01 - Teoria de pneumatica, Notas de estudo de Engenharia de Manutenção

Baixe 01 - Teoria de pneumatica e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Manutenção, somente na Docsity! Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 1 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Atuadores pneumaticos Automatismos são os meios, os instrumentos, maquinas , processos de trabalho, ferramentas ou recursos capazes de potencializar, reduzir, ou ate mesmo eliminar a ação humana dentro de um determinado processo produtivo, objetivando com isso, é claro, uma otimização e consequentemente melhoria de produção. Automação significa a dinamica organizada dos automatismo, ou seja, suas associaçoes de uma forma otimizada e direcionada à consecução dos objetivos do progresso humano Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 2 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Fluido- É qualquer substancia capaz de escoar e assumir a forma do recipiente que o contem. Pneumatica – Provem da raiz grega “Pneu ma”, Significa fôlego, vento. Logo pneumática é conceituada como sendo a matéria que trata dos movimentos e fenômenos dos gases. Eletropneumatica- Ramo da pneumática que utiliza a energia elétrica CC ou CA Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 5 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO Para a produção de ar comprimido são necessários compressores, os quais comprimem o ar para a pressão de trabalho desejada. Na maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos se encontra, geralmente, uma estação central de distribuição de ar comprimido. Não é necessário calcular e planejar a transformação e transmissão da energia para cada consumidor individual. A instalação de compressão fornece o ar comprimido para os devidos lugares através de uma rede tubular. Instalações móveis de produção são usadas, principalmente, na indústria de mineração, ou para máquinas que freqüentemente mudam de local. Já ao projetar, devem ser consideradas a ampliação e aquisição de outros novos aparelhos pneumáticos. Por isso é necessário sobredimensionar a instalação para que mais tarde não venha se constatar que ela está sobrecarregada. Uma ampliação posterior da instalação se torna geralmente muito cara. Muito importante é o grau de pureza do ar. Um ar limpo garante uma longa vida útil da instalação. A utilização correta dos diversos tipos de compressores também deve ser considerado. Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 6 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle • Unidades de Medida de Pressão: N/m2 (Newton por metro quadrado), chamada de pascal [Pa]; 1 N/m2 = 1Pa; kgf/cm2 (quilograma força por centímetro quadrado); lbf/pol2 (libra força por polegada quadrada) = psi (Pound Square Inch); dyn/cm2 (dina por centímetro quadrado); Bar, equivalente a 106 dyn/cm2. Pressão Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 7 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle O conceito técnico define: •temperatura normal = 293 k (20ºC) •pressão normal = 0,980 bar •O conceito físico define: •temperatura normal = 273 (0º) •pressão normal = 1,013 bar •Conversões: •1kgf/cm2 = 14,223 psi •1bar = 14,503 psi •1ATM = 14,7 psi •1 litro de ar = 1,29 g Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 10 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Exemplo de fluxograma Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 11 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Sistema de ar comprimido Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 12 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Compressor alternativo dois estágios Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 15 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Compressores tipo parafuso Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 16 Compressor de parafuso: este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos convexos e o outro uma depressão côncava, sendo denominados, respectivamente, rotor macho e rotor fêmea. Pode ser acionado por engrenagens isoladas dos rotores ou pelo rotor macho. Consome mais energia que o compressor alternativo. Registra uma pressão de trabalho de 3 kg/cm2 a 17 kg/cm2 e um volume de ar produzido de 18 m/min a 600 m/min. Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 17 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Compressor alternativo Compressor de simples efeito: este tipo de compressor leva este nome por ter somente uma câmara de compressão, ou seja, apenas a face superior do pistão aspira e comprime o ar, pois a câmara formada pela face inferior está conectada ao cárter. Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 20 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Compressores Scroll Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 21 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Compressor Centrífugo Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 22 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Compressor Centrífugo Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 25 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 26 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle SECADOR POR ABSORÇÃO Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 27 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Preparação Estas são algumas considerações a serem observadas na preparação do ar comprimido: •. a impureza no ar comprimido provoca, em muitos casos, a interrupção nas instalações pneumáticas, podendo inclusive destruir os elementos pneumáticos; . é importante dar maior atenção à umidade presente no ar comprimido, pois ela é prejudicial aos elementos pneumáticos. •. para eliminar o condensado na rede de condutores de ar comprimido, utilizam-se os refrigeradores intermediários e finais; •. o ar comprimido, quando com umidade (água), deve ser secado, e, para isso, •existem os seguintes processos: - secagem por adsorção (processo químico); - secagem por absorção (processo físico); - secagem por refrigeração. Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 30 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Lubrificador Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 31 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Lubrificador Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 32 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Manômetro Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 35 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Secagem por adsorção Ciclo de recuperação Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 36 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Unidade de Condicionamento ou Lubrefil Simbologia Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 37 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Esquematização da Produção, Armazenamento e Condicionamento do Are Comprimido 1 - Filtro de Admissão 2 - Motor Elétrico 3 - Separador de Condensado 4 - Compressor 5 - Reservatório 6 - Resfriador Intermediário 7 - Secador 8 - Resfriador Posterior 1 2 3 4 8 6 5 7 Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 40 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Cilindro simples ação Repouso ; recuo Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 41 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Cilindro simples ação Acionado ; avanço Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 42 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Cilindro de Ação Dupla A força do ar comprimido movimenta o pistão do cilindro de ação dupla em duas direções. Será produzida uma determinada força no avanço, bem como no retrocesso. Cilindros de ação dupla são utilizados especialmente onde é necessário também em retrocesso, exercer uma função de trabalho. O curso, em princípio, é ilimitado, porém, é importante levar em consideração a deformação por flexão e flambagem. A vedação aqui, efetua-se mediante êmbolo (pistão de dupla vedação). Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 45 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle VÁLVULAS DE CONTROLE PNEUMÁTICO Denominam-se válvulas os elementos emissores de sinal e de comando que influenciam os processos de trabalho. Válvulas são aparelhos de comando ou de regulagem, de partida, parada e direção. São simbolizadas por quadrados que, unidos e de acordo com a sua quantidade, indicam o número de posições que podem assumir. A função e o número de vias das válvulas são desenhados nos quadrados. Para intensificação e uma ligação correta das válvulas, marcam-se as vias, considerando: . vias para utilização (saídas): A – B – C – D ou 2 – 4 – 6 – 8 . linhas de alimentação (entrada): P ou 1 . escapes (exaustão): R – S – T ou 3 – 5 – 7 . linha de comando (pilotagem): Z – Y – X ou 12 – 14 – 16 Segundo as suas funções, as válvulas subdividem-se em: •. direcionais •. de bloqueio •. de pressão •. de fluxo (vazão) •. de fechamento Válvulas Direcionais A denominação de uma válvula direcional depende do número de vias (conexões) e do número das posições de comando. As conexões de pilotagem não são consideradas como vias. Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 46 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Muscular • geral •- por botão •- por alavanca •- por pedal Mecânico •- apalpador •- por mola •- por rolete •- por rolete escamoteável (gatilho) Elétrico •- por eletroímã (bobina- solenóide) •- com um enrolamento ativo •- com dois enrolamentos ativos no mesmo sentido •- com dois enrolamentos ativos em sentido contrário Pneumático •- por acréscimo de pressão (positivo) •- por decréscimo de pressão (negativo) •- sevopiloto positivo -servopiloto negativo Combinado •- por eletroímã e válvula de servocomando •- por elétroímã ou váuvula servocomando Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 47 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvulas controladora de Fluxo. Subdividem-se em: •Válvula de controle de fluxo fixa bidirecional. •Válvula de controle de fluxo variavel bidirecional. •Válvula de controle de fluxo variavel unidirecional. Válvulas de Bloqueio Estas válvulas têm as seguintes características: •- alternadora (elemento OU) •- retenção com mola. • retenção sem mola •- escape rápido •- de duas pressões (de simultaneidade; elemento E) Válvulas controladora de Pressão Subdividem-se em: •Válvula de alivio ou reguladora de pressão •Válvula de sequencia. •Válvula reguladora de pressão. Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 50 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula 3 vias normalmente aberta ; assento esférico Valvula de duas posições Tres vias Repouso Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 51 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula 3 vias normalmente aberta ; assento esférico Atuada Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 52 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Repouso Válvula 3 vias normalmente aberta ; sede disco Acionada por pino Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 55 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvulas de cinco vias Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 56 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula 3 vias normalmente fechada; sede disco Acionada por piloto Repouso Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 57 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Atuada Válvula 3 vias normalmente fechada; sede disco Acionada por piloto Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 60 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Piloto 14Válvula 5 vias Acionada por piloto Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 61 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Prevenção e Drenagem para o Condensado Are Comprimido Separador Armazenagem de Condensados Drenos Automáticos Inclinação 0,5 a 2% do Comprimento Purgadores Unidade de Condicionamento (Utilização) Conexões Instantâneas Comprimento Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 62 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvulas de Controle Direcional 5 31 4 2 14 12 Simbologia Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 65 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Tipos Construtivos Simbologia 1 2 Válvula de Controle Direcional 2/2 Acionada por Rolete, Retorno por Mola, N.F, Tipo Assento com Disco Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 66 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula de Controle Direcional 3/2 Acionada por Pino Retorno por Mola, N.F., Tipo Assento Cônico Simbologia 31 2 A a2 2 31 Exemplo de Aplicação Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 67 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula de Controle Direcional 3/2 Acionada por Piloto, Retorno por Mola, N.F., Tipo Assento com Disco 12 12 3 3 2 2 1 1 Exemplo de Aplicação A a0 12 2 1 3 a2 2 1 3 Simbologia 31 2 12 Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 70 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula de Controle Direcional 3/2 Acionada por Solenóide de Ação Indireta, Retorno por Suprimento Interno, N.F., Tipo Assento 2 2 3 1 3 1 D DD Simbologia 3 1 2 Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 71 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle 12 10 A 2 a0 1 3 2 1 3 2 1 3 a2 a1 Válvula 3/2 Acionada por Duplo Piloto Positivo 2 12 12 3 1 2 3 1 10 10 Simbologia 31 2 12 10 Exemplo de Aplicação Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 72 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle 12 21 3 Válvula 3/2 de Partida Suave/Partida Rápida Simbologia 3 1 2 12 Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 75 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula de Controle Direcional 5/2, Acionamento por Simples Solenóide Indireto, Tipo Distribuidor Axial Simbologia 35 4 2 1 Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 76 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula 5/2, Acionamento por Duplo Piloto Positivo, Tipo Distribuidor Axial 5 1 3 5 1 3 4 2 4 2 14 12 14 12 Simbologia 35 4 2 1 14 12 A 14 12 a0 5 24 3 1 a2 2 31 a1 2 31 Exemplo de Aplicação Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 77 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula 5/3, Acionada por Duplo Piloto, Centrada por Mola, C.F., Tipo Distribuidor Axial 5 1 3 5 1 3 5 1 3 4 2 4 2 4 2 14 12 14 12 14 12 Simbologia 35 24 1 14 12 Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 80 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula de Retenção com Mola 2 1 2 1 Simbologia 12 Válvula de Escape Rápido 3 2 1 3 2 1 Simbologia 31 2 Elementos Auxiliares Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 81 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Válvula de Isolamento, Elemento "OU" 1 1 2 1 1 2 Simbologia 11 2 A a0 12 1 2 3 a4 1 2 3 a2 1 2 3 a.02 1 1 2 Exemplo de Aplicação Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 82 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Simbologia 11 2 A a0 12 1 2 3 a2 1 2 3 a.02 1 1 2 a4 1 2 3 Válvula de Simultaneidade (Elemento E) Exemplo de Aplicação 1 1 2 1 1 2 Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 85 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle 12 2 1 t1 0 12 2 1 t1 0 Simbologia Temporizador Pneumático 1 3 9 10 P a S Funcionamento 5 6 2 4 7 8 P S S a a P Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 86 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Exemplo de Aplicação A 1 2 3 a3 a0 1214 5 4 a2 2 31 2 31 P a S a5 a.01 a.02 Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 87 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Adaptador para conexão do cilindro Anel de fixação Pneumático Elétrico Eletrônico Módulos conectáveis & Simbologia aP S Captadores de Queda de Presto Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 90 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Contador de Impulsos Microprocessado Os contadores de impulsos microprocessados foram desenvolvidos para aplicações industriais onde precisão, repetibilidade e confiabilidade são fundamentais para garantir o uso destes aparelhos em serviços contínuos, sob as mais rígidas condições de trabalho. Possui memória permanente, tipo EEPROM, o que dispensa o uso de baterias, pois em caso de falta de energia sua memória armazena não só a contagem indicada no display bem como os dados programados. Características: •Programável pelas teclas frontais. •Contagem UP/OWN(progressiva ou regressiva). •Fator de multiplicação ajustável entre 0,001 a 9999 ou 0,00001 a 999999. •Tempo de pulso de saída com duração ajustável. •Filtro de entrada de contagem ajustai. •Tres entradas configuráveis com alimentação, 24 Vcc – 50 mA, próprias para sensores: •Entrada E1 para dispositivos com saída NPN. •Entrada E2 para dispositivos com saída PNP. •Entrada E3 para dispositivos com saída NPN. •Duas pre-determinaçoes com saida à rele 5 A, 250 Vca. •Reset automático ou manual (local ou remoto). •Protegido por senha. Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 91 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Funcionamento Operação em contagem progressiva (UP): Inicia em zero. Ao atingir o 1º e o 2º valor respectivamente os relés de saída são ativados ou desativados dependendo do modo de programação. Operação em contagem regressiva (DOWN):Inicia no valor da maior pre-determinação. Ao atingir o valor da menor pre- determinação e quando chegar a zero os relés de saída são ativados ou desativados, dependendo do modo de programação. Para reinicio da operação programa-se o tipo de reset desejado que pode ser automático ou manual sendo este local (tecla reset) ou remoto (entrada E1 e E2). Também por comando externo ( na entrada E3), é possível inibir-se a contagem. Tabela dos parâmetros ajustaveis. •PrE1 – Pré – determinaçao da saida S1 . O maior valor determina a parada ou reset. 5 •PrE1 – Pré – determinaçao da saida S2 . O maior valor determina a parada ou reset. 10. •Senha – Para se gravar uma nova senha, manter pressionado o 5º toque da senha anterior até o display apagar, em seguida digitar a nova senha com 5 toques. •Modo – Conforme tabela especifica. •T.Pul – Tempo de pulso de reset (ajustavel de 0,01 a 99,99 seg. ) •FAt – Fator de multiplicaçao (de 0,001 a 9999 ou 0,00001 a 999999). •MEMo./rESE – Memoriza ou não a contagem. •PnP/nPn – Seleciona a entrada de contagem (E1 =nPn ou E2=PnP). •FILt. – Frequencia de amostragem do filtro de entrada de contagem. - ini – lento com tempo de inibiçao para contatos - 100, 350, 700,1400Hz = Medio para sensores indutivos. - 2000Hz – rapido para encoders. Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 92 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle •t.ini – tempo de inibiçao ( 0,01 a 99,99 seg.) •U-d ou E.ini – Programação da entrada E3. •UP/down – Seleçao do sentido de contagem UP=sobe, DOWN=desce. SUb/dESC – Conta na subida ou descida do pulso. rSt.Cr/rSt.n – Conta ou não conta durante o reset. Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 95 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle AtuadoDesatuado Peça em Movimento Distância de Sensibilidade S P Alimentação de 3 a 8 bar Fil tro - Regulador Px a Relé Amplificador a: Sinal envi ado do detector fluídico (0,5 a 2 mbar) Ar de supr imento filt rado, seco e regulado ( Px= 100 a 300 mbar) Objeto a ser detectado Sensor fluídico a Relé Amplificador Desacionado 3 1 2 4Px a S Acionado 3 1 Px a S 6 Acionador Manual Auxiliar 2 5 4 Pxa Pxa Sensor Fluídico de Proximidade Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 96 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle Simbologia a P Sb S P a b A B Módulo de Segurança Bimanual Sensores e atuadores_Atuadores Pneumaticos 97 Prof. Edilson A. da Silva Curso: Automação e controle 1 - Uma força de 2 kgf, é aplicada … 2 - … na tampa móvel cuja área mede 2 cm2 3 - Resultará numa pressão negativa de -1 kgf/cm2 4 - Gerando um vácuo de -1 kgf/cm2, no interior do recipiente 5 - Essa pressão negativa, depressão, é inferior à pressão atmosférica externa a qual está submetido o recipiente 2 cm2 -1 kgf/cm2 2 kgf 1 - O ar comprimido entra pelo pórtico P… 2 - … e sai para atmosfera pelo pórtico R 3 - A restrição provoca um aumento na velocidade do fluxo de ar … 4 - … gerando um vácuo parcial neste orifício, por onde o ar atmosférico penetra do pórtico A 1 - Enquanto o elemento gerador de vácuo estiver sob pressão do ar comprimido… 2 - Elem ento gerador de vácuo 3 - A pressão atmosférica, agindo na superfície externa da ventosa, mantém a ventosa presa à peça 2 - … form a-se um vácuo entre a ventosa e a peça Ventosa Peça P R A Geradores de Vácuo, Ventosas Simbologia P R A