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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA"JÚLIO DE MESQUITA FILHO"CAMPUS DE GUARATINGUETÁColégio Técnico Industrial de Guaratinguetá

APOSTILA

DE

COMANDOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS

CURSOS : 3ª A - MECÂNICA

3ª B - ELETRÔNICA

3ª C - INFORMÁTICA INDUSTRIAL

3ª D - ELETROELETRÔNICA

CAPÍTULO I - P N E U M Á T I C A

AUTOR : Prof. EDUARDO SILVA SANTOS

2006

S U M Á R I O

1 - I N T R O D U Ç Ã O ...............................................................................2

2- P N E U M Á T I CA / H I D R Á U L I C A.................................................2

3 - H I S T Ó R I C O .....................................................................................3

4 - SISTEMA PNEUMÁTICO ........................................................................3

5 - P R E S S Ã O .........................................................................................4

6 - PRESSÃO ATMOSFÉRICA ....................................................................4

7 - COMPRESSIBILIDADE............................................................................6

8 - ELASTICIDADE........................................................................................6

9 - EXPANSIBILIDADE..................................................................................6

10 – LEI GERAL DOS GASES PERFEITOS ..................................................6

11 - DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO .........................................7

12 - ATUADORES PNEUMÁTICOS ..............................................................7

13 – VÁLVULAS DIRECIONAIS PNEUMÁTICAS .......................................10

14 - PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO PARA ACIONAMENTO DE

ATUADORES ...................................................................................................12

15 - Válvula reDUTORA de fluxo VARIÁVEL

COM RETENÇÃO ...........................................................................................14

16 – VÁLVULA LIMITADORA DE PRESSÃO .......................................................14

17 - Válvula alternadora (função lógica "ou") ...........................14

18 – ACIONAMENTO DE ATUADORES PNEUMÁTICOS ..................................15

19 - FLUXO DE AR ........................................................................................16

20 - COMPRESSORES DE AR .....................................................................16

21 - Reservatório de ar comprimido .....................................................21

22 - Rede de distribuição do ar comprimido .....................................22

23 - SIMBOLOGIA PNEUMÁTICA ........................................................................24

24 - BIBLIOGRAFIA ..............................................................................................29

1 - I N T R O D U Ç Ã O

O homem moderno NÃO quer mais usar sua força física para movimentar mais nada. Hoje em dia , ele já é dependente do controle remoto e quer conforto total que vai desde mudar o canal de uma tv até controlar uma máquina à distância. Trocar de canal é muito simples pois não necessita de uma força considerável no seletor da tv, entretanto nas máquinas a coisa é mais complicada pois, às vezes, precisa-se de força de várias toneladas para movimentar o equipamento da máquina.

Comandos Hidráulicos e Pneumáticos, são SISTEMAS DE CONTROLE DE FORÇA E MOVIMENTO, modernos e de alta tecnologia, utilizados para geração das forças que movimentam as máquinas, . A Hidráulica e a Pneumática sobressaem-se dos demais sistemas de geração de energia, pela sua SIMPLICIDADE, FACILIDADE DE MANUTENÇÃO, CONFORTO E SEGURANÇA que proporciona ao homem moderno.

Os robôs industriais, a direção e freio dos carros e aviões, os laboratórios de manufaturas industriais, as ferramentas automáticas, os laboratórios odontológicos, os guindastes e retroescavadeiras são alguns exemplos de mecanismos que usam a força pneumática/hidráulica para movimentar e realizar tarefas totalmente automáticas, de acordo com a programação dos computadores. As Portas Automáticas dos ônibus, o motorzinho e o sugador dos dentistas, o Trem de pouso e os Comandos de Vôo dos aviões, a Betoneira e o caminhão do lixo que compacta os resíduos na carroceria dos caminhões, a Furadeira, a Parafusadeira, a Prensa e inúmeras outras máquinas portáteis são também exemplos práticos da utilização da força pneumática e hidráulica.

Em virtude do exposto acima, há necessidade de que todos alunos do CTIG, com formação voltada à automação industrial, dominem a técnica de Comandos Hidráulicos e Pneumáticos , que é o mais moderno e eficaz sistema de geração de força e movimento que se tem notícia no momento. Portanto, todos que estão envolvidos na área indústrial precisam conhecer hidráulica/pneumática pois ela faz parte da vida cotidiana, neste mundo globalizado.

2- P N E U M Á T I CA / H I D R Á U L I C A

Pneumática é a ciência que estuda as propriedades físicas do ar e dos gases em geral. O termo pneumática é derivado grego “pneumos”ou “pneuma”, que significa respiração, sopro, e é definido como o segmento da física que se ocupa da dinâmica e dos fenômenos físicos relacionados com os gases e com o vácuo, bem como estuda a conversão de energia produzida pelo ar em energia mecânica, através de seus elementos de trabalho. PNEUMÁTICA É O RAMO DA FÍSICA QUE TRATA DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS GASES.

Como o próprio nome indica, Pneumática trabalha com Ar Comprimido, Hidráulica com óleo. Os Circuitos Hidráulicos e Pneumáticos são muito semelhantes e funcionam de maneira parecida, a única diferença é que dentro deles corre o Ar comprimido a baixa pressão fornecido pelo Compressor, ou o Óleo Hidráulico com alta pressão enviado pelas Bombas Hidráulicas.

Podemos dizer que quando precisamos de uma pequena força para movimentar pequenos objetos , leves, usamos a Pneumática, enquanto que quando precisamos fazer uma grande força para movimentar grandes objetos, pesados, usamos a Hidráulica. O resultado final da aplicação da força é resultante da baixa pressão encontrada nos circuitos pneumáticos e da alta pressão encontrada nos circuitos hidráulicos. Precisamos estar sempre cientes, que tanto a pneumática quanto a hidráulica são Sistemas de Controle de Força e Movimento.

3 - H I S T Ó R I C O

No século III a.C. , na Alexandria, o grego KTESÍBIOS fundou a Escola de Mecânicos, tornando-se o precursor da técnica de comprimir o ar para realizar um trabalho mecânico. Tem-se registros de uma sua invenção, que tinha a finalidade de pressurizar o ar para tocar um órgão musical, tal invento por falta de recursos na época e por não existirem materiais adequados à sua construção (metalurgia), foram esquecidos ao longo do tempo, até que na primeira Revolução Industrial JAMES WATT inventou a máquina à vapor, dando início a produção industrial de inúmeros equipamentos pneumáticos que aumentam a cada dia por força dos beneficios da automação .

Há pouco mais de duas décadas atrás, um técnico industrial precisava ser muito habilidoso e mesmo assim sempre corria o risco de perder o dedo ou se acidentar numa máquina. Hoje, tudo que ele tem a fazer é preparar os acessórios da ferramenta, fazer a programação, ajustar os controles, apertar os botões e aguardar o produto final. Todas as operações são realizadas automaticamente, com grande precisão, velocidade e o mais importante, com repetibilidade. Se preciso, consertar ele mesmo, o equipamento que apresentar defeito.

A escolaridade dos operários melhorou, todas grandes indústrias do Vale do Paraíba, exigem pelo menos o 2º grau técnico ao seu quadro de funcionários. Um contraste: nas linhas de montagem das fábricas, basta procurar que é possível encontrar até engenheiros e economistas apertando parafusos. Eles se atualizaram nas áreas da moderna tecnologia de automação pneumática, informática, elétrica, eletrônica, hidráulica, mecatrônica, robótica e não conseguiram empregos melhores com seus diplomas universitários. As fábricas se modernizaram e cortaram empregos daqueles que não acompanharam a evolução tecnológica. SEJA VOCÊ TAMBÉM UM ESPECIALISTA HABILITADO, APRENDA HIDRÁULICA E PNEUMÁTICA E TENHA UM FUTURO BRILHANTE,COM BASTANTE$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$.

4 - SISTEMA PNEUMÁTICO

É um mecanismo que funciona com ar comprimido. É composto de tubulações e válvulas cuja função é transformar a pressão do fluido ali confinado, em força mecânica para transmitir movimento controlado. Os circuitos pneumáticos geralmente são utilizados para transmitir movimento em equipamentos que não necessitam de grande esforço de operação, pois sua principal característica é trabalhar com baixa pressão e pouca força de movimentação. Exemplos de atuação da força pneumática: máquinas de manufaturas, abertura e fechamento da porta de ônibus, ferramentas pneumáticas (brocas de dentista, martelo, furadeira , aparafusadeira, britadeira, dosadora, lixadeira, soldadora, freio à ar, atuadores lineares e rotativos, motores pneumáticos, válvulas de controle, injetoras, prensas de impacto, sistemas de pintura, robótica e outras infindáveis aplicações.

Figura 1 – Diagrama em bloco do circuito eletropneumático

5 - P R E S S Ã O

Pressão é o termo que define quanta força é aplicada numa certa área. A definição técnica de pressão é força por unidade de área. P = F / A. Pressão Absoluta é a pressão medida a partir de um ponto de referência zero ou completo vácuo. É usada para medir pressão atmosférica. Pressão Manométrica é a pressão contida em um circuito, não levando em conta a pressão atmosférica. Pressão diferencial é a diferença entre duas pressões agindo em lados opostos a uma superfície.

Unidades de medida de pressão pneumática encontrada nas máquinas industriais: Quilograma-força por centímetro quadrado (kgf/cm2), Libra-força por polegada quadrada (Lb/ pol2) que é igual a Pounds per Square Inch (PSI) no sistema Inglês, Pascal (pa), Bar (bar) , Polegada de mercúrio (“Hg), Polegada de água (“H2O), Atmosfera (atm) .

Tabela de conversão de unidades:

1 Kgf/cm2 = 14,22 PSI ;

1 bar = 14,5 PSI ;

1PSI = 6894,76 pa ;

1 atm = 14,73 PSI = 29,92 “Hg = 100 Kpa .

6 - PRESSÃO ATMOSFÉRICA

É a massa de ar que envolve a Terra, cuja altitude dessa camada de ar se estende até aproximadamente 80 quilômetros. Sabemos que o ar ocupa lugar no espaço e tem peso, podemos comprovar isso comparando o peso uma bola de futebol vazia com uma cheia. A bola cheia é mais pesada pois contém ar no seu interior.

Sem a existência do ar, não haveria vida em nosso planeta. Apesar de não possuir uma forma física, podemos notar sua presença em todos os lugares. Por ser elástico e compressível ocupa todo o espaço onde está contido. Sua composição principal é constituída por 78% de Nitrogênio (gás inerte e pode ser combinado com qualquer outro elemento, sem problemas, sendo usado com muita eficiência para encher pneus de veículos), 21 % de Oxigênio (gás muito ativo, elemento necessário à combustão e, se combinado com óleo, graxa ou sujeira pode provocar combustão espontânea e até mesmo explosão) e 1% de outros gases tais como Argônio, Neônio, Hélio, Hidrogênio, resíduos de Dióxido de Carbono, etc.

A camada de ar atmosférico que envolve a Terra, por sua vez, que está sob efeito da ação da gravidade, faz com que próximo à superfície dos mares (parte mais baixa), haja um maior acúmulo de oxigênio e nitrogênio e por sua vez, uma maior quantidade de pressão. A medida que se afasta do nível do mar, subindo, a pressão atmosférica diminui. TORRICELLI em 1643 inventou o barômetro (aparelho para medir pressão atmosférica), por meio do qual demonstrou que a atmosfera exerce uma pressão capaz de suportar uma coluna de mercúrio, num tubo fechado, invertido sobre uma base. Com auxílio do barômetro podemos medir o valor da pressão atmosférica, que nos deu os valores da tabela a seguir:

Altitude metros

Pressão

Kgf/cm2

Altitude

metros

Pressão

Kgf/cm2

Altitude

metros

Pressão

Kgf/cm2

Altitude

metros

Pressão

Kgf/cm2

0

1,033

500

0,973

1000

0,915

6000

0,481

100

1,021

600

0,960

2000

0,810

7000

0,419

200

1,008

700

0,948

3000

0,715

8000

0,363

300

0,996

800

0,936

4000

0,629

9000

0,313

400

0,985

900

0,925

5000

0,562

10000

0,279

Figura 2 – Tabela Altitude X Pressão

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