DEFINIÇÃO: PNEUMÁTICA Pneumática: (do grego pneumos com o significado de respiração) pode ser entendida como sendo o conjunto de todas as aplicações que utilizam a energia armazenada e transmitida pelo AR COMPRIMIDO. Na Engenharia Industrial, a Pneumática é a realização técnica de acionamentos lineares e rotativos, através de atuadores pneumáticos, com seus respectivos elementos de comando, 1 de sinal e de processamento de sinal.
DEFINIÇÃO: AR COMPRIMIDO Ar Comprimido: é um produto dotado de alta energia, resultado de uma transformação termodinâmica sofrida pelo ar atmosférico por meio do consumo de trabalho mecânico de compressão realizado por uma máquina térmica, denominada Compressor. Lembrar: Termodinâmica é a parte da Física que estuda as transformações e as trocas de energia nos processos com os gases e o Ar é um gás. Trata-se da relação entre calor e o trabalho. 2
APLICABILIDADE DA PNEUMÁTICA O campo de aplicações da pneumática pode ser compreendido considerando-se as vantagens e limitações do uso do ar como meio de: Armazenamento; Transmissão de energia. Em conjunto com: Força; Velocidade; Potência; e precisão em seu sistema de atuação. 3
VANTAGENS E DESVANTAGENS Vantagens: Energia facilmente transportável; armazenável e O ar é constantemente renovável pela sucção do compressor, sem canalizações de retorno; O ar como fluido de trabalho, não causa problemas ao meio ambiente; Velocidades dos grandes; atuadores relativamente Fácil integração com a microeletrônica; Possibilidade de integração com sistemas de controle e automação; 4 Boa relação potência/peso;
VANTAGENS E DESVANTAGENS Vantagens: Padronização e robustez dos componentes pneumáticos; Enorme flexibilidade de usos e aplicações; Durabilidade, segurança e fácil de operação; Utilizável em ambientes explosivos; A sobrecarga não causa problemas de danos nos componentes; Praticamente insensível às mudanças de temperaturas os componentes podem ser usados em altas temperaturas. 5
VANTAGENS E DESVANTAGENS Desvantagens ou limitações: Não uniformidade de deslocamento do atuador quando as forças são variáveis compressibilidade; Limitação das forças máximas de trabalho; Pouco amortecimento, devido à baixa viscosidade do ar, propiciando oscilações no movimento; Maiores custos de energia com o ar comprimido, comparados com os de energia elétrica; Liberação de óleo nebulizado no ambiente quando não há canalizações de retorno do ar. 6 Ruídos;
VELOCIDADES DOS ATUADORES As velocidades usuais em atuadores lineares: de 30 a 1500 mm/s. Em casos especiais: pode atingir valores de 4 a 5 m/s. Baixas velocidades da ordem de 0,5 mm/s a100 mm/s: utilizar cilindro hidropneumático uma melhor uniformidade de deslocamento: elimina oscilações e trepidações causadas pela 7 compressibilidade do ar.
CILINDRO HIDROPNEUMÁTICO 8
CIRCUITO HIDROPNEUMÁTICO Fonte: https://www.parker.com/literature/brazil/apostila_m1001_1_br.pdf, págs. 121 e 122. Consulta: 01/08/2017. 9
FORÇAS OBTIDAS EM ATUADORES As forças usuais obtidas em atuadores lineares são limitadas pelas máximas de pressão e diâmetro disponível. Os custos para obtenção do ar comprimido crescem com o aumento da pressão de trabalho. Em certas instalações a geração de ar comprimido pode atingir 30% ou mais da eletricidade consumida. Algumas companhias nos EUA usam valores de 6,40 a 10,60 dólares por 1000 m 3 de ar. Exemplo: um compressor consome em aproximadamente de 7 a 8 kw para produzir 1 kw de 10 ar comprimido.
FORÇAS OBTIDAS EM ATUADORES Valores adotados de pressão em aplicações industriais: de até 12 bar na saída do compressor; E de até 6 a 8 bar no suprimento da válvula que alimenta o atuador. Para evitar consumos excessivos de ar comprimido utiliza-se cilindros: com diâmetros não maiores que 200 a 250 mm. Portanto, as forças de trabalho ficam limitadas: em valores máximos usuais de 30000 N. 11
FORÇAS TÍPICAS EM ATUADORES LINEARES PARA AS PRESSÕES E DIÂMETROS DE CILINDROS. 12
POTÊNCIA ESPECÍFICA EM ATUADOR Se localizam numa faixa de 0,01 a 25 kw. Operação de fixação ou de bloqueio (v = 0): a pneumática é vantajosa grande intervalo de parada, sem superaquecimento ou dissipação de calor. Em dispositivo de tensionamento de tiras de papel ou tecido utiliza-se: válvula proporcionai de pressão => a rapidez de resposta dos atuadores pneumáticos e a capacidade de controlar as forças numa faixa de valores contínuos. 13
Válvula Proporcional Pneumática Reguladora de Pressão (Fonte: NORGREN) Converte um sinal elétrico variável de entrada em um sinal proporcional de alguma outra variável pneumática/hidráulica. Dependendo da aplicação, pode-se distinguir as válvulas proporcionais em várias categorias. Exemplo: Símbolo Gráfico: Controle para Ajuste de Pressão: Curva característica de uma válvula proporcional de pressão: Controle de pressão ajustado eletronicamente, no qual o dispositivo de ajuste manual é substituído por um posicionador elétrico (solenoide proporcional). 14
Posicionador Pneumático com utilização de Válvula Proporcional Direcional Pneumática: Correspondente Válvula: 15
PRECISÃO EM SISTEMA PNEUMÁTICO É possível obter posicionamento em atuador: na ordem de 0,05 a 0,1 mm. Com repetibilidade de: ± 0,01 mm em cursos da ordem de 100 a 2000 mm, com velocidades máximas de até 4 m/s. 16
FIM 17
CILINDRO HIDROPNEUMÁTICO 18