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Festo Didactic TaC - Treinamento e Consultoria

Peter Croser, Frank Ebel

Pneumática Nível Básico

Festo

Festo Didactic TaC - Treinamento e Consultoria

Ordem nº: 09131 Descrição: PNEUM.GS.LEHRB Designação: D.LB-TP101-1-GB Edição: 10/2002 Layout: B. Huber Gravuras: D. Schwarzenberger, T. Ocker Autor: P. Croser, F. Ebel

© Copyright por Festo Didactic GmbH & Co., 73770 Denkendorf 2002

São proibidas a cópia, distribuição e utilização deste documento, bem como a comunicação de seu conteúdo a outros sem autorização expressa. Os transgressores serão responsáveis pelo pagamento dos danos. Todos os direitos reservados, em particular o direito de registro de patente, modelo de utilidade ou design ornamental.

CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS DA PNEUMÁTICA4
1.1 FUNDAMENTOS DA FÍSICA5
CAPÍTULO 2 DISTRIBUIÇÃO E GERAÇÃO DE AR10
2.1 PREPARAÇÃO DE AR1
2.3 RESERVATÓRIOS15
2.4 SECADORES DE AR17
2.6 UNIDADE DE TRATAMENTO DE AR25
CAPÍTULO 3 ATUADORES E ELEMENTOS DE TRABALHO36
3.1 CILINDROS DE SIMPLES AÇÃO37
3.2 CILINDROS DE DUPLA AÇÃO39
3.3 CILINDROS SEM HASTE45
3.4 CONSTRUÇÃO DO CILINDRO48
3.5 CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO DO CILINDRO51
3.6 MOTORES57
3.7 INDICADORES ÓPTICOS59
38 OUTROS ELEMENTOS DE TRABALHO60
CAPÍTULO 4 VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL64
4.1 FUNCIONAMENTO65
4.2 VÁLVULA 2/2 VIAS6
4.3 VÁLVULA DE 3/2 VIAS6
4.4 VÁLVULA DE 4/2 VIAS78
4.5 VÁLVULA DE 4/3 VIAS80
4.6 VÁLVULA DE 5/2 VIAS82
4.7 VÁLVULA DE 5/3 VIAS85
4.8 VALORES DE FLUXO DAS VÁLVULAS86
4.9 OPERAÇÕES CONFIÁVEIS DE VÁLVULA87

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VÁLVULAS8
5.1 VÁLVULAS DE RETENÇÃO89
5.2 VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUXO96
5.3 VÁLVULAS DE PRESSÃO101
5.4 VÁLVULAS COMBINADAS103
CAPÍTULO 6 SÍMBOLOS E PADRÕES EM PNEUMÁTICA109
3.1 SÍMBOLOS E DESCRIÇÃO DOS COMPONENTES110
3.2 REQUISITOS DE SEGURANÇA PARA SISTEMAS PNEUMÁTICOS121
CAPITULO 7 COMANDO SEQUENCIAL124
6.1 SELEÇÃO E COMPARAÇÃO DO MEIO DE TRABALHO E DE CONTROLE126
6.2 TEORIA DE CONTROLE129

CAPÍTULO 5 VÁLVULAS DE RETENÇÃO, FLUXO E PRESSÃO, COMBINAÇÃO DE 6.3 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE CONTROL ........................................................................... 133

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Capítulo 1 Fundamentos da Pneumática

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1.1 Fundamentos da física

O ar é uma mistura de gases abundantes, com a seguinte composição: Aproximadamente 78% do volume de Nitrogênio

Aproximadamente 21% do volume de Oxigênio

O ar também contém traços de dióxido de carbono, argônio, hidrogênio, néon, hélio, criptônio e xenônio.

Para auxiliar na compreensão das leis naturais, bem como no entendimento do comportamento do ar e das dimensões físicas que serão empregadas, os dados foram utilizados a partir do “Sistema Internacional de Unidades”, abreviado por SI.

Unidades

Básicas Quantidade Símbolo Unidades

Comprimento L Metros (m) Massa M Quilograma (kg) Tempo t Segundo (s) Temperatura T Kelvin (K, 0 ºC = 273,15 K)

Unidades Derivadas Quantidade Símbolo Unidades

Força F Newton (N) = 1kg • m/s2 Área A Metros quadrados (m2) Volume V Metros cúbicos (m3)

Fluxo qv (m3/s) Pressão p Pascal (Pa)

1 Pa = 1 N/m2 1 bar = 105 Pa

Lei de Newton: Força = massa • aceleração

F = m • a Onde “a” é substituído pela aceleração devido à gravidade (g = 9,81 m/s2).

Pressão: 1 Pascal é igual a pressão constante em uma área de superfície de 1 m2, com força vertical de 1 N (Newton).

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A pressão que prevalece diretamente na superfície da Terra é conhecida como pressão atmosférica (pamb). Esta pressão também se refere como uma pressão de referência. A faixa acima dessa pressão é conhecida como faixa de sobre-pressão (pe > 0), a faixa abaixo é conhecida como faixa de vácuo (pe < 0). O diferencial de pressão atmosférica pe é calculado de acordo com a fórmula:

Pe = pabs – pamb

Isso é ilustrado pelo diagrama abaixo:

Figura 1.1 Pressão do ar

A pressão atmosférica não possui um valor constante. Esse valor varia conforme a localização geográfica e o clima.

A pressão absoluta pabs é o valor relativo à pressão Zero – Vácuo. Seu valor é igual à soma da pressão atmosférica e a sobre-pressão ou o vácuo. Na prática, são utilizados geralmente os medidores de pressão que indicam somente a sobre-pressão. O valor de pressão absoluta pabs é de aproximadamente 100 kPA (1 bar) maior.

Geralmente, em pneumática, todos os dados que dizem respeito à quantidade de ar se referem ao assim chamado estado padrão. De acordo com DIN 1343, o estado padrão é a condição da substância sólida, líquida ou gasosa, definida pela temperatura e pressão padrão.

Temperatura padrão: Tn = 273,15 K, tn = 0 ºC Pressão padrão: pn = 101325 Pa = 1,01325 bar

Pressão atmosférica flutuante

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1.1 Características do ar

Uma característica do ar é sua coesão mínima, isto é, as forças entre as moléculas, em pneumática, geralmente devem ser desconsideradas para condições operacionais. Como todos os gases, o ar não possui uma forma particular. Sua forma se altera sem a menor resistência, isto é, ele assume a forma conforme o que está à sua volta.

Figura 1.2

Lei de Boyle- Mariotte

Lei de Boyle-

Mariotte

O ar pode ser comprimido e se esforça para expandir. A relação aplicável é dada pela Lei de Boyle-Mariotte. Em temperatura constante, o volume de uma dada massa de gás é inversamente proporcional à pressão absoluta, isto é, o produto da pressão absoluta e do volume é constante para uma dada massa de gás.

p1 • V1 = p2 • V2 = p3 • V3 = Constante

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O exemplo seguinte ilustra os princípios acima. O ar na pressão atmosférica é comprimido por um compressor de ar para 1/7 de seu volume. Qual é a pressão do medidor de ar, presumindo-se um processo de temperatura constante? p1 • V1 = p2 • V2 p = p1 • V1 Observação: V2 / V1 = 1/7 p1 = pamb = 100 kPa = 1 bar p2 = 1 • 7 = 700 kPa = 7 bar absoluto

Portanto: pe = pabs – pamb = (700 - 100) kPa = 600 kPa = 6 bar

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