SEM0540 Elementos de Automação Introdução a Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos Prof. Dr. Thiago Boaventura tboaventura@usp.br Prof. Dr. José Guilherme Sabe equitron@equitron.com.br São Carlos, 19/06/18
Conteúdo - - Princípios básicos Circuito e componentes básicos - Aplicações - Exemplos - - Introdução e princípios básicos Circuito e componentes básicos - Aplicações - Take-home messages - Bibliografia 2 / 122
Conteúdo - - Princípios básicos Circuito e componentes básicos - Aplicações - Exemplos 3 / 122
Fluidos Óleo mineral Escoam Água Deformam-se 4 / 122
Óleo mineral Prós e contras Lubrificante Temperaturas de operação Baixa condutividade Inflamável térmica 5 / 122
Água Prós e contras Não poluente Baixo Custo Baixa Compressibilidade Corrosão Congelamento e Vazamentos evaporação Internos 6 / 122
Pressão P = F A p = mv [Pa] apple N m 2 [bar] 1 bar = 10 5 Pa 7 / 122
Princípio de Pascal P A = P B ) F A A A = F B A B Blaise Pascal 1623 1662 P = F A wikipedia 8 / 122
Vazão volumétrica Q = V t apple m 3 s apple l min 1.500 m3 11.000 m3 s =1.5 106 l s s = 11 106 l s 9 / 122
POTÊNCIA = ESFORÇO X FLUXO = FORÇA X VELOCIDADE Mecânico = TENSÃO X CORRENTE Elétrico = PRESSÃO X VAZÃO Fluidos 10 / 122
POTÊNCIA = ESFORÇO X FLUXO Fluidos = PRESSÃO X VAZÃO 11 / 122
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Princípio de Bernoulli "Se a velocidade de uma partícula de um fluido aumenta enquanto ela se escoa ao longo de uma linha de corrente, a pressão do fluido deve diminuir e vice-versa" Daniel Bernoulli 1700 1782 1739 13 / 122
Vantagens e desvantagens Potência/Peso Rápidos Autolubrificados Alto custo inicial Baixo rendimento 14 / 122
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Circuito básico 16 / 122
Unidade de potência 17 / 122
Unidade de potência Reservatório 18 / 122
Unidade de potência Bomba 19 / 122
Unidade de potência Válvula de alívio 20 / 122
Unidade de potência Filtro 21 / 122
Unidade de potência Motor elétrico Resfriador 22 / 122
Circuito de atuação Atuadores Válvulas 23 / 122
Circuito de atuação Válvulas Válvulas de controle direcional Válvulas auxiliares 24 / 122
Válvula auxiliares Válvulas auxiliares 25 / 122
Válvula auxiliares 26 / 122
Válvulas direcionais 27 / 122
Válvulas direcionais Posição 1 5 vias (portas) Posição 2 Válvula direcional 5/2 28 / 122
Válvulas direcionais A B P T 4/3 acionada por duplo solenóide e centralização por mola 29 / 122
Válvulas direcionais P A B T [ LunchBoxSessions.com ] 30 / 122
Válvulas Identificação das vias 31 / 122
Válvulas Identificação das vias 32 / 122
Válvulas Identificação das vias 33 / 122
Válvulas direcionais 34 / 122
Válvulas direcionais [ LunchBoxSessions.com ] 35 / 122
Válvulas on/off Baixo custo Design simples Inflexibilidade 36 / 122
Válvulas proporcionais Aceleração gradual Versatilidade Baixa Precisão Largura de banda limitada 37 / 122
Servo válvulas Alta precisão Largura de banda elevada Alto custo 38 / 122
Circuito de atuação Atuadores 39 / 122
Atuadores Lineares Oscilantes Rotativos Especiais 40 / 122
Cilindros hidráulicos Simples ação Simples ação com retorno por mola Dupla ação Lineares Oscilantes Rotativos Especiais 41 / 122
Cilindros hidráulicos Haste dupla Sem haste 42 / 122
Osciladores hidráulicos 43 / 122
Osciladores hidráulicos Palhetas Cremalheira e pinhão 44 / 122
Motores hidráulicos 45 / 122
Motores hidráulicos Densidade de potência Carga máxima estática 46 / 122
Atuadores especiais 47 / 122
Conteúdo - - Princípios básicos Circuito e componentes básicos - Aplicações - Exemplos 48 / 122
na indústria 49 / 122
móvel 50 / 122
na construção 4x 51 / 122
na demolição 2x 52 / 122
na mineração 53 / 122
no campo 54 / 122
nos carros 55 / 122
nos aviões 56 / 122
na robótica 57 / 122
na robótica 58 / 122
Conteúdo - - Princípios básicos Circuito e componentes básicos - Aplicações - Exemplos 59 / 122
Circuito hidráulico #1 Um cilindro de ação dupla de avançar, mediante o acionamento da alavanca de uma válvula direcional. Soltando-se a alavanca, o cilindro deve retornar a sua posição inicial. 60 / 122
Circuito hidráulico #1 61 / 122
Circuito hidráulico #3 O eixo de um motor hidráulico reversível deve girar em ambos os sentidos de rotação e parar, sob o comando de uma válvula direcional. 62 / 122
Circuito hidráulico #3 63 / 122
Circuito hidráulico #4 Por meio de um circuito regenerativo, um cilindro hidráulico, com diferencial de áreas de 2 para 1, deve se movimentar apresentando forças e velocidades iguais, tanto no avanço como no retorno 64 / 122
Circuito hidráulico #4 65 / 122
Conteúdo - - Introdução e princípios básicos Circuito e componentes básicos - Aplicações 66 / 122
Éolo PNEUMÁTICA 67 / 122
PNEUMA +THIKE fôlego, sopro + arte, técnica Ciência e tecnologia que trata do uso do ar ou gases neutros como meio de transmissão de potência. 68 / 122
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Os primórdios da pneumática Ctesíbios: o pai da pneumática Alexandria, 270 a.c. Hero: o discípulo 70 / 122
Os primórdios da pneumática James Watt: a primeira máquina a vapor automatizada Revolução Industrial 1736 1819 71 / 122
no séculos XVI e XVII Francis Bacon Galileu Galilei Otto von Guericke Robert Boyle (1561 1626) (1564 1642) (1602 1686) (1627 1691) 72 / 122
Conteúdo - - Introdução e princípios básicos Circuito e componentes básicos - Aplicações 73 / 122
Ar: um fluido! Escoam Deformam-se 74 / 122
Pressão P = F A [Pa] [bar] apple N m 2 1 bar = 10 5 Pa Lei dos gases ideais 75 / 122
Compressibilidade do ar P 1 V 1 T 1 = P 2V 2 T 2 76 / 122
Velocidade do som 77 / 122
Velocidade do som No ar, depende da: Representa um limite na velocidade Ondas de compressão de propagação de ondas de pressão 78 / 122
Velocidade do som 79 / 122
Vazão em válvulas A máxima vazão mássica que pode passar através de qualquer área ocorre à velocidade do som! 80 / 122
Vazão em válvulas fenômeno da saturação 81 / 122
Vazão em válvulas na prática: 0, 2 <b<0.45 82 / 122
Vantagens da pneumática Acessibilidade do fluido Limpeza Distribuição Custos Segurança Velocidade 83 / 122
Desvantagens da pneumática Compressibilidade Força limitada Poluição sonora 84 / 122
Conteúdo - - Introdução e princípios básicos Circuito e componentes básicos - Aplicações 85 / 122
Circuito básico Produção e condicionamento Compressor Reservatório de ar comprimido Filtro regulador e lubricador Atuação Válvula Cilindro 86 / 122
Suprimento de ar Parker 87 / 122
Suprimento de ar 88 / 122
Suprimento de ar 89 / 122
Suprimento de ar 90 / 122
Suprimento de ar 91 / 122
Rede de distribuição 92 / 122
Rede de distribuição 93 / 122
Válvulas 94 / 122
Válvulas Válvulas de Válvulas controle direcional auxiliares 95 / 122
Válvulas direcionais Válvulas de Pilotagem pneumática controle direcional 96 / 122
Válvulas direcionais Válvula de isolamento (Elemento OU ) Válvulas auxiliares 97 / 122
Válvulas direcionais Válvula de simultaneidade (Elemento E ) Válvulas auxiliares 98 / 122
Atuadores pneumáticos Lineares Oscilantes Rotativos Especiais 99 / 122
Cilindros pneumáticos 100 / 122
Cilindros pneumáticos 101 / 122
Osciladores pneumáticos 102 / 122
Osciladores pneumáticos 103 / 122
Osciladores pneumáticos 104 / 122
Motores pneumáticos 105 / 122
Motores pneumáticos 106 / 122
Motores pneumáticos 107 / 122
Motores pneumáticos Menor dimensão e peso Carga máxima estática 108 / 122
Atuadores especiais 109 / 122
Atuadores especiais 110 / 122
Atuadores especiais 111 / 122
Conteúdo - - Introdução e princípios básicos Circuito e componentes básicos - Aplicações 112 / 122
na automação industrial 113 / 122
na automação industrial 114 / 122
na automação industrial 115 / 122
na automação industrial 116 / 122
Conteúdo - Take-home messages - Bibliografia 117 / 122
Prós e contras Potência/Peso Baixo rendimento 118 / 122
Prós e contras Acessibilidade do fluido Custos Limpeza Velocidade Compressibilidade Força limitada 119 / 122
Campos de aplicação em automação (HESSE, 2000) (H) sistemas hidráulicos (M) conjuntos motor elétrico-fuso (P) pneumática (S) motor de passo 120 / 122
Referência bibliográfica De Negri, V.J. PARTE II - Sistemas Pneumáticos para Automação. LASHIP, UFSC, 2001. Festo Didactic, Apostila Painel simulador de Industrial e Eletro-hidráulica. 121 / 122