Pneumática e técnicas de comando

Pneumática e técnicas de comando

(Parte 1 de 4)

José Fernando Xavier Faraco Presidente da FIESC

Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio Dociatti Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Florianópolis 2005

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Equipe Técnica:

OrOrOrOrOrganização:ganização:ganização:ganização:ganização: Adagir Saggin Adalberto Silveira Guilherme de Oliveira Camargo Irineu Parolin Sandro Feltrin Vilmar Loshstein

RRRRRevisão Técnica:evisão Técnica:evisão Técnica:evisão Técnica:evisão Técnica: Guilherme de Oliveira Camargo

RRRRRevisão Ortográfica:evisão Ortográfica:evisão Ortográfica:evisão Ortográfica:evisão Ortográfica: Ana Lúcia Pereira do Amaral

Projeto Gráfico:Projeto Gráfico:Projeto Gráfico:Projeto Gráfico:Projeto Gráfico: Rafael Viana Silva

Capa:Capa:Capa:Capa:Capa: Rafael Viana Silva Samay Milet Freitas

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional de Santa Catarina w.sc.senai.br

Rodovia Admar Gonzaga, 2765 – Itacorubi. CEP 88034-001 - Florianópolis - SC Fone: (048) 231-4221 Fax: (048) 231-4331

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5PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

1 INTRODUÇÃO A PNEUMÁTICA121 INTRODUÇÃO A PNEUMÁTICA..............................121 INTRODUÇÃO A PNEUMÁTICA..............................121 INTRODUÇÃO A PNEUMÁTICA..............................121 INTRODUÇÃO A PNEUMÁTICA..............................12
1.1 Principio de Pascal13
2 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR152 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR.............................152 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR.............................152 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR.............................152 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR.............................15
2.1 Compressibilidade do ar15
2.2 Elasticidade do ar15
2.3 Difusibilidade do ar15
2.4 Expansibilidade do ar16
2.5 Peso do ar16
3 GRANDEZA PNEUMÁTICA173 GRANDEZA PNEUMÁTICA.....................................173 GRANDEZA PNEUMÁTICA.....................................173 GRANDEZA PNEUMÁTICA.....................................173 GRANDEZA PNEUMÁTICA.....................................17
3.1 Tabela de conversão entre unidades de pressão18
3.2 Variação da pressão atmosférica18
3.3 Tabela de variação da pressão atmosférica19
3.4 Tabela de conversão entre unidades de vazão19
5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO25............................25............................25............................25............................25
5.1 Tipos de compressores25
5.2 Compressor de êmbolo de simples estágio26
5.3 Compressor de êmbolo de duplo estágio26
5.4 Compressor de membrana27
5.5 Compressor de palhetas28
5.6 Compressor de parafuso28
5.7 Compressor roots29
5.8 Turbocompressor radial30
5.9 Turbocompressor axial31
5.10 Diagrama para seleção de compressores32
5.1 Tabela de tipos de regulagem34
5.12 Regulagem por descarga34
5.13 Regulagem por fechamento34
5.14 Regulagem por estrangulamento35
5.15 Regulagem intermitente35
6 RESER6 RESER6 RESER6 RESER6 RESERVVVVVAAAAATÓRIO DE AR COMPRIMIDOTÓRIO DE AR COMPRIMIDOTÓRIO DE AR COMPRIMIDOTÓRIO DE AR COMPRIMIDOTÓRIO DE AR COMPRIMIDO37.....................37.....................37.....................37.....................37
6.1 Reservatório de ar37
7 DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO7 DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO7 DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO7 DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO7 DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO38......................38......................38......................38......................38
7.1 Rede de distribuição ar38
7.2 Rede de distribuição em anel aberto39

ÍNDICE DE FIGURASÍNDICE DE FIGURASÍNDICE DE FIGURASÍNDICE DE FIGURASÍNDICE DE FIGURAS 7.3 Rede de distribuição em anel fechado...............................................................39

6PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

7.4 Rede de distribuição combinada40
7.5 Inclinação, tomadas de ar e drenagem da umidade (Fargon engenharia e indústria)40
7.6 Curvatura da tubulação41
7.7 Tabela de vazamentos41
7.8 Tabela de perda de carga4
7.9 Resfriador de ar e separador de condensados (Parker)45
7.10 Secagem por absorção (Parker)46
7.1 Esquematização da secagem por absorção (Parker)47
7.12 Secagem por refrigeração (Parker)48
8 UNID8 UNID8 UNID8 UNID8 UNIDADE DE CONSERADE DE CONSERADE DE CONSERADE DE CONSERADE DE CONSERVVVVVAÇÃO DE AR49AÇÃO DE AR......................49AÇÃO DE AR......................49AÇÃO DE AR......................49AÇÃO DE AR......................49
8.1 Unidade de conservação de ar (Parker)49
8.2 Simbologia detalhada e simbologia simplificada49
8.3 Filtro de ar comprimido (Parker)50
8.4 Regulador de ar comprimido com manômetro51
8.5 Barômetro tipo tubo de Bourdon (Parker)52
8.6 Lubrificador53
8.7 Demonstração do princípio de Venturi53
8.8 Tabela de lubrificantes54
9 VÁL9 VÁL9 VÁL9 VÁL9 VÁL VULAS PNEUMÁTICAS5VULAS PNEUMÁTICAS....................................5VULAS PNEUMÁTICAS....................................5VULAS PNEUMÁTICAS....................................5VULAS PNEUMÁTICAS....................................5
9.1 Número de posições5
9.2 Número de vias56
9.3 Tabela de meios de acionamento56
9.4 Tabela de procedimento de identificação de vias57
9.5 Simbologia de válvulas NA e NF57
9.6 Simbologia de válvula de centro fechado57
9.7 Simbologia de válvula de centro aberto positivo57
9.8 Simbologia de válvulas de centro aberto negativo58
9.9 Simbologia de válvulas de memórias58
9.10 Simbologia de escape livre58
9.1 Simbologia de escape dirigido58
9.12 Simbologia de válvulas em posição de repouso e posição de trabalho59
9.13 Válvula alternadora (Festo)59
9.14 Exemplo de aplicação da válvula alternadora59
9.15 Válvulas de duas pressões (Festo)60
9.16 Exemplo de aplicação da válvula de duas pressões60
9.17 Válvula de escape rápido61
9.18 Exemplo de aplicação de válvula de escape rápido61
9.19 Válvula de retenção61
9.20 Válvula reguladora de fluxo bidirecional (Festo)61
9.21 Válvula reguladora de fluxo unidirecional (Festo)62
9.2 Exemplo de regulagem fluxo primária62
9.23 Exemplo de regulagem fluxo secundária63
9.24 Válvula limitadora de pressão (Festo)63
9.25 Válvula de sequência (Festo)64
9.26 Exemplo de aplicação da válvula de sequência64
9.27 Válvulas de fechamento65
9.28 Exemplo de aplicação de temporizador pneumático normalmente fechado65
9.29 Temporizador pneumático NA (Festo)6

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 9.30 Divisor binário (Festo)...................................................................................6

7PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

10 ATUADORES PNEUMÁTICOS6710 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................6710 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................6710 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................6710 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................67
10.1 Esquema dos tipos de atuadores pneumáticos67
10.2 Atuadores lineares de simples ação67
10.3 Atuadores de mebrana plana (Parker)68
10.4 Atuadores lineares de dupla ação (Parker)68
10.5 Cilindro de impacto (Parker)69
10.6 Cinlindro Tandem (Parker)69
10.7 Cilindro de dupla ação com haste passante (Parker)70
10.8 Atuador linear de posições múltiplas (Parker)70
10.9 Cilindro com amortecimento nos fins de curso71
10.10 Nomograma de pressão e força72
10.1 Nomograma de flanbagem73
10.12 Tabela de dimensionamento das válvulas74
10.13 Motor de engrenagem (Parker)75
10.14 Motor de palhetas (Parker)75
10.15 Turbomotor (Parker)76
10.16 Motores de pistão (Parker)76
10.17 Cilindro rotativo (Festo)7
10.18 Oscilador de aleta giratória (Festo)7
1 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS781 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................781 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................781 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................781 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................78
1.1 Designação de elementos por número78
1.2 Designação de elementos por letras80
1.3 Válvula de gatilho80
1.4 Exemplo de sentido de acionamento do gatilho80
12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO81........81........81........81........81
12.1 Representação em seqüência cronológica81
12.2 Representação gráfica em diagrama de trajeto e passo82
12.3 Representação gráfica em diagrama de trajeto e tempo83
12.4 Esquema de comando de posição83
12.5 Esquema de comando de sistema84
13 TECNOL13 TECNOL13 TECNOL13 TECNOL13 TECNOL OGIA DO VÁCUOOGIA DO VÁCUOOGIA DO VÁCUOOGIA DO VÁCUOOGIA DO VÁCUO85......................................85......................................85......................................85......................................85
13.1 Princípio de geração do vácuo (Parker)85
13.2 Aplicações do vácuo (Parker)85
13.3 Ventosa padrão (Parker)87
13.4 Ventosa com fole (Parker)87
13.5 Caixa de sucção (Parker)8
13.7 Exemplo de cálculo de nível de vácuo89
13.8 Tabela de forças de levantamento89
13.9 Geradores de vácuo (Parker)90
13.10 Efeito Venturi (Parker)91

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 13.6 Diagrama da porcentagem de vácuo para obter a menor área de sucção possível..8 13.1 Comparação entre geradores, ventiladores e bombas de deslocamento positivo.......91

8PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

1 INTRODUÇÃO À PNEUMÁTICA121 INTRODUÇÃO À PNEUMÁTICA..............................121 INTRODUÇÃO À PNEUMÁTICA..............................121 INTRODUÇÃO À PNEUMÁTICA..............................121 INTRODUÇÃO À PNEUMÁTICA..............................12
1.1 Desenvolvimento da técnica do ar comprimido12
1.2 Princípio de Pascal13
1.3 Características da pneumática13
1.4 Aplicações da pneumática13
1.5 Composição de um sistema pneumático14
1.6 Características do ar comprimido14
1.6.1 De 7 a 10 o custo da energia pneumática14
2 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR152 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR.............................152 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR.............................152 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR.............................152 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR.............................15
3 GRANDEZAS PNEUMÁTICAS173 GRANDEZAS PNEUMÁTICAS.................................173 GRANDEZAS PNEUMÁTICAS.................................173 GRANDEZAS PNEUMÁTICAS.................................173 GRANDEZAS PNEUMÁTICAS.................................17
3.1 Pressão17
3.1.1 Pressão manométrica17
3.1.2 Pressão atmosférica17
3.1.3 Pressão absoluta17
3.1.4 Unidade de pressão17
3.1.5 Variação da pressão atmosférica em relação à altitude17
3.2 Vazão19
3.2.1 Unidades de vazão19
4 SIMBOL4 SIMBOL4 SIMBOL4 SIMBOL4 SIMBOL OGIA/RESUMOOGIA/RESUMOOGIA/RESUMOOGIA/RESUMOOGIA/RESUMO20..........................................20..........................................20..........................................20..........................................20
4.1 Linhas de fluxo20
4.2 Fontes de energia20
4.3 Acoplamentos21
4.4 Compressores21
4.5 Condicionadores de energia21
4.6 Válvulas direcionais2
4.7 Métodos de acionamento2
4.8 Conversores rotativos de energia23
4.9 Conversores lineares de energia23
4.10 Válvula controladoras de vazão23
4.1 Válvula de retenção24
4.12 Válvula reguladora de pressão24
4.13 Instrumentos de acessórios24
5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO25............................25............................25............................25............................25
5.1 Compressores25
5.1.1 Tipos de compressores25

SUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIO 5.1.2 Compressor de êmbolo.....................................................................26

9PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

5.1.3 Compressor de membrana27
5.1.4 Compressor de palhetas27
5.1.5 Compressor de parafuso28
5.1.6 Compressor roots29
5.1.7 Turbocompressores30
5.1.7.1 Turbocompressor radial30
5.1.7.2 Turbocompressor axial31
5.2 Diagrama para seleção de compressores31
5.3 Itens para seleção de compressores32
5.3.1 Volume de ar fornecido32
5.3.2 Pressão3
5.3.3 Acionamento3
5.3.4 Refrigeração3
5.3.5 Lugar de montagem3
5.4 Regulagem3
5.4.1 Regulagem de marcha em vazio34
5.4.2 Regulagem de carga parcial35
5.4.3 Regulagem intermitente35
5.5 Instalação dos compressores36
6 RESER6 RESER6 RESER6 RESER6 RESERVVVVVAAAAATÓRIO DE AR COMPRIMIDOTÓRIO DE AR COMPRIMIDOTÓRIO DE AR COMPRIMIDOTÓRIO DE AR COMPRIMIDOTÓRIO DE AR COMPRIMIDO37.....................37.....................37.....................37.....................37
7 DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO7 DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO7 DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO7 DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO7 DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO38.......................38.......................38.......................38.......................38
7.1 Rede de distribuição38
7.1.1 Rede de distribuição em anel aberto39
7.1.2 Rede de distribuição em anel fechado39
7.1.3 Rede de distribuição combinada39
7.1.4 Posicionamento40
7.1.5 Curvatura41
7.1.6 Vazamentos41
7.2 Diagrama para seleção de compressores42
7.2.1 Tubulações principais42
7.2.2 Tubulações secundárias42
7.2.3 Dimensionamento da rede condutora42
7.3 Preparação do ar comprimido4
7.3.1 Resfriador de ar e separador de condensados45
7.3.2 Secador de ar45
7.3.2.1 Secagem por absorção46
7.3.2.2 Secagem por adsorção47
7.3.2.3 Secagem por refrigeração47
8 UNID8 UNID8 UNID8 UNID8 UNIDADE DE CONSERADE DE CONSERADE DE CONSERADE DE CONSERADE DE CONSERVVVVVAÇÃO DE AR49AÇÃO DE AR .....................49AÇÃO DE AR .....................49AÇÃO DE AR .....................49AÇÃO DE AR .....................49
8.1 Filtro de ar comprimido50
8.1.1 Funcionamento do dreno automático50
8.2 Regulador de pressão51
8.2.1 Manômetros51

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 7.3.2.1 Manômetro tipo tubo de Bourdon...............................................52

10PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

8.3 Lubrificador de ar comprimido52
8.3.1 Princípio de Venturi53
8.4 Instalação das unidades de conservação53
8.4.1 Manutenção das unidades de conservação54
9 VÁL9 VÁL9 VÁL9 VÁL9 VÁL VULAS PNEUMÁTICAS5VULAS PNEUMÁTICAS....................................5VULAS PNEUMÁTICAS....................................5VULAS PNEUMÁTICAS....................................5VULAS PNEUMÁTICAS....................................5
9.1 Válvulas direcionais5
9.1.1 Simbologia de válvulas5
9.1.2 Caracteristicas principais5
9.1.3 Meios de acionamento56
9.1.4 Identificação de vias56
9.1.5 Válvulas NA e NF57
9.1.6 Válvulas CF, CAP e CAN57
9.1.7 Válvulas de memórias58
9.1.8 Tipos de escapes58
9.1.9 Válvulas em repouso ou trabalho58
9.2 Válvulas de bloqueio59
9.2.1 Válvulas alternadoras (função lógica “OU”)59
9.2.2 Válvulas de duas pressões (função lógica “E”)60
9.2.3 Válvulas de escape rápido60
9.2.4 Válvulas de retenção61
9.3 Válvulas de fluxo61
9.3.1 Válvula reguladora de fluxo bidirecional61
9.3.2 Válvula reguladora de fluxo unidirecional62
9.3.3 Regulagem fluxo primária (entrada de ar)62
9.3.4 Regulagem fluxo secundária (exaustão de ar)63
9.4 Válvulas de pressão63
9.4.1 Válvula limitadora de pressão63
9.4.2 Válvula de seqüência64
9.5 Válvulas de fechamento64
9.6 Combinação de válvulas65
9.6.1 Temporizador pneumático NF65
9.6.2 Temporizador pneumático NA6
9.6.3 Divisor binário (flip-flop)6
10 ATUADORES PNEUMÁTICOS6710 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................6710 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................6710 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................6710 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................67
10.1 Atuadores lineares67
10.1.1 Atuadores lineares de simples ação67
10.1.2 Atuadores de membrana plana68
10.1.3 Atuadores lineares de dupla ação68
10.1.4 Cilindro de impacto (percursor)69
10.1.5 Cilindro Tandem69
10.1.6 Cilindro de dupla ação com haste passante69
10.1.7 Atuador linear de posições múltiplas70
10.1.8 Cilindro de amortecimento nos fins de curso70

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 10.1.9 Dimensionamento de atuadores lineares........................................71

11PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

10.2 Atuadores rotativos75
10.2.1 Motores de engrenagem75
10.2.2 Motores de palhetas75
10.2.3 Turbomotores76
10.2.4 Motores de pistão76
10.3 Osciladores76
10.3.1 Cilindro rotativo76
10.3.2 Oscilador de aleta giratória7
10.4 Características dos motores pneumáticos7
1 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS781 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................781 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................781 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................781 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................78
1.1 Designação por números78
1.2 Designação por letras80
1.3 Representação das válvulas de gatilho80
12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO81........81........81........81........81
12.1 Sequência de movimentos81
12.1.1 Movimentação de um circuito como exemplo81
12.1.2 Sequência de movimentos82
12.1.3 Representação abreviada em sequência algébrica82
12.1.4 Representação gráfica em diagrama de trajeto e passo82
12.1.5 Representação gráfica em diagrama de trajeto e tempo82
12.2 Tipos de esquemas83
12.2.1 Esquemas de comando de posição83
12.2.2 Esquema de comando de sistema84
13 TECNOL13 TECNOL13 TECNOL13 TECNOL13 TECNOL OGIA DO VÁCUOOGIA DO VÁCUOOGIA DO VÁCUOOGIA DO VÁCUOOGIA DO VÁCUO85......................................85......................................85......................................85......................................85
13.1 Aplicações do vácuo85
13.2 Ventosas86
13.2.1 Ventosas padrão87
13.2.2 Ventosas com fole87
13.2.3 Caixa de sucção8
13.3 Geradores de vácuo90
13.3.1 O efeito Venturi90

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................92REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................92REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................92REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................92REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................92

12PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

CAPÍTULCAPÍTULCAPÍTULCAPÍTULCAPÍTULOOOOO11111 INTRODUÇÃO ÀINTRODUÇÃO ÀINTRODUÇÃO ÀINTRODUÇÃO ÀINTRODUÇÃO À

1.1.1.1.1.1DESENVDESENVDESENVDESENVDESENVOLOLOLOLOLVIMENTO DVIMENTO DVIMENTO DVIMENTO DVIMENTO DA TÉCNICA DOA TÉCNICA DOA TÉCNICA DOA TÉCNICA DOA TÉCNICA DO

O ar comprimido é, provavelmente, uma das mais antigas formas de transmissão de energia que o homem conhece, empregada e aproveitada para ampliar sua capacidade física. O reconhecimento da existência física do ar bem como a sua utilização mais ou menos consciente para o trabalho são comprovados há milhares de anos.

O primeiro homem que, com certeza, sabemos ter-se interessado pela pneumática, isto é, o emprego do ar comprimido como meio auxiliar de trabalho, foi o grego Ktésibios, que há mais de 2000 anos construiu uma catapulta a ar comprimido. Um dos primeiros livros sobre o emprego do ar comprimido como transmissão de energia data do primeiro século d.C., o qual descreve equipamentos que foram acionados com ar aquecido.

Dos antigos gregos provem a expressão pneuma, que significa fôlego, vento e, filosoficamente, a alma. Derivado desta palavra, surgiu, entre outros, o conceito de pneumática, ciência que estuda os movimentos e fenômenos dos gases.

Embora a base da pneumática seja um dos mais velhos conhecimentos da humanidade, somente no século XIX o estudo de seu comportamento e de suas características se tornou sistemático. Porém, pode-se dizer que somente a partir de 1950 ela foi realmente introduzida na produção industrial.

Antes, porém, já existiam alguns campos de aplicação e aproveitamento da pneumática, como, por exemplo, a indústria mineira, a construção civil e a indústria ferroviária (freios a ar comprimido).

A introdução, de forma mais generalizada, da pneumática na indústria começou com a necessidade, cada vez maior, de automatização e racionalização dos processos de trabalho. Apesar da rejeição inicial, quase sempre proveniente da falta de conhecimento e instrução, ela foi aceita, e o número de campos de aplicação tornou-se cada vez maior.

Hoje, o ar comprimido tornou-se indispensável para a automação industrial, que tem como objetivo retirar do ofício do homem as funções de comando e regulação, conservando apenas as funções de controle. Um processo é considerado automatizado quando este é executado sem a intervenção do homem, sempre do mesmo modo, com o mesmo resultado.

13PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

1.2 PRINCÍPIO DE PASCAL1.2 PRINCÍPIO DE PASCAL1.2 PRINCÍPIO DE PASCAL1.2 PRINCÍPIO DE PASCAL1.2 PRINCÍPIO DE PASCAL

Em 1652, o cientista francês Blaise Pascal (1623-1662), grande colaborador nas ciências físicas e matemáticas, através do estudo do comportamento dos fluidos, enunciou um princípio muito importante na Física, o Princípio de Pascal: “A pressão exercida em um ponto qualquer de um fluido estático é a mesma em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais”.

Figura 1.1: Princípio de Pascal

1.3 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA1.3 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA1.3 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA1.3 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA1.3 CARACTERÍSTICAS DA PNEUMÁTICA

Energia facilmente armazenável e transportável.

Fácil instalação e manutenção de equipamentos.

Fluido e componentes insensíveis à variação de temperatura.

Aplicação altamente flexível.

Necessita de tratamento do ar a ser utilizado.

Fluido compressível provoca movimentos irregulares nos atuadores.

Limitação da força máxima de trabalho em função da pressão (3.0 kgf).

Escape de ar ruidoso.

1.4 APLICAÇÕES DA PNEUMÁTICA1.4 APLICAÇÕES DA PNEUMÁTICA1.4 APLICAÇÕES DA PNEUMÁTICA1.4 APLICAÇÕES DA PNEUMÁTICA1.4 APLICAÇÕES DA PNEUMÁTICA

A pneumática pode ser usada em todas os seguimentos industriais e de transporte, para a realização de movimentos lineares, rotativos e outros.

Movimentos lineares: fixar, levantar, alimentar, transportar, abrir, fechar. Movimentos rotativos: lixar, furar, cortar, aparafusar, rosquear.

Outros: pulverizar, pintar, soprar, transportar.

1.5 COMPOSIÇÃO DE UM SISTEMA1.5 COMPOSIÇÃO DE UM SISTEMA1.5 COMPOSIÇÃO DE UM SISTEMA1.5 COMPOSIÇÃO DE UM SISTEMA1.5 COMPOSIÇÃO DE UM SISTEMA PNEUMÁTICOPNEUMÁTICOPNEUMÁTICOPNEUMÁTICOPNEUMÁTICO

14PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

1.6 CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO1.6 CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO1.6 CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO1.6 CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO1.6 CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO

Quantidade: O ar a ser comprimido é encontrado em quantidade ilimitada na atmosfera.

Transporte: O ar comprimido é facilmente transportável por tubulações, mesmo para distâncias consideravelmente grandes. Não há necessidade de se preocupar com o retorno do ar.

Armazenamento: O ar pode ser sempre armazenado em um reservatório e, posteriormente, ser utilizado ou transportado.

Temperatura: O trabalho realizado com o ar comprimido é insensível às oscilações de temperatura. Isto garante um funcionamento seguro em situações extremas.

Segurança: Não existe o perigo de explosão ou de incêndio; portanto, não são necessárias custosas proteções contra explosões.

Velocidade: O ar comprimido, devido a sua baixa viscosidade, é um meio de transmissão de energia muito veloz.

Preparação: O ar comprimido requer boa preparação. Impurezas e umidade devem ser evitadas, pois provocam desgaste nos elementos pneumáticos.

Limpeza: O ar comprimido é limpo, mas o ar de exaustão dos componentes libera óleo pulverizado na atmosfera.

Custo: Estabelecendo o valor 1 para a energia elétrica, a relação com a pneumática e hidráulica:

1.6.1 DE 7 A 10 O CUSTO DA ENERGIA PNEUMÁTICA1.6.1 DE 7 A 10 O CUSTO DA ENERGIA PNEUMÁTICA1.6.1 DE 7 A 10 O CUSTO DA ENERGIA PNEUMÁTICA1.6.1 DE 7 A 10 O CUSTO DA ENERGIA PNEUMÁTICA1.6.1 DE 7 A 10 O CUSTO DA ENERGIA PNEUMÁTICA

De 3 a 5 o custo da energia hidráulica

Esta avaliação é apenas orientativa, considerando apenas o custo energético, sem considerar os custos de componentes. Considerando os valores de válvulas e atuadores, o custo fica relacionado como:

Elétrica< Pneumática < Hidráulica

15PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

Compressibilidade: Propriedade do ar que permite a redução do seu volume sob a ação de uma força externa, resultando no aumento de sua pressão.

Figura 2.1: Compressibilidade do ar

Elasticidade: Propriedade do ar que possibilita voltar ao seu volume inicial, uma vez extinta a força externa responsável pela redução de volume.

Figura 2.2: Elasticidade do ar

Difusibilidade: Propriedade do ar que permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado.

Figura 2.3: Difusibilidade do ar

16PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

Expansibilidade: Propriedade do ar que possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato.

Figura 2.4: Expansibilidade do ar

Peso: Como toda matéria concreta, o ar tem peso, e este peso é de 1,293 x 10-3 kgf, a 0° C e ao nível do mar.

Figura 2.5: Peso do ar

17PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

3.1 PRESSÃO3.1 PRESSÃO3.1 PRESSÃO3.1 PRESSÃO3.1 PRESSÃO Força exercida por unidade de área.

P = pressão F = força A = área

3.1.1 PRESSÃO MANOMÉTRICA3.1.1 PRESSÃO MANOMÉTRICA3.1.1 PRESSÃO MANOMÉTRICA3.1.1 PRESSÃO MANOMÉTRICA3.1.1 PRESSÃO MANOMÉTRICA É a pressão registrada nos manômetros.

3.1.2 PRESSÃO A3.1.2 PRESSÃO A3.1.2 PRESSÃO A3.1.2 PRESSÃO A3.1.2 PRESSÃO ATMOSFÉRICATMOSFÉRICATMOSFÉRICATMOSFÉRICATMOSFÉRICA

É o peso da coluna de ar da atmosfera em 1 cm2 de área. A pressão atmosférica varia com a altitude, pois, em grandes alturas, a massa de ar é menor do que ao nível do mar. No nível do mar a pressão atmosférica é considerada 1 Atm (1,033 Kgf/cm2).

3.1.3 PRESSÃO ABSOL3.1.3 PRESSÃO ABSOL3.1.3 PRESSÃO ABSOL3.1.3 PRESSÃO ABSOL3.1.3 PRESSÃO ABSOLUTUTUTUTUTAAAAA

É a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica. Quando representamos a pressão absoluta, acrescentamos o símbolo (a) após a unidade. Exemplo: PSIa, Kgf/cm2a.

3.1.4 UNIDADES DE PRESSÃO3.1.4 UNIDADES DE PRESSÃO3.1.4 UNIDADES DE PRESSÃO3.1.4 UNIDADES DE PRESSÃO3.1.4 UNIDADES DE PRESSÃO

18PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

Figura 3.1 - Tabela de conversão entre as unidades de pressão

3.1.5 VARIAÇÃO D3.1.5 VARIAÇÃO D3.1.5 VARIAÇÃO D3.1.5 VARIAÇÃO D3.1.5 VARIAÇÃO DA PRESSÃO A PRESSÃO A PRESSÃO A PRESSÃO A PRESSÃO ATMOSFÉRICA EM RE-TMOSFÉRICA EM RE-TMOSFÉRICA EM RE-TMOSFÉRICA EM RE-TMOSFÉRICA EM RELAÇÃO À ALLAÇÃO À ALLAÇÃO À ALLAÇÃO À ALLAÇÃO À ALTITUDETITUDETITUDETITUDETITUDE

Figura 3.2: Variação da pressão atmosférica

19PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

Figura 3.3: Tabela de variação da pressão atmosférica

3.2 VAZÃO3.2 VAZÃO3.2 VAZÃO3.2 VAZÃO3.2 VAZÃO É volume deslocado por unidade de tempo.

Q = vazão V = volume t = tempo

3.2.1 UNID3.2.1 UNID3.2.1 UNID3.2.1 UNID3.2.1 UNIDADES DE VADES DE VADES DE VADES DE VADES DE VAZÃOAZÃOAZÃOAZÃOAZÃO

L/s = Litros por segundo. L/min = Litros por minuto.

m³/min = Metros cúbicos por minuto.

m³/h = Metros cúbicos por hora.

cfm = (Cubic feet for minute), pcm.

Figura 3.2 - Tabela de conversão entre as unidades de vazão

Estas unidades se referem à quantidade de ar, ou gás, comprimido efetivamente nas condições de temperatura e pressão, no local onde está instalado o compressor. Como estas condições variam em função da altitude, umidade relativa e temperatura, são definidas condições padrões de medidas, sendo que as mais usadas são:

Nm³/h: Normal metro cúbico por hora - definido à pressão de 1,033 kg/cm2, temperatura de 0°C e umidade relativa de 0%.

SCFM: Standard cubic feet per minute - definido à pressão de 14,7 lb/pol2, temperatura de 60°F e umidade relativa de 0%.

20PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

Símbolos gráficos mais utilizados para componentes de sistemas pneumáticos, segundo a norma ISO1219-1.

4.1 LINHAS DE FL4.1 LINHAS DE FL4.1 LINHAS DE FL4.1 LINHAS DE FL4.1 LINHAS DE FLUXUXUXUXUXOOOOO

4.2 FONTES DE ENERGIA4.2 FONTES DE ENERGIA4.2 FONTES DE ENERGIA4.2 FONTES DE ENERGIA4.2 FONTES DE ENERGIA

CAPÍTULCAPÍTULCAPÍTULCAPÍTULCAPÍTULOOOOO 4 SIMBOLSIMBOLSIMBOLSIMBOLSIMBOLOGIA/RESUMOOGIA/RESUMOOGIA/RESUMOOGIA/RESUMOOGIA/RESUMO

21PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 4.3 ACOPLAMENTOS4.3 ACOPLAMENTOS4.3 ACOPLAMENTOS4.3 ACOPLAMENTOS4.3 ACOPLAMENTOS

4.4 COMPRESSORES4.4 COMPRESSORES4.4 COMPRESSORES4.4 COMPRESSORES4.4 COMPRESSORES 4.5 CONDICIONADORES DE ENERGIA4.5 CONDICIONADORES DE ENERGIA4.5 CONDICIONADORES DE ENERGIA4.5 CONDICIONADORES DE ENERGIA4.5 CONDICIONADORES DE ENERGIA

22PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 4.6 VÁL4.6 VÁL4.6 VÁL4.6 VÁL4.6 VÁLVULAS DIRECIONAISVULAS DIRECIONAISVULAS DIRECIONAISVULAS DIRECIONAISVULAS DIRECIONAIS

4.7 MÉTODOS DE ACIONAMENTO4.7 MÉTODOS DE ACIONAMENTO4.7 MÉTODOS DE ACIONAMENTO4.7 MÉTODOS DE ACIONAMENTO4.7 MÉTODOS DE ACIONAMENTO

23PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 4.8 CONVERSORES ROT4.8 CONVERSORES ROT4.8 CONVERSORES ROT4.8 CONVERSORES ROT4.8 CONVERSORES ROTAAAAATIVTIVTIVTIVTIVOS DE ENERGIAOS DE ENERGIAOS DE ENERGIAOS DE ENERGIAOS DE ENERGIA

4.9 CONVERSORES LINEARES DE ENERGIA4.9 CONVERSORES LINEARES DE ENERGIA4.9 CONVERSORES LINEARES DE ENERGIA4.9 CONVERSORES LINEARES DE ENERGIA4.9 CONVERSORES LINEARES DE ENERGIA

4.10 VÁL4.10 VÁL4.10 VÁL4.10 VÁL4.10 VÁLVULAS CONTROLADORAS DEVULAS CONTROLADORAS DEVULAS CONTROLADORAS DEVULAS CONTROLADORAS DEVULAS CONTROLADORAS DE VVVVVAZÃOAZÃOAZÃOAZÃOAZÃO

24PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 4.1 VÁL4.1 VÁL4.1 VÁL4.1 VÁL4.1 VÁLVULA DE RETENÇÃOVULA DE RETENÇÃOVULA DE RETENÇÃOVULA DE RETENÇÃOVULA DE RETENÇÃO

4.12 VÁL4.12 VÁL4.12 VÁL4.12 VÁL4.12 VÁLVULA REGULADORA DE PRESSÃOVULA REGULADORA DE PRESSÃOVULA REGULADORA DE PRESSÃOVULA REGULADORA DE PRESSÃOVULA REGULADORA DE PRESSÃO 4.13 INSTRUMENTOS E ACESSÓRIOS4.13 INSTRUMENTOS E ACESSÓRIOS4.13 INSTRUMENTOS E ACESSÓRIOS4.13 INSTRUMENTOS E ACESSÓRIOS4.13 INSTRUMENTOS E ACESSÓRIOS

25PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO

5.1 COMPRESSORES5.1 COMPRESSORES5.1 COMPRESSORES5.1 COMPRESSORES5.1 COMPRESSORES

Compressores são equipamentos utilizados para a manipulação de fluidos no estado gasoso, elevando a pressão de uma atmosfera a uma pressão de trabalho desejada.

5.1.1 TIPOS DE COMPRESSORES5.1.1 TIPOS DE COMPRESSORES5.1.1 TIPOS DE COMPRESSORES5.1.1 TIPOS DE COMPRESSORES5.1.1 TIPOS DE COMPRESSORES

Dependendo das necessidades desejadas, relacionadas à pressão de trabalho e ao volume, são empregados compressores de diversos tipos construtivos, os quais são classificados em dois tipos:

Deslocamento volumétrico: Baseia-se no princípio da redução de volume, ou seja, a compressão é obtida enviando o ar para dentro de um recipiente fechado e diminuindo posteriormente este recipiente pressurizando o ar. É também denominado compressor de deslocamento positivo, e é compreendido como compressor de êmbolo ou de pistão.

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