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Vlvulas pneumticas e terminais de vlvulas

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Parker Hannifin Ind. Com. Ltda.Jacare, SP - Brasil

VlvulasA vlvula um componente do circuito pneumtico que se destina a controlar a direo, presso e/ou vazo do ar comprimido. Elas podem ser de controle direcional de 2, 3, 4 ou 5 vias, reguladores de vazo ou presso e de bloqueio, com diversos tipos de atuadores. A Parker Hannifin tambm produz vlvulas para outros fluidos como gua, leo, vapor, cidos, etc.

Coeficiente de vazo

A vazo de uma vlvula o volume de fluido que pode passar atravs dela em um determinado tempo. A maneira padronizada para especificar a vazo de uma vlvula atravs dos coeficientes Cv e Kv, os quais permitem a seleo de vlvulas por um mtodo prtico, dimensionando-as corretamente para cada caso em particular.

O Cv definido como sendo o nmero de gales (USA) de gua que passam pela vlvula em um minuto, temperatura de 68F, provocando uma queda de presso de 1 psig. Para o Kv a definio a mesma, porm alteram-se as unidades, ou seja, vazo em l/min, presso em bar e temperatura em C.

A vazo efetiva de uma vlvula depende de vrios fatores, entre os quais a presso absoluta na sada, temperatura e queda de presso admitida.

A determinao dos fatores Cv e Kv obedece condies normalizadas como, por exemplo, o nvel constante de gua em relao vlvula, distncia e posio dos instrumentos e detalhes sobre a tomada de presso.

Kv = 0,8547 Cv

2 - No sistema internacional de unidades (S.I.)

Cv = Coeficiente de vazoQ = Vazo em l/s a 760 mm Hg, 20C, 36% umidade relativaP = Queda de presso admitida em barPa = Presso atmosfrica em bar (1,013 bar)P1 = Presso de alimentao (presso de trabalho) em barT1 = Temperatura absoluta em K (Kelvin)

K = C + 273

G = Gravidade especfica do gs (G ar = 1)

Mtodo Cv para gases

Cv =Q

onde:

1 - No sistema americano

Cv = Coeficiente de vazoQ = Vazo em SCFM a 14,7 psig, 68F, 36% umidade relativaP = Queda de presso admitida em psigPa = Presso atmosfrica em psig (14,7 psig)P1 = Presso de alimentao (presso de trabalho) em psigT1 = Temperatura absoluta em R (Rankine)

R = F + 460

G = Gravidade especfica do gs (G ar = 1)

G = Peso molecular do gs

Peso molecular do ar

P x (P1 - P + Pa)22,48 T1 x G

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Clculo para seleo das vlvulasVlvulas pneumticas

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Grfico para coeficiente de vazo

As curvas de vazo mostradas no grfico so para uma vlvula terica com Cv = 1 e para o ar nas condies normais de temperatura e presso (20C, 760 mm Hg e 36% umidade relativa).

Para se calcular a vazo de uma vlvula conhecendo-se a presso inicial, devemos seguir a curva correspondente a esta presso at o eixo vertical do grfico e ler diretamente o valor.

Multiplicar esse valor de vazo (para Cv = 1) pelo Cv da vlvula escolhido para se obter a sua vazo real.

Exemplo:

Presso inicial = 7 barVlvula escolhida Cv = 1,8

Para Cv = 1, do grfico obtemos Q = 26,42 l/sPara Cv = 1,8 a vazo real ser: Qr = 1,8 x 26,42 l/s = 47,56 l/s

Para se conhecer a vazo de uma vlvula a uma presso final especfica, selecionar o valor da presso final desejada no eixo horizontal do grfico, seguir a linha vertical at a interseco com a curva de presso inicial e, a partir deste ponto, seguir uma linha horizontal at o eixo vertical lendo-se diretamente a vazo.

Multiplicar o valor obtido pelo Cv da vlvula escolhida para se obter a vazo final.

Exemplo:

Presso inicial = 6,3 bar (90 psig)Presso final = 5,6 bar (80 psig)Vlvula escolhida Cv = 1,8

Para Cv = 1, do grfico, obtemos Q = 14,2 l/sPara Cv = 1,8 a vazo real ser: Qr = 14,2 x 1,8 = 25,6 l/s

90SCFM

80

70

60

50

40

30

20

10

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Grfico de fluxo para Cv = 1

Presso final

psig

Flux

o de

ar

42,4l/s

37,7

33,0

28,3

23,6

18,9

14,2

9,4

4,7

2544l/min

2262

1980

1698

1416

1134

852

564

282

0,7 1,4 2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6 6,3 7,0 7,7 8,4 9,1 9,8 10,5bar

1020

3040

5060

7080

100110

120130

140150

psig

0,71,4

2,12,8

3,5

7,07,7

8,49,1

9,810,

5bar

Press

o inicia

l

4,24,9

5,6

906,3

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Clculo para seleo das vlvulasVlvulas pneumticas

Clculo para seleo das vlvulas

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Da tabela:

A = 0,035Fc = 6,4

Cv =

Cv =

Cv = 0,78

Seleo de vlvula atravs de frmula simplificada

Na frmula do Cv, a vazo Q pode ser substituda pelo consumo de ar de um cilindro para executar o movimento de avano ou retorno em um determinado tempo. O tempo escolhido o crtico, ou seja, aquele que tem prioridade no trabalho a ser executado.

onde:

a = rea interna do cilindro em polegadas quadradas (in2)Ct = Curso de trabalho em polegadas (in)A = Constante conforme tabelaFc = Fator de compresso: tabela ou Fc =P = Presso de entrada em psigtc = Tempo para realizao do curso (avano ou retorno) em segundos (s)

III

Cv =

14,7 + P

14,7 x a x Ct x 60

Cv =a x Ct x A x Fc

tc x 29P x (P1 - P + Pa)

22,48 T1 x G

Presso de entrada Fator de compresso Constante "A" para vrias quedas de presso bar Queda de presso: p

0,14 bar 0,35 bar 0,70 bar 1,40 bar

0,70 1,7 0,156 0,103 - -

1,40 2,4 0,126 0,084 0,065 -

2,00 3,0 0,111 0,073 0,055 0,046

2,76 3,7 0,100 0,065 0,048 0,039

3,45 4,4 0,091 0,059 0,044 0,034

4,14 5,1 0,085 0,055 0,040 0,031

4,83 5,8 0,079 0,051 0,037 0,028

5,52 6,4 0,075 0,048 0,035 0,026

6,20 7,1 0,071 0,046 0,033 0,025

6,90 7,8 0,068 0,044 0,032 0,023

7,60 8,5 0,065 0,042 0,030 0,023

8,30 9,2 0,063 0,040 0,029 0,021

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Clculo para seleo das vlvulasVlvulas pneumticas

P + 14,7

14,7

= 4" a = 12,566 in2

Ct = 16"tc = 2sP1 = 80 psig = 5,52 barP = 10 psig = 0,7 bar tc x 29

12,566 x 16 x 0,035 x 6,4

2 x 29

a x Ct x A x Fc

Um cilindro pneumtico de dimetro 4" e curso de 16" deve transportar uma pea num tempo mximo de 2 s, para que a produo seja atingida. A vlvula direcional alimentada com 80 psig e admitida uma queda de presso mxima de 10 psig para que a fora do cilindro seja compatvel com o trabalho.

Exemplo

Pode-se determinar o Cv da vlvula.

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O Sistema Modufl ex totalmente fl exvel e modular. Combina, em uma mesma ilha, vlvulas com funes e tamanhos diferentes adequando a cada tipo de aplicao.

Disponveis nas verses individual e ilha de vlvulas, com conectores eltricos independentes ou integrados, com comunicao paralela ou serial (Field Bus)

2 tamanhos de vlvulas; 3/2, 4/2 e 4/3 vias; CV = 0,38 (tamanho 1) e 1,13 (tamanho 2); Mdulos perifricos como: controle de fl uxo, reguladores de presso; Ver pgina 55.

Terminais de vlvulas Parker

Tamanho 2 Tamanho 1 Mdulo de alimentao pneumtica intermediria

Tamanho 1 Tamanho 1

Multi-seo de ilha de vlvulas complexa

Multipino IP65 com 20 pinos

Field Bus

Entrada e sadade sinais

Valvetronic TM

Ilha de vlvulas com conectores eltricos integradosAs ilhas modulares so facilmente montadas utilizando-se a srie com conectores eltricos integrados. Essas ilhas so conectadas ao PLC de controle com um cabo multipino, ou atravs de uma comunicao serial Field Bus.

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IntroduoVlvulas pneumticas

Terminais de vlvulas - Srie Modufl ex

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IntroduoVlvulas pneumticas

Ilha de Vlvulas ISO - Srie Isysnet

A nova ilha de vlvulas ISO srie Isysnet com comunicao em redes field bus permite o uso de quatro diferentes

tipos de protocolos: Ethernet IP, Profibus DP, Control Net e Device Net, que disponibilizam at 62 mdulos I/O com

at 252 entradas e 252 sadas.

A ilha de vlvulas, o mdulo I/O e o mdulo de comunicao, podem ser facilmente montado atravs de

mecanismos que eliminam a necessidade de ferramentas, unindo vantagens como: rpida instalao, simplicidade

de controle de automao e rpidas transmisses de dados, podendo desta forma oferecer: padronizao,

flexibilidade para montagem alm de poder ser controlada por diferentes tipos de CLP.

Ilha de Vlvulas ISO - Srie IsysnetSistema modular com comunicao em redes Field Bus

Atendem as Normas ISO 15407-2, 5599-1 e 5599-2 Certificaes UL, C-UL e CE Protocolos Ethernet IP, Profibus DP, ControlNet e Device Net Solenide de baixa potncia Rpida instalao Simplicidade no controle de automao Rpidas transmisses de dados Padronizao Flexibilidade para montagem Pode ser controlada por diferentes tipos de CLP At 62 mdulos I/O com at 252 entradas e 252 sadas