PNEUMÁTICA

DEFINIÇÃO:

Pneumática: (do grego “pneumos” com o

significado de respiração) pode ser entendida como

sendo o conjunto de todas as aplicações que utilizam

a energia armazenada e transmitida pelo AR

COMPRIMIDO.

Na Engenharia Industrial, a Pneumática é a

realização técnica de acionamentos lineares e

rotativos, através de atuadores pneumáticos, com

seus respectivos elementos de comando, de sinal e

de processamento de sinal.

1

AR COMPRIMIDO

DEFINIÇÃO:

Ar Comprimido: é um produto dotado de alta

energia, resultado de uma transformação

termodinâmica sofrida pelo ar atmosférico por meio

do consumo de trabalho mecânico de compressão

realizado por uma máquina térmica, denominada

Compressor.

Lembrar: Termodinâmica é a parte da Física que

estuda as transformações e as trocas de energia nos

processos com os gases – e o Ar é um gás.

Trata-se da relação entre calor e o trabalho. 2

APLICABILIDADE DA PNEUMÁTICA

O campo de aplicações da pneumática pode ser

compreendido considerando-se as vantagens e

limitações do uso do ar como meio de:

• Armazenamento;

• Transmissão de energia.

Em conjunto com:

• Força;

• Velocidade;

• Potência;

• e “precisão” em seu sistema de atuação. 3

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Vantagens:

• Energia facilmente armazenável e transportável;

• O ar é constantemente renovável pela sucção do

compressor, sem canalizações de retorno;

• O ar como fluido de trabalho, não causa problemas

ao meio ambiente;

• Velocidades dos atuadores relativamente grandes;

• Fácil integração com a microeletrônica;

• Possibilidade de integração com sistemas de

controle e automação;

• Boa relação potência/peso; 4

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Vantagens:

• Padronização e robustez dos componentes

pneumáticos;

• Enorme flexibilidade de usos e aplicações;

• Durabilidade, segurança e fácil de operação;

• Utilizável em ambientes explosivos;

• A sobrecarga não causa problemas de danos nos

componentes;

• Praticamente insensível às mudanças de

temperaturas – os componentes podem ser usados

em altas temperaturas. 5

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Desvantagens ou limitações:

• Não uniformidade de deslocamento do atuador

quando as forças são variáveis – compressibilidade;

• Limitação das forças máximas de trabalho;

• Pouco amortecimento, devido à baixa viscosidade do

ar, propiciando oscilações no movimento;

• Maiores custos de energia com o ar comprimido,

comparados com os de energia elétrica;

• Ruídos;

• Liberação de óleo nebulizado no ambiente quando

não há canalizações de retorno do ar. 6

VELOCIDADES DOS ATUADORES

As velocidades usuais em atuadores lineares:

de 30 a 1500 mm/s.

Em casos especiais, pode atingir valores de

velocidades de 4 a 5 m/s.

Em baixas velocidades da ordem de 0,5 mm/s a

100 mm/s: utilizar cilindro hidropneumático – uma

melhor uniformidade de deslocamento: elimina

oscilações e trepidações causadas pela

compressibilidade do ar.

7

CILINDRO HIDROPNEUMÁTICO

9

VELOCIDADES DOS ATUADORES

CIRCUITO HIDROPNEUMÁTICO

10

VELOCIDADES DOS ATUADORES

FORÇAS OBTIDAS EM ATUADORES

As forças usuais obtidas em atuadores lineares:

são limitadas pelas máximas de pressão e

diâmetro disponível.

11

Valores adotados de pressão em aplicações

industriais: de até 12 bar na saída do compressor;

e de até 6 a 8 bar no suprimento da válvula que

alimenta o atuador.

Para evitar consumos excessivos de ar

comprimido utiliza-se cilindros: com diâmetros não

maiores que 200 a 250 mm.

Portanto, as forças de trabalho ficam limitadas

em valores máximos usuais de 30.000 N.

FORÇAS TÍPICAS EM ATUADORES LINEARES PARA AS PRESSÕES E DIÂMETROS DE CILINDROS.

12

FORÇAS OBTIDAS EM ATUADORES

FORÇAS OBTIDAS EM ATUADORES

Os custos para obtenção do ar comprimido

crescem com o aumento da pressão de trabalho.

Em certas instalações a geração de ar

comprimido pode atingir 30% ou mais da

eletricidade consumida.

Algumas companhias nos EUA usam valores de

6,40 a 10,60 dólares por 1000 m3 de ar.

Exemplo: um compressor consome em

aproximadamente de 7 a 8 kW para produzir 1 kW de

ar comprimido. 13

POTÊNCIA ESPECÍFICA EM ATUADOR

Se localizam numa faixa de 0,01 a 25 kW.

Em operações de fixação ou de bloqueio (v = 0): a

pneumática é vantajosa – grande intervalo de parada,

sem superaquecimento ou dissipação de calor.

Em dispositivos de tensionamento de tiras de

papel ou tecido: utiliza-se com válvulas

proporcionais de pressão – a rapidez de resposta

dos atuadores pneumáticos e a capacidade de

controlar as forças numa faixa de valores contínuos.

14

Exemplo : Válvula Proporcional Pneumática Reguladora de Pressão (Fonte: NORGREN)

Controle para Ajuste de Pressão:

Curva característica de uma válvula

proporcional de pressão: Controle de pressão

ajustado eletronicamente, no qual o dispositivo

de ajuste manual é substituído por um

posicionador elétrico (solenoide proporcional).

Símbolo Gráfico:

Converte um sinal elétrico variável de entrada em um

sinal proporcional de alguma outra variável

pneumática/hidráulica.

Dependendo da aplicação, pode-se distinguir as

válvulas proporcionais em várias categorias. Exemplo:

15

Exemplo de Posicionador Pneumático com utilização de Válvula

Proporcional Direcional Pneumática:

Correspondente Válvula:

16

“PRECISÃO” EM SISTEMA PNEUMÁTICO

É possível obter posicionamento em atuador: na

ordem de 0,05 a 0,1 mm.

Com repetibilidade de: ± 0,01 mm em cursos da

ordem de 100 a 2000 mm, com velocidades máximas

de até 4 m/s.

17