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Trabalho apresentado à disciplina de Automação Pneumática, do curso de Automação Industrial, para obtenção da nota referente a segunda avaliação.

AUTOMAÇÃO PNEUMÁTICA1
1-INTRODUÇÃO4
2- PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO5
2.1- COMPRESSORES DINÂMICOS5
2.1.1- COMPRESSOR RADIAL5
2.1.2- COMPRESSOR AXIAL6
2.2- COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO6
2.3- COMPRESSORES DE ÊMBOLO ROTATIVO8
2.4- COMPRESSORES ROTATIVO DE PARAFUSO8
2.5- COMPRESSORES TIPO ROOTS9
2.6- CRITÉRIOS PARA A ESCOLHA DE COMPRESSORES9
3- TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO11
3.1- IMPUREZAS11
3.2- RESFRIADOR11
3.3- SECAGEM POR ABSORÇÃO12
3.4- SECAGEM POR ADSORÇÃO13
3.5- SECAGEM POR RESFRIAMENTO14
3.6- REGULADOR DE PRESSÃO14
3.6.1- REGULADOR DE PRESSÃO COM EXAUSTÃO (ESCAPE)14
3.6.2- REGULADOR SEM ABERTURA DE ESCAPE15
3.7- LUBRIFICADOR DE AR COMPRIMIDO15
3.8- UNIDADE DE CONSERVAÇÃO17
3.8.1- MANUTENÇÃO DAS UNIDADES DE CONSERVAÇÃO17
4-DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO18
4.1- FORMATO18
4.2-VÁLVULAS DE FECHAMENTO NA LINHA DE DISTRIBUIÇÃO19
4.3- MONTAGEM19
4.3.1- MATERIAL PARA A TUBULAÇÃO19
4.3.2-LIGAÇÃO ENTRE OS TUBOS20
4.3.3-INCLINAÇÃO20
4.3.4-DRENAGEM DE UMIDADE20
4.4.4-TOMADAS DE AR20
5-VÁLVULAS21
5.1-VÁLVULAS DIRECIONAIS21
5.1.1-TIPOS DE ACIONAMENTOS DE VÁLVULAS23
5.1.2-TEMPO DE ACIONAMENTO25
5.1.2.1-ACIONAMENTO CONTÍNUO25
5.1.2.2-ACIONAMENTO MOMENTÂNEO (IMPULSO)25
5.2-CARACTERÍSTICAS DE CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS DIRECIONAIS26
5.2.1-VÁLVULAS DE ASSENTO26
5.2.1.1-VÁLVULAS DE SEDE ESFÉRICA26
5.2.1.2-VÁLVULA DE SEDE DE PRATO27
5.2.2.-VÁLVULAS CORREDIÇAS29
5.2.2.1-VÁLVULA CORREDIÇA LONGITUDINAL29
5.2.2.3-VÁLVULA CORREDIÇA GIRATÓRIA31
5.2.3 - VÁLVULAS ELETROMAGNÉTICAS32
6-ATUADORES PNEUMÁTICOS32
6.1.1-ATUADOR DE AÇÃO SIMPLES33
6.1.2-ATUADOR DE AÇÃO DUPLA33
6.1.2.1-CILINDRO COM HASTE PASSANTE34
6.1.2.2-CILINDRO DE MÚLTIPLAS POSIÇÕES35
6.1.2.3-CILINDRO DE IMPACTO35
6.1.2.4-CILINDRO SEM HASTE36
6.2-ATUADORES ROTATIVOS36
6.2.1-ATUADOR DE GIRO LIMITADO36
6.2.1.1-CILINDRO DE ALETA GIRATÓRIA37
6.2.2-ATUADOR DE GIRO CONTÍNUO37
6.2.2.1-MOTORES DE PISTÃO38
6.2.2.1.1-MOTORES DE PISTÃO RADIAL38
6.2.2.1.2-MOTORES DE PISTÃO AXIAL38
6.2.2.2-MOTORES DE PALHETAS39
6.2.2.3-MOTORES DE ENGRENAGENS39
6.2.2.4-TURBOMOTORES39
7-SENSORES DE PROXIMIDADE39
7.1-SENSORES INDUTIVOS40
7.2-SENSORES CAPACITIVOS40
7.3-SENSORES ÓPTICOS41
8-PROJETOS42
8.1- DISPOSITIVO DE ALIMENTAÇÃO DE PEÇAS42
8.2- DOBRADOR DE CHAPAS44
8.3- PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PEÇAS45
8.4- DISPOSITIVO CORTADOR DE CHAPAS47
8.5- DISPOSITIVO CORTADOR DE CHAPAS48
8.6- COQUILHADEIRA50
8.7- DISPOSITIVO DE TRANSFERÊNCIA DE PEÇAS51
8.8- PROCESSO DE USINAGEM DE PEÇAS52
9-CONCLUSÃO53

1-INTRODUÇÃO

O conteúdo deste documento consistirá na realização de um estudo sobre comandos pneumáticos, eletropneumáticos e todo o processo para tornar o ar, comprimido e útil para consumo. A fim de compreender teoricamente todas as características, princípios e aplicações do ar comprimido, o documento irá esclarecer e demonstrar os fundamentos teóricos e práticos da pneumática.

Os tópicos apresentados nesse documento referem-se a disciplina de Automação

Pneumática, onde será demonstrado todo o processo de preparação do ar comprimido, equipamentos pneumáticos e alguns projetos feitos devido ao conteúdo apresentado em sala de aula.

2- PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO

Para produção do ar comprimido são necessários compressores. Esses comprimem o ar até a pressão de trabalho desejada. A maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos funciona através de uma estação central de distribuição de ar comprimido.

Não é necessário calcular nem planejar a transformação e transmissão da energia doar comprimido para cada equipamento (consumidor) individual. Uma estação compressora fornece o ar comprimido já calculado, para os equipamentos, através de uma tubulação.

Ao projetar a produção ou consumo de ar, devem ser consideradas ampliações e futuras aquisições de novos equipamentos pneumáticos. Uma ampliação posterior da instalação torna-se, geralmente, muito cara.

Nas indústrias de mineração ou para máquinas que mudam freqüentemente de lugar são usadas instalações móveis de ar comprimido.

Muito importante é o grau de pureza do ar. Ar limpo garante uma longa vida útil à instalação. O emprego correto dos diversos tipos de compressores também deve ser considerado. Os parâmetros de dimensionamento de um compressor são:

• Pressão máxima: é a que o compressor deve atingir. Normalmente é especificada em 1bar (aproximadamente) acima da pressão de trabalho do equipamento a ser acionado. Em casos especiais, pode-se indicar a razão de compressão entre a pressão de descarga (absoluta) e a pressão de entrada (absoluta) do compressor.

• Capacidade efetiva: vazão de ar comprimido no ponto de descarga do compressor, medida nas condições de pressão e temperatura do ar de admissão.

Basicamente existem dois tipos de compressores, classificados de acordo com o processo de compressão do ar:

• Dinâmicos

• Deslocamento positivo

2.1- COMPRESSORES DINÂMICOS

Esses compressores trabalham segundo um princípio de aceleração de massa e são adequados para o fornecimento de grandes vazões. Os turbo compressores, como também são chamados, são construídos em duas versões:

• Radial

• Axial

2.1.1- COMPRESSOR RADIAL

Este compressor é composto por um rotor com pás inclinadas, como uma turbina. O ar é empurrado pelo rotor devido sua alta rotação e lançado através de um difusor radial. A velocidade é transformada em pressão no rotor, no difusor radial e no de saída.

Figura 01: Funcionamento do Compressor Radial.

Os compressores centrífugos multiestágio utilizam 2 ou mais rotores montados no mesmo eixo. Cada estágio tem um difusor radial e um canal de retorno separando os rotores.

As principais aplicações desses compressores estão na área de processos que necessitam de grande quantidade de ar.

2.1.2- COMPRESSOR AXIAL

Esse tipo de compressor é de grande capacidade e de alta rotação, com características totalmente diferentes do radial. Cada estágio consiste de duas fileiras de lâminas, uma rotativa e outra estacionária. As lâminas do rotor transmitem velocidade e pressão ao ar, e a velocidade é transformada em pressão nas lâminas estacionárias.

O compressor centrífugo axial é empregado nas indústrias que necessitam de ar abaixa pressão e alta vazão, como túneis de vento, combustão, agitadores, ventilação, resfriamento de gases, petroquímicas.

2.2- COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO

Compressores de êmbolo com movimento linear. A construção desses compressores está baseada na redução de volume da massa gasosa. Isso significa que o ar da atmosfera é confinado em câmara (s) fechada (s) (câmara de compressão) onde um êmbolo, por exemplo, comprime o ar reduzindo o seu volume, obtendo assim um aumento de pressão.

Figura 02: Compressor Centrífugo Multiestágio.

Figura 03: Compressor Axial. Figura 04: Compressor de deslocamento positivo - baixas e médias pressões.

Este tipo de compressor é apropriado não só para baixas e médias pressões, mas também para altas. A faixa de pressão é de cerca de 100 kPa (1 bar) até milhares de kPa.

Para obter ar a pressões elevadas, são necessários compressores de vários estágios de compressão. O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão), refrigerado intermediariamente, para logo ser comprimido pelo segundo êmbolo (pistão).

O volume da segunda câmara de compressão é menor em relação ao da primeira. Durante o trabalho de compressão é gerado calor, que tem que ser eliminado pelo sistema de refrigeração.

Os compressores de êmbolo com movimento linear podem também ser de duplo efeito, realizando trabalho no avanço e no retorno. Para isso possuem duas câmaras de compressão, uma em cada lado do êmbolo.

Em alguns casos existe a necessidade de ar comprimido de melhor qualidade, isento de resíduos de óleo.

Neste caso é necessário que haja uma separação entre a câmara de sucção/compressão e o êmbolo, o que é conseguido através da utilização de um compressor de membrana.

Figura 05: Compressor de deslocamento positivo - altas pressões. Figura 06: Compressor de êmbolo linear.

Figura 07: Separação entre sucção/compressão e o êmbolo.

2.3- COMPRESSORES DE ÊMBOLO ROTATIVO

O compressor de palhetas consiste de um rotor dotado de ranhuras girando em uma carcaça excêntrica. As palhetas ou lâminas inseridas nas ranhuras podem deslizar livremente. A força centrífuga mantém as palhetas comprimidas contra a superfície interna da carcaça excêntrica, resultando num selo entre os compartimentos formados pelas palhetas. Também as extremidades do rotor são seladas.

A locação excêntrica do rotor em relação à carcaça forma um espaço de folga de seção transversal crescente. À medida que o rotor gira, o ar entra através das aberturas nos compartimentos, formados pelas palhetas, sendo então aprisionado e seu volume gradativamente reduzido até ser descarregado do lado oposto.

2.4- COMPRESSORES ROTATIVO DE PARAFUSO

Este compressor é composto de dois parafusos entrelaçados que giram em eixos paralelos dentro de uma carcaça com folgas bastante reduzidas.

Os parafusos geralmente têm uma configuração complementar, tipo macho-fêmea. O rotor macho possui lóbulos convexos que correspondem aos pistões. Tendo uma seção transversal em forma de arco circular, estes lóbulos formam hélices ao longo do comprimento do rotor como as cristas de uma rosca.

O rotor fêmea correspondente possui sulcos côncavos equivalentes aos cilindros que possuem a mesma seção transversal em forma de arco circular para aceitar o lóbulo do rotor-macho complementar.

Ao girar, os rotores produzem um ciclo de três fases. Na primeira fase, sucção, os espaços do “cilindro” passam pela abertura de entrada numa das extremidades da carcaça e são enchidos com ar atmosférico.

Quando o espaço entre lóbulos está completamente cheio, a rotação dos “cilindros” faz com que o espaço passe além da abertura de entrada, aprisionando o ar entre o rotor e a carcaça.

Ao continuar a rotação, os “cilindros” realizam a fase de compressão. Aqui os lóbulos helicoidais machos ou pistões giram para dentro dos sulcos do rotor fêmea ou cilindros.

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