1. INTRODUÇÃO COMANDOS INTUITIVOS BÁSICOS Os circuitos pneumáticos e eletropneumáticos cujas ações são simples (avanço e retorno de um atuador com algumas poucas condições), são chamados de comandos intuitivos, isto é, são circuitos elaborados sem metodologias específicas. Embora não se tenha uma fórmula mágica para que os circuitos sejam elaborados corretamente, alguns procedimentos podem facilitar esta tarefa: a) Identificar o surgimento da necessidade Um sistema industrial, um equipamento ou uma máquina são automatizados para que tarefas repetitivas ou inseguras ou improdutivas possam ser realizadas de maneira confiável e economicamente atrativa. Assim, não se automatiza por automatizar! b) Estudo detalhado do enunciado do problema O enunciado oferece uma apresentação geral do problema no que diz respeito às suas condições mínimas de utilização. Não obstante, é o próprio projetista quem deve buscar as condições de operação lembrando que, quanto mais informações conseguir a respeito da utilização do sistema automatizado, maior a probabilidade de sucesso do projeto. Em resumo, é o próprio projetista quem elabora o enunciado do problema e busca refiná-lo. c) Determinação dos elementos de trabalho Os elementos de trabalho em sistemas pneumáticos permitem a realização de movimentos. Estes movimentos podem ser rotativos ou lineares alternativos. Logicamente, também é atribuição do projetista especificar o atuador correto para a execução da tarefa. d) Determinação da estratégia de acionamento (exclusivamente pneumática ou eletropneumática) Novamente, o projetista deve determinar a forma de energia de acionamento dos atuadores. Basicamente, num contexto geral, são utilizadas: pneumática; hidráulica; elétrica. Por outro lado, a tendência atual é a utilização da elétrica e da eletrônica para a parte de sinal dos circuitos, ficando a pneumática pura para as situações industriais em que o chaveamento elétrico signifique risco à segurança de operação (algumas indústrias químicas, alimentícias, de produtos inflamáveis, GLP, etc.). e) Esboço da solução É um procedimento onde o projetista pode ter a visão geral, no papel, da solução por ele proposta. f) Simulação da solução
Nesta etapa, o projetista, mentalmente, simula os caminhos de passagem do ar e as posições de comutação das válvulas. O exercício da simulação desenvolve a habilidade do projetista em raciocinar de maneira abstrata sobre um determinado circuito. g) Elaboração do circuito definitivo empregando as convenções e normas para representação dos esquemas pneumáticos e eletropneumáticos (numeração dos elementos, identificação das vias, identificação das mangueiras, etc.). Conforme se aciona diretamente ou não um determinado atuador, os comando são classificados em comando diretos ou indiretos. 2. COMANDOS DIRETOS São aqueles comandos em que o atuador (i.e., elemento de trabalho) está conectado diretamente ao elemento de comando (normalmente, uma válvula direcional) e este apresenta também a função de elemento de sinal. A seguir apresentaremos alguns exemplos de acionamentos diretos, sempre em função de um enunciado dado. 2.1 COMANDO DIRETO, PNEUMÁTICO, DE UM CILINDRO DE SIMPLES AÇÃO ENUNCIADO: A haste de um cilindro de simples ação deverá avançar quando for acionado o botão de uma válvula pneumática. Quando o botão deixar de ser pressionado, a haste deverá voltar a sua posição inicial. a)posição de partida b)acionado ANÁLISE: Na posição de partida (i.e., após montagem da instalação e conexão do ar na rede), observa-se que a haste do cilindro de simples ação (1.0) está recuada. A válvula direcional (1.1) está em sua posição fechada (retorno por mola) e tem a via de pressão P bloqueada e a via de trabalho A está em escape (conexão R ).
Ao se acionar o botão da válvula 3/2 vias (seta), a via de pressão permite a passagem de ar para a via de trabalho e bloqueia o escape. O ar comprimido pode fluir até o cilindro e, vencendo a força da mola e os atritos internos, permite o avanço da haste. Se o botão deixa de ser pressionado, a haste retorna imediatamente. Na figura b, a câmara foi representada em cinza para se ter idéia do ar sob pressão; esta representação é, contudo, meramente didática. Alternativamente, em representações simplificadas e esboços, pode-se omitir o elemento de energia (0.1-unidade de conservação) na representação do circuito. Assim, o circuito teria a representação abaixo: 2.2 COMANDO DIRETO, PNEUMÁTICO, DE UM CILINDRO DE DUPLA AÇÃO ENUNCIADO: A haste de um cilindro de dupla ação deverá avançar quando for acionado o botão de uma válvula pneumática. Quando o botão deixar de ser pressionado, a haste deverá voltar a sua posição inicial. ANÁLISE: Na posição de partida observa-se que a haste do cilindro de dupla ação (1.0) está recuada. A válvula direcional (1.1) está em sua posição de repouso (retorno por mola), a via de trabalho A está em escape através da conexão R e a segunda via de trabalho B está recebendo pressão por meio da via P. Ao se acionar o botão da válvula 4/2 vias (seta), a via de pressão permite a passagem de ar para a via de trabalho A e o ar comprimido que estava na câmara traseira vai para escape através de R. O ar comprimido pode fluir até a câmara dianteira do cilindro e,
vencendo os atritos internos, permite o avanço da haste. Se o botão deixa de ser pressionado, a haste retorna imediatamente. Veja-se que, pelo enunciado, ambos os itens 2.1 e 2.2 apresentam o mesmo efeito final, isto é, ao se acionar um botão, a haste de um cilindro pneumático avança. 3. COMANDOS INDIRETOS São aqueles comandos em que o atuador está conectado diretamente ao elemento de comando e este recebe as informações de processamento por meio de um elemento de sinal. A seguir apresentaremos alguns exemplos de acionamentos indiretos. Em geral, os comandos indiretos permitem a separação da parte de comando da parte de sinal. Isto quer dizer que as dimensões do elemento de sinal não precisam ser compatíveis, em termos de vazão e porte, com as do atuador. 3.1 COMANDO INDIRETO, PNEUMÁTICO, DE UM CILINDRO DE SIMPLES AÇÃO ENUNCIADO: A haste de um cilindro de simples ação deverá avançar quando for acionado o botão de uma válvula pneumática. Quando o botão deixar de ser pressionado, a haste deverá voltar a sua posição inicial. ANÁLISE: Na posição de partida observa-se que a haste do cilindro de simples ação (1.0) está recuada. A válvula direcional de comando (1.1) está em sua posição fechada (retorno por mola), tem a via de pressão P bloqueada e a via de trabalho A está em escape (conexão R ). Além disso, a via de pilotagem Z está sem ar (ou seja, está em escape através do R da válvula 1.2). Ao se acionar o botão da válvula 1.2 (seta), a via de pressão permite a passagem de ar para a via de trabalho e bloqueia o escape. O ar comprimido pode fluir até a via de pilotagem Z, permitindo a comutação da mesma. Assim, através da válvula 1.1, o ar comprimido pode fluir até o cilindro e, vencendo a força da mola e os atritos internos, permite o avanço da haste. Se o botão deixa de ser pressionado, a válvula 1.2 permite o escape da pilotagem de 1.1 e a haste retorna imediatamente. Observe-se que as dimensões do cilindro só devem ser compatíveis com as da válvula 1.1.
4. APLICAÇÕES Alguns exemplos serão desenvolvidos, aplicando os conhecimentos vistos. É importante analisar, cuidadosamente, os enunciados e ter em mente a topologia dos circuitos. Embora seja interessante, não é imprescindível saber o funcionamento de todos componentes internos das válvulas. EXERCÍCIO 1: Completar o circuito abaixo para que a haste do CDA avance quando for acionado o botão da válvula de 3/2 vias e retorne quando o botão deixar de ser acionado. Numerar também os componentes e vias de cada uma das válvulas. EXERCÍCIO 2: Completar o circuito abaixo para que a haste do CDA avance quando for acionado o botão da válvula de 3/2 vias e retorne quando o botão deixar de ser acionado. Numerar também os componentes e vias de cada uma das válvulas. EXERCÍCIO 3: Elaborar o circuito pneumático para que a haste de um cilindro de simples ação avance quando for acionado um botão e permaneça nesta posição mesmo após o botão deixar de ser pressionado. O retorno se dará quando for acionado um pedal.
EXERCÍCIO 4: Elaborar o circuito pneumático para que a haste de um cilindro de dupla ação avance quando for acionado um botão A e permaneça nesta posição mesmo após o botão deixar de ser pressionado. O retorno se dará quando for acionado um botão B. EXERCÍCIO 5: Elaborar os circuitos eletropneumáticos para: a) acionamento direto de um CSA; b) acionamento direto de um CDA; c) acionamento indireto de um CSA; d) acionamento indireto de um CDA. EXERCÍCIO 6: Elaborar o circuito eletropneumático para que a haste de um cilindro de dupla ação avance quando for acionado um botão S1 e permaneça nesta posição mesmo após o botão deixar de ser pressionado. O retorno se dará quando for acionado um botão S2. Apresentar duas soluções distintas (uma usando válvula de duplo solenóide e outra usando válvula de simples solenóide). EXERCÍCIO 7: Elaborar um circuito pneumático que funcione conforme segue: Ao se pressionar um botão A, a haste de um cilindro de dupla ação avança e permanece avançada mesmo após o botão deixar de ser pressionado. Se for pressionado novamente o botão, a haste recuará. EXERCÍCIO 8: Idem ao exercício 7, porém a cada 2 toques no botão A a haste avança e em outros 2 toques ela recua.