Noções Básicas de Pneumática-Telecurso

Noções Básicas de Pneumática-Telecurso

(Parte 1 de 2)

10 AULA

Fuussshhhhhhhera o característico som de

vazamento de ar que o experiente ouvido de GelÆsio captava. Seus olhos procuraram a fonte do vazamento na linha do sistema pneumÆtico da produçªo. Esse sistema era vital para a fabricaçªo de embalagens da empresa onde trabalhava como mecânico de manutençªo.

Com cuidado ele examinou os manômetros e constatou que um deles indicava uma pressªo abaixo do normal. Esse manômetro estava ligado a um dos ramos da rede de ar comprimido, e o vazamento provinha de uma vÆlvula.

Tranqüilamente GelÆsio isolou o ramo, fechando duas outras vÆlvulas.

O restante do sistema funcionou normalmente por duas horas, garantindo a produçªo. Bastou ajustar a pressªo para compensar aquela parada, enquanto ele procurava a causa do vazamento.

normal. O som característico, agora, era: fisssshhhfisssshhh....

Meia hora depois, GelÆsio jÆ tinha resolvido o problema e religado o ramal ao restante do sistema. Regulou a pressªo de todo o circuito e tudo voltou ao

Qual foi a causa do vazamento da vÆlvula? Qual componente da vÆlvula foi reparado?

Esta aula tratarÆ de compressores, bombas e vÆlvulas, elementos importantíssimos dos circuitos pneumÆticos.

A importância da pneumÆtica

No universo da mecânica, muitas mÆquinas e equipamentos apresentam, alØm dos sistemas mecânicos (polias e correias, engrenagens, alavancas etc.), sistemas hidrÆulicos (funcionam à base de óleo) e sistemas pneumÆticos (funcionam à base de ar comprimido).

A utilizaçªo das mÆquinas pelo homem sempre teve dois objetivos: reduzir, ao mÆximo, o emprego da força muscular e obter bens em grandes quantidades. A pneumÆtica contribui para que esses dois objetivos venham a ser alcançados. Ela permite substituir o trabalho humano repetitivo e cansativo nos processos industriais.

Noçıes bÆsicas de pneumÆtica

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AULADe fato, com atuadores pneumÆticos, certas mÆquinas e equipamentos tornam-se mais velozes e mais seguros.

Outra vantagem da pneumÆtica Ø que ela pode atuar em locais onde a pura energia mecânica, hidrÆulica e elØtrica seriam desvantajosas.

O ar atmosfØrico Ø constituído por uma mistura de gases, tais como: oxigŒ- nio, nitrogŒnio, neônio, argônio, gÆs carbônico etc. Junto com esses gases, encontramos no ar atmosfØrico outras impurezas devidas à poluiçªo (poeira, partículas de carbono provenientes de combustıes incompletas, dióxido de enxofre etc.) e tambØm vapor d’Ægua.

Sendo abundante na natureza e gratuito, o ar atmosfØrico comprimido Ø a alma dos equipamentos pneumÆticos.

PneumÆtica industrial

A pneumÆtica industrial, por definiçªo, Ø a soma de aplicaçıes industriais onde a energia da compressªo do ar Ø utilizada, notadamente em atuadores (cilindros e motores). O controle do trabalho executado pela energia da compressªo do ar Ø efetuado por meio de vÆlvulas.

O ar comprimido recomendado para o trabalho na pneumÆtica tem de ser isento de impurezas e de Ægua e apresentar pressªo e vazªo constantes.

Compressores

Compressores sªo mÆquinas que captam o ar, na pressªo atmosfØrica local, comprimindo-o atØ atingir a pressªo adequada de trabalho. Ao nível do mar, a pressªo atmosfØrica normal vale uma atmosfera ou 1 atm.

EquivalŒncia entre atm e outras unidades de pressªo: 1 atm @ 1 bar @ 14,5 psi (libra-força por polegada quadrada) @ 100 0 Pa = 100 Kpa

Em equipamentos pneumÆticos, a pressªo mais utilizada Ø aquela que se situa na faixa de 6 bar, ou seja, 600 Kpa.

10 AULAA ilustraçªo abaixo mostra um modelo de compressor.

Em diagramas pneumÆticos, os compressores, segundo a ISO 1219, sªo representados pelo símbolo:

Classificaçªo dos compressores

Os compressores sªo classificados em dois tipos: compressores de deslocamento positivo e compressores dinâmicos.

Compressores de deslocamento positivoCompressores de deslocamento positivoCompressores de deslocamento positivoCompressores de deslocamento positivoCompressores de deslocamento positivo Nesses compressores, sucessivos volumes de ar sªo confinados em câmaras fechadas e elevados a pressıes maiores. Dentro dessa categoria, os mais utilizados sªo os compressores de pistªo e os compressores de parafuso.

Compressores de pistªo Compressores de pistªo Compressores de pistªo Compressores de pistªo Compressores de pistªo -Podem ser de simples efeito (SE)

e duplo efeito (DE), ou de um ou mais estÆgios de compressªo, como mostra a figura ao lado.

Manutençªo dos compressores de pistªoManutençªo dos compressores de pistªoManutençªo dos compressores de pistªoManutençªo dos compressores de pistªoManutençªo dos compressores de pistªo Para uma eficaz manutençªo desses compressores devemse tomar os seguintes cuidados: •manter limpo o filtro de sucçªo e trocÆ-lo quando for necessÆrio; •o calor na compressªo de um estÆgio para o outro gera a formaçªo de condensado, por causa da entrada de ar œmido, por isso Ø preciso eliminar a Ægua;

•verificar o nível de óleo; •verificar se as vÆlvulas de sucçªo e descarga nªo estªo travando;

•verificar se as ligaçıes de saídas de ar nªo apresentam vazamento;

•verificar o aquecimento do compressor;

•verificar a Ægua de refrigeraçªo;

•verificar a tensªo nas correias;

•verificar o funcionamento da vÆlvula de segurança.

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O ar entra pela abertura de admissão preenchendo o espaço entre os parafusos. A linha tracejada representa a abertura da descarga.

O ar comprimido é suavemente descarregado do compressor, ficando a abertura de descarga selada, até a passagem do volume comprimiddo no ciclo seguinte.

Compressor de parafuso Compressor de parafuso Compressor de parafuso Compressor de parafuso Compressor de parafuso -O motor elØtrico ou diesel impulsiona um par

de parafusos que giram, um contra o outro, transportando o ar desde a seçªo de admissªo atØ a descarga, comprimindo-o ao mesmo tempo.

Manutençªo de compressores de parafusoManutençªo de compressores de parafusoManutençªo de compressores de parafusoManutençªo de compressores de parafusoManutençªo de compressores de parafuso Os compressores de parafuso, por apresentarem poucas peças móveis e nªo apresentarem vÆlvulas de entrada e saída e operarem com temperaturas internas relativamente baixas, nªo exigem muita manutençªo. Praticamente isentos de vibraçıes, esses equipamentos tŒm uma longa vida œtil. Para instalÆ-los, recomenda-se assentÆ-los em locais distantes de paredes e teto e em pisos de concreto nivelados .

Compressores dinâmicosCompressores dinâmicosCompressores dinâmicosCompressores dinâmicosCompressores dinâmicos Esses compressores aceleram o ar com a utilizaçªo de um elemento rotativo, transformando velocidade em pressªo no próprio elemento rotativo que empurra o ar em difusores e lâminas. Sªo usados para grandes massas de ar e apresentam um ou mais estÆgios. Dentro dessa categoria de compressores, os mais utilizados sªo o compressor centrífugo radial e o compressor axial.

Compressor centrífugo radial Compressor centrífugo radial Compressor centrífugo radial Compressor centrífugo radial Compressor centrífugo radial -Este compressor Ø constituído por um rotor

com pÆs inclinadas como uma turbina. O ar Ø empurrado pelo rotor por causa de sua alta rotaçªo e lançado atravØs de um difusor radial. Os compressores centrífugos radiais podem ter um ou mais estÆgios.

O uso do compressor centrífugo radial Ø indicado quando se necessita de uma grande quantidade de ar constante.

compressor centrífugocompressor centrífugo multi-estágio

AULACompressor axial Compressor axial Compressor axial Compressor axial Compressor axial -É usado para grandes capacidades de ar e altas rotaçıes.

10 Cada estÆgio consiste de duas fileiras de lâminas, uma rotativa e outra estacio- nÆria. As lâminas rotativas do rotor transmitem velocidade ao ar, e a velocidade Ø transformada em pressªo nas lâminas estacionÆrias.

Manutençªo dos compressores centrífugos radiais e axiaisManutençªo dos compressores centrífugos radiais e axiaisManutençªo dos compressores centrífugos radiais e axiaisManutençªo dos compressores centrífugos radiais e axiaisManutençªo dos compressores centrífugos radiais e axiais Por trabalharem em alta rotaçªo, esses compressores devem ter uma programaçªo que contemple os seguintes itens: •paradas para limpeza;

•troca de rolamentos;

•troca de filtros;

•soldagem de lâminas danificadas;

• realinhamento.

Recomenda-se a parada imediata desses compressores se eles apresentarem barulhos e/ou ruídos anormais.

Rede de ar comprimido

Depois de comprimido e de ter passado pelo reservatório principal e secadores, o ar segue pela rede. A rede Ø um circuito fechado que mantØm a pressªo igual à pressªo reinante no interior do reservatório principal.

Para se construir uma rede de ar comprimido, os seguintes parâmetros deverªo ser levados em consideraçªo: •as conexıes das tubulaçıes deverªo ter raios arredondados para evitar a presença de fluxos turbulentos; •a linha principal, em regra, deverÆ ter uma inclinaçªo de aproximadamente 1% em relaçªo ao seu comprimento;

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•nos pontos mais baixos deverªo ser montados drenos automÆticos para drenagem do condensado Ægua-óleo; •expansıes futura da rede deverªo ser previstas em projeto;

•as tomadas de ar deverªo estar situadas sempre por cima da rede;

•as tubulaçıes de ar comprimido deverªo ser pintadas na cor azul;

•prever, em projeto, a construçªo de reservatórios auxiliares;

•as tubulaçıes da rede deverªo ser aØreas e nunca embutidas em paredes.

Sendo aØreas, serªo mais seguras e de fÆcil manutençªo; •construir a rede de forma combinada, de modo que se algum ramo tiver de ser interrompido, os demais continuem funcionando para garantir a produçªo. Daí a importância de vÆlvulas ao longo do circuito.

Manutençªo da rede de ar comprimidoManutençªo da rede de ar comprimidoManutençªo da rede de ar comprimidoManutençªo da rede de ar comprimidoManutençªo da rede de ar comprimido A manutençªo da rede de ar comprimido requer os seguintes passos: •verificar as conexıes para localizar vazamentos;

•drenar a Ægua diariamente ou de hora em hora;

•analisar se estÆ tudo em ordem com a F.R.L (filtro, regulador e lubrificador), de instalaçªo obrigatória na entrada de todas as mÆquinas pneumÆticas.

Atuadores pneumÆticos

Os atuadores pneumÆticos se dividem em duas categorias: os lineares e os rotativos. Os lineares convertem energia pneumÆtica em movimento linear, e os rotativos convertem energia pneumÆtica em movimento rotativo.

AULAOs atuadores lineares de simples efeito e de duplo efeito sªo os mais usuais, nªo importando se sªo cilíndricos, quadrados ou com outros formatos. Pela simbologia adotada pela ISO 1219, esses atuadores sªo assim representados.

Manutençªo dos atuadores em geralManutençªo dos atuadores em geralManutençªo dos atuadores em geralManutençªo dos atuadores em geralManutençªo dos atuadores em geral Para se fazer a manutençªo dos atuadores, Ø necessÆrio ter em mªos os catÆlogos dos fabricantes. Nesses catÆlogos sªo encontrados os parâmetros de construçªo mais importantes para a manutençªo, ou seja: •o diâmetro interno do cilindro;

•o diâmetro da haste;

•a pressªo mÆxima;

•a temperatura de trabalho;

•o curso mínimo e mÆximo;

•dados a respeito do amortecedor;

•o tipo de fluido lubrificante a ser utilizado;

•a força mÆxima no avanço;

•a força de retorno;

•tipos de montagem.

O exemplo a seguir, retirado do catÆlogo de um fabricante, mostra um atuador cilíndrico de duplo efeito. Observe seus parâmetros de construçªo:

01 - cabeçote traseiro: latªo 02 - anel de encosto: buna - N 03 - guarniçªo O’ring: buna - N 04 - Œmbolo: latªo 05 - haste: aço SAE 1045 cromado ou aço inox

ObservaçªoObservaçªoObservaçªoObservaçªoObservaçªo: buna - N Ø a denominaçªo dada a um dos tipos de borracha sintØtica.

Analisada a avaria existente no cilindro, o mecânico de manutençªo, de posse do catÆlogo, orienta-se pelo desenho e pelos parâmetros para executar os trabalhos de reparo necessÆrios.

As avarias mais comuns nos atuadores pneumÆticos sªo as seguintes: •desgaste de retentores;

•mola do cilindro fatigada;

•desgaste na camisa do atuador;

06 - tubo: latªo 07 - cabeçote dianteiro: latªo 08 - porca: latªo 09 - guarniçªo O’ring: buna -N

AULA•excesso de pressªo; •respiro do cilindro de simples efeito;

•ressecamento de guarniçıes e retentores.

Manutençªo de vÆlvulas de controle penumÆticasManutençªo de vÆlvulas de controle penumÆticasManutençªo de vÆlvulas de controle penumÆticasManutençªo de vÆlvulas de controle penumÆticasManutençªo de vÆlvulas de controle penumÆticas HÆ quatro grupos de vÆlvulas pneumÆticas: vÆlvulas direcionais, vÆlvulas de bloqueio, vÆlvulas de controle de fluxo e vÆlvulas de pressªo.

VÆlvulas direcionais VÆlvulas direcionais VÆlvulas direcionais VÆlvulas direcionais VÆlvulas direcionais -Sªo as mais importantes porque orientam, com

lógica, o caminho do ar comprimido dentro do sistema. As mais comuns sªo as de cinco vias e duas posiçıes (5/2) e as de trŒs vias e duas posiçıes (3/2), ambas adaptÆveis a qualquer comando de acionamento.

A manutençªo bÆsica das vÆlvulas direcionais consiste, basicamente, em limpÆ-las internamente e em trocar seus anØis de borracha. Muitas vezes, por motivos de economia, Ø preferível trocar vÆlvulas direcionais avariadas por vÆlvulas novas.

VÆlvulas de bloqueio VÆlvulas de bloqueio VÆlvulas de bloqueio VÆlvulas de bloqueio VÆlvulas de bloqueio -Essas vÆlvulas bloqueiam, seguindo uma lógica

de programaçªo, o sentido de circulaçªo do ar comprimido dentro do sistema. Na categoria de vÆlvulas de bloqueio, as mais utilizadas sªo as seguintes: vÆlvulas alternadoras, vÆlvulas de simultaneidade ou de duas pressıes e vÆlvulas de escape rÆpido.

As vÆlvulas alternadorasvÆlvulas alternadorasvÆlvulas alternadorasvÆlvulas alternadorasvÆlvulas alternadoras possuem duas entradas P1 e P2 e uma saída A.

Entrando ar comprimido em P1, a esfera fecha a entrada P2 e o ar flui de P1 para A. Quando o ar flui de P2 para A, a entrada P1 Ø bloqueada.

Com pressıes iguais e havendo coincidŒncia de sinais em P1 e P2, prevalecerÆ o sinal que chegar primeiro. Em caso de pressıes diferentes, a pressªo maior fluirÆ para A.

As vÆlvulas alternadoras sªo empregadas quando hÆ necessidade de enviar sinais de lugares diferentes a um ponto comum de comando. O diagrama a seguir mostra um exemplo de aplicaçªo de vÆlvulas alternadoras.

AULAAs vÆlvulas de simultaneidade ou de duas pressıesvÆlvulas de simultaneidade ou de duas pressıesvÆlvulas de simultaneidade ou de duas pressıesvÆlvulas de simultaneidade ou de duas pressıesvÆlvulas de simultaneidade ou de duas pressıes possuem duas entradas P1 e P2 e uma saída A. Entrando um sinal em P1 ou P2, o pistªo impede

o fluxo de ar para A. Existindo diferença de tempo entre sinais de entrada com a mesma pressªo, o sinal atrasado vai para a saída A.

Com pressıes diferentes dos sinais de entrada, a pressªo maior fecha um lado da vÆlvula e a pressªo menor vai para a saída A.

O diagrama mostra um exemplo de aplicaçªo de vÆlvulas de simultaneidade.

Quando se necessita de movimentos rÆpidos do Œmbolo nos cilindros, com velocidade superior àquela desenvolvida normalmente, utiliza-se a vÆlvulavÆlvulavÆlvulavÆlvulavÆlvula de escape rÆpido.de escape rÆpido.de escape rÆpido.de escape rÆpido.de escape rÆpido.

A vÆlvula possui conexıes de entrada (P), de saída (R) e de alimentaçªo (A).

Havendo fluxo de ar comprimido em P, o elemento de vedaçªo impede a passagem do fluxo em R e o ar flui para A.

Eliminando a pressªo em P, o ar, que retorna por A, desloca o elemento de vedaçªo contra a conexªo P e provoca o bloqueio. Desta forma, o ar escapa rapidamente por R para a atmosfera. Assim, evita-se que o ar de escape seja obrigado a passar por uma canalizaçªo mais longa e de diâmetro pequeno atØ a vÆlvula de comando.

AULAÉ recomendÆvel colocar a vÆlvula de escape rÆpido diretamente no cilindro ou, entªo, o mais próximo dele.

VÆlvulas de controle de fluxo VÆlvulas de controle de fluxo VÆlvulas de controle de fluxo VÆlvulas de controle de fluxo VÆlvulas de controle de fluxo -Sªo vÆlvulas que controlam a vazªo de ar
de controle de fluxode controle de fluxode controle de fluxode controle de fluxode controle de fluxounidirecional,unidirecional,unidirecional,unidirecional,unidirecional, mostradas a seguir.

nos atuadores. Entre as vÆlvulas de controle de fluxo, a mais usada Ø a vÆlvulavÆlvulavÆlvulavÆlvulavÆlvula

Os defeitos mais comuns que a vÆlvula de controle de fluxo unidirecional apresenta Ø o desgaste da sede de fechamento e quebras nas guarniçıes de borracha.

VÆlvulas de pressªo VÆlvulas de pressªo VÆlvulas de pressªo VÆlvulas de pressªo VÆlvulas de pressªo -Sªo vÆlvulas que funcionam a partir de uma certa

pressªo de regulagem. As mais utilizadas sªo as vÆlvulas de segurança vÆlvulas de segurança vÆlvulas de segurança vÆlvulas de segurança vÆlvulas de segurança (agem no sentido da pressªo limite de segurança do sistema) e as vÆlvulas reguladorasvÆlvulas reguladorasvÆlvulas reguladorasvÆlvulas reguladorasvÆlvulas reguladoras de pressªo com escapede pressªo com escapede pressªo com escapede pressªo com escapede pressªo com escape (agem no sentido de manter uma pressªo regulÆvel para o trabalho de uma mÆquina).

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