muito a conduta do avanço, razão pela qual a regulagem em cilindros de dupla ação deve ser feita na saída do ar da câmara do cilindro.
1.4 Combinações de Válvulas Válvulas Temporizadas Válvulas temporizadas são utilizadas para promover um retardo na emissão de um sinal. Normalmente, as válvulas temporizadas são compostas de uma válvula direcional 3/2 vias e acionada por piloto, uma válvula reguladora de fluxo unidirecional e um reservatório de ar. Válvula temporizadora normal fechada: Válvula temporizadora normal Aberta:
Em ambos os temporizadores, o tempo de retardo normal e de 0 a 30 segundos. Este tempo pode ser prolongado com um depósito adicional. Se o ar é limpo e a pressão constante, pode-se obter temporizações exatas. Exemplo de aplicação: 1.5 Confecção de Circuitos Pneumáticos Cadeia de Comandos: A disposição gráfica dos diferentes elementos é análoga a representação esquemática da cadeia de comando, ou seja, o fluxo dos sinais é de baixo para cima.
O quadro mostrado predetermina que o esquema seja desenhado sem considerar a disposição física real dos elementos, recomendando-se ainda representar todos os cilindros e válvulas direcionais, horizontalmente. Como exemplo, podemos considerar a seguinte disposição: No esquema acima se pode observar que o elemento fim de curso V1 é, na realidade, instalado no final do curso do cilindro. Entretanto, por se tratar de um elemento de sinal, a mesmo está representado na parte inferior do esquema. 1.6 Designação dos Elementos Pneumáticos. Dois tipos de designação são mais utilizados: - Por algarismos; - Por letras. Identificação por algarismos: Cada elemento dentro de um circuito pneumático tem sua função e, para sua identificação é utilizada a seguinte regra: A identificação é composta de um número de grupo e a numeração seguinte indica a função do elemento. Classificação dos grupos: Grupo 0: Elementos que constituem a alimentação de energia. Grupo 1,2,3... Designação das diversas cadeias de comando. O sistema de numeração esta orientado segundo as funções dos elementos e tem a vantagem, na prática, de se conhecer a atuação do sinal de cada elemento por intermédio da numeração.
Numeração contínua:.0 Elemento de Trabalho, ex.: 1.0 ; 2.0....1 Elemento de Comando, ex.: 1.1; 1.2....2;.4 Elemento de sinais Avanço, ex.: 2.2; 2.4... (números pares).3;.5 Elementos de sinais Retorno, ex.: 1.3; 2.5... (números ímpares).01;.02 Elementos auxiliares Avanço par e retorno ímpar Identificação por letras: Este método é muito importante no estudo de esquemas para comandos programados em função da trajetória. Os elementos de trabalho são identificados por letras maiúsculas e os fins de curso com letras minúsculas, identificados em função da sua posição e dos cilindros que os acionam. A, B, C... Elementos de trabalho ao, bo, co,... Elementos de sinais (fim de curso) no retorno da haste. a1, b1, c1,... Elementos de sinais ( fim de curso) no avanço da haste Neste sistema, fica fácil a identificação de imediato que o elemento de sinal fica acionado, quando o elemento de trabalho passa a uma determinada posição.
Representação Simbólica:
2 Representação dos Movimentos Pneumáticos A seqüência de movimentos e estados de comutação de elementos de trabalho e de comando de forma que a seqüência de operação fique facilmente visível na elaboração do projeto pneumático nos obriga a determinar formas apropriadas de representação dos movimentos. A partir de um problema que envolve uma determinada seqüência de operação, as normas de representação são as seguintes: Como exemplo da figura: Pacotes que chegam por um transportador são elevados por um cilindro pneumático A e empurrados para outro transportador por um cilindro B. Existe uma condição em que o cilindro B somente retorne quando o cilindro A tiver alcançado sua posição inicial. 2.1 Representação por Ordem Cronológica. A ordem cronológica, como mostrado na tabela acima, indica a seqüência operacional ou os passos de cada fase do sistema e o movimento ou trajeto executado por cada cilindro. Essa representação forma os diagramas de funcionamento utilizados para representação das seqüências funcionais de comandos.
Esses diagramas de funcionamento são a base para elaboração dos esquemas funcionais de cada projeto. Na representação dos comandos seqüenciais destacam-se dois principais tipos de diagramas: Diagrama de Movimentos; Diagrama de Comandos. O diagrama de movimentos tem como função representar o estado dos elementos de trabalho. O diagrama de comando fornece as informações dos elementos de comando, individualmente. 2.2 Diagrama de Movimentos 1. DIAGRAMA TRAJETO-PASSO Esse diagrama representa a seqüência de operação dos elementos de trabalho. Indica o movimento desse elemento em relação a cada passo ( variação do estado inicial deste elemento). Construção do diagrama: - Os passos devem ser desenhados horizontalmente com as mesmas distancias. - O trajeto não se desenha em escala, mas deve ser igual para cada unidade. - No caso de existirem diversos elementos de trabalho, a representação deve ser da mesma maneira, fazendo a correspondência de cada passo ( uns sobre os outros). - Os passos sempre colocados horizontalmente e com as mesmas distancias. - O trajeto não precisa ser em escala e deve ser igual para cada unidade (cilindro).
- A distancia vertical entre os trajetos não deve ser muito pequena ( de 1/2 a 1 passo). - Pode ser introduzidos passos intermediários caso, durante o movimento, uma chave fim de curso for colocada na posição central do cilindro, ou pela modificação da velocidade do avanço. - A indicação da unidade em questão sempre colocada do lado esquerdo. 2. DIAGRAMA TRAJETO TEMPO No diagrama trajeto passo são representados os elementos de trabalho de percurso planificado ( comandos e seqüência guiados pelo processo). No diagrama trajeto tempo, a dependência cronológica da seqüência é representada fundamentalmente ( comandos guiados por tempo). Quando da necessidade de elaborar os diagramas envolvendo elementos rotativos de trabalho ( motores pneumáticos ou cilindros rotativos), a modificação da condição, não passa ao longo de todo um passou, mas diretamente na linha de tempo. 3. DIAGRAMA DE COMANDO Nesse diagrama colocam-se os estados de comutação dos elementos de sinais e dos elementos de processamento de sinais, sobre cada passo, não considerando os tempos de comutação. Como exemplo, o elemento abaixo é acionado no passo 2 e retorna a posição de repouso no passo 5:
O diagrama de comando sempre deve estar acompanhado do diagrama de movimento indicado (trajeto-passo ou trajeto-tempo), se apresentando da seguinte maneira: 3. Desenvolvimento de Esquema de Comandos Voltando ao exemplo dos pacotes que cehgam sobre uma esteira, são elevados por um cilindro pneumatico e empurrados para uma segunda esteira. O cilindro B so pode retornar quando o cilindro A tiver alcancado a posicao final da esteira. O sinal de partida deve ser dado por um botao manual que iniciará cada ciclo de trabalho.
3.1 SEQUENCIA DE PROJETO 1ᵒ Passo: Determinar o diagrama de movimentos 2ᵒ Passo: Colocar no diagrama de movimentos os elementos de sinais 3ᵒ Passo: Destacar os elementos de trabalho 4ᵒ Passo: Destacar os elementos de comando
5ᵒ Passo: Destacar os elementos de sinais, porem, sem os símbolos de acionamento 6ᵒ Passo: 7ᵒ Passo: 8ᵒ Passo: 9ᵒ Passo: Destacar os elementos de Prod.; Trat.; e Distrib. de ar; Traçar as linhas dos condutores de sinais e comando; Numerar os elementos; Colocar no esquema a posição correta dos elementos fim de curso, conforme o diagrama trajeto passo. 10ᵒ Passo: 11ᵒ Passo: Verificar se é necessário modificar a posição de alguma válvula em função de sinais permanentes ou alguma anulação; Determinar os tipos de acionamento dos elementos de sinais.
Via de regra, no diagrama de comando deve-se observar os sinais que influenciam o mesmo cilindro e estão desenhados na mesma cadeia de comandos. Caso eles tenham efeitos contrários, como por exemplo, 1.2 e 1.3, uma contra pressão parece quando comandados simultaneamente. Por essa razão, no diagrama de comandos, deve-se representar os elementos um abaixo do outro. Pelo diagrama podemos observar que não existe a necessidade de desligamento ou a indicação de alguma contra pressão no circuito pneumático. O elemento de sinal 1.2 não tem sinal 1 antes do passo 3. Como se trata de acionamento por botão manual, caso o botão 1.2 permanecer acionado, o sinal em 1.3 ficara bloqueado e o movimento ficara parado no passo 3 ate que o sinal seja liberado. No exemplo apresentado, resta considerar que a válvula 2.3 esta acionada na posição de partida (aberta). Cabe observar que, quando o cilindro A avançar 2.3 ficara livre, não havendo contra pressão em 2.1. O circuito final se apresenta:
4. Representação dos Elementos TRANSFORMACAO DE ENERGIA
COMANDO E REGULAGEM DE ENERGIA VALVULAS DIRECIONAIS
VALVULAS DE BLOQUEIO
VALVULAS DE PRESSAO VALVULAS DE FLUXO
VALVULAS DE FECHAMENTO VALVULA REGULADORA DE FLUXO COM VALVULA DE RETENCAO EM LIGACAO PARALELA TRANMISSAO DE ENERGIA
ACIONAMENTO PECAS MECANICAS
MEIOS DE ACIONAMENTO ACIONAMENTO MUSCULAR (MUSCULAR) ACIONAMENTO MECANICO
ACIONAMENTO ELETRICO ACIONAMENTO POR PRESSAO
ACIONAMENTO COMBINADO
APARELHOS DIVERSOS
SIMBOLOS ESPECIAIS NÃO NORMALIZADOS AMPLIFICADORES
CONVERSORES DE SINAIS NÃO NORMALIZADOS CONTADORES NÃO NORMALIZADOS