apostila eletro-hidro-pneumática

apostila eletro-hidro-pneumática

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P N E U M Á T I CA

Pneumática é a ciência que estuda as propriedades físicas do ar e dos gases em geral. O termo pneumático 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 a pneumática trabalha com Ar Comprimido, Hidráulica com óleo. Os Circuitos Hidráulicos e Pneumáticos são muito semelhantes e funciona 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.

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, parafusadeira, britadeira, dosadora, lixadeira, soldadora, freio a ar, atuadores lineares e rotativos, motores pneumáticos, válvulas de controle, injetoras, prensas de impacto, sistemas de pintura, robótica e outras infindáveis aplicações.

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 à 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.

COMPRESSIBILIDADE

Um volume de ar , quando submetido por uma força exterior, como, por exemplo, um pistão pneumático (cilindro), seu volume inicial será reduzido, o ar fica preso no seu interior com maior pressão, retraindo o pistão, revelando uma de suas propriedades básicas: a compressibilidade, mostrado na figura a seguir:

ELASTICIDADE

A propriedade da elasticidade faz com que uma vez desfeita a força da compressibilidade, a pressão do ar faz com que ele se expanda novamente e o pistão volta ao seu ponto inicial distendido, agora sem pressão nenhuma ou zero de pressão.

EXPANSIBILIDADE

O ar ocupa o lugar onde ele é colocado. Por sua qualidade expansiva, seu volume é variável e ele facilmente se adapta a qualquer recipiente onde é colocado. Sua forma é adaptada de acordo com a pressão que nele é aplicada.

FLUXO DE AR

O fluxo produz o movimento. Podemos visualizá-lo cada vez que abrimos uma torneira de água. O fluxo é o movimento do fluido causado pela diferença de pressão em dois pontos. A companhia de água cria uma pressão nos canos e, quando abrimos à torneira, a diferença de pressão força a água para fora. Nos circuitos pneumáticos, os compressores de ar criam à pressão que força o ar a executar um trabalho mecânico. Temos duas formas de medir o fluxo: pela velocidade ou pela vazão.

Velocidade do fluido é a velocidade média de suas partículas ao passar por um certo ponto. Ela é medida geralmente em metros por segundo (m/seg.) ou metros por minuto (m/min) e também polegadas por minuto (pol./min) ou pés por minuto (feet/min) no sistema inglês.

A vazão é o volume de fluido que passa por um ponto na unidade de tempo. Geralmente é dada em pés cúbicos por minutos ou metros cúbicos por minuto. Na aviação usam-se libras por minuto (PPM – Pounds Per Minute).

Poucos são os usuários que têm uma noção de quanto custa o ar comprimido. A maioria o considera uma fonte de energia barata, daí o engano desses usuários. O custo do ar comprimido é de aproximadamente U$ 0,30 para cada 1000 pés cúbicos por minuto ou 28 metros cúbicos por minuto de ar comprimido consumido, para tanto é necessário os técnicos na área estarem conscientes da utilização racional dos equipamentos de compressão de ar.

COMPRESSORES DE AR

Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de certo volume de ar admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão exigida na execução dos trabalhos dos atuadores pneumáticos, e conseqüentemente os impulsores transmitem energia cinética ao ar. Posteriormente, seu escoamento é retardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação de pressão.

Compressor monoestágio de pistÕes

Compressor multiestágio de pistões

Compressor de Parafusos

Compressor de palhetas

Vazão de ar dos compressores

Regulagem e acionamento dos compressores

O acionamento dos compressores é conforme as necessidades do usuário, podendo ser por motor elétrico ou motor a explosão. Em instalações industriais, aciona-se na maioria dos casos, com motor elétrico. Tratando-se de uma estação móvel, emprega-se para o acionamento um motor a explosão (gasolina ou óleo diesel).

Para combinar o volume de fornecimento com o consumo de ar, é necessária uma regulagem dos compressores. Dois valores limites são pré-estabelecidos: pressão Máxima e pressão Mínima, as quais influenciam no volume fornecido. Encontramos, teoricamente, diversas formas de regulagens que vão desde fechamento da sucção do ar até o fechamento do fornecimento de pressão, entretanto a maneira que é mais encontrada na prática é a regulagem intermitente que permite ao compressor funcionar em dois campos: fornecimento em carga e parada total.

Na regulagem intermitente, o ar produzido pelo compressor ao atingir a pressão máxima regulada, tem seu motor elétrico desligado por um pressostato (interruptor elétrico sensível à pressão) e ele pára então de fornecer pressão, mantendo a carga já produzida no seu reservatório. À medida que a pressão do ar vai sendo consumida e baixa até um valor mínimo também pré-estabelecido, o pressostato liga novamente o motor elétrico e o compressor começa a trabalhar outra vez, fornecendo a pressão necessária para encher novamente o reservatório.

Refrigeração dos compressores

O ar quente resultante da compressão aquece por demasia as paredes do cilindro que alojam o pistão de compressão.

MELHOR Lugar de montagem dos compressores

A estação de compressores deve ser montada dentro de um ambiente fechado, com proteção acústica devido ao grande barulho por ele produzido. O mantenedor de funcionamento do compressor deve utilizar sempre um abafador nos ouvidos.

MANUTENÇÃO DO COMPRESSOR

Esta é uma tarefa importante dentro do setor industrial. É imprescindível seguir as instruções recomendadas pelo fabricante, que conhece os pontos vitais de manutenção. Um plano semanal de manutenção será previsto, e nele será programada uma verificação no nível de lubrificação, nos lugares apropriados e, particularmente nos mancais do compressor, motor e cárter. Drenar semanalmente a água acumulada no tanque do compressor e, quando seu uso é muito constante, drenar diariamente.

Reservatório de ar comprimido

O reservatório serve para a estabilização da distribuição do ar comprimido. Ele elimina as oscilações de pressão na rede distribuidora e, quando há momentaneamente alto consumo de ar, é uma garantia de reserva. A grande superfície do reservatório refrigera o ar suplementar, por isso se separa diretamente no reservatório, uma parte da umidade do ar com água. A água encontrada nos reservatórios de ar comprimido é resultante da condensação do ar quente de compressão (aspirado e comprimido com a umidade encontrada na atmosfera), resfriado pelo contato com o grande volume de ar fresco do reservatório. A água, mais pesada, repousa no fundo do tanque e deve ser diariamente, eliminada por intervenção manual.

Rede de distribuição do ar comprimido

Provocada pela sempre crescente racionalização e automatização das instalações industriais, a necessidade de ar nas fábricas está crescendo. Cada máquina e cada dispositivo requer sua quantidade de ar que está sendo fornecido pelo compressor, através da rede distribuidora. O diâmetro das tubulações deve ser capaz de alimentar cada ponto de distribuição e manter uma carga de ar necessária para manter em operação, cada ponto de utilização.

A escolha do diâmetro da tubulação não é realizada por quaisquer fórmulas empíricas ou para aproveitar tubos por acaso existentes em depósito, mas sim considerando-se:

- volume corrente (vazão)

- comprimento da rede

- queda de pressão admissível

- pressão de trabalho

- número de pontos de estrangulamento da rede

Rede de distribuição em circuito aberto

Consiste de uma tubulação única fornecedora de pressão. O ar do compressor atua em toda extensão da tubulação, que possui em posições estratégicas, os pontos de distribuição do ar.

Rede de distribuição em circuito fechado

Geralmente as tubulações principais são montadas em circuito fechado. Partindo da tubulação principal, são instaladas as ligações em derivação. Quando o consumo de ar é muito grande, consegue-se mediante este tipo de montagem, uma alimentação uniforme. O ar flui em ambas as direções.

PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO PARA ACIONAMENTO DE ATUADORES

Somente na prática é que encontramos exemplos onde se deve dar muito valor à qualidade do ar comprimido. Impurezas em forma de partículas de sujeira ou ferrugem, restos de óleo e umidade levam, em muitos casos à falha em instalações e avarias nos elementos pneumáticos. Devido a isso, todo sistema pneumático deve possuir elementos que provoquem a filtragem e a devida limpeza do ar a ser utilizado.

Na preparação do ar comprimido a ser utilizado no sistema, encontramos três elementos básicos: Filtro, Regulador de Pressão e Lubrificador.

Filtro de ar comprimido

Sua função é reter as partículas de impureza, bem como a água condensada presentes no ar que por ele passa. O ar comprimido ao entrar no copo do filtro, é forçado a um movimento de rotação por meio de "rasgos direcionais". Com isso, separam-se as impurezas maiores, bem como as gotículas de água, por meio da força centrífuga e depositam-se no fundo do copo. O líquido condensado acumulado no fundo do copo deve ser eliminado, o mais tardar ao atingir a marca do nível máximo, já que se isto não ocorrer, o líquido será arrastado novamente pelo ar que passa. Para tal prática, basta abrir o parafuso de dreno no fundo do copo indicador. Alguns filtros possuem dreno automático. As partículas sólidas, maiores que a porosidade do filtro, serão retidas por este. Com o tempo, o acúmulo destas partículas impede a passagem do ar. Portanto, o elemento filtrante deve ser limpo ou substituído a intervalos regulares.

Regulador de pressão

Tem por função manter constante a pressão de trabalho, independente da pressão fornecida pelo compressor de ar ou mesmo do consumo do ar nos pontos de trabalho. A pressão é regulada por meio de uma membrana. Uma das faces da membrana é submetida à pressão de trabalho, enquanto que do outro lado da membrana, atua uma mola cuja pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem.

Lubrificador de ar comprimido

O lubrificador tem a tarefa de abastecer suficientemente, com materiais lubrificantes, os elementos pneumáticos. Os materiais lubrificantes são necessários para garantir um desgaste mínimo dos elementos móveis, manter tão mínimos quanto possível as forças de atrito e proteger os aparelhos contra a corrosão.

Lubrificadores de óleo trabalham, geralmente, segundo o princípio venturi. Segundo este princípio, a diminuição do diâmetro da tubulação por onde passa o ar acarreta um aumento de sua velocidade e por conseqüência acarreta uma queda de pressão na linha de diminuição de área. Com isso, o venturi lubrificador começa a funcionar automaticamente, quando houver fluxo, empurrando o óleo lubrificante para as linhas de utilização do trabalho.

Unidade de condicionamento

A unidade de condicionamento é a combinação de um filtro de ar comprimido, um regulador de pressão de ar comprimido e de um lubrificador de ar comprimido, tudo num conjunto único o que facilita a manutenção dos três itens mais importantes para a operação de um sistema pneumático: a filtragem para manter o ar absolutamente limpo, a regulagem da pressão para limitar a carga de trabalho dos equipamentos e a lubrificação das partes móveis dos mecanismos, para manter seus movimentos livres e uniformes, este elemento é normalmente chamado de lubrefil.

DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO

Ovalor da pressão é normalmente indicado com um manômetro, do qual existe diferentes dispositivos internos de comando, sendo mais usado o tipo “tubo de Bourbon” que consiste de um tubo oco de forma elíptica que tende a se esticar quando lhe é aplicado pressão e, quando cessa esta pressão o tubo volta a sua posição inicial de repouso. Neste tubo é preso um ponteiro que ao se movimentar passa por uma escala graduada de indicação de pressão.

ACIONAMENTO DE ATUADORES PNEUMÁTICOS

Os atuadores pneumáticos, cilindros ou motores, são sempre acionados pelas válvulas direcionais. Veremos a seguir uma série de acionamentos:

ATUADORES PNEUMÁTICOS

São dispositivos que convertem a energia (pressão) contida no ar comprimido, em trabalho. Nos circuitos pneumáticos, os atuadores são ligados mecanicamente à carga a ser movimentada e assim, ao ser influenciado pelo ar comprimido, sua energia é convertida em força ou torque, que é transmitida à carga.

São os cilindros, os motores pneumáticos. A energia pneumática será transformada, por cilindros pneumáticos, em movimentos retilíneos e pelos motores pneumáticos em movimentos rotativos.

Na atuação linear encontramos na pneumática os seguintes tipos de cilindros: cilindro de ação simples (retorno por mola), cilindro de ação dupla com haste simples, cilindro de ação dupla com haste dupla e eventualmente algum outro tipo de cilindro semelhante a um destes citados, porém com alguma variação interna, como veremos mais adiante.

CLASSIFICAÇÃO DOS ATUADORES PNEUMÁTICOS

Estão divididos em três grupos:

-Os que produzem movimentos lineares: são constituídos de componentes que convertem a energia pneumática em movimento linear ou angular. São representados pelos Cilindros Pneumáticos. Dependendo da natureza dos movimentos, velocidade, força ou tipo, haverá um tipo adequado para cada função.

-Os que produzem movimentos rotativos: convertem a energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor (torque) contínuo. São representados pelos Motores Pneumáticos e as Turbinas Pneumáticas.

-Os que produzem movimentos oscilantes: convertem energia pneumática em energia mecânica, através do movimento torsor (torque) limitado por um número de graus ou movimentos. São representados pelos Osciladores Pneumáticos ou Atuadores Giratórios.

CRITÉRIOS PARA SELEÇÃO DE ATUADOR PNEUMÁTICO

  • Tipo de movimento a executar: rotativo ou linear

  • Sentido de rotação e inversão

  • Número de rotações e velocidade

  • Torque e Força a executar

  • Potência a desenvolver

  • Uniformidade da força e velocidade

  • Características em relação às influências ambientais internas e externas

  • Aspectos ergonométricos

ATUADORES LINEARES – CILINDROS PNEUMÁTICOS

cilindros se diferenciam entre si por detalhes construtivos, em função de suas características de funcionamento e utilização. Basicamente, existem dois tipos de cilindros:

Simples ação ou dupla ação. Além de outros

O cilindro de simples ação recebe esta denominação porque utiliza ar comprimido para conduzir trabalho em um único sentido do movimento, seja para avanço ou retorno.

Quando um cilindro pneumático utiliza ar comprimido para produzir trabalho em ambos os sentidos de movimento (avanço e retorno), diz-se que é um cilindro de Dupla, o tipo mais comum de utilização.

O avançamento da haste do cilindro sempre vai ter mais força que o retorno por possuir uma área maior, veja o exemplo abaixo.

Um cilindro de dupla ação possui o diâmetro de êmbolo de 80 mm e o diâmetro de haste de 25 mm. A pressão de trabalho do cilindro é de 6 bar (60 N/cm2). Quais são as forças teóricas que ele desenvolve no curso de avanço e retorno?

Solução: calcular as áreas maior e menor do cilindro

A > = 3,14 x 80 x 80 = 5024 mm2

4

A < = 3,14 x (80-25 x 80-25) = 2826 mm2

4

Calcular a força exercida

Força avanço = Pressão x área = 6 kgf/cm2 x 50,24 cm2 = 301,8 kg

Força recuo = Pressão x área = 6 kgf/cm2 x 28.26 cm2 = 169.44 kg.

Cilindro de simples ação recuo

Cilindro de simples ação avanço

Cilindro de membrana

Cilindro tipo fole

Cilindro de dupla ação

Cilindro de dupla ação com haste passante

Cilindro de dupla ação sem haste

Cilindro de pressão diferencial

Cilindro com trava

VÁLVULAS DIRECIONAIS PNEUMÁTICAS

As válvulas pneumáticas são aparelhos de comando ou de regulagem de partida, parada e direção. Elas comandam também a pressão ou a vazão do meio de pressão armazenada em um reservatório ou movimentada por um compressor. A denominação "válvula" é válida, correspondendo à linguagem internacionalmente usada, para todos os tipos de construção: registros, válvulas de esfera, válvulas de assento, válvulas direcionais, etc. Esta validade é definida pela norma DIN 24 300, conforme recomendação da CETOP (Comissão Européia de Transmissões Óleo - Hidráulica e Pneumática).

Esquemas pneumáticos usam símbolos para a descrição de válvulas, símbolos estes que não caracterizam o tipo de construção, mas somente a função das válvulas. As válvulas simbolizam-se com quadrados e o número de quadrados unidos indica o número de posições que uma válvula pode assumir. A função e o número de vias são desenhados nos quadrados. As linhas indicam as vias de passagem, as setas a direção do fluxo. Fechamentos são indicados dentro dos quadrados com tracinhos transversais

A denominação de uma válvula depende do número de vias (conexões) e do número das posições de comando. O primeiro número indica a quantidade de vias e o segundo número indica a quantidade das posições de comando da válvula. As conexões de pilotagem (comando da válvula por pressão) não são consideradas como vias.

As válvulas direcionais pneumáticas são, portanto os componentes dos circuitos pneumáticos que recebem nossos comandos, comandos do computador ou comandos do CLP, para acionar com isso os elementos de trabalho (atuadores). É através delas que damos partida nos atuadores e são elas que determinam o tempo que os atuadores permanecerão pressurizados ou acionados.

NÚMERO DE POSIÇÕES DAS VÁLVULAS DIRECIONAIS

A simbologia do número de posições das válvulas direcionais segue uma lógica de fácil entendimento e dão uma idéia de seu funcionamento real. Basicamente seus símbolos são em forma de quadradinhos, no mínimo dois, que significam o número de posições que a válvula poderá assumir.

Uma válvula direcional simbolizada com dois quadradinhos significa que ele tem duas posições. Quando possuir três quadradinhos, três posições; quatro quadradinhos, quatro posições e assim por diante.

Exemplos a seguir:

NÚMERO VIAS DAS VÁLVULAS DIRECIONAIS

As vias das válvulas direcionais são as suas ligações de ar, conectadas através das tubulações provenientes dos mais diversos locais do circuito. São representadas externamente através de traços contínuos, onde serão conectadas as mangueiras de ar. Internamente, são representadas através de setas direcionais que indicam o caminho seguido pelo ar, na posição (quadradinho) desenhada. Uma regra básica é que o ar segue sempre na direção da seta, nunca contra ela. Podemos encontrar, também, internamente o símbolo de bloqueio de ar que indica a NÃO passagem do mesmo na posição (quadradinho) desenhada.

As letras ao lado das vias significam: P = pressão, A = utilização (alternada), B = utilização (alternada), S = escape.

Exemplos:

Vias das válvulas direcionais

As válvulas direcionais são comandadas através de sinais elétricos ou mecânicos. Exemplo da atuação de uma válvula direcional de 3 posições.

SIMBOLOGIA PARA AS VÁLVULAS DIRECIONAIS

VALVULAS AUXILIARES

Válvula reDUTORA de fluxo VARIÁVEL COM RETENÇÃO

Também conhecida como "válvula reguladora de velocidade", nesta válvula a regulagem de fluxo é feita somente em uma direção. Uma válvula de retenção fecha a passagem numa direção e o ar pode fluir somente através da área regulada. Em sentido contrário, o ar passa livre através da válvula de retenção aberta. Empregam-se estas válvulas para a regulagem da velocidade em cilindros ou motores pneumáticos.

Regulagem da entrada do ar (regulagem primária)

Nesta situação, a regulagem de fluxo é feita somente no sentido de pressão do ar para a unidade acionadora (cilindro pneumático). O retorno do ar é livre, através da válvula de retenção.

Regulagem de Exaustão (regulagem secundária)

A regulagem é feita na exaustão do ar que volta do cilindro pneumático. Na entrada da pressão, a válvula de retenção permite o fluxo livre.

OBS. - a válvula reguladora de fluxo melhora em muito, a conduta do avanço dos cilindros pneumáticos, é comumente encontrada em suas linhas de atuação, e deve ser posicionada sempre na linha de exaustão do ar.

VÁLVULA LIMITADORA DE PRESSÃO

São as válvulas de alívio de pressão que limitam a pressão de ar do circuito pneumático, em caso de falha do regulador de pressão. Sua regulagem deverá estar sempre acima da pressão de trabalho do regulador e, em caso de falha deste, ela entrará em funcionamento limitando a pressão do circuito. O excesso de ar é enviado à atmosfera.

Válvula alternadora OU ISOLAMENTO (função lógica "ou")

Também chamada "válvula de comando duplo ou válvula de dupla retenção". Esta válvula tem duas entradas, X e Y, e uma saída A. Entrando ar comprimido em X, a esfera fecha a entrada Y e o ar flui de X para A. Em sentido contrário, quando o ar flui de Y para A e a entrada X será fechada.

Esta válvula também seleciona os sinais das válvulas pilotos proveniente de diversos pontos e evita o escape do ar através de uma segunda válvula. Ela é muito utilizada quando se precisa garantir o acionamento de um cilindro pneumático, por duas fontes distintas. Estando no caminho de atuação do cilindro, ela garante sempre seu acionamento por qualquer uma das fontes (muito útil em situações de emergências). Ver figura no final da apostila.

Válvula ALTERNADORA (função lógica "E")

Assim como na válvula de isolamento, também possui três orifícios no corpo. A diferença se d· em função de que o ponto de utilização ser· atingido pelo ar, quando duas pressões, simultaneamente ou não, chegarem às entradas. O que primeiro chegar, ou ainda a de menor pressão, se autobloquear·, dando passagem para o outro sinal. São utilizadas em funções lógicas "E", bi manuais simples ou garantias de que um determinado sinal só ocorra após, necessariamente, dois pontos estarem pressurizados.

ATUADORES LINEARES (CILINDROS)

C O M A N D O S D A S V Á L V U L A S D I R E C I O N A I S

Por solenóide (eletricamente)

V Á L V U L A S DE C O N T R O L E DE P R E S S Ã O

C O M P O N E N T E S D E V Á C U O

V Á L V U L A S D E F L U X O

C O N D U T O R E S

C O M P R E S S O R E M O T O R E S

S E N S O R E S

ELETROPNEUMÁTICA

Os solenóides são bobinas eletromagnéticas que, quando energizadas, geram um campo magnético capaz de atrair elementos com características ferrosas, comportando-se como um imã permanente.

Numa eletroválvula, hidráulica ou pneumática, a bobina do solenóide é enrolada em torno de um magneto fixo, preso à carcaça da válvula, enquanto que o magneto móvel é fixado diretamente na extremidade do carretel da válvula. Quando uma corrente elétrica percorre a bobina, um campo magnético é gerado e atrai os magnetos, o que empurra o carretel da válvula na direção oposta à do solenóide que foi energizado. Dessa forma, é possível mudar a posição do carretel no interior da válvula, por meio de um pulso elétrico. Em eletroválvulas pneumáticas de pequeno porte, do tipo assento, o êmbolo da válvula é o próprio magneto móvel do solenóideQuando o campo magnético é gerado, em conseqüência

da energização da bobina, o êmbolo da válvula é atraído, abrindo ou fechando diretamente as passagens do ar comprimido no interior da carcaça da válvula.

Os circuitos eletropneumáticos são esquemas de comando e acionamento que representam os componentes pneumáticos e elétricos empregados em máquinas e equipamentos industriais, bem como a interação entre esses elementos para se conseguir o funcionamento desejado e os movimentos exigidos do sistema mecânico. Enquanto o circuito pneumático representa o acionamento das partes mecânicas, o circuito elétrico representa a seqüência de comando dos componentes pneumáticos para que as partes móveis da máquina ou equipamento apresentem os movimentos finais desejados.

E para montar um diagrama eletropneumáticao utiliza-se o diagrama pneumático normal onde os acionamentos manuais/mecanicos são substituidos contatores/relés ou solenoides, e os elementos de entrada (fornecedores de sinais) são botões/fim de curso/pressostatos/sensores indutivos ou magnéticos e demais componentes utilizados em diagramas elétricos.

HIDRÁULICA

O termo Hidráulica derivou-se da raiz grega Hidro, que tem o significado de água, por essa razão entendem-se por Hidráulica todas as leis e comportamentos relativos à água ou outro fluido, ou seja, Hidráulica é o estudo das características e uso dos fluidos sob pressão.

Divisões da Hidráulica e aplicações

Definição de Pressão Pressão é a força exercida por unidade de superfície. Em hidráulica, a pressão é expressa em kgf/cm2, atm ou bar. A pressão também poderá ser expressa em psi (Pound per square inch) que significa libra força por polegada quadrada, abrevia-se lbf/pol2.

Lei de Pascal A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais. Vamos supor um recipiente cheio de um líquido, o qual é praticamente incompressível.

Princípio da Prensa Hidráulica (multiplicação de força)

Velocidade x Vazão Nos sistemas dinâmicos, o fluido que passa pela tubulação se desloca a certa velocidade. Esta é a velocidade do fluido, que de modo geral é medida em centímetros por segundo (cm/seg.). O volume do fluido passando pela tubulação em um determinado período de tempo é a vazão (Q = V.A), em litros por segundo (l/s).

Para encher um recipiente de 20 litros em um minuto, o volume de fluido em um cano de grande diâmetro deve passar a uma velocidade de 300 cm/s. No tubo de pequeno diâmetro, o volume deve passar a uma velocidade de 600 cm/s para encher o recipiente no tempo de um minuto. Em ambos os casos a vazão é de 20 litros/minuto, mas as velocidades do fluido são diferentes.

Grupo de acionamento e reservatório hidráulico A função de um reservatório hidráulico é conter ou armazenar o fluido hidráulico de um sistema. Do que consiste um Reservatório Hidráulico Os reservatórios hidráulicos consistem de quatro paredes (geralmente de aço); uma base abaulada; um topo plano com uma placa de apoio, quatro pés; linhas de sucção, retorno e drenos; plugue do dreno; indicador de nível de óleo; tampa para respiradouro e enchimento; tampa para limpeza e placa defletora (Chicana).

Filtros hidráulicos

Todos os fluidos hidráulicos contêm certa quantidade de contaminantes. A necessidade do filtro, no entanto, não é reconhecida na maioria das vezes, pois o acréscimo deste componente particular não aumenta, de forma aparente, a ação da máquina.

Bombas hidráulicas: Generalidades As bombas são utilizadas nos circuitos hidráulicos, para converter energia mecânica em energia hidráulica. A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba, o que permite que a pressão atmosférica force o fluido do tanque, através da linha de sucção, a penetrar na bomba. A bomba passará o fluido para a abertura de descarga, forçando-o através do sistema hidráulico. Tipos de bombas:

Bombas de engrenagens externas

Bombas de engrenagens internas

Bomba Tipo Gerotor

Bombas de Palheta

Bombas de pistão

Bombas de Pistão Axial de Volume Variável

Bombas de Pistões Radiais

VÁLVULAS DE CONTROLE DE PRESSÃO

As válvulas, em geral, servem para controlar a pressão, a direção ou o volume de um fluido nos circuitos hidráulicos. As válvulas que estudaremos nesta unidade são do tipo controladoras de pressão, que são usadas na maioria dos sistemas hidráulicos industriais. Essas válvulas são utilizadas para:

 Limitar a pressão máxima de um sistema;

 Regular a pressão reduzida em certas partes dos circuitos;

 Outras atividades que envolvem mudanças na pressão de operação.

As válvulas controladoras de pressão são usualmente assim chamadas por suas funções primárias abaixo relacionadas.

 Válvula de Segurança

 Válvula de Seqüência

 Válvula de Descarga

 Válvula Redutora de Pressão

 Válvula de Frenagem

 Válvula de Contrabalanço

Válvula de Contrabalanço no Circuito

Num circuito de uma prensa, quando a válvula direcional remete fluxo para o lado traseiro do atuador, o peso fixado à haste cairá de maneira incontrolável. O fluxo da bomba não conseguirá manter-se. Para evitar esta situação, uma válvula de pressão normalmente fechada é instalada abaixo do cilindro da prensa. O carretel da válvula não conectará as vias principal e secundária até que uma pressão, que é transmitida à extremidade do carretel, seja maior do que a pressão desenvolvida pelo peso (isto é, quando a pressão do fluido estiver presente no lado traseiro

do pistão). Deste modo, o peso é contrabalanceado em todo o seu curso descendente.

Valvulas direcionais

Válvulas de Centro Aberto no Circuito

Uma condição de centro aberto permite o movimento livre do atuador enquanto o fluxo da bomba é devolvido ao tanque a uma pressão baixa.As válvulas de 4 vias, de centro aberto, são muitas

vezes usadas em circuitos de atuadores simples. Nestes sistemas, depois do atuador completar o seu ciclo, o carretel da válvula direcional é centralizado e o fluxo da bomba retorna ao tanque a uma pressão baixa. Ao mesmo tempo, o atuador fica livre para se movimentar. Uma desvantagem da válvula de centro aberto é que nenhum outro atuador pode ser operado quando a válvula estiver centrada.

Condição de Centro Fechado

Uma válvula direcional com um carretel de centro fechado tem as vias P, T, A e B, todas bloqueadas na posição central.

Válvulas de Centro Fechado no Circuito

Uma condição de centro fechado pára o movimento de um atuador, bem como permite que cada atuador individual, no sistema, opere independentemente de um suprimento de força

elemento lógico

O elemento lógico, conhecido também por válvula de cartucho, é aplicado na hidráulica industrial sempre que se faz necessário o comando com segurança de altas vazões e bloqueio de passagem versátil, podendo realizar várias funções. O elemento lógico nada mais é do que uma válvula direcional de duas vias e que, dependendo do tipo de montagem, pode assumir uma infinidade de funções dentro de um circuito hidráulico, há muito tempo, na construção de válvulas controladoras de pressão compostas ou pré-operadas.

Um acumulador armazena pressão hidráulica. Esta pressão é energia potencial, uma vez que ela pode uma vez que ela pode ser transformada em trabalho.

Tipos de Acumuladores

Os acumuladores são basicamente de 3 tipos: carregados por peso, carregados por mola e hidropneumáticos.

Acumuladores Carregados por Peso

Acumuladores Carregados à Mola

Acumuladores Hidropneumáticos

O acumulador hidropneumático é o tipo mais comum de acumulador usado na hidráulica industrial. Esse tipo de acumulador aplica a força do líquido usando um gás comprimido, que age como mola. Nota: Em todos os casos de acumuladores hidropneumáticos de aplicação industrial, o gás usado é o nitrogênio seco. Ar comprimido não pode ser usado por causa do perigo de explosão - vapor ar-óleo.

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