APOSTILA Pneumatica

COMANDOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS

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COMANDOS

HIDRÁULICOS

PNEUMÁTICOS

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1

PREFÁCIO

Aos meus (minhas) queridos (as) alunos (as).

O material a seguir é o resultado da compilação do conteúdo de vários livros, apostilas,

artigos, etc. e da experiência acumulada ao longo dos anos dentro da área de COMANDOS

HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS. De maneira alguma, este material busca esgotar todo o

conteúdo relacionado no programa da disciplina, nem tampouco é fonte única para o

desenvolvimento de atividades futuras, mesmo dentro da disciplina, mas antes, é uma forma de

orientar o estudo de tal disciplina fornecendo um ponto de partida para consultas e

direcionamentos. Este material dá suporte às aulas teóricas da disciplina COMANDOS

HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS do curso de Engenharia Mecânica, sendo desenvolvidas e

complementadas em sala de aula.

O conteúdo apresentado nas aulas expositivas deve ser enriquecido nas práticas de

laboratório, visitas técnicas e através da bibliografia e referências recomendadas.

O programa da disciplina acompanha o dinamismo das tecnologias, impondo revisões

periódicas para atualização deste material.

Espero que esta compilação oferecida a vocês possa abrir os horizontes dentro da área

de COMANDOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS em geral e ajude-os (as) no dia-a-dia

profissional de cada um (a).

Atenciosamente,

Prof.a. Mara Nilza Estanislau Reis


2

ÍNDICE

1ª PARTE – PNEUMÁTICA 14 15 1 – Considerações Gerais 15 2 – Características do Ar Comprimido 15

2.1 – Vantagens 16 2.2 – Desvantagens 16

3 – Produção do Ar Comprimido 16 3.1 – Compressores 17 3.2 – Simbologia 17 3.3 – Tipos de Compresssores 17

3.3.1 – Compressor de Embolo 18 3.3.1.1 – Compressor de Embolo com Movimento Linear 18 3.3.1.2 – Compressores de Membrana 20

3.3.2 – Compressor Rotativo 20 3.3.2.1 – Compressor Rotativo Multicelular 20 3.3.2.2 – Compressor Rotativo de Duplo Parafuso (2 Eixos) 21 3.3.2.3 – Compressor Roots 22

3.3.3 – Turbo Compressores 22 3.4 – Diagrama de Volume e Pressão Fornecida 22 3.5 – Refrigeração 23 3.6 – Lugar de Montagem 24 3.7 – Regulagem da Capacidade 24

3.7.1 – Readmissão do Ar By-Pass 25 3.7.2 – Partida e Parada Automática do Motor Elétrico 25 3.7.3 – Alívio nas Válvulas de Adminissão 26

3.8 – Manutenção 27 4 – Resfriamento 27

4.1 Resfriamento do Ar 27 4.1.1 – Intercooler 28 4.1.2 – Aftercooler 28

5 – Armazenamento e Distribuição do Ar Comprimido 29 5.1 – Reservatório de Ar Comprimido 29

5.1.1 – Localização 30 5.2 – Rede de Distribuição de Ar Comprimido 31

5.2.1 – Vazamentos 33 5.2.2 – Material da Tubulação 34

5.2.2.1 – Tubulações Principais 34 5.2.2.2 – Tubulações Secundárias 35

5.2.3 – Conexões para Tubulações 35 5.2.3.1 – Conexões para Tubos Metálicos 35

6 – Preparação do Ar Comprimido 36 6.1 – Impurezas 36

6.1.1 – Secagem por Absorção 37 6.1.2 – Secagem por Adsorção 38


3

6.1.3 – Secagem por Resfriamento 39 6.1.4 – Filtro de Ar Comprimido 40

6.1.4.1 – Funcionamento do Dreno Automático 42 6.1.5 – Regulador de Pressão com Orifício de Escape 43 6.1.6 – Regulador de Pressão sem Orifício de Escape 44 6.1.7 – Lubrificador 45

6.1.7.1 – Funcionamento do Lubrificador 45 6.1.8 – Unidades de Conservação 46

6.2 – Manutenção 47 7 – Elementos Pneumáticos de Trabalho 48

7.1 – Elementos Pneumáticos de Movimento Retilíneo 48 7.1.1 – Cilindros de Simples Ação 48 7.1.2 – Cilindro de Dupla Ação 50

7.1.2.1 – Cilindro de Dupla Ação com Haste Passante 50 7.1.2.2 – Cilindro Tandem 51 7.1.2.3 – Cilindro de Dupla Ação com Amortecimento 51 7.1.2.4 – Cilindro Rotativo com Amortecimento 52 7.1.2.5 – Cilindro de Múltiplas Posições 53 7.1.2.6 – Cilindro de Membrana 54

7.1.3 – Tipos de Fixação 54 7.1.4 – Vedações 56

7.2 – Elementos Pneumáticos com Movimento Giratório 57 7.2.1 – Motores de Pistão 57 7.2.2 – Motor de Palhetas 58 7.2.3 – Motores de Engrenagem 59 7.2.4 – Turbo Motores 59 7.2.5 – Características dos Motores Pneumáticos 60

8 – Válvulas 60 8.1 – Válvulas Direcionais 61

8.1.1 – Simbologia das Válvulas 61 8.1.2 – Tipos de Acionamentos de Válvulas 64 8.1.3 – Funcionamento 67 8.1.4 – Características de Construção das Válvulas Direcionais 68

8.1.4.1 – Válvulas de Sede ou de Assento 68 8.1.4.1.1 – Válvula de Sede Esférica 68 8.1.4.1.2 – Válvula de Sede de Prato 69

8.1.4.2 – Válvulas Corrediças 76 8.1.4.2.1 – Válvula Corrediça Longitudinal 77

8.1.4.2.2 – Válvula Corrediça Giratória 80 8.2 – Válvulas de Bloqueio 82

8.2.1 – Válvula de Retenção 82 8.2.2 – Válvula Alternadora ou de Isolamento (Elemento “ou”) 83 8.2.3 – Válvula de Escape Rápido 84 8.2.4 – Expulsor Pneumático 84 8.2.5 – Válvula de Simultaneidade 85

8.3 – Válvula de Fluxo 86 8.3.1 – Válvula Reguladora de Fluxo Unidirecional 86

8.4 – Válvulas de Pressão 88


4

8.4.1 – Válvula de Sequência 88 8.5 – Combinações Especiais 89

8.5.1 – Acionamento Pneumático com Comutação Retardada 89 8.5.1.1 – Temporizador (Normalmente Fechado) 89 8.5.1.2 – Temporizador (Normalmente Aberto) 90

9 – Simbologia 91 10 – Comandos Pneumáticos 104

10.1 – Introdução 104 10.2 – Classificação dos Grupos 104 10.3 – Cadeia de Comandos 105

11 – Circuitos Complexos 112 11.1 – Circuito para Desligamento de Sinais 122 11.2 – Métodos Sistemáticos de Esquemas 126 11.3 – Condições Marginais 142

EXERCÍCIOS 151 2ª PARTE – HIDRÁULICA 177 12.1 – Introdução à Hidráulica 178 12.2 – Sistema Óleo Hidráulico 179 12.3 – Exemplos de Aplicações 179

12.3.1 – Hidráulica Industrial 180 12.3.2 – Hidráulica em Construções Fluviais, Lacustres e Marítimos 180 12.3.3 – Hidráulica em Aplicações Técnicas Especiais I 180 12.3.4 – Hidráulica em Aplicações Técnicas Especiais II 180 12.3.5 – Hidráulica na Indústria Naval 180

12.4 – Classificação 180 12.4.1 – Quanto à Pressão 180 12.4.2 – Quanto à Aplicação 180 12.4.3 – Quanto ao Tipo de Bomba 180 12.4.4 – Quanto ao Controle de Direção 181

12.5 – Esquema Geral de um Sistema Hidráulico 181 12.6 – Transmissão de Energia Hidráulica 181 12.7 – Vantagens e Desvantagens do Sistema Hidráulico 182

12.7.1 – Vantagens do Sistema Hidráulico 182 12.7.2 – Desvantagens do Sistema Hidráulico 183

12.8 – Um Pouco de História 183 12.8.1 – A Lei de Pascal 184

12.9 – Definição de Pressão 186 12.10 – Pressão em uma Coluna de Fluido 186 12.11 – Princípio da Multiplicação de Pressão 187 12.12 – Conservação de Energia 187 12.13 – Como é Gerada a Pressão 189 12.14 – Fluxo em Paralelo 189 12.15 – Fluxo em Série 190 12.16 – Princípio de Fluxo 191

12.16.1 – Vazão de Velocidade 191 12.16.1.1 – Velocidade 191


5

12.16.1.2 – Vazão 192 12.16.2 – Atrito e Escoamento 194 12.16.3 – Queda de Pressão através de uma Restrição (Orifício) 195 12.16.4 – Tipos de Escoamento 197

12.16.4.1 – Fluxo Laminar 197 12.16.4.2 – Fluxo Turbulento 197

12.17 – Princípio de Bernoulli 198 12.18 – Perda de Carga na Linha de Pressão de um Sist. Hidráulico 199

12.18.1 – Determinação do Fator “f” 200 12.18.2 – Determinação de Ls,L1 e L 201 12.18.3 – Determinação de “D” 201 12.18.4 – Determinação de v 202 12.18.5 – Determinação de γ 202 12.18.6 – Procedimento de Cálculo 202 12.18.7 – Perda Térmica 203 12.18.8 – Tabela de Perda de Carga 204

12.19 – Trabalho e Energia 205 12.19.1 – Potência Hidráulica 205

12.20 – Fluidos Hidráulicos 206 12.20.1 – Funções dos Fluidos Hidráulicos 206 12.20.2 – Propriedade dos Fluidos Hidráulicos 208

12.20.2.1 – Índice de Viscosidade 209 12.20.2.1.1 – Conversão de Viscosidades 209

12.20.2.2 – Ponto de Fluidez 209 12.20.2.3 – Capacidade de Lubrificação 209

12.20.2.4 – Resistência à Oxidação 211 12.20.2.4.1 – Prevenção da Ferrugem e Corrosão 211

12.20.2.5 – Demulsibilidade 212 12.20.2.6 – Uso de Aditivos 212

12.20.3 – Fluidos Resistentes ao Fogo 213 12.20.3.1 – Características 213 12.20.3.2 – Água Glicóis 214 12.20.3.3 – Emulsões de Água em Óleo 215 12.20.3.4 – Óleo em Água 216 12.20.3.5 – Outras Características 216

12.20.4 – Fluidos Sintéticos Resistentes ao Fogo 217 12.20.4.1 – Características 217

12.20.5 – Manutenção do Fluido 218 12.20.6 – Armazenagem e Manipulação 219 12.20.7 – Cuidados durante a Operação 219

12.21 – Tubulação e Vedação Hidráulica 219 12.21.1 – Tubulação 219 12.21.2 – Tubos Rígidos 220

12.21.2.1 – Vedações para Tubos Rígidos 220 12.21.2.2 – Conexões 221

12.21.3 – Tubulação semi-Rígida 222 12.21.3.1 – Especificação de Tubulação 222 12.21.3.2 – Conexões para Tubos Semi-Rígidos 223


6

12.21.4 – Mangueira Flexível 224 12.21.4.1 – Conexões para Mangueiras 225

12.21.5 – Consideração de Pressão e Fluxo 225 12.21.6 – Considerações sobre o Material 227 12.21.7 – Recomendações de Instalação 227 12.21.8 – Retentores de Vazamento 230 12.21.9 – Materiais de Vedação 238 12.21.10 – Como Evitar Vazamentos 240

12.22 – Reservatórios 242 12.22.1 – Armazenamento de Óleo 243 12.22.2 – Construção do Reservatório 243 12.22.3 – Acessórios 244

12.22.3.1 – Respiro 244 12.22.3.2 – Chicana 244 12.22.3.3 – Local de Enximento 245 12.22.3.4 – Indicadores de Nível 245 12.22.3.5 – Magnetos 246

12.22.4 – Conexões e Montagens de Linha 246 12.22.5 – Dimensionamento de um Reservatório 246 12.22.6 – Regra da Altura do Filtro de Sucção 247 12.22.7 – Resfriamento do Fluido 247 12.22.8 – Circulação Interna de Ar 248

12.23 – Filtros 249 12.23.1 – Filtros para Linhas de Sucção 250 12.23.2 – Filtros para Linhas de Pressão 252 12.23.3 – Filtros para Linhas de Retorno 253 12.23.4 – Materiais Filtrantes 255 12.23.5 – Os Tipos de Elementos Filtrantes 255 12.23.6 – Filtros de Fluxo Total 256 12.23.7 – Filtros Tipo Indicador 256

12.24 – A Pressão Atmosférica Alimenta a Bomba 257 12.25 – Bombas Hidráulicas 258

12.25.1 – Especificações de Bombas 259 12.25.1.1 – Pressão Nominal 259 12.25.1.2 – Deslocamento 260 12.25.1.3 – A Vazão (lpm) 260 12.25.1.4 – Rendimento Volumétrico 261

12.25.2 – Classificação e Descrição das Bombas 261 12.25.3 – Tipos de bombas 265

12.25.3.1 – Bombas Manuais 266 12.25.3.2 – Bombas de Engrenagens 267 12.25.3.3 – Bombas de Rotores Lobulares 268 12.25.3.4 – Bombas de Palhetas 269

12.25.3.4.1 – Bombas Tipo Não Balanceado 270 12.25.3.4.2 – Bombas Tipo Balanceado 270 12.25.3.4.3 – Bombas Duplas Redondas 271

12.25.3.4.4 – Bombas de Palhetas Tipo “Quadrado” 271 12.25.3.4.5 – Bombas de Palhetas de Alto Rendimento 273


7

12.25.3.4.5.1 – Intrapalhetas 274 12.25.3.4.5.2 – Conj. Rotativo Pré-Montado “cartucho” 275 12.25.3.4.5.3 – Posições dos Pórticos 276 12.25.3.4.5.4 – Carac. de Op. de Bombas de Palhetas 276

12.25.3.5 – Bombas de Pistão Axial com Placa Inclinada 277 12.26 – Válvulas de Pressão 280

12.26.1 – Válvula de Segurança (Alívio de Pressão) 282 12.26.1.1 – Válvula de Alívio e Seg. de Op. Direta (Simples) 283 12.26.1.2 – Válvula de Alívio e Segurança Diferencial 285 12.26.1.3 – Válvula de Alívio e Seg. de Operação Indireta 286 12.26.1.4 – Válvula de Segurança Pré-Operada 287 12.26.1.5 – Válvula Limtadora de Pressão Pré-Operada com

Descarga Por Solenóide 291

12.26.2 – Válvula de Descarga 292 12.26.3 – Válvula de Sequência 292

12.26.3.1 – Válvula e Sequência de Pressão Pré-Operada 293 12.26.4 – Válvula de Contrabalanço 294 12.26.5 – Válvula Redutoras de Pressão 294

12.26.5.1 – Válvula Redutoras de Pressão de Ação Direta 295 12.26.5.2 – Válvula Redutoras de Pressão Pré-Operadas 296 12.27 – Válvulas Direcionais 297

12.27.1 – Válvulas Centradas por Molas, com Molas Fora de Centro e Sem Mola

297

12.27.1.1 – Tipos de Centros Dos Carretéis 298 12.27.2 – Válvulas de Desaceleração 300

12.28 – Válvulas de Bloqueio 301 12.28.1 – Válvulas de Retenção 301

12.28.1.1 – Válvulas de Retenção em Linha 302 12.28.1.2 – Válvulas de Retenção em Ângulo Reto 303 12.28.1.3 – Válvulas de Retenção com Desbloqueio Hidráulico 304

12.28.2 – Válvula de Sucção ou de Pré-Enximento 310 12.29 – Controle de Vazão 312

12.29.1 – Os Métodos de Controlar o Fluxo 312 12.29.2 – Válvulas de Controle de Vazão 314 12.29.3 – Válvula Contr. de Vazão com Compensação de Temp. 316

12.30 – Pressão Induzida em um Cilindro 317 12.31 – Vazão Induzida em um Cilindro 318 12.32 – Sistema Regenerativo 319 12.33 – Cálculos 320 SIMBOLOGIA 323 EXERCÍCIOS 336 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 368


8

Figuras e Tabelas

Pneumática

Figuras

Figura 1 - Equipamentos e acessórios ideais na geração de ar comprimido 17 Figura 2 - Tipos de compressores 18 Figura 3 – Compressor de êmbolo de 1 estágio 19 Figura 4 – Compressor de dois estágios com refrigeração intermediária 19 Figura 5 – Compressor de membrana 20 Figura 6 – Compressor rotativo multicelular 21 Figura 7 – Compressor duplo parafuso 21 Figura 8 – Compressor Roots 21 Figura 9 – Compressor axial 22 Figura 10 – Compressor radial 22 Figura 11 – Diagrama de Volume e Pressão fornecido 23 Figura 12 – Aletas de refrigeração 24 Figura 13 – Readmissão do ar ou by-pass 25 Figura 14 – Partida e parada automática do motor elétrico 26 Figura 15 – Alívio nas válvulas de admissão 26 Figura 16 - Intercooler 28 Figura 17 - Aftercooler 29 Figura 18 – Reservatório de ar comprimido 30 Figura 19 – Rede de distribuição de circuito aberto 31 Figura 20 – Tubulação com circuito fechado 32 Figura 21 – Rede combinada 32 Figura 22 – Tomada de ar 33 Figura 23 - Conexão com anel de corte permite várias montagens e desmontagens

35

Figura 24 - Conexão com anel de pressão para tubos de aço e cobre com anel interno especial serve também para tubos plásticos

36

Figura 25 - Conexão com reborbo prensado 36 Figura 26 - Conexão com reborbo flangeado 36 Figura 27 – Secagem por absorção 38 Figura 28 – Secagem por adsorção 39 Figura 29 – Secagem por resfriamento 40 Figura 30 – Filtro 41 Figura 31 – Dreno automático 42 Figura 32 – Regulador de pressão com orifício de escape 43 Figura 33 – Regulador de pressão sem orifício de escape 44 Figura 34 – Princípio de Venturi 45 Figura 35 – Lubrificador 46 Figura 36 – Conjunto lubrefil 47 Figura 37 – Conjunto lubrefil (detalhado/simplificado) 47 Figura 38 – Cilindro de simples ação 49 Figura 39 – Cilindro de simples ação 49


9

Figura 40 – Cilindro de dupla ação 50 Figura 41 – Cilindro de dupla ação com haste passante 51 Figura 42 – Cilindro Tandem 51 Figura 43 - Cilindro de dupla ação com amortecimento nos fins de curso 52 Figura 44 - Cilindro rotativo com amortecimento nos fins de curso 53 Figura 45 – Cilindro de múltiplas posições 53 Figura 46 – Cilindro de membrana 54 Figura 47 – Tipos de fixação 55 Figura 48 – Tipos de vedações para êmbolos 57 Figura 49 – Motor radial e motor axial 58 Figura 50 – Motor de palhetas - sentido de rotação 59 Figura 51– “Esqueleto” de uma válvula direcional 67 Figura 52 – Válvulas direcionais – de sede esférica 69 Figura 53 - Válvulas direcionais (NA) – de sede de prato 69 Figura 54 - Válvulas direcionais (NF) – de sede de prato 70 Figura 55 – Válvula direcional de 3 vias por 2 posições (normal aberta) 70 Figura 56 - Válvula direcional de 3 vias (3/2) (sede de prato) acionada pneumaticamente

71

Figura 57 – Válvula direcional de 3 vias por 2 posições (acionamento pneumático)

71

Figura 58 - Válvula direcional de 3 vias por 2 posições com princípio de assento de prato

72

Figura 59 - Válvula direcional de 5 vias por 2 posições (Princípio de assento). 73 Figura 60 - Válvula direcional de 3 vias com 2 posições (acionamento eletromagnético)

73

Figura 61 – Válvula direcional de 4 vias por 2 posições (solenóide e servocomando)

74

Figura 62 – Válvula direcional de 3 vias por duas posições, com acionamento por rolete, servocomandada (normal fechada)

75

Figura 63 – Válvulas direcionais de 3 vias por duas posições, com acionamento por rolete, servocomandada (normal aberta)

76

Figura 64 – Válvula direcional de 4 vias por 2 posições (servopilotada) 76 Figura 65 – Válvula direcional de 5 vias por 2 posições (princípio de corrediça longitudinal)

77

Figura 66 – Tipos de vedação entre êmbolo e corpo da válvula 78 Figura 67 – Válvula corrediça longitudinal manual. Válvula direcional de 3 vias por duas posições

79

Figura 68 – Válvula direcional corrediça plana longitudinal de 4/2 vias comando por alívio bi-lateral de pressão

80

Figura 69 - Esquema de comando por impulso negativo 80 Figura 70 – Válvulas corrediça giratória 81 Figura 71 – Válvula de retenção 83 Figura 72 – Válvula alternadora 83 Figura 73 – Válvula de escape rápido 84 Figura 74 – Expulsor pneumático 85 Figura 75 – Válvula de simultaneidade 86 Figura 76 – Válvula reguladora de fluxo unidirecional 87 Figura 77 – Válvula reguladora de fluxo unidirecional com acionamento 87


10

mecânico regulável (com rolete) Figura 78 – Válvula de seqüência 88 Figura 79 - Temporizador (normalmente fechado) 89 Figura 80 - Temporizador (normalmente aberto) 90 Figura 81 – Disposição segundo o esquema da cadeia de comando 106 Figura 82 – Esquema pneumático 108 Figura 83 – Representação de um elemento de sinal 110 Figura 84 – Rolete escamoteável 122 Figura 85 –Circuito temporizado 125 Figura 86 – Circuito para desligamento de sinais 125 Figura 87 - Válvulas de inversão (memória) 126 Figura 88 – “Caixa preta” 126

Tabelas

Tabela1 27 Tabela 2 – Vazamentos e perda de potência em furos 34 2. Forma de tabela 113


11

Hidráulica

Figuras

Figura 1 - A pressão (força por unidade área) é transmitida em todos os sentidos de um líquido confinado

184

Figura 2 - A alavanca hidráulica 185 Figura 3 - Pressão hidrostática 186 Figura 4 - Multiplicador de pressão 197 Figura 2.1 – A energia não pode ser criada nem destruída 188 Figura 5 - Pressão causada por uma restrição e limitada por uma válvula controladora de pressão

189

Figura 6 - Fluxo em paralelo 190 Figura 7 - Fluxo em série 191 Figura 8 - Leis da vazão 193 Figura 9 - Vazão e velocidade 194 Figura 10 - Atrito e queda de pressão 194 Figura 11 - Queda de pressão e fluxo de óleo através de uma restrição 196 Figura 12 - Fluxo laminar 197 Figura 13 - Fluxo turbulento 198 Figura 14 - A altura das colunas de fluido representa as pressões em cada posição

199

Figura 15 – Propriedades de lubrificação dos óleos 210 Figura 16 - Vedações para canos 221 Figura 17 - Tipos de conexões 221 Figura 18 - Conexões flangeadas para tubos rígidos de grande diâmetro 222 Figura 19 - Conexões e adaptadores rosqueados usados com tubos semi-rígidos

223

Figura 20 - Construção das mangueiras (tubos flexíveis) 225 Figura 21 – Retentores 232 Figura 22 – Anel de secção redonda 233 Figura 23 - Anel de encosto 234 Figura 24 - Retentores de secção retangular (cortados em torno) 234 Figura 25 - Anel tipo "T" 235 Figura 26 - Retentor labial 235 Figura 27 - Retentor tipo copo 236 Figura 28 - Anéis de pistão 236 Figura 29 - Gaxetas de compressão 237 Figura 30 - Retentor de face 238 Figura 31 - Partes de reservatório 244 Figura 32 - Chicana vertical 245 Figura 33 - Bujões magnéticos 250 Figura 34 - Filtro de sucção 251 Figura 35 – O filtro de sucção (entrada) protege a bomba 252 Figura 36 - Filtro de pressão 253 Figura 37 - O filtro para linha de pressão é instalado na saída das bombas 253


12

Figura 38 - Filtro de retorno 254 Figura 39 - O filtro de retorno é instalado no retorno para o reservatório 254 Figura 40 - Elemento filtrante (tipo de superfície) 255 Figura 41 - Filtro de fluxo total 256 Figura 42 - Filtro tipo indicador 257 Figura 43 - Bombas centrífugas 258 Figura 44 - Bomba de êmbolo de simples efeito 263 Figura 45 - Bomba de êmbolo de simples efeito 263 Figura 46 - Bomba alternativa de pistão de simples efeito 264 Figura 47 - Bomba alternativa de pistão de duplo efeito 264 Figura 48 - Bombas rotativas 265 Figura 49 - Bomba manual de dupla ação 266 Figura 50 - Bomba de engrenagens externas 267 Figura 51 - Bombas de engrenagens internas 267 Figura 52 - Bomba de rotores lobulares 268 Figura 53 - Funcionamento de uma bomba de palhetas não balanceadas 269 Figura 54 - Deslocamento de uma bomba de palhetas 269 Figura 55 - Bomba de palhetas de deslocamento variável compensado por pressão

270

Figura 56 - Princípio de balanceamento em uma bomba de palhetas 271 Figura 57 - Bomba dupla redonda 271 Figura 58 - Bomba de palheta tipo "quadrado" 272 Figura 59 - Princípio de funcionamento 272 Figura 60 - Bomba dupla "quadrada" 273 Figura 61 - Bomba de palhetas de alta eficiência 274 Figura 62 - Construção de bomba dupla de alto rendimento 274 Figura 63 - Princípio de funcionamento 275 Figura 64 - Conjunto rotativo pré-montado 276 Figura 65 e 66 - Bomba de pistões em linha 277 Figura 67 - Princípio de funcionamento 278 Figura 68 - Variação do deslocamento da bomba de pistões em linha 279 Figura 69 - Funcionamento do compensador 280 Figura 70 – Símbolo e válvula de segurança 283 Figura 71 - Válvula de segurança composta 285 Figura 72 – Operação de válvula de segurança de pistão balanceado 287 Figura 73 - "Ventagem" de uma válvula de segurança 289 Figura 74 - Válvula de segurança simples acoplada ao pórtico de ventagem 289 Figura 75 - Válvula limitadora de pressão tipo DB, pré-operada 290 Figura 76 - Válvula limitadora de pressão pré-operada com descarga por solenóide

291

Figura 77 - Válvula de seqüência de pressão pré-operada 293 Figura 78 - Válvula redutora de pressão 295 Figura 79 – Válvula redutora de pressão operada por piloto 296 Figura 80 -Válvula redutora de pressão com válvula de retenção integral 297 Figura 81 - Válvula com mola fora de centro 298 Figura 82 - Tipos de centros dos carretéis 299 Figura 83 - Posição dos êmbolos 300 Figura 84 - Princípio de funcionamento e simbologia de uma válvula de 301


13

retenção Figura 85 - Válvula de retenção em linha 302 Figura 86 - Princípio de funcionamento de uma válvula de retenção em linha

302

Figura 87 - Válvula de retenção em ângulo reto 303 Figura 88 - Funcionamento de uma válvula de retenção em ângulo reto 303 Figura 89 - Placa retificadora com 4 válvulas de retenções e válvula reguladora

304

Figura 90 - Corte de uma placa retificadora tipo Z4S com indicação do sentido do fluxo

304

Figura 91 a) a esquerda: Válvula de retenção pilotada, com conexão por roscas

305

Figura 92 - Construção sem conexão para dreno 305 Figura 93 - Construção com conexão para drenos externos 308 Figura 94 - Válvula de retenção com desbloqueio hidráulico geminada 309 Figura 95 - Válvula de sucção 310 Figura 96 - Válvula de sucção em corte 311 Figura 97 - Controle de vazão na entrada (Meter-in) 312 Figura 98 - Controle de vazão na saída do atuador (Meter-Out) 313 Figura 99 - Controle de vazão em desvio (Bleed-off) 314 Figura 100 - Válvula controladora de vazão não compensada 315 Figura 101 - Válvula controladora de vazão compensada por pressão 315 Figura 102 - Válvula controladora de vazão com válvula de retenção incorporada

316

Figura 103 - Funcionamento de uma válvula controladora de vazão compensada por pressão e temperatura

317

Tabelas

Tabela de perda de carga 204 Tabela 1- Compatibilidade entre os tipos de materiais e os fluidos hidráulicos

218

Tabela 2 - Tabela para selecionar diâmetro interno dos tubos 226 Tabela 3 - Dimensionamento de tubos 227 Tabela 4 – Tabela Típica de Especificações 260


14

PNEUMÁTICA (1a PARTE)

Professora: Mara Nilza Estanislau Reis

Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais IPUC - Departamento de Engenharia Mecânica

Comandos Hidráulicos e Pneumáticos


15

1 - CONSIDERAÇÕES GERAIS

A maioria das indústrias possui instalações de ar comprimido, dependendo da aplicação,

consumirão grandes quantidades de ar ou este será apenas um elemento secundário no processo.

O ar comprimido é relativamente caro e, portanto, é conveniente assegurarmos que o sistema

trabalhe com ótimo rendimento, evitando perdas na instalação.

O usuário geralmente desconhece o aspecto econômico e por tratar-se de “ar”, um fluido

econômico e não perigoso, não se dá a devida importância às pequenas perdas.

Contrariamente ao vapor, o ar comprimido não condensa nas tubulações, portanto, não existem

perdas fixas, o que torna relativamente fácil detectar sua existência.

Durante as paradas da fábrica o consumo deve ser nulo. Se este não for, indicará uma perda.

Evitar as perdas não é o único ponto a levar-se em conta. Em qualquer parte de uma instalação

de ar comprimido pode-se melhorar o rendimento.

• Conceito: É a tecnologia que estuda os movimentos e fenômenos dos gases.

• Etimologia: Do antigo grego provém o termo Pneuma, que expressa vento, fôlego.

2 - CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO

2.1 – Vantagens

• Volume - O ar a ser comprimido encontra-se em quantidades ilimitadas praticamente

em todos os lugares;

• Transporte - Facilmente transportável por tubulações;

• Armazenagem - O ar pode ser sempre armazenado ou transportado em reservatórios;

• Temperatura - Garantia de funcionamento seguro, apesar das oscilações de

temperatura;

PNEUMÁTICA


16

• Segurança - Não existe o perigo de explosão ou de incêndio;

• Limpeza - O ar comprimido é limpo, não polui o ambiente;

• Construção - Os elementos de trabalho são de construção simples;

• Velocidade - O ar comprimido permite alcançar altas velocidades de trabalho;

• Regulagem - As velocidades e forças dos elementos a ar comprimido são reguláveis

sem escala;

• Segurança contra sobrecarga - Os elementos e ferramentas a ar comprimido são

carregáveis até a parada final e, portanto, seguros contra sobrecarga.

2.2 - Desvantagens

• Preparação - O ar comprimido requer uma boa preparação. Impureza e umidade devem

ser evitadas, pois provocam desgastes;

• Compressibilidade - Não é possível manter uniformes e constantes as velocidades dos

pistões mediante o ar comprimido;

• Escape de ar - O escape de ar é ruidoso;

• Custos - O ar comprimido é uma fonte de energia muito custosa. O custo de ar

comprimido torna-se mais elevado se na rede de distribuição e nos equipamentos

houver vazamentos consideráveis.

3 - PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO

3.1 – Compressores

Para a produção de ar comprimido são necessários compressores, os quais comprimem o ar

para a pressão de trabalho desejada. Na maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos se

encontra, geralmente, uma estação central de distribuição de ar comprimido. Não é necessário

calcular e planejar a transformação e transmissão da energia para cada consumidor individual.

A instalação de compressão fornece o ar comprimido para os devidos lugares através de uma

rede tubular.

Instalações móveis de produção são usadas, principalmente, na indústria de mineração, ou para

máquinas que freqüentemente mudam de local.


17

Já ao projetar, devem ser consideradas a ampliação e aquisição de outros novos aparelhos

pneumáticos. Por isso é necessário sobredimensionar a instalação para que mais tarde não se

venha constatar que ela está sobrecarregada. Uma ampliação posterior da instalação se torna

geralmente muito cara.

A geração ideal de ar comprimido, equipamentos e acessórios, é demonstrada abaixo:

Compressor

Separador de Umidade

Sistema de Controle de Temperatura

Pulmão

Aftercooler

Sistema de Drenagem

Figura 1 - Equipamentos e acessórios ideais na geração de ar comprimido.

Muito importante é o grau de pureza do ar. Um ar limpo garante uma longa vida útil de

instalação. O emprego correto dos diversos tipos de compressores também deve ser

considerado.

3.2 Simbologia

3.3 - Tipos de Compressores

Sempre, conforme as necessidades fabris, em relação à pressão de trabalho e ao volume, são

empregados compressores de diversos tipos de construção.

Serão diferenciados dois tipos básicos de compressores:


18

• O primeiro se trata de um tipo baseado no princípio de redução de volume. Aqui se

consegue a compressão, sugando o ar para um ambiente fechado, e diminuindo-se

posteriormente o tamanho deste ambiente. Este tipo de construção denomina-se compressor

de êmbolo ou pistão (compressores de êmbolo de movimento linear).

• O outro tipo de construção funciona segundo o princípio de fluxo. Sucção de ar de um lado

e compressão no outro por aceleração de massa (turbina).

Figura 2 - Tipos de compressores.

3.3.1 - Compressor de Êmbolo

3.3.1.1 Compressor de êmbolo com movimento linear

Este tipo de compressor é hoje o mais utilizado.

Ele é apropriado não só para a compressão a baixas e médias pressões, mas também para altas

pressões. O campo de pressão é de cerca de 100 kPa (1 bar) até milhares de kPa.


19

Figura 3 – Compressor de êmbolo de 1 estágio. Figura 4 – Compressor de dois estágios

com refrigeração intermediária.

Para se obter ar a pressões elevadas, são necessários compressores de vários estágios de

compressão. O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão), refrigerado

intermediariamente, para logo, ser comprimido pelo segundo êmbolo (pistão). O volume da

segunda câmara de compressão é, em relação ao primeiro, menor. Durante o trabalho de

compressão se forma uma quantidade de calor, que tem que ser eliminada pelo sistema de

refrigeração.

Os compressores de êmbolo podem ser refrigerados por ar ou água. Para pressões mais elevadas

são necessários mais estágios, como segue:

até 100 kPa (4 bar), 1 estágio

até 1500 kPa (15 bar), 2 estágios

acima de 1500 kPa (15 bar), 3 ou mais estágios.

Não é muito econômico, mas podem ser utilizados compressores:

de 1 estágio, até 1200 kPa (12 bar)

de 2 estágios, até 3000 kPa (30 bar)

de 3 estágios, até 22000 kPa (220 bar)

Para os volumes fornecidos, ver figura (diagrama).


20

3.3.1.2 Compressores de membrana

Este tipo pertence ao grupo dos compressores de êmbolo. Uma membrana separa o êmbolo da

câmara de trabalho; o ar não tem contato com as peças móveis. Portanto, o ar comprimido está

isento de resíduos de óleo.

Estes compressores são empregados com preferência nas indústrias alimentícias, farmacêuticas

e químicas.

Figura 5 – Compressor de membrana.

3.3.2 - Compressor Rotativo

Neste tipo, se estreitam (diminuem) os compartimentos, comprimindo então o ar contido em

seu interior.

3.3.2.1 Compressor rotativo multicelular

Em um compartimento cilíndrico, com aberturas de entrada e saída, gira um rotor alojado

excentricamente. O rotor tem, nos rasgos, palhetas que em conjunto com as pareces, formam

pequenos compartimentos (células). Quando em rotação, as palhetas serão, pela força

centrífuga, apertadas contra a parede. Devido à excentricidade de localização do rotor há uma

diminuição e aumento das células.


21

As vantagens deste compressor estão em sua construção um tanto econômica em espaço, bem

como em seu funcionamento silencioso, contínuo e equilibrado, e no uniforme fornecimento de

ar, livre de qualquer pulsação.

Figura 6 – Compressor rotativo multicelular.

3.3.2.2 Compressor rotativo de duplo parafuso (dois eixos)

Dois parafusos helicoidais, os quais, pelos perfis côncavo e convexo comprimem o ar que é

conduzido axialmente. O volume fornecido está na figura que contém diagrama.

Figura 7 – Compressor duplo parafuso. Figura 8 – Compressor Roots.


22

3.3.2.3 Compressor Roots

Nestes compressores o ar é transportado de um lado para outro, sem alteração de volume. A

compressão (vedação) efetua-se no lado da pressão pelos cantos dos êmbolos.

3.3.3 - Turbo Compressores

Estes compressores trabalham segundo o princípio de fluxo e são adequados para o

fornecimento de grandes vazões. Os turbo compressores são construídos em duas versões: axial

e radial. Em ambas as execuções o ar é colocado em movimento por uma ou mais turbinas, e

esta energia de movimento é então transformada em energia de pressão.

Figura 9 – Compressor axial. Figura 10 – Compressor radial.

A compressão, neste tipo de compressor, se processa pela aceleração do ar aspirado no sentido

axial do fluxo. O ar é impelido axialmente para as paredes da câmara e posteriormente em

direção ao eixo e daí no sentido radial para outra câmara sucessivamente em direção à saída.

3.4 - Diagrama de volume e pressão fornecida


23

Neste diagrama estão indicadas as capacidades, em quantidade aspirada e pressão alcançada,

para cada modelo de compressor.

Figura 11 – Diagrama de Volume e Pressão fornecido.

3.5 - Refrigeração


24

Provocado pela compressão do ar e pelo atrito, cria-se no compressor, o qual deve ser

dissipado. Conforme o grau de temperatura no compressor, é necessário escolher a refrigeração

mais adequada.

Em compressores pequenos são suficientes algumas aletas de refrigeração, para que o calor seja

dissipado. Compressores maiores são equipados com um ventilador para dissipar o calor.

Figura 12 – Aletas de refrigeração.

Tratando-se de uma estação de compressores com uma potência de acionamento de mais de 30

KW (40 HP), uma refrigeração a ar seria insuficiente. Os compressores devem então ser

equipados com uma refrigeração de água circulante ou a água corrente. Freqüentemente não é

levada em consideração uma instalação de refrigeração completa, com torre de refrigeração,

devido ao seu alto custo, porém uma refrigeração adequada prolonga em muito a vida útil do

compressor e produz um ar melhor refrigerado o que em certas circunstâncias, torna

desnecessária uma refrigeração posterior, ou a mesma pode ser feita com menor empenho.

3.6 - Lugar de montagem

A estação de compressores deve ser montada dentro de um ambiente fechado, com proteção

acústica para fora. O ambiente deve ter boa ventilação. O ar sugado deve ser fresco, seco e livre

de poeira.


25

3.7 - Regulagem da capacidade

A regulagem da capacidade dos compressores visa adequar o volume de ar comprimido

produzido pelo compressor à demanda real. Os tipos mais utilizados são:

3.7.1 - Readmissão do ar By-pass

Figura 13 – Readmissão do ar ou by-pass.

Quando a pressão do reservatório atinge um valor preestabelecido, ela aciona, através de um

pressostato, uma válvula direcional que dirigirá o fluxo para a admissão, economizando

trabalho.

3.7.2 - Partida e parada automática do motor elétrico

O reservatório de ar é conectado a um pressostato de modo que a pressão, ao alcançar um valor

prefixado, fará com que este desligue a chave magnética que comanda o motor elétrico. A

pressão diminui com o consumo e, quando chega abaixo de um determinado valor, a chave

magnética é ligada automaticamente, permitindo nova marcha do compressor.


26

Figura 14 – Partida e parada automática do motor elétrico.

3.7.3 - Alívio nas válvulas de admissão

É o sistema mais empregado. Ao atingir uma pressão fixada, as válvulas de admissão do

compressor são mantidas abertas, por meio de um gana acionada por comando pneumático,

permitindo que o compressor trabalhe em vazio. Quando a pressão diminuir ou estiver

estabilizada, o trabalho de compressão é reiniciado.

Figura 15 – Alívio nas válvulas de admissão.


27

3.8 - Manutenção

A seguir, são apresentados alguns problemas observados nos compressores com as possíveis

causas.

Tabela 1

PROBLEMAS POSSÍVEIS CAUSAS

Aquecimento excessivo

*Falta de óleo no cárter

*Válvulas presas

*Refrigeração insuficiente

*Válvulas sujas

*Óleo muito viscoso

*Filtro de ar entupido

Barulho anormal

*Carvão no pistão

*Folga ou desgaste nos pinos que prendem as

buchas ou pistões mancais do virabrequim

defeituosos

*Válvula mal assentada

Períodos longos de

funcionamento

*Entupimento do filtro de ar

*Perda de ar nas linhas

*Válvulas sujas ou empenadas

*Consumo excessivo de ar

4 – RESFRIAMENTO

4.1 - Resfriamento do ar

A finalidade de uma instalação de ar comprimido é ministrar ar nos pontos de consumo nas

melhores condições - limpo, seco e com o mínimo de queda de pressão. Qualquer falha poderá

aumentar o desgaste de ferramentas; diminuir a eficiência em equipamentos como pistolas de

pintura, e os custos operacionais serão maiores do que deveriam ser.


28

4.1.1 - Intercooler

Resfriamento intermediário feito entre os estágios num compressor de multi estágios. Sua

função é resfriar o ar quente entre um estágio e outro.

Esse resfriamento reduz o volume, o que aumenta o rendimento do compressor, mas ao mesmo

tempo provoca a condensação de parte da água contida no ar.

É necessário drenar o condensado do intercooler. Esta drenagem pode ser feita por meio de um

purgador, específico para ar comprimido, conforme Fig. 16.

Purgador de BóiaouPurgador Eletrônico

Compressor

Intercooler

Figura 16 - Intercooler.

4.1.2 – Aftercooler

Em compressores de dois estágios com resfriador intermediário (intercooler), boa parte da

umidade é retirada. Porém, o ar é descarregado na linha a uma temperatura ainda elevada,

devendo passar por um resfriador posterior, conhecido como aftercooler. Este é um trocador de

calor de resfriamento que deve ser instalado após o compressor para a obtenção de uma melhor

temperatura. A maior parcela de umidade contida no ar condensa nesses dois resfriadores,

sendo eliminada, preferencialmente, por meio de separadores de umidade, instalados após o

aftercooler e no tanque de armazenamento (pulmão).

A temperatura do ar, após o aftercooler, depende do dimensionamento do mesmo e da

temperatura do fluido refrigerante. Normalmente, o aftercooler é refrigerado com água da rede

ou a ar, para pequenos compressores.


29

A fim de evitar desperdícios da água, pode-se utilizar uma válvula controladora de temperatura

para resfriamento.

A perda de carga em um aftercooler não deve exceder a 0,2 bar. Nesse tipo de equipamento

consegue-se temperaturas de saída do ar entre 10 e 15 oC acima da temperatura de entrada da

água, condições estas que satisfazem as exigências normais de aplicação industrial.

Ar para o Pulmão

Sistema de Controlede Temperatura

Sistema de Drenagem

Ar do Compressor

Figura 17 - Aftercooler.

5 - ARMAZENAMENTO E DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO

5.1 - Reservatório de ar comprimido

Um sistema de ar comprimido é dotado, geralmente, de um ou mais reservatórios,

desempenhando grandes funções junto a todo o processo de produção.


30

Figura 18 – Reservatório de ar comprimido.

Em geral, o reservatório possui as seguintes funções:

• Armazenar o ar comprimido

• Resfriar o ar auxiliando a eliminação de condensado

• Compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição

• Estabilizar o fluxo de ar

• Controlar as marchas dos compressores, etc.

Os reservatórios são construídos no Brasil conforme a norma PNB 109 da ABNT que

recomenda: Nenhum reservatório deve operar com uma pressão acima da Pressão Máxima de

Trabalho permitida, exceto quando a válvula de segurança estiver dando vazão; nesta condição,

a pressão não deve ser excedida em mais de 6% do seu valor.

5.1.1 - Localização

Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos, conexões e aberturas de

inspeção sejam facilmente acessíveis.


31

Em nenhuma condição o reservatório deve ser enterrado ou instalado em local de difícil acesso;

deve ser instalado de preferência fora da casa dos compressores, na sombra, para facilitar a

condensação da umidade e do óleo contidos no ar comprimido; deve possuir um dreno no ponto

mais baixo para fazer a remoção deste condensado acumulado em cada 8 horas de trabalho; o

dreno, preferencialmente, deverá ser automático.

Os reservatórios são dotados ainda de manômetro, válvulas de segurança, e são submetidos a

uma prova de pressão hidrostática, antes da utilização.

5.2 - Rede de distribuição de ar comprimido

É de importância não somente o correto dimensionamento, mas também a montagem das

tubulações.

As tubulações de ar comprimido requerem uma manutenção regular, razão pela quais as

mesmas não devem, dentro do possível, ser montadas dentro de paredes ou cavidades estreitas,

pois isto dificulta a detecção de fugas de ar. Pequenos vazamentos são causas de consideráveis

perdas de pressão.

Figura 19 – Rede de distribuição de circuito aberto.

Geralmente as tubulações são montadas em circuito fechado. Partindo da tubulação principal,

são instaladas as ligações em derivação.

Quando o consumo de ar é muito grande consegue-se mediante esse tipo de montagem, uma

alimentação uniforme.

O ar flui em ambas as direções.


32

Figura 20 – Tubulação com circuito fechado.

A rede combinada também é uma instalação de circuito fechado, a qual por suas ligações

longitudinais e transversais oferece a possibilidade de fornecimento de ar em qualquer local.

Mediante válvulas de fechamento, existe a possibilidade de bloquear determinadas linhas de ar

comprimido quando as mesmas não forem usadas ou quando for necessário pô-las fora de

serviço por razões de reparação e manutenção. Também pode ser feito um melhor controle de

estanqueidade.

Figura 21 – Rede combinada.

As tubulações, em especial as redes em circuito aberto devem ser montadas com um declive de

1 a 2%, na direção do fluxo.

Por causa da formação de água condensada, é fundamental em tubulações horizontais, instalar

os ramais de tomadas de ar, na parte superior do tubo principal.


33

Dessa forma evita-se que a água condensada eventualmente existente na tubulação principal

possa chegar às tomadas de ar através dos ramais. Para interceptar e drenar a água condensada

devem ser instaladas derivações com drenos na parte inferior da tubulação principal.

Figura 22 – Tomada de ar.

5.2.1 – Vazamentos

As quantidades de ar perdidas através de pequenos furos, acoplamentos com folgas, vedações

defeituosas, etc., quando somadas, alcançam elevados valores.

A importância econômica desta contínua perda de ar torna-se mais evidente quando comparada

com o consumo de um equipamento e a potência necessária para realizar a compressão.

Desta forma, um vazamento na rede representa um consumo consideravelmente maior de

energia, que pode ser verificado através da tabela 2.

É impossível eliminar por completo todos os vazamentos, porém estes devem ser reduzidos ao

máximo com uma manutenção preventiva do sistema, de 3 a 5 vezes por ano, sendo verificada,

por exemplo: substituição de juntas de vedação defeituosa, engates, mangueiras, tubos,


34

válvulas, reapertando as conexões, refazendo vedações nas uniões roscadas, eliminando ramais

de distribuição fora de uso e outras que podem aparecer dependendo da rede construída.

Tabela 2 – Vazamentos e perda de potência em furos.

5.2.2 - Material da Tubulação

5.2.2.1 - Tubulações principais

Na escolha do material da tubulação temos várias possibilidades:

Cobre

Latão

Aço Liga

Tubo de aço preto

Tubo de aço zincado (galvanizado)

Material sintético

Toda tubulação deve ser fácil de instalar, resistente à corrosão e de preço vantajoso.

Tubulações instaladas para um tempo indeterminado devem ter uniões soldadas que, neste caso,

serão de grande vantagem, pois, são bem vedadas e não muito custosas. A desvantagem destas

uniões é as escamas que se criam ao soldar. Estas escamas devem ser retiradas da tubulação. A

costura da solda também é sujeita à corrosão e isto requer a montagem de unidades de

conservação.


35

Em redes feitas com tubos de aço zincado (galvanizado), o ponto de conexão nem sempre é

totalmente vedado. A resistência à corrosão nestes tubos é muito melhor do que a do tubo de

aço preto. Lugares decapados (roscas) também podem enferrujar razão pela qual também aqui é

importante o emprego de unidades de conservação. Em casos especiais prevêm-se tubos de

cobre ou de material sintético (plástico).

5.2.2.2 - Tubulações Secundárias

Tubulações à base de borracha (mangueiras) somente devem ser usadas onde for requerida certa

flexibilidade e onde, devido a um esforço mecânico mais elevado, não possam ser usadas

tubulações de material sintético. Tubulações à base de borracha podem ser mais caras e menos

desejáveis do que as de material sintético.

Tubulações à base de polietileno e poliamida hoje são mais freqüentemente usadas em

maquinários, e aproveitando novos tipos de conexões rápidas, as tubulações de material

sintético podem ser instaladas de maneira rápida e simples, sendo ainda de baixo custo.

5.2.3 - Conexões para Tubulações

5.2.3.1 - Conexões para tubos metálicos

Especialmente para tubos de aço e cobre.

Figura 23 - Conexão com anel de corte permite várias montagens e desmontagens.


36

Figura 24 - Conexão com anel de pressão para tubos de aço e cobre. Com anel interno

especial serve também para tubos plásticos.

Figura 25 - Conexão com reborbo prensado.

Figura 26 - Conexão com reborbo flangeado.

6 - PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO

6.1 - IMPUREZAS

Na prática encontramos exemplos onde se deve dar muito valor à qualidade do ar comprimido.

Impurezas em forma de partículas de sujeira ou ferrugem, restos de óleo e umidade originam

muitas vezes falhas nas instalações e equipamentos pneumáticos e avarias nos elementos

pneumáticos.


37

Enquanto a eliminação primária do condensado é feita no separador após o resfriador, a

separação final, filtragem e outros tratamentos secundários do ar comprimido são executados

no local de consumo. É necessária especial atenção para a umidade contida no ar comprimido.

A água (umidade) já penetra na rede através do ar aspirado pelo compressor. A quantidade de

umidade depende, em primeiro lugar, da umidade relativa do ar, que por sua vez, depende da

temperatura e condições atmosféricas.

Precauções:

Filtragem correta do ar aspirado pelo compressor. Utilização de compressores livres de óleo.

O ar comprimido deve, em casos de ocorrência de umidade, passar por uma secagem

posterior.

Embora seja eliminada a maior parte da umidade nos separadores, outra parte certamente

condensará na instalação em pontos mais frios.

Algumas aplicações necessitam de ar extremamente seco e torna-se necessário a aplicação de

um secador especial para diminuir o ponto de orvalho.

Para isto existem vários tipos de secagem:

• Secagem por absorção

• Secagem por absorção

• Secagem por resfriamento

6.1.1 - Secagem por absorção

A secagem por absorção é um processo puramente químico. Neste processo, o ar comprimido é

conduzido no interior de um volume através de massa higroscópica insolúvel que absorve a

umidade do ar, processando-se uma reação química. Esta mistura deve ser removida

periodicamente do absorvedor. Essa operação pode ser manual ou automática.

Com o tempo, o elemento secador é consumido e o secador deve ser reabastecido

periodicamente (duas a quatro vezes por ano).

O secador por absorção separa ao mesmo tempo vapor e partículas de óleo. Porém, quantidades

maiores de óleo influenciam no funcionamento do secador. Devido a isso é conveniente antepor

um filtro fino ao secador.


38

Figura 27 – Secagem por absorção.

O processo de absorção caracteriza-se por:

• Montagem simples de instalação;

• Desgaste mecânico mínimo já que o secador não possui peças móveis;

• Não necessita de energia externa.

6.1.2 - Secagem por adsorção

A secagem por adsorção está baseada num processo físico.

(Adsorver: admitir uma substância à superfície de outra).

O elemento secador é um material granulado com arestas ou em forma de pérolas. Este

elemento secador é formado de quase 100% de dióxido de silício. Em geral é conhecido pelo

nome "GEL" (sílica gel).

É evidente que a capacidade de acumulação de uma camada de "GEL" é limitada. Cada vez que

o elemento secador estiver saturado, poderá ser regenerado de uma maneira fácil: fazendo-se

fluir ar quente pelo interior da câmara saturada, a umidade é absorvida por este ar é eliminada

do elemento.


39

A energia calorífica para a regeneração pode ser gerada por eletricidade ou por ar comprimido

quente.

Mediante a montagem em paralelo de duas instalações de adsorção, uma delas pode ser ligada

para secar enquanto a outra está sendo tratada com ar quente (regeneração).

Figura 28 – Secagem por adsorção.

6.1.3 - Secagem por Resfriamento

O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princípio da diminuição de

temperatura até o ponto de orvalho.

A temperatura do ponto de orvalho é a temperatura à qual deve ser esfriado um gás para obter a

condensação do vapor de água nele contido. O ar comprimido a ser tratado entra no secador,

passando primeiro pelo denominado trocador de calor ar-ar.

Mediante o ar frio e seco proveniente do trocador de calor (vaporizador) é esfriado o ar que está

entrando.

A formação de condensado de óleo e água é eliminada pelo trocador de calor.


40

Esse ar comprimido pré-esfriado circula através do trocador de calor (vaporizador) e devido a

isso, sua temperatura desce até 274,7 K (1,7°C) aproximadamente. Desta maneira o ar é

submetido a uma segunda separação de condensado de água e óleo.

Posteriormente, o ar comprimido pode ainda passar por um filtro fino a fim de serem

eliminados corpos estranhos.

Figura 29 – Secagem por resfriamento.

6.1.4 – Filtro de ar comprimido

A função do filtro de ar comprimido é reter as partículas de impureza, bem como a água

condensada.


41

Figura 30 – Filtro.

Para entrar no copo (1), o ar comprimido deve passar por uma chapa defletora (2) com ranhuras

direcionais. Como conseqüência, o ar é forçado a um movimento de rotação. Com isso,

separam-se as impurezas maiores, bem como as gotículas de água por meio de força centrífuga,

depositando-se no fundo do copo coletor.

O filtro (4) sinterizado tem uma porosidade que varia entre 30 e 70 µm. Por ele as partículas

sólidas maiores são retidas. O elemento filtrante deve ser limpo ou substituído em intervalos

regulares quando estiver saturado. O ar limpo passa então pelo regulador de pressão e chega à

unidade de lubrificação e daí para os elementos pneumáticos. O condensado acumulado no

fundo do copo deve ser eliminado ao atingir a marca do nível máximo admissível, através de

um parafuso purgador (3). Se a quantidade de água é elevada, convém colocar no lugar do

parafuso (3) um dreno automático. Dessa forma a água acumulada no fundo do copo pode ser


42

eliminada, porque caso contrário a água será arrastada novamente pelo ar comprimido para os

elementos pneumáticos.

6.1.4.1 - Funcionamento do dreno automático

A água chega através do canal (1) até à câmara (2). À medida que aumenta o nível da água, a

bóia (3) sobe, e a uma determinada altura abre a passagem (4). Pelo tubo (5) passa ar

comprimido a outra câmara e empurra o êmbolo (6) contra a mola (7). Esta se comprime dando

passagem para a água sair pelo orifício (8). A bóia (3) fecha novamente a passagem (4) à

medida que vai diminuindo a água. O ar restante escapa para a atmosfera pela passagem (9).

Isso pode ser realizado manualmente também pelo pino (10).

Figura 31 – Dreno automático.


43

6.1.5 - Regulador de pressão com orifício de escape

O regulador tem por função manter constante a pressão de trabalho (secundária) independente

da pressão da rede (primária) e consumo de ar. A pressão primária tem que ser sempre maior

que a pressão secundária. A pressão regulada por meio de uma membrana (1). Uma das faces da

membrana é submetida à pressão de trabalho, enquanto a outra é pressionada por uma mola (2)

cuja pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem (3).

Com o aumento da pressão de trabalho, a membrana se movimenta contra a força da mola. Com

isso a secção nominal da passagem na sede de válvula (4) diminui até o fechamento completo.

Isto significa que a pressão é regulada pela vazão. Por ocasião do consumo a pressão diminui e

a força da mola reabre a válvula. Com isso, o manter da pressão regulada se torna um constante

abrir e fechar da válvula. Para evitar a ocorrência de uma vibração indesejável, sobre o prato da

válvula (6) é constituído um amortecedor por mola (5) ou ar. A pressão de trabalho é indicada

por manômetro. Se a pressão crescer demasiadamente do lado secundário, a membrana é

pressionada contra a mola. Com isso, abre-se o orifício da parte central da membrana e o ar em

excesso sai pelo furo de escape para a atmosfera.

Figura 32 – Regulador de pressão com orifício de escape.


44

6.1.6 – Regulador de pressão sem orifício de escape

No comércio encontram-se reguladores de pressão sem abertura de escape. Nesses casos, não se

pode permitir a fuga do ar contido no sistema para a atmosfera.

Funcionamento:

Por meio do parafuso de ajuste (2) é tensionada a mola (8) juntamente com a membrana (3).

Conforme a regulagem da mola (8) a passagem do primário para o secundário se torna maior ou

menor. Com isso o pino (6) encostado à membrana afasta ou aproxima a vedação (5) do

assento.

Se do lado secundário não houver passagem de ar, a pressão cresce e força a membrana (3)

contra a mola (8). Desta forma, a mola (7) pressiona o pino para baixo e a passagem é fechada

pela vedação (5). Somente quando houver demanda de ar pelo lado secundário é que o ar

comprimido do lado primário voltará a fluir.

Figura 33 – Regulador de pressão sem orifício de escape.


45

6.1.7 – Lubrificador

O lubrificador tem a tarefa de abastecer suficientemente, com material lubrificante, os

elementos pneumáticos. O elemento lubrificante é necessário para garantir um desgaste mínimo

dos elementos móveis, manter tão mínimo quanto possível as forças de atrito e proteger os

aparelhos contra a corrosão.

Os lubrificadores trabalham, geralmente, segundo o princípio de "VENTURI". A diferença de

pressão (queda de pressão), entre a pressão antes do bocal nebulizador e a pressão no ponto

estrangulado do bocal, será aproveitada para sugar óleo de um reservatório e misturá-lo com o

ar, formando uma neblina.

O lubrificador somente começa a funcionar quando existe um fluxo suficientemente grande.

Quando houver uma pequena demanda de ar, a velocidade no bocal é insuficiente para gerar

uma depressão (sucção) que possa sugar o óleo do reservatório.

Deve-se, portanto, prestar atenção aos valores de vazão (fluxo) indicados pelos fabricantes.

Figura 34 – Princípio de Venturi.

6.1.7.1 - Funcionamento do lubrificador

O lubrificador mostrado trabalha segundo o princípio do Venturi. O ar comprimido entra no

lubrificador pela entrada (1) até a saída (2). Pelo estreitamento da secção da válvula (5), é

produzida uma queda de pressão. No canal (8) e na câmara de gotejamento (7) é produzida uma

depressão (efeito de sucção). Através do canal (6) e do tubo elevador (4), o óleo chega na


46

câmara de gotejamento (7) e no canal (8) até o fluxo do ar comprimido, que flui para a saída

(2). As gotas de óleo são pulverizadas pelo ar comprimido e chegam em forma de neblina nos

aparelhos.

A sucção de óleo varia segundo a quantidade de ar que passa e segundo a queda de pressão. Na

parte superior do tubo (4) pode-se realizar outro ajuste da quantidade de óleo, por meio de um

parafuso. Uma determinada quantidade de ar exerce pressão sobre o óleo que se encontra no

depósito, através da válvula de retenção (3).

Figura 35 – Lubrificador.

6.1.8 - Unidade de conservação

A unidade de conservação é uma combinação dos seguintes elementos:

• Filtro de ar comprimido

• Regulador de pressão

• Lubrificador de ar comprimido

Figura 36 – Conjunto lubrefil.


47

Devem-se observar os seguintes pontos:

1. A vazão total de ar em m³/hora é determinante para o tamanho da unidade. Uma demanda

(consumo) de ar grande demais provoca uma queda de pressão nos aparelhos. Devem-se

observar rigorosamente os dados indicados pelos fabricantes.

2. A pressão de trabalho nunca deve ser superior à indicada no aparelho. A temperatura

ambiente não deve ser maior que 50°C (máximo para copos de material sintético).

Figura 37 – Conjunto lubrefil (detalhado/simplificado)

6.2 - Manutenção

Freqüentemente, são necessários os seguintes serviços de manutenção:

Quanto ao filtro de ar comprimido

O nível de água condensada deve ser controlado regularmente, pois a altura marcada no copo

indicador não deve ser ultrapassada. A água condensada acumulada pode ser arrastada para a

tubulação de ar comprimido e para os equipamentos. Para drenar a água condensada, deve-se

abrir o parafuso de dreno no fundo do copo indicador.

O cartucho filtrante, quando sujo, também deve ser limpo ou substituído.

Quanto ao regulador de pressão de ar comprimido

Na existência de um filtro de ar comprimido antes do regulador, este não necessita de

manutenção;

Deve-se:

• Controlar o nível de óleo no copo indicador. Se necessário, completar o óleo até a

marcação;

• Limpar, somente com querosene, os filtros de material plástico e o copo do lubrificador;


48

• Usar somente óleos minerais de baixa viscosidade (3,15°E a 20°C) no lubrificador.

7 - ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE TRABALHO

A energia pneumática será transformada, por cilindros pneumáticos, em movimentos retilíneos

e pelos motores pneumáticos em movimentos rotativos.

7.1 - Elementos pneumáticos de movimento retilíneo (cilindros pneumáticos)

A geração de um movimento retilíneo com elementos mecânicos, conjugada com acionamentos

elétricos é relativamente custosa e ligada a certas dificuldades de fabricação e durabilidade. Por

esta razão utilizam-se os cilindros pneumáticos.

7.1.1 - Cilindros de simples ação

Os cilindros de simples ação são acionados por ar comprimido de um só lado, e, portanto,

realizam trabalho em um só sentido. O retrocesso efetua-se mediante uma mola ou através de

força externa. A força da mola é calculada para que possa retroceder o êmbolo à posição inicial,

com uma velocidade suficientemente alta, sem absorver, porém, energia elevada. Em cilindros

de simples ação com mola, o curso do embolo é limitado pelo comprimento desta. Por esta

razão fabricam-se cilindros de ação simples com comprimento de curso até aproximadamente

100 mm.

Estes elementos são utilizados principalmente, para fixar, expulsar, prensar, elevar, alimentar,

etc.


49

Figura 38 – Cilindro de simples ação.

Cilindro de êmbolo

A vedação é feita por um material flexível alojado em um êmbolo metálico, ou de material

sintético (Perbunan). Durante o movimento do êmbolo, os lábios da junta deslizam sobre a

superfície interna do cilindro.

Na segunda execução mostrada, o curso de avanço é feito por uma mola e o retrocesso por ar

comprimido. São utilizados para freios de caminhões e vagões ferroviários. Vantagem:

Frenagem instantânea quando da falta de energia.

Figura 39 – Cilindro de simples ação.

7.1.2 - Cilindro de dupla ação

A força exercida pelo ar comprimido movimenta o êmbolo do cilindro de dupla ação realizando

movimento nos dois sentidos. Será produzida uma determinada força no avanço, bem como no

retorno do êmbolo.

Os cilindros de dupla ação são utilizados especialmente onde é necessário também realizar

trabalho no retrocesso. O curso, em princípio, é ilimitado, porém é importante levar em


50

consideração a deformação por flexão e flambagem. A vedação aqui se efetua mediante êmbolo

(êmbolo de dupla vedação).

Figura 40 – Cilindro de dupla ação.

7.1.2.1 - Cilindro de dupla ação com haste passante

Este tipo de cilindro de haste passante possui algumas vantagens. A haste é mais bem guiada

devido aos dois mancais de guia. Isto possibilita a admissão de uma ligeira carga lateral. Os

elementos sinalizadores podem ser montados na parte livre da haste do êmbolo. Neste cilindro,

as forças de avanço e retorno são iguais devido a mesma área de aplicação de pressão em ambas

as faces do êmbolo.

Figura 41 – Cilindro de dupla ação com haste passante.

7.1.2.2 - Cilindro Tandem


51

Esta construção nada mais é do que dois cilindros de dupla ação os quais formam uma só

unidade. Desta forma, com simultânea pressão nos dois êmbolos, a força é uma soma das forças

dos dois cilindros. O uso desta unidade é necessário para se obter grandes forças em locais onde

não se dispõe de espaço suficiente para a utilização de cilindros de maior diâmetro.

Figura 42 – Cilindro Tandem.

7.1.2.3 - Cilindro de dupla ação com amortecimento nos fins de curso

Quando volumes grandes e pesados são movimentados por um cilindro, deve existir neste, um

sistema de amortecimento para evitar impactos secos ou até danificações. Antes de alcançar a

posição final, um êmbolo de amortecimento interrompe o escape direto do ar, deixando

somente uma pequena passagem geralmente regulável.

Com o escape do ar restringido, cria-se uma sobre-pressão que, para ser vencida absorve parte

da energia e resulta em perda de velocidade nos fins de curso. Invertendo o movimento do

êmbolo, o ar entra sem impedimento pelas válvulas de retenção, e o êmbolo pode, com força e

velocidade total, retroceder.


52

Figura 43 - Cilindro de dupla ação com amortecimento nos fins de curso.

7.1.2.4 - Cilindro rotativo com amortecimento nos fins de curso

Neste tipo, a haste de êmbolo tem um perfil dentado (cremalheira). A haste de êmbolo aciona

com esta cremalheira uma engrenagem, transformando o movimento linear num movimento

rotativo à esquerda ou direita, sempre de acordo com o sentido do curso. Os campos de rotação

mais usuais são vários, isto é, de 45° - 90° - 180° - 290° até 720°. Um parafuso de regulagem

possibilita, porém a determinação do campo de rotação parcial, dentro do total.

O momento de torção depende da pressão de trabalho da área do êmbolo e da relação de

transmissão. O acionamento giratório é utilizado para virar peças, curvar tubos, regular

instalações de ar condicionado, e no acionamento de válvulas de fechamento e válvulas

borboleta.


53

Figura 44 - Cilindro rotativo com amortecimento nos fins de curso.

7.1.2.5 - Cilindro de múltiplas posições

Este tipo de cilindro é formado de dois ou mais cilindro de dupla ação. Estes elementos estão,

como ilustrado, unidos um ao outro. Os cilindros movimentam-se, conforme os lados dos

êmbolos que estão sob pressão, individualmente. Com dois cilindros de cursos diferentes

obtêm-se quatro (4) posições.

Figura 45 – Cilindro de múltiplas posições.

Aplicação:

• Seleção de ramais para transporte de peças em esteiras;

• Acionamento de alavancas;

• Dispositivo selecionador (peças boas, refugadas e a serem aproveitados).


54

7.1.2.6 - Cilindro de membrana

Uma membrana, que pode ser de borracha, de material sintético ou também metálico, assume a

tarefa do êmbolo. A haste do êmbolo é fixada no centro da membrana. Nesse caso a vedação

deslizante não existe. Em ação contrária existe somente a força elástica da membrana.

Estes elementos são utilizados na fabricação de ferramentas e dispositivos, bem como em

prensas de cunhar, rebitar e fixar peças em lugares estreitos.

Figura 46 – Cilindro de membrana.

7.1.3 - Tipos de fixação

Determina-se o tipo de fixação pela montagem dos cilindros em máquinas e dispositivos. O

cilindro pode ser construído para certo tipo de fixação, se este tipo de fixação não necessitar

modificações. Pelo contrário, ainda é possível modificar o cilindro para uma outra fixação

usando peças de montagem padronizadas. Especialmente ao usar um grande número de


55

cilindros é vantajoso um estoque racional simplificado das peças de montagem padronizada,

pois assim, basta apenas combinar o cilindro básico com o tipo de fixação desejado.

Figura 47 – Tipos de fixação.


56

7.1.4 - Vedações:

O-Ring (junta Toroidal)

Quadring (perfil quadrado)

Junta tipo faca (lábio simples)

Junta duplo lábio (T-DUO)

Anel de vedação em "L"

Junta toroidal achatada internamente

Juntas copo de encaixe bilateral

Junta copo de encaixe unilateral

Junta duplo copo com anel deslizante


57

Figura 48 – Tipos de vedações para êmbolos.

7.2 - ELEMENTOS PNEUMÁTICOS COM MOVIMENTO GIRATÓRIO

Estes elementos transformam a energia pneumática em movimento de giro. São os motores a ar

comprimido.

Motores a ar comprimido

O motor pneumático com campo angular ilimitado é um dos elementos de trabalho mais

utilizados na pneumática. Os motores pneumáticos estão classificados, segundo a construção,

em:

• Motores de pistão;

• Motores de palhetas;

• Motores de engrenagens;

• Turbomotores (turbinas).

7.2.1 - Motores de pistão

Este tipo está subdividido em motores de pistão radial e axial. Por pistões em movimento

radial, o êmbolo, através de uma biela, aciona o eixo do motor. Para que seja garantido um

movimento sem golpes e vibrações são necessários vários pistões. A potência dos motores

depende da pressão de entrada, número de pistões, área dos pistões e do curso dos mesmos. O


58

funcionamento dos motores de pistão axial é similar ao dos motores de pistão radial. Um disco

oscilante transforma a força de 5 cilindros, axialmente posicionados, em movimento giratório.

Dois pistões são alimentados simultaneamente com ar comprimido. Com isso obter-se-á um

momento de inércia equilibrado, garantindo um movimento do motor, uniforme e sem

vibrações.

Existem motores pneumáticos com rotação à direita e à esquerda. A rotação máxima está fixada

em 5000 rpm e a faixa de potência, em pressão normal, varia entre 1,5 a 19 KW (2 a 25 CV).

Figura 49 – Motor radial e motor axial.

7.2.2 - Motor de palhetas

Graças à construção simples e pequeno peso, os motores pneumáticos geralmente são

fabricados segundo este tipo construtivo. Estes são, em princípio, de funcionamento inverso aos

compressores multicelular de palhetas (compressor rotativo).

O rotor fixado excentricamente em um espaço cilíndrico. O rotor é dotado de ranhuras. As

palhetas colocadas nas ranhuras serão, pela força centrífuga, afastadas contra a parede interna

do cilindro. A vedação individual das câmaras é garantida.

Por meio de pequena quantidade de ar, as palhetas serão afastadas contra a parede interna do

cilindro, já antes de acionar o rotor. Em tipos de construção diferente, o encosto das palhetas é

feito por pressão de molas. Motores desta execução têm geralmente entre 3 a 10 palhetas. Estas


59

formam no motor, câmaras de trabalho, nas quais pode atuar o ar, sempre de acordo com o

tamanho da área de ataque das palhetas. O ar entra na câmara menor, se expandindo na medida

do aumento da câmara.

A rotação do rotor varia de 3000 a 8500 rpm e a faixa de potência, em pressão normal, é de 0,1

a 17 KW (0,1 a 24 CV).

Existem motores pneumáticos com rotação à direita e à esquerda.

Figura 50 – Motor de palhetas - sentido de rotação.

7.2.3 - Motores de engrenagem

A geração do momento de torção efetua-se neste tipo, pela pressão do ar contra os flancos dos

dentes de duas engrenagens engrenadas. Uma engrenagem é montada. Fixa no eixo do motor, a

outra livre no outro eixo.

Estes motores são utilizados como máquinas de acionar; estão à disposição com até 44 KW (60

CV). O sentido de rotação destes motores, fabricados com engrenagens retas ou helicoidais, é

reversível.

7.2.4 - Turbomotores


60

Turbomotores somente são usados para trabalhos leves, pois sua velocidade de giro é muito alta

(são utilizados em equipamentos dentários até 500.000 rpm). O princípio de funcionamento é o

inverso dos turbocompressores.

7.2.5 - Características dos motores pneumáticos

• Regulagem sem escala de rotação e do momento de torção;

• Grande escolha de rotação;

• Construção leve e pequena;

• Seguro contra sobre-carga;

• Insensível contra poeira, água, calor e frio;

• Seguro contra explosão;

• Conservação e manutenção insignificantes;

• Sentido de rotação fácil de inverter.

8 - VÁLVULAS

GENERALIDADES:

Os circuitos pneumáticos são constituídos por elementos de sinal, de comando e de trabalho. Os

elementos emissores de sinais e de comando influenciam no processo dos trabalhos, razão pela

qual serão denominadas “válvulas".

As válvulas são elementos de comando para partida, parada e direção ou regulagem. Elas

comandam também a pressão ou a vazão do fluido armazenado em um reservatório ou

movimentado por uma hidro-bomba. A denominação "válvula" é válida considerando-se a

linguagem internacionalmente usada para tipos de construção como: registros, válvulas de

esfera, válvulas de assento, válvulas corrediças, etc.

Esta é a definição da norma DIN/ISO 1219, conforme recomendação da CETOP (Comissão

Européia de Transmissões Óleo-hidráulicos e Pneumáticas).

Segundo suas funções as válvulas se subdividem em 5 grupos:

1. Válvulas direcionais.

2. Válvulas de bloqueio.


61

3. Válvulas de pressão.

4. Válvulas de fluxo (vazão).

5. Válvulas de fechamento.

8.1 - Válvulas direcionais

Componentes usados para controlar a direção do fluxo e para que sejam obtidos os movimentos

desejados dos atuadores (cilindros, motores, etc.), de maneira a efetuar o trabalho exigido. São

elementos que influenciam no trajeto do fluxo de ar, principalmente nas partidas, nas paradas e

na direção do fluxo.

8.1.1 - Simbologia das válvulas

Para representar as válvulas direcionais nos esquemas, são utilizados símbolos; estes símbolos

não dão idéia da construção interna da válvula; somente a função desempenhada por elas. É

usada para válvulas de sinal e de comando e para válvulas direcionais de 2,3,4 ou 5 vias.

As posições das válvulas são representadas por meio de quadrados.

O número de quadrados unidos indica o número de posições que uma válvula pode assumir.

O funcionamento é representado simbolicamente dentro dos quadrados.

As linhas indicam as vias de passagem. As setas indicam o sentido do fluxo.

Os bloqueios são indicados dentro dos quadrados com traços transversais.


62

A união de vias dentro de uma válvula é simbolizada por um ponto.

As conexões (entrada e saída) serão caracterizadas por traços externos, que indicam a posição

de repouso da válvula. O número de traços indica o número de vias.

Outras posições obter-se-ão deslocando os quadrados, até que coincidam com as conexões.

As posições de comando podem ser indicadas por letras minúsculas (a,b,c, 0).

Válvula com 3 posições de comando. Posição Central = posição de repouso.

Define-se como "posição de repouso" àquela condição em que, através de molas, por exemplo,

os elementos móveis da válvula são posicionados enquanto a mesma não está sendo acionada.


63

A posição de partida (ou inicial) será denominada àquela em que os elementos móveis da

válvula assumem após montagem na instalação e ligação da pressão de rede, bem como a

possível ligação elétrica, e com a qual começa o programa previsto.

Vias de exaustão sem conexão (escape livre).

Triângulo no símbolo.

Vias de exaustão com conexão (escape dirigido)

Triângulo afastado do símbolo

Para garantir uma identificação e uma ligação correta das válvulas, marcam-se as vias com

letras maiúsculas, ou números.

Convenciona-se o seguinte:

Vias para utilização (saídas) A,B,C,D (2,4,6)

Linhas de alimentação (entrada) P (1)

Escapes (exaustão) R,S,T (3,5,7)

Linhas de comando (pilotagem) Z,Y,X (12, 14,16)

Nota:

A norma ISO 5599 recomenda as seguintes numerações (em parênteses acima), para a

identificação das ligações das válvulas:


64

8.1.2 - Tipos de acionamentos de válvulas

1. Acionamento por força muscular

Geral

Botão

Alavanca

Pedal

2. Acionamento mecânico

Came

Mola

Rolete


65

Rolete escamoteável (gatilho)

3. Acionamento elétrico

Eletroímã (bobina solenóide) com 1 enrolamento

ativo

Com 2 enrolamentos ativos no mesmo sentido

Com 2 enrolamentos ativos em sentido contrário

4. Acionamento pneumático

Acionamento direto

Por acréscimo de pressão (positivo)

Por decréscimo de pressão (negativo)

Por acionamento de pressão diferencial

Acionamento indireto


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Por acréscimo de pressão na válvula de pré-

comando (servo-piloto-positivo)

Por decréscimo de pressão na válvula de pré-

comando (servo-piloto-negativo)

5. Acionamento combinado

Por eletroímã e válvula de pré-comando

pneumático

Por eletroímã ou válvula de pré-comando

Exemplo 1:

Válvula direcional de 3 vias, 2 posições, acionada por botão; retorno por mola.

Exemplo 2:

Válvula direcional de 4 vias, 2 posições, acionada diretamente por acréscimo de pressão; retorno

por mola.


67

Segundo o tempo de acionamento, distinguem-se:

1. Acionamento contínuo

Durante o tempo da comutação, a válvula é acionada mecânica, manual, pneumática ou

eletricamente.

O retorno efetua-se manual ou mecanicamente através da mola.

2. Acionamento momentâneo (impulso)

A válvula é comutada por um breve sinal (impulso) e permanece indefinidamente nessa

posição, até que um novo sinal seja dado repondo a válvula à sua posição inicial.

8.1.3 - Funcionamento

Nestes componentes, uma peça cilíndrica, com diversos rebaixos (carretel), este se desloca a

partir de acionamento. Dentro de um corpo no qual são usinados diversos furos, por onde entra

e sai o fluido. Os rebaixos existentes no carretel são utilizados para intercomunicar as diversas

tomadas de fluido desse corpo, determinando a direção do fluxo. O acionamento pode ser

manual, elétrico pneumático, hidráulico e o retorno a posição natural poderá ser feita por mola

ou qualquer outro tipo de acionamento.

Figura 51– “Esqueleto” de uma válvula direcional.


68

8.1.4 - Características de construção das válvulas direcionais

As características de construção das válvulas determinam sua vida útil, força de acionamento,

possibilidades de ligação e tamanho.

Segundo a construção, distinguem-se os tipos:

Válvulas de assento: Válvulas de sede esférica

Válvulas de sede de prato

Válvulas corrediças: Corrediça longitudinal (carretel)

Corrediça plana longitudinal (comutador)

Corrediça giratória (disco)

8.1.4.1 - Válvulas de sede ou de assento

As ligações nas válvulas de sede são abertas por esfera, prato ou cone. A vedação das sedes de

válvula efetua-se de maneira muito simples, geralmente com elemento elástico de vedação. As

válvulas de sede possuem poucas peças de desgaste e têm, portanto uma longa vida útil. Elas

são robustas e insensíveis à sujeira.

A força de acionamento é relativamente alta; sendo necessário vencer a força da mola de

retorno e do ar comprimido agindo sobre a área do elemento de vedação.

8.1.4.1.1 - Válvulas de sede esférica

A construção de válvulas de sede esférica é muito simples e, portanto, de preço vantajoso. Estas

válvulas se caracterizam por suas reduzidas dimensões.

Uma mola força a esfera contra a sede, evitando que o ar comprimido passe do orifício de

pressão P para o orifício de trabalho A. Por acionamento da haste da válvula, afasta-se a esfera

da sede. Para isto, é necessário vencer a força da mola e a força do ar comprimido. Estas são


69

válvulas direcionais de 2 vias, pois têm 2 posições de comando (aberto e fechado) e 2 ligações,

entrada e saída (P e A).

Com um canal de exaustão pela haste elas podem ser empregadas também como válvulas

direcionais de 3 vias. O acionamento pode ser realizado manual ou mecanicamente.

Figura 52 – Válvulas direcionais – de sede esférica.

8.1.4.1.2 - Válvula de sede de prato

As válvulas mostradas nas figuras abaixo são construídas e baseadas no princípio de sede de

prato. Elas têm uma vedação simples e boa. O tempo de comutação é curto. Um pequeno

movimento do prato libera uma área bastante grande para o fluxo do ar. Também estas como as

de sede esférica, são insensíveis à sujeira e têm uma longa vida útil.

Ao acionar o apalpador são interligados, num campo limitado, todos os três orifícios: P, A e R.

Isto provoca, quando em movimento lento, um escape livre de um grande volume de ar, sem ser

aproveitado para o trabalho. Quando isto ocorre, dizemos que existe "exaustão cruzada".


70

Figura 53 - Válvulas direcionais (NA) – de sede de prato.

As válvulas construídas segundo o princípio de sede de prato único, são livres de exaustão

cruzada. Não existe perda de ar quando de uma comutação lenta.

Ao acionar o apalpador primeiro fecha-se a passagem de A para R (escape), pois o mesmo se

veda no prato. Empurrando mais ainda, o prato afasta-se da sede, abrindo a passagem de P para

A; o retorno é feito por meio da mola.

Figura 54 - Válvulas direcionais (NF) – de sede de prato.

As válvulas direcionais de 3/2 vias são utilizadas para comandar cilindros de ação simples ou

como emissores de sinal para pilotar válvulas de comando.


71

Uma válvula em posição de repouso aberta, ao ser acionada, é fechada primeiramente a ligação

entre P e A com um prato e posteriormente a passagem A para R através de um segundo prato.

Uma mola retrocede o apalpador com os dois pratos na posição inicial.

O acionamento das válvulas pode ser feito manual, mecânica, elétrica ou pneumaticamente.

Figura 55 – Válvula direcional de 3 vias por 2 posições (normal aberta).

Uma válvula direcional de 4 vias (4/2), construída com sede de prato, consiste na combinação

de duas válvulas de 3 vias (3/2); uma válvula em posição inicial fechada e outra aberta.

Na figura abaixo estão abertas as vias de P para B e de A para R. Ao serem acionados

simultaneamente os dois apalpadores, serão fechadas as vias de P para B e de A para R.

Empurrando-se ainda mais os apalpadores até os pratos, deslocando-as contra a mola de

retorno, serão abertas as vias de P para A e de B para R. Esta válvula é livre de exaustão

cruzada e volta à posição inicial por meio de mola. Estas válvulas são usadas em comando de

cilindro de ação dupla.


72

Figura 56 - Válvula direcional de 3 vias (3/2) (sede de prato) acionada pneumaticamente.

Acionando-se o pistão de comando com ar comprimido na conexão Z, será deslocado o eixo da

válvula contra a mola de retorno. Os orifícios P e A serão interligados. Após a exaustão do sinal

de comando Z, o pistão de comando será recolocado na posição inicial por intermédio da mola.

O prato fecha a via de P para A. O ar do canal de trabalho A pode escapar através de R.

Figura 57 – Válvula direcional de 3 vias por 2 posições (acionamento pneumático).

Uma outra válvula de 3/2 vias construída com sede de prato está representada na figura abaixo.

A pressão de comando na conexão Z aciona uma membrana ligada ao pistão de comutação,

afastando o prato de sua sede. Invertendo-se as ligações P e R, pode ser constituída uma válvula

normal fechada ou aberta. A pressão mínima de acionamento é de 120 KPa (1,2 bar); a pressão


73

de trabalho é de 600 KPa (6 bar). A faixa de pressão está entre 120 KPa a 800 KPa (1,2 a 8

bar). A vazão nominal Qn é de 100 l/min.

Figura 58 - Válvula direcional de 3 vias por 2 posições com princípio de assento de prato.

A figura abaixo mostra uma válvula direcional de 5/2 vias (5 vias por 2 posições). Trata-se de

uma válvula da linha miniatura, que trabalha segundo o princípio de assento flutuante. Esta

válvula é comutada alternadamente por impulsos, mantendo a posição de comando até receber

um novo impulso (bi-estável). O pistão de comando desloca-se, como no sistema de corrediça,

ao ser submetido à pressão. No centro do pistão de comando encontra-se um prato com anel

vedante, o qual seleciona os canais de trabalho A e B, com o canal de entrada P de pressão. A

exaustão é feita através dos canais R ou S.

Montada sobre uma placa base de conexões padronizadas, a válvula pode ser retirada e

substituída sem interferir nas ligações.


74

Figura 59 - Válvula direcional de 5 vias por 2 posições (Princípio de assento).

Válvulas eletromagnéticas

Estas válvulas são utilizadas onde o sinal de comando parte de um timer elétrico, de uma chave

fim de curso elétrico, de um pressostato ou de aparelhos eletrônicos. Em comandos com

distância relativamente grande e de tempo de comutação curto, escolhe-se na maioria dos casos,

comando elétrico.

As válvulas de acionamento eletromagnético dividem-se em válvulas de comando direto e

indireto. As de comando direto são usadas apenas para pequenas secções de passagem. Para

passagens maiores são usadas as válvulas eletromagnéticas com servocomando (indireto).

Figura 60 - Válvula direcional de 3 vias com 2 posições (acionamento eletromagnético).


75

Quando energizada a bobina, o induzido é puxado para cima contra a mola. O resultado é a

interligação dos canais P e A. A extremidade superior do induzido fecha o canal R. Cessando o

acionamento da bobina, a mola pressiona o induzido contra a sede inferior da válvula e

interrompe a ligação de P para A. O ar do canal de trabalho A escapa por R. Esta válvula tem

cruzamento de ar. O tempo de atuação é curto.

Para poder manter pequena a construção do conjunto eletromagnético, são utilizadas válvulas

solenóides com servocomando (comando indireto). Estas são formadas de duas válvulas: a

válvula solenóide com servo, de medidas reduzidas e a válvula principal, acionada pelo ar do

servo.

Figura 61 – Válvula direcional de 4 vias por 2 posições (solenóide e servocomando).

Funcionamento

Da alimentação P na válvula principal deriva uma passagem para a sede da válvula

servocomando (comando indireto). O núcleo da bobina é pressionado por uma mola contra a

sede da válvula piloto. Após excitação da bobina, o induzido se ergue e o ar flui para o pistão

de comando da válvula principal, afastando o prato da sede. O ar comprimido pode agora fluir


76

de P para A. O canal de exaustão R, porém, já foi fechado (sem cruzamento). Em válvulas

direcionais de 4 vias (4/2), ocorre, simultaneamente, uma inversão, o lado fechado se abre e o

lado aberto se fecha.

Ao desenergizar a bobina, uma mola pressiona o induzido sobre a sede e fecha o canal do ar

piloto. O pistão de comando da válvula principal será recuado por uma mola na posição inicial.

Válvula direcional de 3 vias (3/2) servocomandada (princípio de sede de prato):

Para reduzir a força de atuação em válvulas direcionais com comando mecânico, é utilizado o

sistema de servocomando.

A força de acionamento de uma válvula é geralmente determinante para a utilização da mesma.

Esta força, em válvulas de 1/8" como a descrita, a uma pressão de serviço de 600 KPa (6bar)

resulta num valor de 1,8 N (0,180 Kp).

Figura 62 – Válvula direcional de 3 vias por duas posições, com acionamento por rolete,

servocomandada (normal fechada).

Funcionamento

A válvula piloto é alimentada através de uma pequena passagem com o canal de alimentação P.

Acionando a alavanca do rolete, abre-se a válvula de servocomando. O ar comprimido flui para

a membrana e movimenta o prato da válvula principal para baixo.


77

A comutação da válvula é feita em duas etapas:

Primeiro fecha-se a passagem de A para R; segundo abre-se a passagem de P para A. O retorno

é feito após soltar-se a alavanca do rolete. Isto provoca o fechamento da passagem do ar para a

membrana, e posterior exaustão. Uma mola repõe o pistão de comando da válvula principal na

posição inicial.

Este tipo de válvula também pode ser utilizado como válvula normal aberta ou fechada. Devem

ser intercambiadas apenas as ligações P e R e deslocada em 180° a unidade de acionamento

(cabeçote).

Figura 63 – Válvulas direcionais de 3 vias por duas posições, com acionamento por rolete,

servocomandada (normal aberta).

Em válvulas direcionais servopilotadas de 4 vias (4/2) serão, através das válvulas piloto,

acionadas simultaneamente duas membranas e dois pistões de comando que conectam os

pontos de ligação. A força de acionamento não se altera; é de 1,8 N (0,180 Kp).


78

Figura 64 – Válvula direcional de 4 vias por 2 posições (servopilotada).

8.1.4.2 - Válvulas corrediças

Os diversos pontos de ligação das válvulas corrediças serão interligados e fechados por pistões

corrediços, comutadores corrediços ou discos giratórios.

8.1.4.2.1 - Válvula corrediça longitudinal

Esta válvula tem como elemento de comando um pistão que seleciona as ligações mediante seu

movimento longitudinal. A força de acionamento é pequena, pois não é necessário vencer a

pressão do ar ou da mola, ambas inexistentes (como nos princípios de sede esférica e de prato).

Neste tipo de válvulas são possíveis todos os tipos de acionamentos: manual, mecânico, elétrico

e pneumático, o mesmo é válido também para o retorno à posição inicial. O curso é

consideravelmente mais longo do que as válvulas de assento assim como os tempos de

comutação.


79

Figura 65 – Válvula direcional de 5 vias por 2 posições (princípio de corrediça

longitudinal).

A vedação nesta execução de válvula corrediça é bastante problemática. A conhecida vedação

"metal sobre metal" da hidráulica, requer um perfeito ajuste da corrediça no corpo. A folga

entre a corrediça e o cilindro em válvulas pneumáticas não deve ser maior do que 0,002 a

0,004mm. Uma folga maior provocaria grandes vazamentos internos.

Para diminuir as despesas para este custoso ajuste, veda-se geralmente com anéis "O" (O-Ring)

ou com guarnições duplas tipo copo, montados no pistão (dinâmico) ou com anéis "O" (O-

Ring) no corpo da válvula (estático). As aberturas de passagem de ar podem ser distribuídas na

circunferência das buchas do pistão evitando assim danificações dos elementos vedantes.


80

Figura 66 – Tipos de vedação entre êmbolo e corpo da válvula.

A figura abaixo mostra uma simples válvula corrediça longitudinal manual. Por deslocamento

da bucha serão unidas as passagens de P para A ou de A para R. Esta válvula, de construção

simples, é utilizada como válvula de fechamento (alimentação geral) antes da máquina ou

dispositivo pneumático.


81

Figura 67 – Válvula corrediça longitudinal manual. Válvula direcional de 3 vias por duas

posições.

Uma outra válvula corrediça plana longitudinal difere da anterior pelo tipo de acionamento.

Esta é uma válvula comutada por alívio de pressão.

O ar comprimido, nesta, deve ser também enviado às duas câmaras de comando. Por isso

existem em ambos os lados do pistão de comando pequenos orifícios, os quais estão ligados

com o canal P. Na existência de ar comprimido no canal P, ambos os lados do pistão de

comando também ficam sob pressão. Existe equilíbrio de forças.

Exaurindo o canal Y, a pressão cai deste lado. No lado oposto Z, existe uma pressão maior e

esta pressão empurra o pistão de comando para o lado despressurizado. O canal P será ligado

com o canal B e o canal de trabalho A com o escape R.

Após fechar o canal de comando Y, a pressão aumenta outra vez nesta câmara, e o pistão

permanece em sua posição até que, por abertura do canal de comando Z, sucede uma

comutação em direção contrária. Isto resulta numa união do segundo canal de trabalho A com o

canal P e do canal B com o canal R.

A confecção de um comando com estas válvulas fica simples e econômica, porém não é muito

seguro, porque no caso de rompimento de uma tubulação da válvula, ela será automaticamente

invertida. Comandos e exigências suplementares não podem ser solucionados em todos os

casos. Em diferentes comprimentos de tubulação de comando (volume) pode suceder, ao ligar a

energia, uma comutação falsa. Para garantir uma comutação perfeita, é necessário manter o

volume da câmara tão pequeno quanto possível.


82

Figura 68 – Válvula direcional corrediça plana longitudinal de 4/2 vias comando por

alívio bi-lateral de pressão.

Comando por alívio bi-lateral de pressão

Figura 69 - Esquema de comando por impulso negativo.

8.1.4.2.2 - Válvula corrediça giratória

Estas válvulas são geralmente de acionamento manual ou por pedal. É difícil adaptar-se outro

tipo de acionamento a essas válvulas. São fabricadas geralmente como válvulas direcionais de


83

3/3 vias ou 4/3 vias. Mediante o deslocamento rotativo de duas corrediças pode ser feita a

comunicação dos canais entre si.

A figura A mostra que na posição central todos os canais estão bloqueados. Devido a isso, o

êmbolo do cilindro pode parar em qualquer posição do seu curso, porém essas posições

intermediárias não podem ser fixadas com exatidão. Devido a compressibilidade do ar

comprimido, ao variar a carga a haste também varia sua posição.

Prolongando os canais das corrediças, consegue-se um outro tipo de posição central.

A figura B mostra que na posição central os canais A e B estão conectados com o escape. Nesta

posição, o êmbolo do cilindro pode ser movido por força externa, até a posição de ajuste.

Figura 70 – Válvulas corrediça giratória.


84

8.2 - Válvulas de bloqueio

São elementos que bloqueiam a passagem preferentemente em um só sentido, permitindo

passagem livre em direção contrária. A pressão do lado de entrada, atua sobre o elemento

vedante e permite com isso uma vedação perfeita da válvula.

8.2.1 - Válvula de retenção

Estas válvulas impedem completamente a passagem em uma direção; em direção contrária, o ar

flui com a mínima queda de pressão. O fechamento em um sentido pode ser feito por cone,

esfera, placa ou membrana.

Símbolo:

Válvula de retenção com fechamento por atuação de uma pressão sobre o elemento vedante.

Válvula de retenção com fechamento por atuação de contra pressão, por exemplo, por mola.

Fecha quando a saída é maior ou igual a entrada.


85

Figura 71 – Válvula de retenção.

8.2.2 - Válvula alternadora ou de isolamento (elemento “ou”)

Também chamada “válvula de comando duplo ou dupla retenção”.

Esta válvula possui duas entradas X e Y, e uma saída A. Quando o ar comprimido entra em X, a

esfera bloqueia a entrada Y e o ar circula de X para A. Em sentido contrário quando o ar circula

de Y para A, a entrada X fica bloqueada. Quando o ar retorna, quer dizer, quando um lado de

um cilindro ou de uma válvula entra em exaustão, a esfera permanece na posição em que se

encontrava antes do retorno do ar.

Figura 72 – Válvula alternadora.

Estas válvulas são chamadas também de “elemento OU (OR)”; seleciona sinais emitidos por

válvulas de “sinais” provenientes de diversos pontos e impede o escape de ar por uma segunda

válvula.

Se um cilindro ou uma válvula de comando deve ser acionado de dois ou mais lugares, é

necessária a utilização desta válvula (alternadora).


86

8.2.3 - Válvula de escape rápido

Estas válvulas são usadas para aumentar a velocidade dos êmbolos dos cilindros. Tempos de

retorno elevados, especialmente em cilindros de ação simples podem ser eliminados dessa

forma.

A válvula é dotada de uma conexão de pressão P, uma conexão de escape R bloqueado e uma

saída A.

Quando se aplica pressão em P, a junta desloca-se contra o assento e veda o escape R. O ar

circula até a saída A. Quando a pressão em P deixa de existir, o ar, que agora retorna pela

conexão A, movimenta a junta contra a conexão P provocando seu bloqueio. Dessa forma, o ar

pode escapar por R rapidamente para a atmosfera. Evita-se com isso, que o ar de escape seja

obrigado a passar por uma canalização longa e de diâmetro pequeno até a válvula de comando.

O mais recomendável é colocar o escape rápido diretamente no cilindro ou então o mais

próximo possível do mesmo.

Figura 73 – Válvula de escape rápido.

8.2.4 - Expulsor pneumático

Na indústria, há muito tempo é utilizado o ar comprimido para limpar e expulsar peças. O

consumo de ar é neste caso, muito alto. Ao contrário do método conhecido, no qual o consumo

do ar da rede é contínuo, com o expulsor o trabalho se torna mais econômico. O elemento

consiste de um reservatório com uma válvula de escape rápido. O volume do reservatório

corresponde ao volume de ar necessário.


87

Uma válvula direcional de 3/2 vias, aberta na posição inicial é utilizada como elemento de

sinal. O ar passa pela válvula e pela válvula de escape rápido até o pequeno reservatório. Ao

acionar a válvula de 3/2 vias, a passagem de ar é interrompida para o reservatório e o canal até a

válvula de escape rápido será exaurido. O ar do depósito escapa então rapidamente pela válvula

de escape rápido para a atmosfera. A vazão de ar concentrada permite expulsar peças de

dispositivos e ferramentas de corte, de esteiras transportadoras, dispositivos classificadores e

equipamentos de embalagens.

O sinal para a expulsão pode ser feito de forma manual, mecânica, pneumática ou elétrica.

Figura 74 – Expulsor pneumático.

8.2.5 - Válvula de simultaneidade

Esta válvula possui duas entradas X e Y e uma saída A. O ar comprimido pode passar

unicamente quando houver pressão em ambas as entradas. Um sinal de entrada em X ou Y

impede o fluxo para A em virtude do desequilíbrio das forças que atuam sobre a peça móvel.

Quando existe uma diferença de tempo das pressões, a última é a que chega na saída A. Se os

sinais de entrada são de pressões diferentes, a maior bloqueia um lado da válvula e a pressão

menor chega até a saída A. Caso haja diferença de tempo entre a aplicação dos sinais de

entrada, o sinal atrasado aparecerá na saída.

Esta válvula é também chamada de "elemento E (AND)".

É utilizada em comandos de bloqueio, funções de controle e operações lógicas.


88

Figura 75 – Válvula de simultaneidade.

8.3. – Válvula de fluxo

Estas válvulas servem para reduzir a seção de passagem com o objetivo de modificar a vazão

do ar comprimido e por conseqüência controlar a velocidades dos atuadores. Para uma

determinada seção de passagem a vazão depende somente da diferença de pressão existente nas

duas extremidades da restrição. A restrição pode ser relativamente longa em relação ao

diâmetro (estrangulador) ou de pequeno comprimento em relação ao diâmetro (diafragma).

8.3.1 - Válvula reguladora de fluxo unidirecional

Também conhecida como "válvula reguladora de velocidade" ou regulador unidirecional. Nesta

válvula a regulagem do fluxo é feita somente em uma direção. Uma válvula de retenção fecha a

passagem numa direção e o ar pode fluir somente através da secção regulável. Em sentido

contrário, o ar passa livre através da válvula de retenção aberta. Estas válvulas são utilizadas

para a regulagem da velocidade em cilindros pneumáticos.

Para os cilindros de ação dupla, são possíveis dois tipos de regulagem. As válvulas reguladoras

de fluxo unidirecional devem ficar o mais próximo possível dos cilindros.


89

Figura 76 – Válvula reguladora de fluxo unidirecional.

Válvula reguladora de fluxo unidirecional com acionamento mecânico regulável (com

rolete)

São utilizadas quando houver necessidade de alterar a velocidade de um cilindro, de ação

simples ou dupla, durante o seu trajeto. Para os cilindros de ação dupla, podem ser utilizadas

como amortecimento de fim de curso. Antes do avanço ou recuo se completar, a massa de ar é

sustentada por um fechamento ou redução da secção transversal da exaustão. Esta aplicação se

faz quando for recomendável um reforço no amortecimento de fim de curso.

Por meio de um parafuso pode-se regular uma velocidade inicial do êmbolo. Um came, que

força o rolete para baixo, regula a secção transversal de passagem.

Em sentido contrário, o ar desloca uma vedação do seu assento e passa livremente.


90

Figura 77 – Válvula reguladora de fluxo unidirecional com acionamento mecânico

regulável (com rolete).


91

8.4 - Válvulas de pressão

São válvulas que têm influência principalmente sobre a pressão, e pelas quais podem ser feitas

as regulagens; ou válvulas que dependem da pressão em comandos. Distinguem-se:

* Válvula reguladora de pressão.

* Válvula limitadora de pressão.

* Válvula de seqüência.

8.4.1 - Válvula de seqüência

O funcionamento é muito similar ao da válvula limitadora de pressão. Abre-se a passagem

quando é alcançada uma pressão superior à ajustada pela mola. Quando no comando Z é

atingida uma certa pressão pré-ajustada, o êmbolo atua uma válvula 3/2 vias, de maneira a

estabelecer um sinal na saída A.

Estas válvulas são utilizadas em comandos pneumáticos que atuam quando há necessidade de

uma pressão fixa para o processo de comutação (comandos em função da pressão). O sinal é

transmitido somente quando for alcançada a pressão de comando.

Figura 78 – Válvula de seqüência.


92

8.5. - Combinações especiais

Quando existe a necessidade de um espaço de tempo entre uma operação e outra em um

circuito pneumático, a válvula de retardo ou temporizador pneumático representa uma eficiente

solução.

8.5.1 - Acionamento pneumático com comutação retardada (temporizador)

Esta unidade consiste de uma válvula direcional de 3/2 vias, com acionamento pneumático, de

uma válvula reguladora de fluxo unidirecional e um reservatório de ar.

8.5.1.1 - Temporizador (normalmente fechado)

Figura 79 - Temporizador (normalmente fechado).

Funcionamento

O ar comprimido entra na válvula pelo orifício P. O ar de comando entra na válvula pelo

orifício Z e passa através de uma reguladora de fluxo unidirecional; conforme o ajuste da


93

válvula passa uma quantidade maior ou menor de ar por unidade de tempo para o depósito de

ar, incorporado. Alcançada a pressão necessária de comutação, o êmbolo de comando afasta o

prato do assento da válvula dando passagem de ar de P para A. O tempo de formação da

pressão no reservatório corresponde ao retardo da válvula.

Para que a válvula temporizadora retorne à sua posição inicial, é necessário exaurir o ar do

orifício Z. O ar do reservatório escapa através da válvula reguladora de fluxo; o piloto da

válvula direcional fica sem pressão, permitindo que a mola feche a válvula, conectando a saída

A com o escape R.

8.5.1.2 - Temporizador (normalmente aberto)

Figura 80 - Temporizador (normalmente aberto).

Funcionamento

Esta válvula também é uma combinação de válvulas, integrada por uma válvula 3/2 vias, uma

válvula reguladora de fluxo unidirecional e um reservatório de ar. A válvula direcional 3/2 vias

é uma válvula normalmente aberta.


94

Também neste caso, o ar comando entra em Z; uma vez estabelecida no reservatório a pressão

necessária para o comando, é atuada a válvula de 3/2 vias. Devido a isso, a válvula fecha a

passagem P para A. Nesse instante o orifício A entra em exaustão com R. O tempo de retardo

corresponde também ao tempo necessário para estabelecer a pressão no reservatório.

Caso for retirado o ar de Z, a válvula de 3/2 vias voltará à sua posição inicial.

Em ambos os temporizadores, o tempo de retardo normal é de 0 a 30 segundos. Este tempo

pode ser prolongado com um depósito adicional. Se o ar é limpo e a pressão constante, podem

ser obtidas temporizações exatas.

9 - SIMBOLOGIA

Segundo DIN/ISO 1219 e CETOP Obs.: Abaixo alguns símbolos mais importantes para aplicações da PNEUMÁTICA

1.TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA Denominação Simbologia * compressor (um sentido de fluxo, de deslocamento de ar constante)

* motor pneumático: a) de deslocamento de ar constante com - um sentido de rotação

- dois sentidos de rotação

b) de deslocamento de ar variável com - um sentido de rotação

- dois sentidos de rotação

* cilindro de simples ação


95

- retorno por uma força não especificada

- retorno por mola

* cilindro de dupla ação

* cilindro pneumático com campo giratório limitado

* cilindro de ação dupla com haste de êmbolo passante

* cilindro de ação dupla (amortecimento regulável em ambos os lados)

* cilindro telescópico de ação simples (retorno por força externa)

* cilindro telescópico de ação dupla

* intensificador para o mesmo meio de pressão


96

* intensificador para ar e óleo


97

VÁLVULAS

Denominação Simbologia 2.1. Distribuidores * válvula de 2/2 vias - posição normal fechada

- posição normal aberta

* válvula de 3/2 vias - posição normal fechada

- posição normal aberta

* válvula 3/3 vias posição intermediária fechada

* válvula de 4/2 vias


98

* válvula de 4/3 vias - posição intermediária fechada

- posição intermediária com saídas em exaustão

* válvula de 5/2 vias


99

2.2. Bloqueio - sem mola

- com mola

- comandada

* válvula alternadora ou de isolamento (elemento “ou”)

* válvula de escape rápido

* válvula de simultaneidade (elemento “e”)


100

2.3. Fluxo * válvula de fluxo - com estrangulamento constante

- com estrangulamento regulável nos dois lados

* válvula reguladora de vazão com retorno livre (válvula de fluxo com estrangulamento fixo ou regulável) ou válvula reguladora de

fluxo unidirecional


101

2.4. Fechamento, representação simplificada.

2.5. De Pressão * válvula de seqüência

* válvula limitadora de pressão regulável (alívio)

* válvula de seqüência, regulável (função 3 vias) com escape

- não normalizada - normalizada

* válvula reguladora de pressão sem orifício de escape

* válvula reguladora de pressão com orifício de escape

2.6. Combinações especiais

* comportamento temporizado de partida retardada (NF)


102

* válvula para corte de sinal (NA)


103

3. TRANSMISSÃO E CONDICIONAMENTO DA ENERGIA Denominação Simbologia * fonte de pressão

* linha de trabalho (utilização) * linha de comando (piloto)

* linha de escape ou sangria (exaustão)

* canalização flexível

* conexão fixa (derivação)

* cruzamento de linhas não interligadas

* conexão de descarga - escape livre

- escape canalizado (dirigido)

* tubulação pneumática


104

* silenciador

* reservatório

* ponto de escape

* ponto de ligação de pressão com conexão

3.1. Unidades de preparação do ar * filtro

* purgador com dreno manual

* purgador com dreno automático

* lubrificador

* resfriador


105

* secador

* unidade de conservação (conjunto lubrefil) - detalhado

- simplificado

4. MEIOS DE ACIONAMENTO Denominação Simbologia 4.1. Por ação muscular * Geral (sem identificação do modo de operação)

* Botão

* Alavanca

* Pedal

4.2. Por ação mecânica * Apalpador, Pino, Came

* Rolete

* Gatilho (atua num único sentido)


106

ou rolete escamoteável

4.3. Por pressão * Piloto (por acréscimo de pressão - positivo)

4.4. Elétrico * Solenóide - com uma bobina

- com duas bobinas operando em um único sentido

- com duas bobinas operando em sentidos contrários

4.5. Retorno * Mola

* Trava

5. APARELHOS DIVERSOS * indicador de pressão (manômetro)

* indicador de temperatura

* aparelho medidor de fluxo (vazão)


107

* aparelho medidor de fluxo (volume)

6. DESIGNAÇÕES ABREVIADAS DE CONEXÃO Denominação Simbologia - canalizações de trabalho A, B, C, ... (2, 4, 6, ...) - alimentação, ligação de ar comprimido P (1) - escape de ar, exaustão R, S, T (3, 5, 7) - comando Z, Y, X (12, 14, 16)


108

10 - COMANDOS PNEUMÁTICOS

10.1 - INTRODUÇÃO

O termo “Pneumática” no sentido usual não é mais suficiente hoje em dia para definir e

delimitar claramente o vasto campo de “trabalho” e “comando” através do ar.

Existem muitas designações para os diferentes campos da pneumática, sendo que se entende

por pneumática em geral, a aplicação industrial do ar como meio de trabalho. Pretende-se com

isso nesse ponto, estabelecer uma determinação mais ou menos arbitrária, que deverá auxiliar e

proporcionar clareza na confusão de termos existentes.

10.2 - CLASSIFICAÇÃO DOS GRUPOS

- Pneumática de baixa pressão:

Campo de pressão: até 1,5 bar aproximadamente. Estão nesta categoria todos os sistemas para a

solução dos problemas de comando com a pressão mencionada.

- Pneumática de pressão normal:

Campo de pressão: 1,5 a 16 bar. Engloba toda a pneumática “normal” dos elementos de

comando e trabalho que funcionam dentro destas pressões consideradas. Também chamada de

pressão “econômica”.

- Pneumática de pressão alta:

Engloba as aplicações especiais da pneumática na parte de trabalho. Não se trata mais dos

comandos utilizados na pneumática convencional, ou seja, em pressões de 1,5 a 16 bar. Os

elementos de informações sem contato, tais como os sensores de proximidade, ocupam lugares

cada vez mais importantes nos circuitos, classificados na categoria de baixa pressão.


109

10.3 - CADEIA DE COMANDOS

A disposição gráfica dos diferentes elementos é análoga a representação esquemática da

cadeia de comando, ou seja, o fluxo dos sinais é de baixo para cima. A alimentação é um fator

muito importante deve ser bem representada. É recomendável representar elementos

necessários a alimentação na parte inferior e distribuir a energia, tal como mencioná-la de

maneira ascendente.

Quadro I

Elem entos detrabalho

Elem entos de

comand o

Elementos de

proc essamentode sinais

Elem entosde sinais

Elementos deprod. trat. e

d istribuiç ão

Fonte deenerg ia

Tratamento

dos sina is

Exec uç ão daordem

Válvulasdirecionais

Introduçãodos sina is

Saída dossinais

Cilindrosmotores, e tc

Válv. "memória"Elem. "OU", "E"temporizadores

Botão, fim decurso, detec torde proximidade

Unidade deconservaç ão, vá lv.de fechamento ed istribuidor

O quadro mostrado predetermina que o esquema seja desenhado sem considerar a

disposição física real dos elementos, recomendando-se ainda representar todos os cilindros e

válvulas direcionais horizontalmente.


110

Como por exemplo, podemos considerar a disposição seguinte:

V1

ELEMENTO DE TRABALHO

ELEMENTO DE COMANDO

ELEMENTO DE PROCESSAMENTO DE SINAIS

ELEMENTOS DE SINAIS

ELEMENTO DE ENERGIA

V1

Figura 81 – Disposição segundo o esquema da cadeia de comando.

No esquema pneumático pode-se observar, além da disposição segundo o esquema da

cadeia de comando, a separação da situação do elemento final de curso. Esse final de curso

“V1” será na realidade instalado na posição final dianteira do cilindro.

Como, porém se trata de um módulo de sinal, o mesmo está representado na parte

inferior do esquema. Para se obter a correspondência entre as duas disposições, a situação real é

representada por um traço (), com a respectiva indicação.

Em comandos onde há vários elementos de trabalho, convém decompor o mesmo em

várias cadeias de comandos individuais, podendo se formar uma cadeia de comando para cada

elemento de trabalho.

Convém que cada cadeia de comando seja representada, se possível, na seqüência do

transcurso do movimento, lado a lado.

DESIGNAÇÃO ABREVIADA DAS CONEXÕES:

Denominação: Simbologia:

Canalizações de trabalho A, B, C, ... (2,4,6, ...)

Alimentação, ligação de ar comprimido P (1)

Escape de ar, exaustão R, S, T (3,5,7)

Comando Z, Y, X (12,14,16)


111

DESIGNAÇÃO DOS ELEMENTOS:

Dois tipos podem ser encontrados com freqüência:

Identificação por algarismos

Identificação por letras

Identificação por Algarismos:

Cada elemento dentro de um circuito pneumático tem sua função e para a sua

identificação é utilizada a seguinte regra:

A identificação é composta de um número de grupo e a numeração seguinte indica a

função do elemento.


Divisão de Grupos:

Todos os elementos do abastecimento de energia Grupo “0”

Diversas cadeias de comando

(um número de grupo/cilindro) Grupo “1,2,3”...

Numeração corrente:

Elementos de trabalho .0

Elementos de comando .1

Todos os elementos que influenciam no .2, .4, ...

avanço do elemento de trabalho considerado

(n0 par)

Todos os elementos que influenciam no retorno .3, .5, ...

(n0 ímpar)

Elementos entre o elemento de comando e o .01, .02 ...

elemento de trabalho (Ex.: válvula de fluxo)


112

Figura 82 – Esquema pneumático.

Identificação por letras:

Este método é muito importante no estudo de esquemas para os comandos programados

em função de trajetória.

Este estudo necessita cálculos, desenho do diagrama e tabelas.

A utilização deste método, através de letras, facilita a supervisão.


Elementos de trabalho A, B, C, ...

Chaves fim de curso acionadas a0, b0, c0, ...

na posição final traseira dos cilindros A, B, C, ...

Chaves fim de curso acionadas a1, b1, c1, ...

na posição final dianteira dos cilindros A, B, C, ...


113

Generalidades:

Representação de Equipamentos:

Todos os equipamentos devem ser representados no esquema na posição inicial de

comando. Caso isto não seja possível ou caso não se proceda desta maneira, é necessário fazer

uma observação.

Quando válvulas com posição normal forem desenhadas em estado acionado, isto deve

ser indicado, por exemplo, através de seta ou em caso de chave fim de curso, através do

desenho de ressalto.

• Definição das posições segundo DIN 24300:

Posição normal: posição de comando ocupado pelas partes móveis da válvula. Quando

esta não estiver ligada (para válvula com existência de reposicionamento).

Posição inicial: posição que as partes móveis da válvula ocupam após a sua montagem

em uma instalação e ligação da pressão da rede e com a qual o programa da comutação previsto

inicia.

Representação de um elemento de sinal (fim de curso) com posição de repouso normal

fechada é indicado no esquema em posição de trabalho. Válvulas com rolete escamoteável

(gatilho) emitem sinais em um só sentido de acionamento. Nos esquemas, deve-se indicar o

sentido de acionamento do gatilho. (conforme figura, respectivamente).


114

1.3

Figura 83 – Representação de um elemento de sinal.

Canalizações, dados gerais:

As canalizações devem ser, sempre que possível desenhadas de modo retilíneo e sem

cruzamentos, no que, em comandos de volume não muito grande. As canalizações de trabalho

podem ser contínuas e as de comando pontilhadas.

Válvulas distribuidoras; campos de aplicação e utilização:

• Função de 2 vias:

Para simples tarefas de fechamento.


Comando de cilindros de ação simples

Comando de válvulas comutadas por acréscimo de pressão

Em geral: em todos os casos onde se necessita de uma sinal para o acionamento de uma

ocorrência e se necessita e evacuá-lo através da válvula utilizada.


Para o comando de cilindros de ação dupla e como válvula alternadora para

combinações de sinais.


115


Como na função de 4 vias, porém equipada com 2 escapes (para cada canalização de

trabalho). Existe a possibilidade de influenciar o escape separadamente (por exemplo:

regulação de velocidade).

Diferenciação:

• Comando direto:

Apenas pode ser escolhido se não existir grande volume do cilindro e principalmente se

o transcurso a influenciar pode ser comandado a partir de um só elemento de sinal.

• Comando indireto:

Quando existem vários sinais e quando os elementos de comando e módulos de sinal

não podem ser agrupados. O elemento de sinal pode ser mantido pequeno, enquanto que a

válvula principal apresenta as características correspondentes às dimensões do cilindro. A

canalização de alimentação do elemento de comando ao cilindro pode ser bastante curta. Isto

significa que o espaço morto e assim também o consumo de ar pode ser mantido pequeno

enquanto que o trajeto elemento de sinal - elemento de comando pode ser transporto por uma

canalização de comando de pequena secção transversal.


116

11 - CIRCUITOS COMPLEXOS

A automatização baseia-se na associação das ações de mais de um cilindro, fazendo o

encadeamento de seus funcionamentos por meio de válvulas. Os circuitos que têm, por

finalidade, fazer funcionar vários cilindros, segundo uma ordem pré-determinada, são

denominados seqüências, que podem ser direta ou indireta.

- Cada cilindro é designado por uma letra maiúscula

- Para a seqüência estar completa cada cilindro deverá realizar suas duas operações

(avanço/retorno)

A + B +C + A - B - C -

(+) ⇒ avanço (-) ⇒ retorno

Direta: se a ordem de operação se repete inteiramente independente do tipo de

operação.

A + B - C + D - A - B + C - D +

Indireta: quando houver uma única inversão na ordem das operações.

A + B - C + D - A - C - B + D +

A + B + (C + B-) A - C –

Possibilidades de representação da seqüência de trabalho:

A necessidade de representar seqüências de movimentos e estados de comutação de

elementos de trabalho e de comando de maneira facilmente visível não necessita de maiores

esclarecimentos.

Assim que existir um problema um tanto mais complexo, as relações não são

reconhecíveis rápida e seguramente, se não for escolhida uma forma apropriada da

representação. Uma representação simples facilita a compreensão em um âmbito maior.

Exemplo:

Pacotes que chegam sobre a correia de rolos são elevados por um cilindro pneumático e

empurrados por um segundo cilindro para uma segunda correia. O cilindro B apenas pode

retornar quando o cilindro A houver alcançado a posição final traseira. O sinal de partida deve

ser introduzido através de um botão manual, para uma seqüência de trabalho em cada vez.


117

Esboço da situação:

Diagrama de trajeto e passo:

Seqüência:

Constituição do circuito:

1. Relação em seqüência cronológica:

- o cilindro A avança e eleva os pacotes

- o cilindro B empurra os pacotes para a segunda correia

- o cilindro A desce

- o cilindro B retrocede

2. Forma de tabela:

Passo de trabalho Movimento cilindro “A” Movimento cilindro “B”

1 Para frente -

2 - Para frente

3 Para trás -

4 - Para trás


118

3. Diagrama de setas (representação simplificada) forma vetorial:

(→) avanço (←) retorno

A →

B →

A ←

B ←

4. Maneira de escrever abreviada (em forma algébrica):

( + ) avanço ( - ) retorno

A + B + A - B -

5. Representação gráfica em forma de diagrama:

Os diagramas de funcionamento são utilizados para a representação das seqüências funcionais,

de comandos mecânicos, pneumáticos, hidráulicos, elétricos e eletrônicos, assim como para

combinações destes tipos de comandos, por exemplo, eletropneumáticos e eletrohidráulicos.

O diagrama de funcionamento é em muitos casos a base para a elaboração dos esquemas

de funcionamento.

Na representação de seqüências de funcionamento deve-se distinguir entre:

Diagrama de movimento: representa os estados dos elementos de trabalho e das

unidades construtivas.

Diagrama de comando: fornece informações sobre o estado de elementos de comando

individual (aplicação: manutenção).

Ambos os diagramas em conjunto são denominados de diagramas de funcionamento.

Diagrama de movimento:

• Diagrama de trajeto e passo: representa a seqüência de operação de um elemento de

trabalho, levando-se ao diagrama a indicação do movimento em dependência de cada passo

(variação do estado de qualquer unidade construtiva) considerado.


119

1 2 3 4 5

em frente

atrás

Passos

Trajeto

Cilindro A

Recomendações para o traçado do diagrama:

1. os passos devem ser desenhados horizontalmente e com as mesmas distâncias.

2. o trajeto não deve ser desenhado em escala e deve ser igual para todas as unidades

construtivas.

3. no caso de haver várias unidades, a distância vertical entre os trajetos não deve ser

muito pequena.

4. podem ser introduzidos passos intermediários se durante o movimento altera-se a

condição da instalação, por exemplo, pela atuação de uma chave fim de curso na posição

central do cilindro, ou pela modificação da velocidade de avanço.

5. a designação da condição da instalação pode ser de duas formas: através de indicação

da posição (atrás-frente, encima-embaixo, etc.) ou também através de números (por exemplo:

“0” para a posição final traseira e “1” ou “L” para a posição final dianteira).

6. a designação da respectiva unidade deve ser anotada ao lado esquerdo do diagrama,

por exemplo, cilindro A.

• Diagrama de trajeto e tempo: o trajeto de uma unidade construtiva é representado

em função do tempo. Representa com mais clareza, as sobreposições e as diferentes

velocidades de trabalho.


120

Trajeto Passos

Cilindro B

Cilindro A

L

L

0

0

Diagrama de comando: Anotam-se os estados de comutação de sinais e dos elementos

de processamentos de sinais, sobre os passos, não considerando-se os tempos de comutação.

PassosEstado

Aberto

Fechado

1 65432

b1

1 65432


121

Recomenda-se o seguinte:

1. deve se possível, ser desenhado em combinação com o diagrama de movimentos.

2. os passos ou tempos devem ser desenhados em forma horizontal.

3. a distância vertical das linhas de movimentos pode ser igual, porém, devem ser bem

visíveis.

O diagrama de funcionamento (diagrama de movimento e de comando) para o exemplo

está representado na figura abaixo:

B

A

L

L

0

0

L

0

L

0

L

0

1.1

2.1

2.2

Elaboração de um problema de comando:

(situação do problema, estabelecimento das condições)

Deve haver desde o início um estabelecimento claro e definido do problema e,

sobretudo dos objetivos. Relação exata das condições marginais com vistas a:

conforto na operação,

segurança exterior da instalação,

segurança de funcionamento, etc.

Condições Marginais:

1. Para a seqüência de funcionamento:


122

condições de partida,

condições de instalação,

condições de segurança.

2. Para influências operacionais:

influências do ambiente, local de utilização, alimentação, pessoal .

Realização de um esquema:

A disposição gráfica deve ser efetuada segundo o esquema da cadeia de comando, deve

haver um fluxo de sinal de baixo para cima. Como a alimentação de energia é importante para o

esquema, deve ser representada no mesmo, sendo que todos os elementos necessários ao

abastecimento de energia distribuída em seguida de baixo para cima.

Recomenda-se representar todos os cilindros e válvulas distribuidoras horizontalmente,

o esquema seja desenhado sem considerar a disposição física dos elementos.

A posição dos elementos de sinal deve ser indicada através de um traço de marcação.

Representar os equipamentos em posição inicial de comando.

Desenhar as canalizações sempre que possível de modo retilíneo e sem cruzamentos.

COMPOSIÇÃO DE ESQUEMAS PARA COMANDOS DE TRAJETÓRIA

PROGRAMADA

Se o diagrama de movimento e as condições marginais estiverem definidos, pode-se

iniciar a composição do esquema. O tipo de representação e a disposição gráfica foram

descritos detalhadamente anteriormente. Segundo esta sistemática inicia-se então a construção

do circuito.

Esta construção e com ela também a sistemática fundamental para a composição do

esquema dependem do tipo de desligamento de sinal utilizado.

Para comandos mais simples e principalmente em todos os casos onde se pode aceitar as

desvantagens do desligamento de sinais através de roletes escamoteáveis, pode-se recomendar a

aplicação de válvulas com acionamento por roletes escamoteáveis.

Em todos os demais casos convém instalar um desligamento de sinal através de válvulas

de inversão.

Esta sistemática para a composição metódica de esquemas é designada também como o

assim chamado “método de cascata” ou “passo-a-passo”.


123

Recomenda-se então o seguinte procedimento para a composição do esquema:

1. desenho dos elementos de trabalho (representado horizontalmente);

2. desenho dos elementos de comando correspondentes (representar horizontalmente);

3. desenho dos módulos de sinal necessários sem símbolo de acionamento;

4. desenho dos elementos de abastecimento de energia (embaixo);

5. conectar as canalizações de comando (retilíneo e sem cruzamento);

6. numerar os elementos;

7. conversão do diagrama de movimento em esquema;

8. verificação dos locais onde se tornam necessários desligamentos de sinal;

9. desenho dos tipos de acionamento;

10. eventualmente, introdução das condições marginais.

Pode-se verificar no diagrama de funcionamento, se há necessidade de desligamento de

sinal e onde.

Em geral o diagrama de comando é desenhado como se houvesse apenas válvulas com

acionamento por rolete ou por came na função de chaves fim de curso. Além disto, deve-se

observar que os sinais que influenciam o mesmo cilindro sejam desenhados uns sob os outros.


124

SOLUÇÃO:

Trajeto-Passo

Trajeto-Comando


125


126

11.1 - CIRCUITO PARA DESLIGAMENTO DE SINAIS

Desligamento mecânico

Por rolete escamoteável

Caso o sinal a desligar seja fornecido por um fim de curso, pode-se utilizar uma válvula

de acionamento através de rolete escamoteável (gatilho).

Figura 84 – Rolete escamoteável.

Devem-se observar os seguintes pontos na utilização:

- o rolete escamoteável deve ser completamente ultrapassado, ou seja, fica liberado na

posição final.

- não há precisão nas posições finais de curso (importante em caso de cilindros com

curso pequeno).

- a velocidade de acionamento não pode ser muita elevada (com velocidades

demasiadamente elevadas, obtêm-se sinais demasiadamente curtos).

- a duração do sinal depende do comprimento do came de acionamento e da velocidade

do cilindro.

- como o gatilho é liberado na posição final do curso, não existe a possibilidade de

utilizar o sinal para outras operações posteriores, pois o sinal desaparece após o acionamento.

- nenhuma possibilidade para temporização.

- posição correta no sentido do acionamento.

O uso do rolete escamoteável permite projetar esquemas no método intuitivo.


127


128


129

Através de circuito temporizado

Desligamento de sinais mediante retardo do sinal, utilizando-se um temporizador

normalmente aberto ou corte de sinal.

P R

A

Z

e

a

Figura 85 –Circuito temporizado.

Estes circuitos são muito confiáveis no funcionamento, porém, na utilização em

comandos mais volumosos, os mesmos são complexos e caros. Além disso, eles são utilizáveis

apenas para o simples desligamento de sinais, não oferecendo possibilidades de executar um

bloqueio contra acionamentos repetidos. Isto se torna claro no exemplo a seguir.

Um cilindro de dupla ação deve avançar e retornar automaticamente mesmo que a válvula de

partida continue sendo acionada. Uma partida só deve ser possível soltando-se a válvula e

acionando-a novamente (bloqueio de ciclo contínuo).

Figura 86 – Circuito para desligamento de sinais.


130

Anulação de sinais através de válvulas de inversão (memória)

Nesse método, utiliza-se válvula direcional de duplo piloto pneumático de 3/2, 4/2 ou

5/2 vias, também chamada de “memória”.

Figura 87 - Válvulas de inversão (memória).

Este método é utilizado com maior freqüência na prática. O mesmo funciona com

grande segurança, pressupondo um dimensionamento correto, possuindo ainda a vantagem de

que, freqüentemente, se consegue reunir diversos sinais para o desligamento e assim manter o

volume relativamente pequeno.

A idéia básica é de se permitir ação do sinal apenas no instante em que o mesmo é

necessário. Com os sinais, podem-se realizar muitas combinações.

11.2 - MÉTODOS SISTEMÁTICOS DE ESQUEMAS

O caminho mais simples para a construção de qualquer comando e de forma segura,

consiste em desconectar o sinal quando este não é mais necessário, o que significa a anulação

após cada passo ou operação.

Por exemplo, quando se trata de realizar anulações, pode-se representar da seguinte

forma: S1 S2 S3 S4

e4e3e2e1

Figura 88 – “Caixa preta”.

“e1, e2, e3 e e4” representam os sinais de entrada. “S1, S2, S3 e S4” representam os

sinais de saídas.


131

Esta unidade deve solucionar o problema dos sinais permanentes e deve realizar as

exigências determinadas.

- o número de sinais de entrada é igual ao número de sinais de saída.

- para cada sinal de entrada existe um sinal de saída.

- os sinais de saída são memorizados, quer dizer, devem permanecer mesmo que tenha

desaparecido o sinal de entrada correspondente.

- somente pode estar presente um único sinal de saída e deve existir a possibilidade de

desconectar estes sinais de saída de forma controlada.

- os sinais de entrada devem ter efeito, somente seguindo uma ordem pré-estabelecida: 1

- 2 - 3 - 4 - 1 -2 - ...

Pode ter duas versões:

- CASCATA

- PASSO - A - PASSO

Método Cascata

Este método é aplicado com maior freqüência na prática. Funciona com grande

segurança. Permite a ação do sinal apenas no instante em que mesmo é necessitado, isto pode

ser conseguido bloqueando o sinal após o módulo de sinal através de uma válvula ou

fornecendo energia ao módulo de sinal apenas quando o sinal for necessitado. Para a inversão

utiliza normalmente uma válvula de inversão. Esta sistemática para a composição metódica de

esquemas é designada também “método de cascata”. (deve-se assegurar que exista apenas um

sinal de saída das válvulas de inversão após cada inversão, isto pode ser alcançado através de

conexão em série em forma de degraus, de válvulas de 4/2 vias, ou 5/2 vias e acionamento por

duplo piloto positivo).

Através desta disposição assegura-se que existe ar comprimido em apenas uma saída a

cada vez e que todas as outras saídas encontram-se em exaustão. Os limites do método são

dados através da característica de que a energia é introduzida através de uma conexão. O ar flui

através de todas as válvulas da cascata antes de acionar uma ocorrência de comando.

Regras Gerais: (Procedimentos na composição de esquemas)

- Estabelecer a seqüência dos movimentos na forma algébrica do diagrama trajeto passo.

- Divisão em grupos: Letras iguais não devem pertencer ao mesmo grupo.

- O número de grupos corresponde ao número de linhas auxiliares da cascata.


132

- O número de linhas menos um é igual ao número de válvulas distribuidoras

(“memória” de 4/2 vias ou 5/2). São ligadas em série (conexão de válvulas em forma

escalonada), a primeira válvula da série alimenta as duas primeiras linhas e assim por diante.

Somente a última válvula da série é alimentada com pressão da rede.

- A cada grupo deve-se trocar de linha.

- Verificar a que grupo pertence o último movimento:

Neste método sempre vamos ter ao final do ciclo, ar na 1ª ou na última linha.

- Se o último movimento pertencer ao 1º grupo então desenhar circuito com ar na

1ª linha.

- Se o último movimento pertencer ao último grupo então desenhar o circuito

com ar na última linha.

- É recomendado no máximo 5 linhas auxiliares.

Características:

- Maior segurança

- Maior facilidade na construção de circuitos (não existe contrapressão)

- Não usa gatilho

- Não usa memórias

- Não usa Flip-Flop

- Todos os elementos são ligados nas linhas de rede da cascata.


133

Limitações:

É conseqüência da alimentação de energia que é realizada através de uma única válvula.

O ar que passa por todas as válvulas antes de iniciar o processo de comando, pode sofrer uma

excessiva queda de pressão que chega a ser considerada e, portanto prejudicial, quando se

necessita de rapidez em determinados momentos do processo. A queda de pressão é maior à

medida que se aumenta o número de válvulas no comando, e em conseqüência se obtém um

funcionamento mais lento. Recomenda-se, portanto, não montar esquemas com mais de 4

memórias (5 linhas).

A série abaixo mostra passo por passo a seqüência na comutação da cascata.


134

Configurações:


135


136


137

Método Passo-a-passo (convencional)

Ao contrário do método cascata, no sistema passo a passo são utilizadas “memórias” de

3/2 vias (duplo piloto) não dispostas em série, mas conectadas independentemente uma das

outras, tanto na alimentação como na distribuição (ligadas em paralelo em linha horizontal).

Deste modo é possível abastecer cada uma das válvulas (memórias) diretamente com o

ar da rede. A desvantagem da queda de pressão do método cascata aqui não existe.

Para que ocorra a emissão de um único sinal de saída, cada sinal de entrada comuta uma

válvula que inverte a memória ativada no passo anterior, simultaneamente com a alimentação

do passo em questão.

Como na cascata, o passo a passo requer a divisão da seqüência. A diferença, no

entanto, é que neste método, cada movimento deve ser separado e a cada divisão damos o nome

de PASSO. Cada PASSO será comandado nesta técnica por uma válvula 3/2 duplo piloto. O

número de válvulas de comando é igual ao número de passos.

Exemplo:

A + A - B + B -

1 2 3 4

A figura abaixo mostra a conexão fundamental das válvulas para uma cadeia de passo-a-

passo quaternária.

1a versão:

Para que seja possível um bloqueio dos sinais de entrada, é conectado diante de cada

entrada um elemento “e”.

A figura a seguir mostra a ligação dos elementos “e” com as memórias.


138

2a versão:

Regras Gerais: (Procedimentos na composição de esquemas)

- Estabelecer a seqüência dos movimentos na forma algébrica do diagrama trajeto passo.

- Divisão em grupos: cada passo corresponde a um grupo.

- O número de grupos corresponde ao número de linhas auxiliares.

- O número de linhas corresponde ao número de válvulas “memória” + elemento “E”.

- A cada passo deve-se trocar de linha; todos os elementos de sinais estarão abaixo das

linhas.

- Neste método, ao final do ciclo, sempre vamos ter pressão na última linha.


139


140

Princípio de funcionamento dos módulos passo-a-passo:

Em primeiro lugar, devem-se distinguir dois tipos de módulos:

Módulo tipo “A”:

O módulo “A” recebe, através da conexão “Yn”, um sinal de partida e comuta a

memória que se encontra alimentada de pressão. Com isso:

- Ativa a saída de sinal “A”;

- Alimenta o elemento “E” para o passo seguinte;

- Ativa o indicador óptico de sinal de saída;

- Repõe a memória do passo anterior através da conexão “Zn”.

Quando em “X” chega um sinal de informação proveniente de um fim de curso (por

exemplo, o avanço ou recuo de um cilindro) e, simultaneamente, a informação “A” da

memória, atua-se o elemento “E” que comuta a memória do passo seguinte.

Mediante um sinal na conexão “L” , proveniente, por exemplo, da “EMERGÊNCIA”,

desativa a memória do módulo “A”.

Designação das conexões:

A - sinal de saída

Yn - sinal para o início do ciclo ou reposição da memória anterior

P - pressão

Zn - repor memória anterior

L - emergência

X - sinal para mudança de linha

Yn+1 - comuta memória seguinte

Zn+1 - repor memória


141

Módulo “B”:

Este módulo é uma variante do módulo “A” e é utilizado quando o último passo de uma

seqüência for necessário para colocar em posição de partida o primeiro passo.

O “start” ou partida só será possível quando:

- existir uma ordem de colocar em posição de partida;

- quando se desenvolveram todos os movimentos até a última fase.

Deve-se assegurar que, durante o processo de desenvolvimento dos movimentos, não

pode existir nenhuma informação de “Partida”.

O módulo “B” garante essa exigência, recebendo sinal da primeira memória, pela

conexão “Zn+1”.

Pela conexão “L”, por exemplo, em caso de uma avaria ou “Parada de emergência”,

todas as memórias recebem um sinal, que as recoloca em sua posição original.

Seqüência de um comando passo-a-passo de 4 saídas:

O sinal “Yn+1” do último passo está combinado em série com o botão (função “E”) e a

saída do botão de partida está conectada com a conexão “Yn” do primeiro passo que

ativa a saída “A1”, repondo a última memória.


142


143


144


145


146

11.3 - CONDIÇÕES MARGINAIS

Além da seqüência de movimentos necessários no comando, na prática encontramos

outras exigências que não pertencem diretamente ao funcionamento normal do comando. Estas

condições chamadas condições marginais podem ser, por exemplo:

- Partida

- Manual / automático (ciclo único e ciclo contínuo)

- Parada

- Reposição a zero

- Parada de emergência

- Contador

Estas condições significam, por um lado na simplificação ou comodidade no serviço.

Por outro lado, funções adicionais do comando são especialmente importantes na pneumática,

pois nota-se uma tendência clara na construção em placas e painéis de comando, que facilitam a

montagem, manutenção e supervisão.

Com estas condições se repetem continuamente ou voltam a aparecer de forma similar,

é vantajoso o projeto de um comando básico com várias destas condições incluídas.

Isto proporciona ao projetista uma facilidade de poder trabalhar em projetos (unir,

acoplar as diferentes partes do comando).

Desenvolvimento de um comando:

Para solucionar um problema de automatismo, o principal e mais importante é o

planejamento do problema.

É importante um planejamento esquemático do comando para poder chegar a uma

determinação total do problema.

Um comando se divide em 3 grupos: entrada de sinais → tratamento das informações →

saída do sinal ou execução da ordem.

Segundo esse padrão examina-se o problema, quer dizer, primeiro se estuda cada grupo

em separado.

Muito importante é também uma relação das condições marginais com vistas a:

MAG - Magazine (depósito de peças a ser alimentadas)

Sinais:

PS - Sinal proveniente do processamento de sinais


147

Definições das condições adicionais (Marginais):

Comando liga-desliga:

Mediante o uso de uma válvula com trava se pode ligar ou desligar a distribuição de

energia de forma controlada.

Partida

Acionando o “botão de partida” se coloca em funcionamento o circuito.

Manual / Automático

Através de uma válvula seletora (acionamento por alavanca) pode-se pré-selecionar

partida manual ou automático.

Manual

Em posição MAN, através de botões adicionais, pode-se efetuar o movimento

individual de cada elemento de trabalho.

Instalar - cada elemento pode ser comandado individualmente em seqüência arbitrária.

Posicionar - através do acionamento do botão de posicionamento a instalação é colocada

em uma posição definida.

A partida AUT fica sem efeito.

Automático

O automático se subdivide em:

• Ciclo único (uma seqüência de trabalho)

• Ciclo contínuo (seqüência contínua)

No caso do ciclo contínuo, após acionar o botão de partida, a instalação deve funcionar

indefinidamente até que uma ordem contrária seja dada (parada).

Parada: com o acionamento do botão de “parada” é anulado o ciclo contínuo. O ciclo é

completado e o sistema volta a posição inicial.

- Conforto na operação

- Segurança exterior da instalação

- Segurança de funcionamento, etc.

A fim de obter uma maneira de expressão uniforme, os seguintes termos e divisões

correspondentes necessitam ser precisados:


148

Condições Marginais:

- Condições marginais para a seqüência de funcionamento:

a. Condições de partida

b. Condições de instalação

c. Condições de segurança

- Condições marginais para influências operacionais:

a. Influência do ambiente. Local de utilização

b. Alimentação

c. Pessoal

Um comando se divide em 3 grupos:

- Entrada de sinais

- Tratamento das informações

- Saída do sinal ou execução da ordem

Abreviaturas (Símbolos)

Para maior compreensão destas informações, abaixo as abreviaturas das funções dos

elementos, com letras ou símbolos, utilizados nos esquemas.

Botão ou interruptor:

AUT - Automático

MAN - Manual

START - Partida (AUT)

STOP - Parada (AUT)

- Ciclo Único (AUT)

- Ciclo Contínuo (AUT)

RESET - Posicionar para partida (MAN)

PE - Parada de emergência

DE - Desbloqueio da emergência

Informação de retorno: (acionamento mecânico ou emissão de

sinais sem contato)

FC - Elemento de sinal para confirmação do último movimento da

seqüência ou fim de ciclo.


149

Voltar a zero (Reset):

Através de um sinal de “Voltar a zero” (botão), todas as válvulas memoriais de uma

cascata ou passo a passo voltam a sua posição inicial.

Parada de emergência

A posição dos elementos de trabalho nesta condição deve ser claramente definida de

antemão.

Na eletrônica ou eletricidade, ao ser produzido um sinal de “parada de emergência”,

toda a instalação fica sem energia.

Na pneumática essa possibilidade, devido a compressibilidade do ar e a falta de auto

retenção, raras vezes é utilizada. Ter-se-a o êxito desejado após a observação do tipo de

trabalho que os elementos de trabalho (cilindros, motores, etc.) estão submetidos.

Além disso, pode ocorrer que para um mesmo cilindro estas condições mudem várias

vezes durante o desenvolvimento do ciclo de trabalho.

Observando a haste de um cilindro, vemos que, ao chegar o sinal de parada de

emergência, este pode estar em uma das suas posições finais ou em movimento.

Desbloqueio de parada de emergência

A instalação é liberada novamente para a continuação do funcionamento.

A instalação deve partir, após o desbloqueio da parada de emergência, do ponto em que

parou ou deve voltar à posição inicial.

Estas considerações no problema da parada de emergência e desbloqueio da parada de

emergência se faz ver claramente que não podem existir definições nem regras de validade

geral.

A aplicação de qualquer tipo de parada de emergência depende unicamente da

problemática de cada instalação e seus pontos perigosos. Isto significa que as condições devem

ser definidas para cada caso, problema ou instalação.


150


151


152


153


154


155

1a parte: Circuitos fundamentais

1. O êmbolo de um cilindro de simples ação deve avançar por acionamento de um botão

e retornar imediatamente a posição final após a liberação do botão.

2. Como no exercício anterior, entretanto, o cilindro de simples ação deve ser

substituído por um de dupla ação.

3. Pretende-se comandar um cilindro de dupla ação através de duas válvulas V1 e V2 de

maneira que o êmbolo avance no acionamento da válvula V1 e permaneça em sua posição final

dianteira mesmo após a liberação de V1 até que seja dado o sinal contrário para o retorno

através de V2.

4. Alcançada a posição final dianteira, o êmbolo do cilindro de dupla ação deve acionar

o seu próprio comando de retorno (automaticamente), se a válvula (botão) que leva ao avanço

não estiver mais acionada.

5. O avanço de um cilindro de dupla ação deve ser comandado por uma válvula de

botão. Alcançando o fim de curso o cilindro deve retornar automaticamente mesmo que a

válvula de botão continue acionada.

6. Pretende-se tornar possível o avanço e o retorno da haste de um cilindro de dupla

ação por impulsos pneumáticos. O êmbolo deve poder ser retido em qualquer posição

intermediária através da liberação do botão correspondente e, se possível pneumaticamente, ser

preso nesta posição.

6.1. com válvulas 2/2 vias bloqueando as canalizações do cilindro;

6.2. com uma válvula 5/3 vias com centro fechado.

7. A velocidade do êmbolo de um cilindro de simples ação deve ser regulada para o

curso de avanço.

8. A velocidade do êmbolo de um cilindro de simples ação deve ser regulada para o

curso do retorno.

9. A velocidade do êmbolo de um cilindro de simples ação deve ser ajustável para o

curso de avanço e retorno e ser regulada separadamente.

EXERCÍCIOS


156

10. A velocidade do êmbolo de um cilindro de simples ação deve ser ajustável para o

curso de avanço e retorno não ajustável separadamente.

11. A velocidade do êmbolo de um cilindro de dupla ação deve ser regulada

separadamente para os cursos de avanço e retorno:

11.1. com estrangulamento de ar de entrada;

11.2. com estrangulamento de ar de escape.

12. Um reservatório deve ser preenchido através de uma válvula de acionamento

manual. Após soltar o acionamento o reservatório deve ser rapidamente exaurido.

13. A velocidade de retorno da haste de um cilindro de simples ação deve ser

aumentada.

14. Da mesma forma para o avanço da haste de um cilindro de dupla ação.

15. Um cilindro de simples ação deve ser comandado a partir de dois locais distintos

através de duas válvulas de 3/2 vias.

16. A haste de um cilindro de dupla ação deve avançar ao ser acionada de dois pontos

distantes diferentes.

17. A haste de um cilindro de simples ação deverá avançar somente quando forem

acionadas simultaneamente duas válvulas direcionais de 3/2 vias (ligação em série).

18. Acionamento de um cilindro de simples ação com montagem de válvula “E”.

19. Após o acionamento de um botão manual, o êmbolo de um cilindro de dupla ação

deve avançar, permanecer na posição final dianteira durante um certo tempo ajustável e em

seguida retornar por ação própria.

20. Como no exercício anterior, entretanto o comando de retorno em função do tempo

sem válvula fim de curso.(dependente do tempo sem controle de posição final).

21. O avanço de um cilindro de dupla ação se dá por intermédio de uma válvula botão.

O cilindro deve avançar até o fim de curso e retornar automaticamente mesmo que o botão

continue sendo acionado. Uma nova partida só deve ser possível soltando-se o botão e

acionando-o novamente (bloqueio da repetição mesmo com o botão constantemente acionado).

22. O avanço de um cilindro de dupla ação deve ser comandado por uma válvula de

botão. Alcançada a posição final o cilindro deve retornar automaticamente mesmo que o botão

permaneça acionado, com a velocidade de avanço ajustável e a velocidade de retorno a máxima

possível.


157

23. O movimento de um cilindro de dupla ação deve ser comandado, aleatoriamente,

pelo botão V1 da válvula A ou pelo botão V2 da válvula B, O retorno do cilindro só pode

ocorrer se este tiver alcançado o fim de curso e se for acionado o botão V3 da válvula C.

24. A haste do êmbolo do cilindro de dupla ação deve avançar através de um sinal de

partida manual e ser comutada na posição final dianteira. O retorno apenas deve efetuar-se,

caso na posição final exista pressão máxima no interior do cilindro.

25. Um cilindro de dupla ação deve ser comandado de maneira que o avanço possa ser

acionado através de um botão manual ou pedal, porém apenas se ao mesmo tempo existir um

sinal de uma chave fim de curso adicional. O retorno deve efetuar-se automaticamente, porém

apenas em caso de existência de informação da chave fim de curso adicional. Se a informação

da chave fim de curso adicional não existir, os elementos de sinal devem emitir um sinal

acústico no acionamento.


158

Prensa de duas pressões

Em um dispositivo, chapas deverão ser deformadas. Ao ser dada a partida, um cilindro

de dupla ação deverá avançar lentamente até encostar na chapa, com uma pressão na câmara

traseira de 1 bar.

Nesta posição ele deverá permanecer durante 15 segundos, a fim de aquecer a chapa.

Após esse período, a câmara traseira deverá receber uma pressão de 6 bar para o trabalho de

deformação.

Após a deformação, o cilindro deverá retornar rápida e automaticamente à posição

inicial, sem auxílio de fim de curso.

Pede-se:

Esquema de comando pneumático.

Esboço do dispositivo:


159

Dispositivo para colagem de peças de plástico

O sinal de partida é emitido mediante um botão. O cilindro, após alcançar sua posição final,

deve prensar as peças durante 20 segundos. A velocidade de avanço deve ser regulada.

Após esse tempo a haste do cilindro deve voltar à sua posição final traseira e caso na

posição final exista pressão máxima no interior do cilindro.

Esse retorno deve ser produzido de qualquer maneira, mesmo que o botão ainda esteja

acionado.

Um novo ciclo somente poderá ser realizado após a liberação do botão e retorno da haste

do cilindro 1.0.

Pede-se:

Esquema de comando pneumático.



160

2a parte: Circuitos complexos

Transferidor de peças

A figura abaixo representa um dispositivo de transferência de peças da estação I para a

estação II.


Pede-se:

Diagrama de comando.

Esquema de comando pneumático segundo o método intuitivo.


161

Dispositivo de furação

As peças são colocadas no dispositivo manualmente. Ao ser dada a partida o cilindro

(1.0) “A” avança fixando a peça. Logo em seguida o cilindro (2.0) “B” avança lentamente até a

peça, realizando a furação. Depois de terminado o processo, o cilindro (2.0) “B” retorna a sua

posição inicial, acionando em seguida o retorno do cilindro (1.0).


Pede-se:

Diagrama de comando.



162

Dispositivo de dobrar chapas

Pretende-se dobrar chapas sobre uma ferramenta de dobrar acionada pneumaticamente.

Após o tensionamento da peça através de um cilindro de tensionamento A, de ação simples,

efetua-se a primeira dobra através de um cilindro de ação dupla B e finalmente, por um outro

cilindro de ação dupla C, a dobra final da peça. A partida se dá por um botão manual. O circuito

deve ser desenvolvido de maneira a efetuar um ciclo de trabalho em cada partida.

Esboço da situação:

Pede-se:

Seqüência algébrica.

Diagrama de funcionamento.



163

Gravação de perfis especiais

Em um perfil especial devem ser gravadas marcas. O perfil é colocado manualmente no

dispositivo. Os cilindros (1.0) “A” (2.0) “B” e (3.0) “C” gravam as marcas correspondentes

uma após a outra. Cada cilindro deve retornar a posição inicial após a gravação.


Pede-se:



Esquema de comando pneumático segundo método cascata.


164

Torno semi-automático. Acabamento de buchas (diâmetro interno)

As buchas são conduzidas até a placa por intermédio de um carrinho que avança,

mediante o cilindro (1.0) “A”. Quando o carrinho chega na posição final dianteira, o cilindro

(2.0) “B” empurra a bucha entre as castanhas da placa. O cilindro (3.0) “C” aciona a placa e a

bucha é fixada. A unidade de avanço hidropneumática (4.0) “D” movimenta o carro porta-

ferramenta, executando o trabalho. A peça é solta e retirada manualmente.


Pede-se:





165

Dispositivo de Estampagem

A peça é colocada manualmente no dispositivo. Ao ser dada a partida, o cilindro “A”

avança, introduzindo a matriz na cavidade e, sucessivamente, os cilindros “B” e “C” e “D”

efetuam em seqüência a estampagem. Após a última fase do cilindro “D”, voltam à posição

inicial os cilindros “B”, “C” e “D”. Por último, o cilindro “A” retorna e extrai a matriz da peça

que é retirada manualmente.


Pede-se:





166

Dispositivo de Montagem de Parafuso de Vedação

Em um parafuso de vedação para válvulas, deve-se colocar uma junta toroidal (o-ring).

Por meio de um vibrador, o dispositivo é alimentado de parafusos. Os parafusos são

individualmente colocados em um garfo, situado no cilindro “B”. O cilindro “A” levanta o o-

ring quando há sinal de partida.

O cilindro “B” retrocede o garfo. O cilindro “C” introduz o parafuso no o-ring. Os

cilindros “A”, “B” e “C” retrocedem às suas posições iniciais. O cilindro “D” levanta a peça do

dispositivo para ser levada a um depósito, mediante um bico ejetor “E”.


Pede-se:





167

Carimbador

Em uma máquina especial, peças retangulares são carimbadas. As peças são retiradas de

um depósito de queda, introduzidas na máquina através de um cilindro até um batente e

tensionadas. Em seguida, são carimbados através de um segundo cilindro e eliminados por um

cilindro ejetor.

Condições Marginais

1. Partida da instalação por botão manual PARTIDA.

2. Chave de seleção ciclo único (um ciclo de trabalho deve ser percorrido após o que se

deseja a parada na posição inicial) ciclo contínuo (após o acionamento do botão de PARTIDA)

seqüência completamente automática até o sinal contrário “ciclo único”.

3. Através de uma chave fim de curso, o nível de depósito deve ser verificado. Se não

houver mais peça alguma no depósito, a instalação deve ser paralisada na posição inicial e

bloqueada com vistas a uma nova partida podendo ser acionada apenas após o carregamento do

depósito.

4. Todas as hastes de êmbolo dos 3 cilindros deve retornar imediatamente de cada uma

das posições à posição inicial em caso de acionamento de um botão de PARADA DE

EMERGÊNCIA e apenas entrarem novamente em condições de serviço após o desbloqueio.


Pede-se:





168

Dado o esquema de comando pneumático abaixo pede-se:



169

Dispositivo de furação


Diagrama trajeto-passo

Pede-se:


Esquema de comando pneumático segundo o método cascata, obedecendo as seguintes

condições:

a. partida (Start).

b. ciclo único.

c. ciclo contínuo.

d. desarme do ciclo contínuo.

e. depósito de peças (magazine) - na falta de peças a instalação deve parar na posição

inicial e bloqueada com vistas a uma nova partida.


170

f. parada de emergência - na PARADA DE EMERGÊNCIA todos os cilindros deve

retornar imediatamente de qualquer posição para a posição inicial, esta se faz em uma

determinada sucessão: o cilindro B retorna somente quando o cilindro A e depois o cilindro C

estiver alcançado a posição final e entrarem novamente em condições de serviço após o

desbloqueio.

g. desbloqueio de emergência.

h. reset - recomposição das válvulas de inversão.

i. controle de velocidade no avanço do cilindro B.

1a vez = 10 cm/s

2a vez = 15 cm/s

j. . controle de tempo do cilindro no avanço do cilindro C.

l. o retorno do cilindro C apenas deve efetuar-se, caso na posição final traseira exista

pressão máxima no interior do mesmo.


171

Dispositivo de corte



172

Diagrama trajeto-passo

Pede-se:



Esquema de comando pneumático segundo o método passo-a-passo (2a e 3a versão).


173

Dado o esquema de comando pneumático abaixo pede-se:


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APOSTILA Pneumatica