Pneum 0192tica-e-Eletropneum 0192tica[1].Senai

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Pneumática/Eletropneumática

Entende-se por pneumática a matéria dos movimentos e fenômenos dos gases. Palavra derivada da expressão grega “PNEUMA” que quer dizer fôlego, vento e por filosofia, alma.

Vantagens da utilização da pneumática relacionada a outros processos

• Fácil obtenção de seu elemento propulsor - ar. • Não necessita de tubulação de retorno.

• Facilidade de armazenamento do ar comprimido em depósitos.

• Os vazamentos não poluem e não são inflamáveis.

• Consegue-se altas velocidades de trabalho nos atuadores.

Desvantagens

• Deve-se tratar o ar comprimido antes da utilização pois umidade e impurezas devem ser eliminadas afim de não danificar os elementos pneumáticos.

• Dificuldade em manter constante a velocidade dos atuadores.

• Alto custo da instalação e da manutenção, porém com possibilidade de ser compensado pela rentabilidade do ciclo de trabalho.

Fundamentos físicos: A superfície da terra é cercada por uma camada de ar que é uma mistura de aproximadamente 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e também resíduos de dióxido de carbono, argônio, hidrogênio, neônio, hélio, criptônio e xenônio. Para uma melhor compreensão das leis e do comportamento do ar, devemos considerar as grandezas físicas e sua classificação nos sistemas de medidas. Afim de definir um sistema de medidas único, foi criado o “SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS” abreviado por SI, o qual estabelece uma relação com o sistema até então utilizado “Sistema Técnico de Medição “. Vejamos alguns conceitos importantes:

Massa, pressão e força:

Massa: Quantidade de matéria que constitui um corpo. Sua unidade de medida é o Kg. Força: Ação da gravidade sobre a massa de um corpo. A aceleração da gravidade vale 9,8m/s2.

F = m.a onde: F = força em Newton ( N ) m = massa ( Kg ) a = aceleração ( m/s2 )

Pressão: é a força aplicada em uma determinada área.

onde: P = pressão F = força A = área A unidade de pressão é o Pascal ( Pa ). No SI. um Pascal ( Pa ) é igual a força de um Newton ( N ) aplicada a uma área de um metro quadrado ( m2 ). 1Pa = 1N/1m2 . Como essa unidade é muito pequena, usa - se um múltiplo que é o bar. 1bar = 105 Pa = 10 N/cm2.

• Relação entre o bar e outras unidades de medida de pressão: 1bar = 0,987 atm

Pneumática/Eletropneumática

1bar = 750 Torricelli ( m Hg ) 1bar = 1,02 kgf/ cm2

1bar = 10,2 m H2O 1bar = 14,5 psi ( Lb./sqin ) *

* Lb. = Libra = 0,453 Kg sqin = 1polegada quadrada.

• Ponto zero: Existe sobre a superfície da terra uma camada de ar que exerce uma determinada pressão que não é constante. Essa pressão muda de acordo com a situação geográfica e condições atmosféricas. O zero de pressão absoluta é o ponto onde não existe pressão alguma sobre ele. Os medidores de pressão usam como referência ( ponto zero ) a pressão atmosférica, considerando-se o nível dessa, do lugar onde é efetuada a medição, igual a zero.

Compressibilidade do ar

O gás não tem forma própria, exercendo a mesma pressão sobre todas as paredes do recipiente que o contém. Caso seja reduzido o espaço, obtêm-se um aumento de pressão. Mantendo-se constante a temperatura, o produto do volume pela pressão de uma quantidade de gás confinado será constante. Isto é demonstrado pela lei de BOYLE - MARIOTTE e equacionado abaixo por:

1 2 2VP V P Const==

Alteração do volume de ar em função da variação da temperatura Mantendo - se constante a pressão e causando uma elevação de temperatura de 1 K partindo de 273 K, o ar se dilata 1/273 do seu volume. Isto é demonstrado pela lei de Gay - Lussac, equacionada a seguir.

Pneumática/Eletropneumática

V2T2
V2 = V1T2
T1

A variação do volume ( ∆V ) é dada por:

∆V = V1T2 - V1
T1
∆V = V1T2 - T1
T1

∆V = V2 - V1 Para V2 temos:

V2 = V1 + V1(T2 - T1 )
T1

Para cálculo utilizando graus centígrados, basta acrescentar à equação anterior 273 o C aos valores da temperatura. Assim temos:

V2 = V1 +V1 ( 273o C + T2 ) - ( 273o C + T1 )
273o C + T1

Equação do estado dos gases perfeitos A equação geral dos gases é válida para todos os gases e definida como:

p1V1 = p2 . V2 = constante
T1 T2

Umidade do ar A água ( umidade) penetra no sistema pneumático através do ar aspirado pelo compressor. A quantidade de água depende da umidade relativa do ar, que tem seu valor vinculado à temperatura e as condições atmosféricas. Para determinar a umidade relativa do ar, é necessário conhecer a umidade absoluta e ponto de orvalho que são a quantidade média de água contida em um metro cúbico de ar e a quantidade máxima de água ( em forma de vapor ) admitida em um metro cúbico de ar a uma determinada temperatura respectivamente. É expressa matematicamente por :

RU AU oP

Onde :UR - umidade relativa do ar
UA - umidade absoluta

Po - Ponto de orvalho

Pneumática/Eletropneumática

Produção de ar comprimido Os compressores são responsáveis em comprimir o ar para a pressão de trabalho desejada.

Tipos de compressores Sua construção depende das necessidades fabris, em relação a pressão de trabalho e ao volume. Assim tem-se :

1. Compressor de êmbolo ou pistão ( com movimento linear ): Baseado no princípio de redução de volume, consegue-se a compressão sugando o ar para um ambiente fechado, e diminuindo-se depois o tamanho desse ambiente. Atualmente é o tipo mais utilizado e apropriado não só para compressão a baixas e médias pressões, mas também para altas pressões, variando de 100Kpa ( 1Bar ) até milhares de Kpa (Fig1).

1.1. Compressor de membrana: Pertencente ao grupo de compressores de êmbolo, uma membrana separa o êmbolo da câmara de trabalho. Assim o ar comprimido fica isento de resíduos de óleo. Sua principal utilização é na indústria alimentícia, farmacêutica e química (Fig.2).

Pneumática/Eletropneumática

FIG.2

2. Compressor rotativo. Os compartimentos se estreitam, comprimindo o ar contido em seu interior.

2.1. Vantagens de utilização :

2.1.1. Construção economicamente viável em espaço. 2.1.2. Funcionamento silencioso, contínuo e equilibrado. 2.1.3. Fornecimento de ar sem qualquer pulsação.

• Citam-se o multicelular de palhetas, de parafusos helicoidais e roots ,conforme ilustrado abaixo (Fig.3).

Roots Parafusos helicoidais Palhetas

Fig3

Pneumática/Eletropneumática

3. Turbo compressores:

• Trabalham segundo o princípio de fluxo e são adequados para o fornecimento de grandes vazões. Existem dois tipos construtivos : axial e radial. Em ambos os casos o ar é colocado em movimento por uma ou mais turbinas, e esta energia de movimento é então transformada em energia de pressão (Fig.4).

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