COLÉGIO NET WORK

Curso Técnico em Mecatrônica

2º Termo

Pneumática – Parte 1

Professor:

Bruno Brasselotti

Sumaré – SP

Fevereiro 2012

Pneumática

Introdução

Hoje, a Automação Pneumática, é uma das tecnologias mais usadas

para configurar soluções de variadas complexidades. Utiliza como

elemento motor a energia acumulada no as comprimido, sendo

completada com a eletro pneumática, especialmente nos controles mais

sofisticados.

 Esse é um sistema caro, devido a infra-estrutura necessária para gerar

e armazenar o ar comprimido. O ar, captado da atmosfera, é comprimido

através de compressores, que reduz o seu volume, aumentando assim a

sua pressão em torno de 6 bar. Após passar por filtros e secadores para

retirar a umidade e as impurezas, ele é armazenado em reservatórios

onde posteriormente é distribuído por tubos, pintados na cor azul, para o

interior da fábrica.

Variáveis Hidráulica Pneumática 

Pressão Maior Menor 

Força MaiorMenor

 

Área Menor Maior 

Velocidade Menor/ constante Maior/inconstante 

 Características Físicas

Componentes maioresComponentes menores

FluidoÓleo mineral / incompressível

Ar comprimido / compressível

 

Movimento Preciso Impreciso 

Características do ar comprimido

Pneumática é a ciência que estuda as propriedades físicas do ar e de

outros gases.

Pneumática utiliza ar sobre pressão (ar comprimido) para transmitir

movimento mecânico (linear ou rotativo) multiplicando forças.

Ar – compressível.

Óleo / água – incompressível.

Ar comprimido – ar atmosférico com volume reduzido.

Vantagens:

-Volume

-Transporte

-Armazenagem

-Temperatura

-Segurança

-Limpeza

-Construção

-Velocidade

-Regulagem

-Segurança contra sobrecarga

Desvantagens:

- Preparação

- Compressibilidade

- Potência

- Custo

- Escape ruidoso/desperdício

- Rentabilidade (estudo da utilização)

Propriedades físicas dos gases:

Ar: o ar pode ser comprimido ou expandido, dependendo da variação da

temperatura, pressão e do volume.

 

A lei de Boyle-Morriotte: ar confinado a uma temperatura constante

(transformação isotérmica).

V1

V2

V3

F1 F2 F3

p1 . v1 = p2 . v2

Lei de Gay-Lussac: a uma pressão constante (transformação isobárica).

V2

T2V1 T1

2

11

2 T

T

V

V

Lei de Charles: a um volume constante (transformação isométrica).

V1

T1p1

V2

T2

p2

2

21

1 T

P

T

P

Transformação de temperatura:

Temperatura de Vapor da água

180 divisões

100 divisões

K

373

273

ºF

212

32

100 divisões

ºC

100

0

Temperatura de congelamento da água

 

tC – 0 = tF – 32 = tK – 273 ºF = 9 x ºC + 32

100 – 0 212 – 32 373 – 273 5

Para cálculos realizados nas propriedades dos gases, a escala de

temperatura utilizada é a Kelvin por se tratar de uma escala absoluta.

Produção do ar comprimido

Compressores:

São máquinas ou equipamentos responsáveis por admitir ou sugar o ar

da atmosfera, comprimi-lo e enviá-lo para uma reservatório que o

armazenará.

Pistão: de efeito simples;duplo efeito; um estágio;dois estágios.

Membrana;

Compressor de êmbolo rotativo;

Multicelular (palhetas);

Helicoidal de fuso rosqueado;

Tipo Roots.

Turbocompressor

Radial; Axial.

Critérios para a escolha de um compressor:

Volume fornecido: teórico e efetivo.

 

Pressão: de regime ou de trabalho.

 

Acionamento: motor elétrico ou de explosão (gasolina, álcool ou diesel).

Regulagem:

De marcha em vazio:

- regulagem por descarga – atingindo a regulagem máxima, o ar escapa

livremente por uma válvula;

- regulagem por fechamento – atingindo a regulagem, fecha-se o lado da

sucção;

- regulagem por garras – usada em compressores de êmbolo – atingindo

a regulagem máxima, algumas garras mantém as válvulas de sucção

abertas.

 

Regulagem de carga parcial:

- regulagem na rotação;

- regulagem por estrangulamento.

Regulagem intermitente: quando o compressor atinge a pressão

máxima, o motor é desligado e quando atinge a pressão mínima o motor

é ligado.

 

Refrigeração: a refrigeração de um compressor poderá ser feita por:

água – utilizando um trocador de calor; e por ar – dissipando o calor

através de palhetas.

Reservatório de ar comprimido: não faz parte obrigatoriamente do

compressor, tendo as seguintes funções:

-estabilizar a distribuição do ar comprimido;

- eliminar oscilações de pressão na rede;

- separar parte da umidade existente no ar;

- garantir reserva de ar.

O tamanho do reservatório depende:

- do volume de ar fornecido pelo compressor;

- do consumo de ar;

- da rede de distribuição;

- da regulagem do compressor;

- da diferença de pressão na rede.

Manutenção do compressor: deve-se seguir as orientações do

fabricante, mas existem algumas verificações periódicas a serem

seguidas:

- verificar o nível de óleo lubrificante;

- filtro de ar;

- válvula de segurança;

- drenar o condensado;

- manômetro.

Irregularidades na compressão:

Aquecimento exagerado do compressor: pode ser causado por:

- falta de óleo no cárter;

- válvulas presas ou sujas;

- ventilação insuficiente;

- válvula de recalque quebrada;

- óleo viscoso demais;

- filtro de ar entupido.

 

Batidas ou barulhos anormais no compressor:

- volante solto;

- válvulas mal assentadas;

- desgaste nos mancais principais;

- jogo nos mancais das buchas no eixo das manivelas;

- folga ou desgaste nos pinos que prendem as buchas ou pistões;

- sujeira no pistão.

Preparação do ar comprimido

Secagem por resfriamento

Para resolver de maneira eficaz o problema inicial da água nas instalações

de ar comprimido, o equipamento mais completo é o resfriador posterior,

localizado entre a saída do compressor e o reservatório, pelo fato de que o

ar comprimido na saída atinge sua maior temperatura.

O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor utilizado para

resfriar o ar comprimido. Como conseqüência deste resfriamento, permite-

se retirar cerca de 75% a 90% do vapor de água contido no ar, bem como

vapores de óleo; além de evitar que a linha. É necessário eliminar ou

reduzir ao máximo esta umidade. O ideal seria eliminá-la do ar comprimido

de modo absoluto, o que é praticamente impossível. Ar seco industrial não

é aquele totalmente isento de água; é o ar que, após um processo de

desidratação, flui com um conteúdo de umidade residual de tal ordem que

possa ser utilizado sem qualquer inconveniente.

Com as devidas preparações, conseguem-se a distribuição do ar com valor

de umidade baixa e tolerável nas aplicações encontradas.

Secagem Por Absorção

É a fixação de um absorto, geralmente líquido ou gasoso, no interior da

massa de um absorto sólido, resultante de um conjunto de reações

químicas. Em outras palavras, é o método que utiliza em um circuito uma

substância sólida ou líquida, com capacidade de absorver outra substância

líquida ou gasosa.

Este processo é também chamado de Processo Químico de Secagem, pois

o ar é conduzido no interior de um volume através de uma massa

higroscópica, insolúvel ou deliqüescente que absorve a umidade do ar,

processando-se uma reação química.

As substâncias higroscópicas

são classificadas como

insolúveis quando reagem

quimicamente com o vapor

d'água, sem se liquefazerem.

São deliqüescentes quando,

ao absorver o vapor d'água,

reagem e tornam-se líquidas.

Secagem Por Adsorção

É a fixação das moléculas de um adsorvato na superfície de um

adsorvente geralmente poroso e granulado, ou seja, é o processo de

depositar moléculas de uma substância (ex. água) na superfície de outra

substância, geralmente sólida (ex.SiO2). Este método também é conhecido

por Processo Físico de Secagem, porém seus detalhes são

desconhecidos. É admitido como teoria que na superfície dos corpos

sólidos existem forças desbalanceadas, influenciando moléculas líquidas e

gasosas através de sua força de atração; admite-se, portanto, que as

moléculas (adsorvato) são adsorvidas nas camadas mono ou

multimoleculares dos corpos sólidos, para efetuar um balanceamento

semelhante à Lei dos Octetos dos átomos. O processo de adsorção é

regenerativo; a substância adsorvente, após estar saturada de umidade,

permite a liberação de água quando submetida a um aquecimento

regenerativo.

Tubulações e conexões

Escolha do diâmetro de uma tubulação:

O diâmetro de uma tubulação da rede de ar comprimido deve ser escolhido

de maneira que a queda de pressão não ultrapasse 0,1 bar, mesmo se

houver um crescente consumo de ar. Quanto maior for a queda de pressão,

menor será a rentabilidade e a capacidade do sistema.

 

Considerações para o dimensionamento da tubulação:

- volume corrente (vazão);

- comprimento da rede;

- queda de pressão admissível;

- pressão de trabalho;

- número de partes de estrangulamento na rede.

Observação: considerar comprimento de reserva para futuras

instalações.

Tipos de rede de distribuição: primária e secundária.

Tipos de redes primárias de distribuição de ar: ;

- rede de circuito fechada

- rede de circuito aberta;

- rede de circuito combinada.

Critérios para montar uma rede de distribuição:

- as tubulações devem ter um declive entre 1 e 2% do seu comprimento

no sentido do fluxo;

- sempre que possível, manter a rede em circuito fechado que permite

uma distribuição mais uniforme da pressão;

- retirar a rede secundária da parte superior da primária.

Materiais utilizados nas redes:

Rede primária:

- cobre;

- latão;

- aço-liga;

- tubo de aço preto (galvanizado);

- tubos sintéticos (plástico).

 

Rede secundária:

- materiais à base de borracha (menos usado);

- materiais à base de polietileno (mais usado).

Conexões: acessórios utilizados para unir tubulações e também demais

componentes do circuito como, por exemplo, válvulas, atuadores, etc.

 

 Conexões de tubos metálicos: são encontradas no mercado:

- com anel de corte;

- com anel de pressão;

- conexões rebordadas;

- de engate rápido, etc.

 Conexões de mangueiras:

- conexões com porcas;

- conexão espigão;

- conexões de engate rápido, etc.

Unidade de conservação:

Partículas de pó ou ferrugem e umidade que se condensam nas tubulações

podem ocasionar falhas ou avarias nas válvulas, por isso perto do local de

consumo é colocada uma unidade de conservação que é composta de:

- filtro de ar comprimido;

- regulador de pressão;

- lubrificador de ar comprimido.

Unidade de Conservação

Regulador de Pressão

Lubrificador de ar comprimido

Filtro de ar comprimido

Manômetro

Filtro de ar comprimido

A função do filtro de ar comprimido é de reter as partículas sólidas e a

umidade condensada existente no ar comprimido.

Simbologia

Regulador de pressão

O regulador de pressão

mantém constante a pressão

de trabalho (secundária),

independentemente da

pressão da rede (primária) e

de consumo do ar.

Simbologia

Lubrificador de ar comprimido

O lubrificador acrescenta ao ar

comprimido uma fina névoa de óleo

que irá se depositar nas válvulas e

cilindros, proporcionando a esses

elementos a necessária lubrificação.

Simbologia

Alguns cuidados no manuseio do ar comprimido:

• não dirigir o ar comprimido para o próprio corpo nem às outras pessoas;

• não usar o ar comprimido como vassoura na limpeza de máquinas ou

local de trabalho;

• não obstruir orifícios de escape com a mão;

• não soltar mangueiras, tubulações ou conexões sem antes aliviar a

pressão;

• verificar e eliminar vazamentos de ar;

 

O uso indevido do ar comprimido, além de poder provocar um

acidente, é uma energia cara que está sendo desperdiçada.