tecnicas de comando pneumatica, Notas de estudo de Tecnologia Industrial

Baixe tecnicas de comando pneumatica e outras Notas de estudo em PDF para Tecnologia Industrial, somente na Docsity! | PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO José Fernando Xavier Faraco Presidente da FIESC Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC Marco Antônio Dociatti Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC 5PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS ÍNDICE DE FIGURAS 1 INTRODUÇÃO A PNEUMÁTICA..............................12 1.1 Principio de Pascal..........................................................................................13 2 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR.............................15 2.1 Compressibilidade do ar..................................................................................15 2.2 Elasticidade do ar............................................................................................15 2.3 Difusibilidade do ar.........................................................................................15 2.4 Expansibilidade do ar.......................................................................................16 2.5 Peso do ar......................................................................................................16 3 GRANDEZA PNEUMÁTICA.....................................17 3.1 Tabela de conversão entre unidades de pressão...................................................18 3.2 Variação da pressão atmosférica........................................................................18 3.3 Tabela de variação da pressão atmosférica...........................................................19 3.4 Tabela de conversão entre unidades de vazão......................................................19 5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO............................25 5.1 Tipos de compressores....................................................................................25 5.2 Compressor de êmbolo de simples estágio........................................................26 5.3 Compressor de êmbolo de duplo estágio...........................................................26 5.4 Compressor de membrana..............................................................................27 5.5 Compressor de palhetas..................................................................................28 5.6 Compressor de parafuso.................................................................................28 5.7 Compressor roots...........................................................................................29 5.8 Turbocompressor radial...................................................................................30 5.9 Turbocompressor axial.....................................................................................31 5.10 Diagrama para seleção de compressores...........................................................32 5.11 Tabela de tipos de regulagem.........................................................................34 5.12 Regulagem por descarga...............................................................................34 5.13 Regulagem por fechamento..........................................................................34 5.14 Regulagem por estrangulamento....................................................................35 5.15 Regulagem intermitente...............................................................................35 6 RESERVATÓRIO DE AR COMPRIMIDO.....................37 6.1 Reservatório de ar...........................................................................................37 7 DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO......................38 7.1 Rede de distribuição ar....................................................................................38 7.2 Rede de distribuição em anel aberto.................................................................39 7.3 Rede de distribuição em anel fechado...............................................................39 6PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 7.4 Rede de distribuição combinada.......................................................................40 7.5 Inclinação, tomadas de ar e drenagem da umidade (Fargon engenharia e indústria)........40 7.6 Curvatura da tubulação....................................................................................41 7.7 Tabela de vazamentos.....................................................................................41 7.8 Tabela de perda de carga.................................................................................44 7.9 Resfriador de ar e separador de condensados (Parker)..........................................45 7.10 Secagem por absorção (Parker).......................................................................46 7.11 Esquematização da secagem por absorção (Parker)............................................47 7.12 Secagem por refrigeração (Parker)..................................................................48 8 UNIDADE DE CONSERVAÇÃO DE AR......................49 8.1 Unidade de conservação de ar (Parker)..............................................................49 8.2 Simbologia detalhada e simbologia simplificada..................................................49 8.3 Filtro de ar comprimido (Parker)........................................................................50 8.4 Regulador de ar comprimido com manômetro....................................................51 8.5 Barômetro tipo tubo de Bourdon (Parker)............................................................52 8.6 Lubrificador...................................................................................................53 8.7 Demonstração do princípio de Venturi...............................................................53 8.8 Tabela de lubrificantes.....................................................................................54 9 VÁLVULAS PNEUMÁTICAS....................................55 9.1 Número de posições.......................................................................................55 9.2 Número de vias..............................................................................................56 9.3 Tabela de meios de acionamento......................................................................56 9.4 Tabela de procedimento de identificação de vias..................................................57 9.5 Simbologia de válvulas NA e NF........................................................................57 9.6 Simbologia de válvula de centro fechado............................................................57 9.7 Simbologia de válvula de centro aberto positivo..................................................57 9.8 Simbologia de válvulas de centro aberto negativo................................................58 9.9 Simbologia de válvulas de memórias.................................................................58 9.10 Simbologia de escape livre.............................................................................58 9.11 Simbologia de escape dirigido........................................................................58 9.12 Simbologia de válvulas em posição de repouso e posição de trabalho....................59 9.13 Válvula alternadora (Festo)............................................................................59 9.14 Exemplo de aplicação da válvula alternadora.....................................................59 9.15 Válvulas de duas pressões (Festo)....................................................................60 9.16 Exemplo de aplicação da válvula de duas pressões.............................................60 9.17 Válvula de escape rápido..............................................................................61 9.18 Exemplo de aplicação de válvula de escape rápido.............................................61 9.19 Válvula de retenção.....................................................................................61 9.20 Válvula reguladora de fluxo bidirecional (Festo).................................................61 9.21 Válvula reguladora de fluxo unidirecional (Festo)...............................................62 9.22 Exemplo de regulagem fluxo primária.............................................................62 9.23 Exemplo de regulagem fluxo secundária..........................................................63 9.24 Válvula limitadora de pressão (Festo)...............................................................63 9.25 Válvula de sequência (Festo)..........................................................................64 9.26 Exemplo de aplicação da válvula de sequência..................................................64 9.27 Válvulas de fechamento................................................................................65 9.28 Exemplo de aplicação de temporizador pneumático normalmente fechado...........65 9.29 Temporizador pneumático NA (Festo)..............................................................66 9.30 Divisor binário (Festo)...................................................................................66 7PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 10 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................67 10.1 Esquema dos tipos de atuadores pneumáticos..................................................67 10.2 Atuadores lineares de simples ação.................................................................67 10.3 Atuadores de mebrana plana (Parker)..............................................................68 10.4 Atuadores lineares de dupla ação (Parker)........................................................68 10.5 Cilindro de impacto (Parker)...........................................................................69 10.6 Cinlindro Tandem (Parker)..............................................................................69 10.7 Cilindro de dupla ação com haste passante (Parker)...........................................70 10.8 Atuador linear de posições múltiplas (Parker)....................................................70 10.9 Cilindro com amortecimento nos fins de curso..................................................71 10.10 Nomograma de pressão e força.....................................................................72 10.11 Nomograma de flanbagem..........................................................................73 10.12 Tabela de dimensionamento das válvulas.......................................................74 10.13 Motor de engrenagem (Parker).....................................................................75 10.14 Motor de palhetas (Parker)...........................................................................75 10.15 Turbomotor (Parker)....................................................................................76 10.16 Motores de pistão (Parker)............................................................................76 10.17 Cilindro rotativo (Festo)................................................................................77 10.18 Oscilador de aleta giratória (Festo).................................................................77 11 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................78 11.1 Designação de elementos por número.............................................................78 11.2 Designação de elementos por letras................................................................80 11.3 Válvula de gatilho........................................................................................80 11.4 Exemplo de sentido de acionamento do gatilho.................................................80 12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO........81 12.1 Representação em seqüência cronológica........................................................81 12.2 Representação gráfica em diagrama de trajeto e passo.......................................82 12.3 Representação gráfica em diagrama de trajeto e tempo......................................83 12.4 Esquema de comando de posição...................................................................83 12.5 Esquema de comando de sistema...................................................................84 13 TECNOLOGIA DO VÁCUO......................................85 13.1 Princípio de geração do vácuo (Parker).............................................................85 13.2 Aplicações do vácuo (Parker)..........................................................................85 13.3 Ventosa padrão (Parker)................................................................................87 13.4 Ventosa com fole (Parker)..............................................................................87 13.5 Caixa de sucção (Parker)................................................................................88 13.6 Diagrama da porcentagem de vácuo para obter a menor área de sucção possível..88 13.7 Exemplo de cálculo de nível de vácuo.............................................................89 13.8 Tabela de forças de levantamento...................................................................89 13.9 Geradores de vácuo (Parker)...........................................................................90 13.10 Efeito Venturi (Parker).................................................................................91 13.11 Comparação entre geradores, ventiladores e bombas de deslocamento positivo.......91 10PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 8.3 Lubrificador de ar comprimido.............................................................52 8.3.1 Princípio de Venturi............................................................................53 8.4 Instalação das unidades de conservação.............................................53 8.4.1 Manutenção das unidades de conservação......................................54 9 VÁLVULAS PNEUMÁTICAS....................................55 9.1 Válvulas direcionais...............................................................................55 9.1.1 Simbologia de válvulas.......................................................................55 9.1.2 Caracteristicas principais...................................................................55 9.1.3 Meios de acionamento......................................................................56 9.1.4 Identificação de vias..........................................................................56 9.1.5 Válvulas NA e NF...............................................................................57 9.1.6 Válvulas CF, CAP e CAN....................................................................57 9.1.7 Válvulas de memórias.......................................................................58 9.1.8 Tipos de escapes...............................................................................58 9.1.9 Válvulas em repouso ou trabalho.......................................................58 9.2 Válvulas de bloqueio.............................................................................59 9.2.1 Válvulas alternadoras (função lógica “OU”).....................................59 9.2.2 Válvulas de duas pressões (função lógica “E”)..................................60 9.2.3 Válvulas de escape rápido.................................................................60 9.2.4 Válvulas de retenção.........................................................................61 9.3 Válvulas de fluxo...................................................................................61 9.3.1 Válvula reguladora de fluxo bidirecional.............................................61 9.3.2 Válvula reguladora de fluxo unidirecional..........................................62 9.3.3 Regulagem fluxo primária (entrada de ar).........................................62 9.3.4 Regulagem fluxo secundária (exaustão de ar)...................................63 9.4 Válvulas de pressão...............................................................................63 9.4.1 Válvula limitadora de pressão............................................................63 9.4.2 Válvula de seqüência.........................................................................64 9.5 Válvulas de fechamento.......................................................................64 9.6 Combinação de válvulas.......................................................................65 9.6.1 Temporizador pneumático NF............................................................65 9.6.2 Temporizador pneumático NA...........................................................66 9.6.3 Divisor binário (flip-flop)....................................................................66 10 ATUADORES PNEUMÁTICOS...............................67 10.1 Atuadores lineares...............................................................................67 10.1.1 Atuadores lineares de simples ação.................................................67 10.1.2 Atuadores de membrana plana........................................................68 10.1.3 Atuadores lineares de dupla ação....................................................68 10.1.4 Cilindro de impacto (percursor).......................................................69 10.1.5 Cilindro Tandem..............................................................................69 10.1.6 Cilindro de dupla ação com haste passante......................................69 10.1.7 Atuador linear de posições múltiplas................................................70 10.1.8 Cilindro de amortecimento nos fins de curso..................................70 10.1.9 Dimensionamento de atuadores lineares........................................71 11PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 10.2 Atuadores rotativos..........................................................................75 10.2.1 Motores de engrenagem................................................................75 10.2.2 Motores de palhetas.......................................................................75 10.2.3 Turbomotores..................................................................................76 10.2.4 Motores de pistão...........................................................................76 10.3 Osciladores...........................................................................................76 10.3.1 Cilindro rotativo...............................................................................76 10.3.2 Oscilador de aleta giratória..............................................................77 10.4 Características dos motores pneumáticos........................................77 11 DESIGNAÇÃO DE ELEMENTOS..............................78 11.1 Designação por números....................................................................78 11.2 Designação por letras..........................................................................80 11.3 Representação das válvulas de gatilho..............................................80 12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO........81 12.1 Sequência de movimentos.................................................................81 12.1.1 Movimentação de um circuito como exemplo................................81 12.1.2 Sequência de movimentos..............................................................82 12.1.3 Representação abreviada em sequência algébrica...........................82 12.1.4 Representação gráfica em diagrama de trajeto e passo...................82 12.1.5 Representação gráfica em diagrama de trajeto e tempo..................82 12.2 Tipos de esquemas...............................................................................83 12.2.1 Esquemas de comando de posição..................................................83 12.2.2 Esquema de comando de sistema...................................................84 13 TECNOLOGIA DO VÁCUO......................................85 13.1 Aplicações do vácuo............................................................................85 13.2 Ventosas...............................................................................................86 13.2.1 Ventosas padrão.............................................................................87 13.2.2 Ventosas com fole...........................................................................87 13.2.3 Caixa de sucção..............................................................................88 13.3 Geradores de vácuo............................................................................90 13.3.1 O efeito Venturi..............................................................................90 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................92 12PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS CAPÍTULO1 INTRODUÇÃO À PNEUMÁTICA 1.1 DESENVOLVIMENTO DA TÉCNICA DO AR COMPRIMIDO O ar comprimido é, provavelmente, uma das mais antigas formas de trans- missão de energia que o homem conhece, empregada e aproveitada para ampliar sua capacidade física. O reconhecimento da existência física do ar bem como a sua utilização mais ou menos consciente para o trabalho são comprovados há milhares de anos. O primeiro homem que, com certeza, sabemos ter-se interessado pela pneumática, isto é, o emprego do ar comprimido como meio auxiliar de tra- balho, foi o grego Ktésibios, que há mais de 2000 anos construiu uma catapulta a ar comprimido. Um dos primeiros livros sobre o emprego do ar comprimido como transmissão de energia data do primeiro século d.C., o qual descreve equipamentos que foram acionados com ar aquecido. Dos antigos gregos provem a expressão pneuma, que significa fôlego, vento e, filosoficamente, a alma. Derivado desta palavra, surgiu, entre ou- tros, o conceito de pneumática, ciência que estuda os movimentos e fenô- menos dos gases. Embora a base da pneumática seja um dos mais velhos conhecimentos da humanidade, somente no século XIX o estudo de seu comportamento e de suas características se tornou sistemático. Porém, pode-se dizer que somen- te a partir de 1950 ela foi realmente introduzida na produção industrial. Antes, porém, já existiam alguns campos de aplicação e aproveitamento da pneumática, como, por exemplo, a indústria mineira, a construção civil e a indústria ferroviária (freios a ar comprimido). A introdução, de forma mais generalizada, da pneumática na indústria começou com a necessidade, cada vez maior, de automatização e racionali- zação dos processos de trabalho. Apesar da rejeição inicial, quase sempre proveniente da falta de conhecimento e instrução, ela foi aceita, e o número de campos de aplicação tornou-se cada vez maior. Hoje, o ar comprimido tornou-se indispensável para a automação indus- trial, que tem como objetivo retirar do ofício do homem as funções de co- mando e regulação, conservando apenas as funções de controle. Um pro- cesso é considerado automatizado quando este é executado sem a inter- venção do homem, sempre do mesmo modo, com o mesmo resultado. 15PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Compressibilidade: Propriedade do ar que permite a redução do seu volu- me sob a ação de uma força externa, resultando no aumento de sua pressão. Figura 2.1: Compressibilidade do ar Elasticidade: Propriedade do ar que possibilita voltar ao seu volume inici- al, uma vez extinta a força externa responsável pela redução de volume. Figura 2.2: Elasticidade do ar Difusibilidade: Propriedade do ar que permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado. Figura 2.3: Difusibilidade do ar CAPÍTULO 2 PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR 16PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Expansibilidade: Propriedade do ar que possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato. Figura 2.4: Expansibilidade do ar Peso: Como toda matéria concreta, o ar tem peso, e este peso é de 1,293 x 10-3 kgf, a 0° C e ao nível do mar. Figura 2.5: Peso do ar 17PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 3.1 PRESSÃO Força exercida por unidade de área. P = pressão F = força A = área 3.1.1 PRESSÃO MANOMÉTRICA É a pressão registrada nos manômetros. 3.1.2 PRESSÃO ATMOSFÉRICA É o peso da coluna de ar da atmosfera em 1 cm2 de área. A pressão atmosférica varia com a altitude, pois, em grandes alturas, a massa de ar é menor do que ao nível do mar. No nível do mar a pressão atmosférica é considerada 1 Atm (1,033 Kgf/cm2). 3.1.3 PRESSÃO ABSOLUTA É a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica. Quando representamos a pressão absoluta, acrescentamos o símbolo (a) após a uni- dade. Exemplo: PSIa, Kgf/cm2a. 3.1.4 UNIDADES DE PRESSÃO Sistema internacional = Pa = N/m2. Unidade métrica = Kgf/cm2, atm, bar. Unidade inglesa = psi (pounds per Square Inches), lb/pol2. CAPÍTULO 3 GRANDEZAS PNEUMÁTICAS 20PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Símbolos gráficos mais utilizados para componentes de sistemas pneu- máticos, segundo a norma ISO1219-1. 4.1 LINHAS DE FLUXO 4.2 FONTES DE ENERGIA CAPÍTULO 4 SIMBOLOGIA/RESUMO 21PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 4.3 ACOPLAMENTOS 4.4 COMPRESSORES 4.5 CONDICIONADORES DE ENERGIA 22PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 4.6 VÁLVULAS DIRECIONAIS 4.7 MÉTODOS DE ACIONAMENTO 25PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 5.1 COMPRESSORES Compressores são equipamentos utilizados para a manipulação de fluidos no estado gasoso, elevando a pressão de uma atmosfera a uma pressão de trabalho desejada. 5.1.1 TIPOS DE COMPRESSORES Dependendo das necessidades desejadas, relacionadas à pressão de tra- balho e ao volume, são empregados compressores de diversos tipos cons- trutivos, os quais são classificados em dois tipos: Deslocamento volumétrico: Baseia-se no princípio da redução de volu- me, ou seja, a compressão é obtida enviando o ar para dentro de um recipi- ente fechado e diminuindo posteriormente este recipiente pressurizando o ar. É também denominado compressor de deslocamento positivo, e é com- preendido como compressor de êmbolo ou de pistão. Deslocamento dinâmico: Baseia-se no princípio de fluxo, succionando o ar de um lado e comprimindo de outro, por aceleração de massa, ou seja, a elevação de pressão é obtida por meio de conversão de energia cinética em pressão, durante a passagem do ar através do compressor (turbina). Classificação dos compressores quanto ao tipo construtivo Figura 5.1: Tipos de compresdores CAPÍTULO 5 PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO 26PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 5.1.2 COMPRESSOR DE ÊMBOLO Este compressor é um dos mais usados e conhecidos, pois é apropriado não só para compressão a pressões baixas e médias, mas também para altas pressões. O campo de pressão é de um bar até milhares de bar. Também é conhecido como com- pressor de pistão. O movimento alternativo é transmitido para o pistão através de um siste- ma de virabrequim e biela, fazendo, assim, ele subir e descer. Iniciando o movimento descendente, o ar é aspirado por meio de válvulas de admissão, preenchendo a câmara de compressão. A compressão do ar tem início com o movimento de subida. Após se obter uma pressão suficiente para abrir a válvula de descarga, o ar é expulso para o sistema. Figura 5.2: Compressor de êmbolo de simples estágio Para a compressão a pressões mais elevadas, são necessários compresso- res de vários estágios, limitando assim a elevação de temperatura e melho- rando a eficiência da compressão. Figura 5.3: Compressor de êmbolo de duplo estágio 27PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão), refrigerado intermediariamente e outra vez comprimido pelo próximo êmbolo de menor diâmetro. Na compressão a altas pressões, faz-se necessária uma refrigeração in- termediária, pois gera alto aquecimento. Os compressores de êmbolo, e ou- tros, são fabricados em execuções refrigeradas a água ou a ar. 5.1.3 COMPRESSOR DE MEMBRANA Este tipo pertence ao grupo dos compressores de êmbolo. Mediante uma membrana, o êmbolo fica separado da câmara de sucção e compressão, quer dizer, o ar não terá contato com as partes deslizantes, ficando sempre livre de resíduos de óleo. Estes compressores são os preferidos e mais empregados na indústria alimentícia, farmacêutica e química, além de pequenas instalações de ar, com pressões moderadas ou na obtenção de vácuo. Figura 5.4: Compressor de membrana 5.1.4 COMPRESSOR DE PALHETAS Em um compartimento cilíndrico, com aberturas de entrada e saída, gira um rotor alojado excentricamente. Ele possui rasgos onde encontramos as palhetas que, em conjunto com a parede, formam pequenos compartimen- tos (células). Quando em rotação, as palhetas serão, pela força centrífuga, apertadas contra a parede. Devido à excentricidade de localização do rotor, há uma diminuição e um aumento das células. As vantagens deste compressor estão em sua construção compacta, bem como no uniforme fornecimento de ar, livre de qualquer pulsação. Podemos encontrá-lo em duas versões: lubrificado ou a seco (não lubrificado). Nos compressores lubrificados, o ar é comprimido juntamente com o óleo, na saída são devidamente separados e resfriados. O ar comprimido passa pelo processo de separação de condensados, seguindo para utilização. O óleo é conduzido para um reservatório e posteriormente levado para a ad- missão, ficando, assim, em um regime fechado. 30PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 5.1.7 TURBOCOMPRESSORES Estes compressores trabalham segundo o princípio de fluxo e são ade- quados para locais onde há consumo relativamente alto e constante. O ar fornecido é isento de óleo. As fontes mais comuns de acionamento destes tipos de compressores são de alta rotação e se constituem, principal- mente, em turbinas de vapor ou gás. São aplicados tipicamente em: indústria petroquímica, indústria aeronáu- tica, indústria espacial, exploração petrolífera, motores de aviões a jato e em altos fornos de siderurgias. Os turbocompressores são construídos em duas versões: radial e axial. 5.1.7.1 Turbocompressor radial O ar é acelerado a partir do centro de rotação, em direção à periferia, ou seja, é admitido pela primeira hélice (rotor dotado de lâminas dispostas radi- almente) axialmente, é acelerado e expulso radialmente. Quando vários estágios estão reunidos em uma carcaça única, o ar é obri- gado a passar por um difusor antes de ser conduzido ao centro de rotação do estágio seguinte, causando a conversão de energia cinética em energia de pressão. A relação de compressão entre os estágios é determinada pelo desenho da hélice, sua velocidade tangencial e a densidade do gás. O resfriamento entre os estágios, a princípio, era realizado através de camisas d’água nas paredes internas do compressor; atualmente, existem resfriadores intermediários separados, de grande porte, devido à sensibilida- de à pressão, por onde o ar é dirigido após dois ou três estágios, antes de ser injetado no grupo seguinte. Figura 5.8: Turbocompressor radial Os compressores de fluxo radial requerem altas velocidades de trabalho. Isto implica também um deslocamento mínimo de ar (10 m³/min). As pressões influem na sua eficiência, razão pela qual geralmente são gera- dores de ar comprimido. Assim, comparando-se a sua eficiência com um com- pressor de deslocamento positivo, esta seria menor. Por isso, estes compres- sores são empregados quando se exige grandes volumes de ar comprimido. 31PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 5.1.7.2 Turbocompressor axial O ar é acelerado ao longo do eixo (axialmente) por uma série de lâminas rotativas. Entre cada conjunto de lâminas do rotor existe um conjunto de lâminas fixas, presas à carcaça, pelas quais o ar passa alternadamente, sendo impeli- do à alta velocidade, corrigindo o seu turbilhonamento. A seguir, o fluxo é dirigido para o estágio subseqüente, onde uma transformação parcial de ve- locidade em pressão é executada simultaneamente. Os compressores de fluxo axial tendem a produzir uma vazão constante a razões de pressões variáveis. Possuem maior capacidade de deslocamento mínimo, 900 m³/min.; rotações mais elevadas e pressões efetivas altas; for- necem o ar isento de óleo. A colocação de resfriamento intermediário é dificultosa. Os compressores de fluxo axial possuem maior eficiência que os radiais para alta capacidade. Figura 5.9: Turbo compressor axial 5.2 DIAGRAMA PARA SELEÇÃO DE COMPRESSORES Neste diagrama estão indicadas as capacidades, em quantidade aspirada e pressão alcançada, para cada modelo de compressor. 32PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Figura 5.10: Diagrama para seleção de compressores 5.3 ITENS PARA SELEÇÃO DE COMPRESSORES 5.3.1 VOLUME DE AR FORNECIDO É a quantidade de ar que está sendo fornecido pelo compressor. Podemos ter o volume de ar fornecido teórico, aquele obtido por cál- culos; porém, apenas o volume de ar fornecido efetivo pelo compressor é que interessa, pois com este é que são acionados e comandados os apare- lhos pneumáticos. 35PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 5.4.2 REGULAGEM DE CARGA PARCIAL Regulagem na rotação: Sobre um dispositivo, ajusta-se o regulador de rotação do motor a explosão. A regulagem da rotação pode ser feita manu- almente ou também automaticamente, dependendo da pressão de trabalho. Este tipo de regulagem também pode ser usado em motores elétricos; po- rém, isto não ocorre com muita frequência. Regulagem por estrangulamento: A regulagem se faz mediante sim- ples estrangulamento no funil de sucção, e os compressores podem assim ser regulados para determinadas cargas parciais. Encontra-se esta regulagem em compressores de êmbolo rotativo e em turbocompressores. Figura 5.14: Regulagem por estrangulamento 5.4.3 REGULAGEM INTERMITENTE Com esta regulagem, o compressor funciona em dois campos (carga má- xima e parada total). Ao alcançar a pressão máxima, o motor acionador do compressor é desliga- do, e, quando a pressão chega ao mínimo, o motor se liga novamente, e o compressor trabalha outra vez. A freqüência de comutações pode ser regula- da num pressóstato e, para que os períodos de comando possam ser limitados a uma medida aceitável, é necessário um grande reservatório de ar comprimido. Figura 5.15: Regulagem intermitente 36PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 5.5 INSTALAÇÃO DOS COMPRESSORES Na instalação de um compressor, devem ser considerados os seguintes princípios: a) Será instalado em local limpo, para que o ar ambiente, isento de poeira, possa deixar o filtro trabalhando com eficiência. b) O ar ambiente será seco, afim de que a quantidade de água condensada seja mínima. c) O local será suficientemente ventilado para resfriar convenientemente o compressor e o ar comprimido. d) Poderemos captar o ar a certa distância ou mesmo fora do local, observan- do para não ultrapassar a distância máxima de 30 metros. A tomada de ar deverá ser protegida contra as intempéries. e) O compressor será isolado do piso e colocado sobre uma base em nível, num lugar de fácil acesso para manutenção. f) O compressor será colocado próximo ao ponto de utilização, evitando as- sim perdas de pressão na linha. g) Será previsto na linha um comprimento mínimo para resfriamento, onde for necessário condensar a umidade do ar. h) Nas tubulações, evitar curvas e conexões, porque causam perda de pressão. i) A polia de ventilação será montada para a parede, com distância de 50 cm desta, permitindo, assim, o resfriamento do compressor. j) Certificar-se de que a tensão da linha de entrada seja idêntica à especificada pelo motor. Verificar também a tensão dos aparelhos de controle automático. k) O motor e os aparelhos elétricos deverão ser ligados por pessoas habilita- das e competentes. l) Antes de ligar o motor, ter o cuidado de colocar óleo lubrificante de boa qualidade em todas as partes móveis do compressor e nos lugares apropriados. m) Após a ligação do motor, controlar o sentido de sua rotação, afim de que este gire no sentido certo, para o qual ele foi projetado. n) No caso de utilizar o compressor em lugar residencial ou comercial, torna- se necessário empregar um silenciador para reduzir o barulho ao nível mais baixo possível. 37PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Este reservatório serve para a estabilização da distribuição do ar compri- mido. 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. Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos, conexões e a abertura de inspeção sejam de fácil acesso. Não devem ser enterrados ou instalados em local de difícil acesso; devem ser instalados de preferência fora da casa dos compressores, na sombra, para facilitar a condensação da umidade no ponto mais baixo para a retirada do condensado. Figura 6.1: Reservatório de ar Legenda: 1 - manômetro 2 - saída 3 - entrada 4 - válvula de alívio 5 - abertura de inspeção 6 - Dreno CAPÍTULO 6 RESERVATÓRIO DE AR COMPRIMIDO 40PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Também pode ser feito um controle de estanqueidade . Figura 7.4: Rede de distribuição combinada 7.1.4 POSICIONAMENTO É de importância não somente o correto dimensionamento, mas também a montagem das tubulações. As tubulações de ar comprimido requerem uma manutenção regular, razão pela qual não devem, se possível, ser montadas dentro de paredes ou de cavidades estreitas. O controle da estanqueidade das tubulações seria dificultado por essa causa. Em alguns casos especiais, é aconselhável colocar as redes em valetas apropriadas sob o pavimento, le- vando em consideração os espaços para montagem e manutenção. O posicionamento também deve permitir a drenagem do condensado. Figura 7.5: Inclinação, tomadas de ar e drenagem da umidade (Fargon engenharia e indústria) As tubulações, em especial nas redes de circuito aberto, devem ser mon- tadas com um declive de 0,5% a 2%, na direção do fluxo. Por causa da formação de água condensada, é fundamental, em tubulações horizontais, instalar os ramais de tomadas de ar na parte superior do tubo principal. Desta forma, evita-se que a água condensada eventualmente existente na tubulação principal possa chegar às tomadas de ar através dos ramais. Para interceptar e drenar a água condensada, devem ser instaladas derivações com drenos na parte inferior da tubulação principal. Os drenos, colocados nos pontos mais baixos, de preferência devem ser automáticos. Em redes mais extensas, aconselha-se instalar drenos distanciados aproximadamente 20 a 30 metros um do outro. 41PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 7.1.5 CURVATURA As curvas devem ser feitas no maior raio possível para evitar perdas ex- cessivas por turbulência. Evitar sempre a colocação de cotovelos de 90 graus. A curva mínima deve possuir um raio mínimo de duas vezes o diâme- tro externo do tubo. Figura 7.6: Curvatura da tubulação (Parker) 7.1.6 VAZAMENTOS As quantidades de ar perdidas através de pequenos furos, acoplamentos com folgas, vedações defeituosas, quando somadas, alcançam elevados va- lores. A importância econômica desta contínua perda de ar torna-se mais evi- dente quando comparada com o consumo do equipamento e a potência necessária para realizar a compressão. Desta forma, um vazamento na rede representa um consumo consideravelmente maior de energia. Podemos cons- tatar isto através da tabela a seguir. Figura 7.7: Tabela de vazamentos 42PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 7.2 DIMENSIONAMENTO DE TUBULAÇÕES 7.2.1 TUBULAÇÕES PRINCIPAIS Na escolha do material da tubulação, temos várias possibilidades: cobre, latão, aço-liga, material sintético, tubo de aço preto, tubo de aço zincado (galvanizado). Toda tubulação deve ser fácil de instalar, resistente à corrosão e de preço vantajoso. Tubulações instaladas para um tempo indeterminado devem ter uniões soldadas que, neste caso, serão de grande vantagem, pois são bem vedadas e não muito custosas. As desvantagens destas uniões são as escamas que se formam ao soldar, as quais devem ser retiradas da tubulação. A costura da solda também é sujeita à corrosão, e isto requer a montagem de uma unidade de conservação. Em tubulações de tubos de aço zincado (galvanizado), o ponto de cone- xão nem sempre é totalmente vedado. A resistência à corrosão, nestes tu- bos, não é muito melhor do que a do tubo de aço preto. Lugares decapados (roscas) também podem enferrujar, razão pela qual também aqui é impor- tante o emprego da unidade de conservação. Em casos especiais prevêem-se tubos de cobre ou de material sintético (plástico). 7.2.2 TUBULAÇÕES SECUNDÁRIAS Tubulações à base de borracha (mangueiras) somente devem ser usadas onde for requerida uma certa flexibilidade e onde, devido a um esforço me- cânico mais elevado, não possam ser usadas tubulações de material sintético. Tubulações à base de polietileno e poliamido, hoje são mais freqüentemente usadas em maquinas e, aproveitando novos tipos de cone- xões rápidas, as tubulações de material sintético podem ser instaladas de maneira rápida e simples, sendo ainda de baixo custo. 7.2.3 DIMENSIONAMENTO DA REDE CONDUTORA Redes mal dimensionadas podem provocar consideráveis perdas de carga. O diâmetro da tubulação deve ser escolhido de maneira que, mesmo com um consumo de ar crescente, a queda da pressão, do reservatório até o consumidor, não ultrapasse valores aceitáveis. Uma queda maior da pressão prejudica a rentabilidade do sistema e diminui consideravelmente sua capa- cidade. Já no projeto da instalação de compressores deve ser prevista uma possí- vel ampliação posterior e, conseqüentemente, maior demanda de ar, deter- minando dimensões maiores dos tubos na rede distribuidora. A montagem posterior de uma rede distribuidora de dimensões maiores (ampliação) acar- reta despesas elevadas. A escolha do diâmetro da tubulação não é realizada por quaisquer fórmu- las empíricas ou para aproveitar tubos por acaso existentes em depósito, mas sim se considerando: 45PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 7.3.1 RESFRIADOR DE AR E SEPARADOR DE CONDENSADOS Como vimos no tópico anterior, a umidade presente no ar comprimido é prejudicial. Para ajudar a resolver de maneira eficaz o problema inicial da água nas instalações de ar comprimido, temos o resfriador posterior, localizado entre a saída do compressor e o reservatório, pelo fato de o ar comprimido na saída atingir sua maior temperatura. O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor utilizado para resfriar o ar comprimido. Como conseqüência deste resfriamento, permite- se retirar cerca de 75% a 90% do vapor de água contido no ar, bem como vapores de óleo; além de evitar que a linha de distribuição sofra uma dilata- ção causada pela alta temperatura de descarga do ar. Um resfriador posterior é constituído basicamente de duas partes: um corpo geralmente cilíndrico, onde se alojam feixes de tubos confeccionados com materiais de boa condução de calor, formando no interior do corpo uma espécie de colméia; e um separador de condensado dotado de dreno. Figura 7.9: Resfriador de ar e separador de condensados (Parker) O ar proveniente do compressor é obrigado a passar através dos tubos, sempre em sentido oposto ao fluxo da água de refrigeração. Na saída, está o separador. Devido à sinuosidade do caminho que o ar deve percorrer, provoca-se a eliminação da água condensada, que fica retida numa câmara. A parte infe- rior do separador é dotada de um dreno manual ou automático na maioria dos casos, através do qual a água condensada é expulsa para a atmosfera. A temperatura na saída do resfriador dependerá da temperatura do ar que é descarregado, da temperatura da água de refrigeração e do volume de água necessário para a refrigeração. Certamente, a capacidade do compressor influi diretamente no porte do resfriador. 7.3.2 SECADOR DE AR O ar seco industrial não é aquele totalmente isento de água; é o ar que, após um um processo de desidratação, flui com um conteúdo de umidade 46PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS residual de tal ordem que possa ser utilizado sem qualquer inconveniente. Para tal, o uso de um secador de ar comprimido é aconselhável. Os meios de secagem, mais utilizados, são três: Secagem por absorção. Secagem por adsorção. Secagem por refrigeração. 7.3.2.1 Secagem por absorção A secagem por absorção é um processo puramente químico. Neste processo, o ar comprimido passa sobre uma camada solta de um elemento secador. A água ou vapor de água que entra em contato com esse elemento, combina-se quimicamente com ele e se dilui na forma de uma combinação elemento secador/água. Esta mistura deve ser removida perio- dicamente do absorvedor. Essa operação pode ser manual ou automática. Com o tempo, o elemento secador é consumido e o secador deve ser rea- bastecido periodicamente (duas a quatro vezes por ano). O secador por ab- sorção separa ao mesmo tempo vapor e partículas de óleo, porém, quantida- des maiores de óleo influenciam no funcionamento do secador. Devido a isso é conveniente antepor um filtro fino ao secador. O processo de absorção caracteriza-se por: Montagem simples da instalação. Desgaste mecânico mínimo já que o secador não possui peças móveis. Não necessita de energia externa. Figura 7.10: Secagem por absorção (Parker) 47PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 7.3.2.2 Secagem por adsorção A secagem por adsorção está baseada num processo físico.(adsorver: ad- mitir uma substância à superfície de outra). O elemento secador é um mate- rial granulado com arestas ou em forma de pérolas. Este elemento secador está formado de quase 100% de dióxido de silício. Em geral é conhecido pelo nome “GEL” (Sílica Gel). A tarefa do “GEL” consiste em adsorver a água e o vapor de água. O ar comprimido úmido é conduzido através da camada de “GEL”. O elemento secador segura a umidade do ar comprimido. É evidente que a capacidade de acumulação de uma camada de “GEL” é limitada. Uma vez saturado o elemento secador, poderá ser regenerado so- prando-se ar quente na camada saturada. Mediante a montagem em paralelo de duas instalações de adsorção, uma delas pode estar ligada para secar enquanto a outra está sendo soprada com ar quente (regeneração). Figura 7.11: Esquematização da secagem por adsorção ((Parker) 7.3.2.3 Secagem por refrigeração O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princípio da diminuição de temperatura do ponto de orvalho. A temperatura do ponto de orvalho é a temperatura à qual deve ser esfriado um gás para obter a condensação do vapor de água contida nele. O ar comprimido a ser secado entra no secador, passando primeiro pelo denominado trocador de calor a ar. Mediante o ar frio e seco proveniente do trocador de calor (vaporizador), é esfriado o ar quente que está entrando. A formação de condensado de óleo e água é eliminado pelo trocador de calor. Este ar comprimido pré-esfriado circula através do trocador de calor (vaporizador) e, devido a isso, sua tem- peratura desce até 1,7ºC aproximadamente. Desta maneira, o ar é submeti- do a uma segunda separação de condensado de água e óleo. Posteriormen- te, o ar comprimido pode ainda passar por um filtro fino a fim de eliminar os corpos estranhos. 50PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 8.1 FILTRO DE AR COMPRIMIDO A função de um filtro de ar comprimido é reter as partículas de impureza e a água condensada presentes no ar que passa por ele. O ar comprimido, ao entrar no copo, 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 de força centrífuga, e depositam-se então no fundo do copo. O condensado acumulado no fundo do copo deve ser elimi- nado, o mais tardar, ao atingir a marca do nível máximo, já que, se isto ocor- rer, ele será arrastado novamente pelo ar que passa. As partículas sólidas maiores que a porosidade do filtro são 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 re- gulares. Em filtros normais, a porosidade se encontra entre 30 a 70 mícrons. Filtros mais finos têm elementos com porosidade até 3 mícrons. Se hou- ver uma acentuada deposição de condensado, convém substituir a válvula de descarga manual por uma automática. Figura 8.3: Filtro de ar comprimido (Parker) 8.1.1 FUNCIONAMENTO DO DRENO AUTOMÁTICO Por um furo de passagem, o condensado atinge o fundo do copo. Com o aumento do nível do condensado, um flutuador se ergue. A um determinado nível, abre-se uma passagem. O ar comprimido existente no copo passa por ela e desloca o êmbolo para a direita. Com isso se abre o escape para o condensado. Pelo escape, o ar só passa lentamente, mantendo-se, com isso, aberta por um tempo ligeiramente maior a saída do condensado. 51PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 8.2 REGULADOR DE AR COMPRIMIDO COM MANÔMETRO O regulador tem por função manter constante a pressão de trabalho (se- cundária) independente da pressão da rede (primária) e consumo do ar. A pressão primária tem que ser sempre maior que a secundária. A pressão é regulada por meio de uma membrana.Uma das faces da membrana é sub- metida à pressão de trabalho. Do outro lado, atua uma mola cuja pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem. Com aumento da pressão de trabalho, a membrana se movimenta contra a força da mola; conseqüen- temente, a secção nominal de passagem na sede da válvula diminui progres- sivamente, ou se fecha totalmente. Isto significa que a pressão é regulada pelo fluxo. Na ocasião do consumo, a pressão diminui e a força da mola reabre a válvula. Com isso, o manter da pressão regulada se torna um cons- tante abrir a fechar da válvula. Para evitar a ocorrência de uma vibração inde- sejável sobre o prato da válvula, é constituído um amortecimento por mola ou ar. A pressão de trabalho, indicada por um manômetro, pode crescer de- masiada do lado secundário, fazendo com que a membrana seja pressionada contra a mola e abra a sua parte central, saindo ar em excesso pelo furo de escape, para a atmosfera. Figura 8.4: Regulador de ar comprimido com manômetro 8.2.1 MANÔMETROS São instrumentos utilizados para medir e indicar a intensidade de pressão do ar comprimido, óleo etc. Nos circuitos pneumáticos e hidráulicos, os manômetros são utilizados para indicar o ajuste da intensidade de pressão nas válvulas, que pode influenciar a força ou o torque de um conversor de energia. Um dos manômetros mais utilizados é o do tipo tubo de Bourdon. 52PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 8.2.1.1 Manômetro tipo tubo de Bourdon Consiste em uma escala circular sobre a qual gira um ponteiro indicador ligado a um jogo de engrenagens e alavancas, este conjunto é ligado a um tubo recurvado, fechado em uma extremidade e aberto em outra que está ligada com a entrada de pressão. Aplicando-se pressão na entrada, o tubo tende a endireitar-se, articulan- do as alavancas com a engrenagem, transmitindo movimento para o indica- dor e registrando a pressão sobre a escala. Figura 8.5: Manômetro tipo tubo de Bourdon (Parker) 8.3 LUBRIFICADOR DE AR COMPRIMIDO O lubrificador tem a tarefa de abastecer suficientemente, com materiais lubrificantes, os elementos pneumáticos. Os materiais lubrificantes são ne- cessários para garantir um desgaste mínimo dos elementos móveis, manter o mínimo possível as forças de atrito e proteger os aparelhos contra a corrosão. Lubrificadores de óleo trabalham, geralmente, segundo o princípio Venturi. A diferença de pressão )p (queda da pressão) entre a pressão antes do bocal nebulizador e a pressão no ponto estrangulador do bocal será aprovei- tada para sugar óleo de um reservatório e de misturá-lo com o ar em forma de neblina. Com um parafuso de regulagem, é dada a possibilidade de regu- lar as gotas de óleo por unidade de tempo. 55PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Os comandos pneumáticos consistem em elementos de sinal, elementos de comando e elementos de trabalho. Os elementos emissores de sinal e de comando influenciam o processo de trabalho, razão pela qual são denomina- dos “válvulas”. As válvulas, segundo as suas funções, são subdivididas em cinco grupos: Válvulas direcionais. Válvulas de bloqueio. Válvulas de fluxo. Válvulas de pressão. Válvulas de fechamento. Combinação de válvulas. 9.1 VÁLVULAS DIRECIONAIS São elementos que influenciam o percurso do fluxo de ar, principalmente nas partidas, paradas e na direção do fluxo. 9.1.1 SIMBOLOGIA DE VÁLVULAS Em esquemas pneumáticos, para representarmos as válvulas direcionais, são utilizados símbolos. Estes símbolos não caracterizam o tipo de constru- ção, mas somente a função das válvulas. 9.1.2 CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS Número de posições: contadas a partir do numero de quadrados da simbologia. Figura 9.1: Número de posições Número de vias: contadas a partir do número de tomadas que a válvula possui em apenas uma posição. As válvulas direcionais podem ser descritas abreviadamente da seguinte forma: Coloca-se V.D., para representar CAPÍTULO 9 VÁLVULAS PNEUMÁTICAS 56PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS abreviadamente o termo válvula direcional. Depois, escreve-se o número de vias, ao lado a barra (/). Logo após, o número de posições e mais a palavra vias. Figura 9.2: Número de vias 9.1.3 MEIOS DE ACIONAMENTO Os acionamentos servem para inverter de posição as válvulas direcionais. Figura 9.3: Tabela de meios de acionamento 9.1.4 IDENTIFICAÇÃO DE VIAS Para garantir a identificação e a ligação correta das válvulas, marcam-se as vias com letras maiúsculas ou números, conforme o quadro a seguir. 57PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Figura 9.4: Tabela de procedimento de identificação de vias 9.1.5 VÁLVULAS NA E NF Válvulas direcionais com duas posições e até três vias que tenham, na posição de repouso, a via de pressão bloqueada são chamadas de Normal- mente Fechadas (NF). Aquelas que, ao contrário, possuírem esta via aberta são denominadas Normalmente Abertas (NA). Figura 9.5: Simbologia de válvulas NA e NF 9.1.6 VÁLVULAS CF, CAP E CAN As válvulas direcionais de três posições caracterizam-se pela sua posição central. Aquelas que possuírem, na sua posição central, as vias de utilização bloqueadas, denominaremos: Centro Fechado (CF) Figura 9.6: Simbologia de válvulas de centro fechado Já as válvulas que tiverem as vias de utilização sendo pressurizadas, cha- maremos de: Centro Aberto Positivo (CAP) Figura 9.7: Simbologia de válvulas de centro aberto positivo 60PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 9.2.2 VÁLVULAS DE DUAS PRESSÕES (FUNÇÃO LÓGI- CA “E”) Esta válvula tem duas entradas, X e Y e uma saída A. Só haverá uma saída em A, quando existirem os dois sinais de entrada X “E” Y. Um sinal de entrada em X ou Y impede o fluxo para A, em virtude das forças diferenciais no pistão corrediço. Existindo diferença de tempo nos si- nais de entrada, o sinal atrasado vai para a saída. Quando há diferença de pressão dos sinais de entrada, a pressão maior fecha um lado da válvula, e a pressão menor vai para a saída A. Emprega-se esta válvula principalmente em comando de bloqueio, co- mandos de segurança e funções de controle em combinações lógicas. Figura 9.15: Válvulas de duas pressões (Festo) Figura 9.16: Exemplo de aplicação de válvula de duas pressões 9.2.3 VÁLVULA DE ESCAPE RÁPIDO Válvulas de escape rápido se prestam para aumentar a velocidade dos êmbolos dos atuadores. Tempos de retorno elevados, especialmente em ci- lindros de ação simples, podem ser eliminados dessa forma. A válvula está provida de conexão de pressão P e conexão de escape R bloqueáveis. Se tivermos pressão em P, o elemento de vedação desloca-se ao assento do escape. Dessa forma, o ar atinge a saída pela conexão de utilização. Quando a pressão em P deixa de existir, o ar, que agora retorna pela conexão A, movi- menta o elemento de vedação contra a conexão P, e provoca seu bloqueio. Dessa forma, o ar pode escapar por R, rapidamente, para a atmosfera. Evita-se, com isso, que o ar de escape seja obrigado a passar por uma canalização longa e de diâmetro pequeno, até a válvula de comando. O mais 61PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS recomendável é colocar o escape rápido diretamente no cilindro ou, então, o mais próximo possível deste. Figura 9.17: Válvula de escape rápido Figura 9.18: Exemplo de aplicação de válvula de escape rápido 9.2.4 VÁLVULA DE RETENÇÃO Válvulas de bloqueio liberam o fluxo preferencialmente em um só sentido e bloqueiam o sentido inverso. O corpo de vedação da válvula de retenção, sujeito à pressão de mola, desloca-se de seu assento quando a pressão con- tra a ação da mola se torna maior do que a sua tensão. Figura 9.19: Válvula de retenção 9.3 VÁLVULAS DE FLUXO São válvulas que controlam o fluxo (vazão) dos fluidos. Seu principal em- prego é na regulagem das velocidades dos elementos de trabalho (atuadores). 9.3.1 VÁLVULA REGULADORA DE FLUXO BIDIRECIONAL Estas válvulas têm influência sobre a quantidade de ar comprimido que flui por uma tubulação; a vazão será regulada em ambas as direções do fluxo. 62PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Figura 9.20: Válvula reguladora de fluxo bidirecional (Festo) 9.3.2 VÁLVULA REGULADORA DE FLUXO UNIDIRECIONAL Nesta válvula, a regulagem do 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. Figura 9.21: Válvula reguladora de fluxo unidirecional (Festo) 9.3.3 REGULAGEM FLUXO PRIMÁRIA (ENTRADA DO AR) Estas válvulas podem ser montadas para a regulagem da entrada do ar. O ar em exaustão sai, através de retenção, no lado do escape. Ligeiras oscila- ções de carga na haste do pistão, provocadas, por exemplo, ao passar pela chave fim de curso, resultam em grandes diferenças de velocidade do avan- ço. A regulagem na entrada emprega-se em atuadores de simples ação e atuadores de dupla ação de pequeno volume. Figura 9.22: Exemplo de regulagem fluxo primária 65PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Figura 9.27: Válvulas de fechamento 9.6 COMBINAÇÃO DE VÁLVULAS Com a associação de tipos diferentes de válvulas, é possível conseguir- mos efeitos que poderão ser aproveitados para incrementação dos circuitos. Podemos citar como exemplo o temporizador pneumático (efeito de retardo). 9.6.1 TEMPORIZADOR PNEUMÁTICO N F Esta unidade consiste de uma válvula direcional de 3/2 vias, com acionamento pneumático, de uma válvula reguladora de fluxo unidirecional e um reservatório de ar. O ar de comando flui da conexão Z para a válvula reguladora de fluxo e de lá, através de área regulada, com velocidade e pressão mais baixa, para o reservatório. Alcançada a pressão necessária de comutação, o êmbolo de comando afasta o prato do assento da válvula, dando passagem ao ar principal de P para A. A abertura efetua-se instantaneamente (válvula de sede). O tempo de aumento da pressão no reservatório é igual ao do retorno do comando da válvula. Para que a válvula de retardo retorne à posição inicial, é necessário exaurir o canal de comando Z. O ar do reservatório escapa através do siste- ma de retenção da válvula de regulagem e dos dutos de comando. A mola da válvula direcional de 3/2 vias pressiona o prato da válvula contra a sede, fechando-a instantaneamente, e o ar de A escapa por R. Figura 9.28: Exemplo de aplicação de temporizador pneumático normalmente fechado 66PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 9.6.2 TEMPORIZADOR PNEUMÁTICO N A Esta válvula é também uma combinação de válvulas integradas por uma válvula de 3/2 vias, uma válvula reguladora de fluxo e um reservatório de ar. A válvula de 3/2 vias é uma válvula normalmente aberta. Figura 9.29: Exemplo de aplicação de temporizador pneumático normalmente aberto 9.6.3 DIVISOR BINÁRIO (FLIP-FLOP) A válvula está formada por uma válvula de 3/2 vias normalmente fecha- das, um pistão de comando com haste basculante, e um came. Quando o pistão de comando não está submetido à ação de ar comprimido, a haste encontra-se fora do alcance do came de comando. Se a conexão de coman- do Z recebe ar, o pistão de comando desloca-se em direção à válvula de 3/2 vias. Devido a isso, a haste penetra no encaixe do came, acionando o pistão de comando da válvula de 3/2 vias. Como conseqüência, é estabelecida a comunicação de P para A, fechando-se a exaustão R. Retirando o ar na conexão Z, o pistão de comando com haste retorna a sua posição normal. Devido ao autotravamento, o came permanece em sua posição, mantendo aberta a válvula de 3/2 vias. Mediante um novo sinal em Z, a haste do pistão penetra no segundo encai- xe do came, liberando o pistão de comando da válvula de 3/2 vias, que retorna, pela força da mola, à posição fechada. Retirando o ar de comando em Z, o pistão de comando retrocede, mas a válvula de 3/2 vias não altera sua posição, permanecendo fechada de P para A e exaurindo o canal A através de R. Figura 9.30: Divisor binário (Festo) 67PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS São os elementos que convertem, diretamente, a energia do ar compri- mido em energia mecânica, conforme mostra o diagrama a seguir. Figura 10.1: Esquema dos tipos de atuadores pneumáticos 10.1 ATUADORES LINEARES Transformam energia pneumática em energia mecânica linear. Podem ser construídos de diversas formas, como veremos a seguir. 10.1.1 ATUADORES LINEARES DE SIMPLES AÇÃO Os atuadores de ação simples são acionados por ar comprimido de um só lado, portanto trabalham apenas em uma direção. O retorno é efetuado mediante uma mola ou por uma força externa. A força da mola é calculada para que ela possa retroceder o pistão em posição inicial, com uma velocida- de suficientemente alta, sem absorver, porém, energia elevada. Em atuadores de ação simples com mola montada, o curso do êmbolo é limitado pelo com- primento da mola. Por esta razão fabrica-se atuadores de ação simples com comprimento de até aproximadamente 100 mm. Figura 10.2: Atuador linear de simples ação CAPÍTULO 10 ATUADORES PNEUMÁTICOS 70PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Os elementos sinalizadores podem ser montados na parte livre da haste do êmbolo. Neste caso, a força é igual em ambos os lados (mesma área sujeita à pressão). Figura 10.7: Cilindros de dupla ação com haste passante (Parker) 10.1.7 ATUADOR LINEAR DE POSIÇÕES MÚLTIPLAS O atuador linear de posição múltipla é formado de dois ou mais atuadores de dupla ação. Estes elementos estão, como ilustrados, unidos uns aos outros. Os atuadores movimentam-se, conforme o lado de pressão, individual- mente. Com dois cilindros de cursos diferentes, obtêm-se quatro posições. Figura 10.8: Atuador linear de posições múltiplas (Parker) 10.1.8 CILINDRO COM AMORTECIMENTO NOS FINS DE CURSO Quando volumes grandes e pesados são movimentados por um atuador, emprega-se um sistema de amortecimento para evitar impactos secos ou até danificações. Antes de alcançar a posição final, um êmbolo de amortecimento inter- rompe o escape direto do ar, deixando somente uma passagem pequena, 71PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS geralmente regulável. Com o escape de ar restringindo, ocorre uma sobrepressão que, para ser vencida, absorve grande parte da energia e resulta em perda da velocidade nos fins de curso. Invertendo o movimento do êmbolo, o ar entra sem impe- dimento pelas válvulas de retenção no atuador, e o êmbolo pode, com força e velocidade total, retroceder. Figura 10.9: Cilindro com amortecimento nos fins de curso 10.1.9 DIMENSIONAMENTO DE ATUADORES LINEARES Na escolha correta do atuador, para as necessidades existentes, devemos fazer algumas considerações, como: Comprimento de curso O comprimento de curso em atuadores pneumáticos lineares não deve ser maior do que 2000 mm. A pneumática não é mais rentável quando o êmbolo tem diâmetro grande e curso muito longo, pois o consumo de ar é muito alto. Em cursos longos, a carga mecânica sobre a haste do êmbolo nos mancais é grande. Para evitar uma flambagem, é necessário determinar o diâmetro da haste do êmbolo, um pouco maior. Além disso, é aconselhável prolongar as buchas de guias da haste do êmbolo. Velocidade de atuadores A velocidade de atuadores pneumáticos depende da carga, da pressão de ar, do comprimento da tubulação entre a válvula e o atuador, bem como da vazão da válvula de comando. A velocidade é influenciada também pelo amor- tecimento nos fins de curso. Quando a haste de êmbolo está na faixa de amor- tecimento, a alimentação de ar passa através de um regulador de fluxo unidirecional, provocando assim uma diminuição momentânea de velocidade. As velocidades de êmbolos em atuadores lineares normais são de 0,1- 2 m/seg. Com atuadores especiais (cilindros de impacto), podem ser alcançadas velocidades até 10 m/seg. A velocidade de êmbolo pode ser regulada com válvulas apropriadas. Válvula reguladora de fluxo e válvula de escape rápido são empregadas para velocidades menores ou maiores. 72PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Nomograma de pressão e força O primeiro dado para selecionar o diâmetro de um cilindro é a força ne- cessária em relação à pressão de trabalho. Os valores apresentados são orientativos porque existem perdas no ren- dimento, causadas por contrapressão, a qual produz uma força contrária que anula parte da força útil e apresenta-se particularmente quando estrangula- mos o ar de escape da força de atrito,que depende de muitos fatores como: materiais, forma de vedação, condições de lubrificação etc.; de forma geral a força de atrito é admitida como sendo aproximadamente 10% da força teó- rica. Além de considerar o atrito, deveremos ter uma margem de segurança na intensidade final da força. O nomograma de pressão e força abaixo facilita a seleção dos cilindros, sendo seu uso bastante prático. Figura 10.10: Nomograma de pressão e força Exemplo: carga 800 N ( ≈ 80 Kp), pressão da rede 8 bar. Determinar: ∅ do êmbolo necessário, pressão de trabalho 6 bar. Solução: Desde F = 800 N, segue-se verticalmente a linha até 6 bar. O diâmetro do êmbolo imediatamente maior disponível é de 50 mm, e se situa entre as linhas de 4 e 5, ou seja, pressão de trabalho de regulagem deve ser aproximadamente 4,5 bar. Nomograma de flambagem Carga admissível da haste de um atuador linear para cursos longos. Devi- do ao esforço de flambagem, é inferior ao que resulta da pressão de trabalho 75PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 10.2 ATUADORES ROTATIVOS Transformam energia pneumática em energia mecânica rotativa. 10.2.1 MOTORES DE ENGRENAGEM A geração do momento de torção efetua-se nesta construção pela pres- são de ar contra os flancos dos dentes de duas engrenagens engrenadas. Uma engrenagem é montada fixa no eixo do motor; a outra, livre no outro eixo. Estes motores, empregados como máquinas de acionar, estão à dispo- sição com até 44 kw (60 CV). A direção de rotação destes motores, fabrica- dos com engrenagens retas ou helicoidais não é reversível. Figura 10.13: Motor de engrenagem (Parker) 10.2.2 MOTOR DE PALHETAS Graças à construção simples e de pequeno peso, os motores pneumáti- cos geralmente são fabricados como máquinas rotativas com palhetas. São, em princípio, contrários aos compressores de células múltiplas (compressor rotativo). O rotor está fixado excentricamente em um espaço cilíndrico e é dotado de ranhuras. As palhetas colocadas nas ranhuras serão, pela força centrífuga, afastadas contra a parede interna do cilindro. A vedação individu- al das câmaras é garantida. Por meio de pequenas quantidades de ar, as palhetas serão afastadas con- tra a parede interna do cilindro, já antes de acionar o motor. A velocidade do rotor varia de 3000 rpm a 8500 rpm. Existem unidades com rotação à direita e à esquerda. A faixa de potência é de 0,1-17 kw (0,l - 23CV). Figura 10.14: Motor de palhetas (Parker) 76PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 10.2.3 TURBOMOTORES Turbomotores são usados somente para trabalhos leves, pois sua velocida- de de giro é muito alta (são utilizados em equipamentos dentários até 500.000 rpm). O princípio de funcionamento é o inverso dos turbocompressores. Figura 10.15: Turbomotor (Parker) 14.2.4 MOTORES DE PISTÃO Este tipo está subclassificado em motores de pistão radial e axial. Por pis- tões em movimento inverso, o ar, através de uma biela, aciona o eixo de motor. Para que seja garantido um movimento sem golpes e vibrações, são necessários vários pistões. A capacidade dos motores depende da pressão de entrada, número de pistões, área dos pistões e de seu curso. Existem motores pneumáticos com rotação à direita e à esquerda. A rota- ção máxima está fixada em 5000 rpm. A faixa de potência em pressão nor- mal de ar está em 1,5 - 19 kw (2-25 CV). Figura 10.16: Motores de pistão (Parker) 10.3 OSCILADORES Transformam energia pneumática em energia mecânica rotativa com ân- gulo de rotação limitado. 10.3.1 CILINDRO ROTATIVO Na execução com atuadores de ação dupla, a haste de êmbolo tem um perfil dentado (cremalheira). A haste de êmbolo aciona com esta cremalhei- 77PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS ra uma engrenagem, transformando o movimento linear em um movimento rotativo à esquerda ou à direita, sempre segundo a direção do curso. Os campos de rotação usuais são vários, isto é, de 45º, 90º, 180º, 290º, até 720º. Um parafuso de regulagem possibilita, porém, a determinação do campo de rotação parcial dentro do total. O momento de torção depende da pres- são, da área do êmbolo e da relação de transmissão. Figura 10.17: Cilindro rotativo (Festo) 10.3.2 OSCILADOR DE ALETA GIRATÓRIA Como nos atuadores rotativos já descritos, também nos de aleta giratória é possível um giro angular limitado. O movimento angular raramente vai além de 300º. A vedação é problemática, o diâmetro em relação à largura, em muitos casos, somente possibilita pequenos momentos de torção (torque). Figura 10.18: Oscilador de aleta giratória (Festo) 10.4 CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES PNEUMÁTICOS As características destes motores são: Regulagem sem escala de rotação e do momento de torção. Construção leve e pequena. Seguro contra sobrecarga. Insensível contra poeira, água, calor, frio. Seguro contra explosão. Grande escolha de rotação e facilidade de inversão. Conservação e manutenção insignificantes. 80PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 11.2 DESIGNAÇÃO POR LETRAS As letras identificam os elementos pela sua posição de instalação. A, B, C... Identificam os elementos de trabalho (letras maiúsculas). a1 , b1 , c1... Identificam os elementos instalados na posição final de curso dianteira dos elementos de trabalho. a0 , b0 , c0... Identificam os elementos instalados na posição final de curso traseira dos elementos de trabalho. Exemplo de designação por letras: Figura 11.2: Designação de elementos por letras 11.3 REPRESENTAÇÃO DAS VÁLVULAS DE GATILHO As válvulas por gatilho (rolete escamoteável) são acionadas somente em um sentido de movimento do pistão. Figura 11.3: Válvula de gatilho Por este motivo, no esquema de comando do sistema, o sentido de acionamento do gatilho é representado por uma flecha. Figura 11.4: Exemplo de sentido de acionamento do gatilho As linhas de marcação indicam que, na posição final de avanço, comanda- se o elemento de sinal 1.3 e, no retrocesso do cilindro, comanda-se o ele- mento de sinal 2.2. A flecha indica que se trata de uma válvula acionada por rolete escamoteável, que só é acionada no retrocesso do cilindro. 81PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 12.1 SEQÜÊNCIA DE MOVIMENTOS Nos procedimentos de comando um pouco mais complicados, em que se deve reparar instalações de certa envergadura, é uma grande ajuda para o técnico de manutenção dispor dos esquemas de comando e seqüências, se- gundo o desenvolvimento de trabalho das máquinas. Quando o pessoal de manutenção não utiliza estes esquemas de forma correta, o motivo deve ser a sua má confecção, a sua simbologia incompre- ensível ou a falta de conhecimento técnico.A insegurança na interpretação de esquemas de comando torna impossível por parte de muitos a montagem ou a busca de defeitos de forma sistemática. Atingindo este ponto, pode-se considerar pouco rentável ter que basear a montagem ou busca de defeitos em testes e adivinhações. É preferível, antes de iniciar qualquer montagem ou busca de avaria, realizar um estudo de esquema de comando e da seqüência da máquina, para ganhar tempo posteriormente. Para poder levar os esquemas de comando e seqüências para a prática, é necessário conhecer as possibilidades e procedimentos normais de representação destes. 12.1.1 MOVIMENTAÇÃO DE UM CIRCUITO COMO EXEMPLO Pacotes chegam sobre um transportador de rolos são levados por um ci- lindro pneumático A e empurrados por um segundo cilindro B sobre um segundo transportador. Nisto, devido ao enunciado do problema, o cilindro B deverá retornar apenas quando A houver alcançado a posição final recuada. Figura 12.1: Representação em seqüência cronológica CAPÍTULO 12 ELABORAÇÃO DE ESQUEMAS DE COMANDO 82PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS 12.1.2 SEQÜÊNCIA DE MOVIMENTOS 1. O cilindro A avança e eleva os pacotes, 2. O cilindro B empurra os pacotes sobre o segundo transportador; 3. O cilindro A desce; 4. O cilindro B retrocede. 12.1.3 REPRESENTAÇÃO ABREVIADA EM SEQÜÊNCIA ALGÉBRICA Neste tipo, a letra maiúscula representa o atuador, enquanto que o sinal algébrico o movimento. Sinal positivo (+) para o avanço e negativo (-) para o retorno. Exemplo: A + , B + , A - , B - . 12.1.4 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA EM DIAGRAMA DE TRAJETO E PASSO Neste caso se representa a seqüência de operação de um elemento de trabalho, levando-se ao diagrama o valor percorrido em dependência de cada passo considerado (passo: variação do estado de qualquer unidade constru- tiva). Se existirem diversos elementos de trabalho para um comando, estes são representados da mesma maneira e desenhados uns sob os outros. A correspondência é realizada através dos passos. O diagrama de trajeto e passo, para o exemplo apresentado, possui cons- trução segundo a figura abaixo. Figura 12.2: Representação gráfica em diagrama de trajeto e passo 12.1.5 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA EM DIAGRAMA DE TRAJETO E TEMPO O trajeto de uma unidade construtiva é representado em função do tem- po. Contrariamente ao diagrama de trajeto e passo; neste caso, o tempo é representado linearmente, e constitui a ligação entre as diversas unidades. 85PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS A palavra vácuo, originária do latim “vacuus”, significa vazio. Entretanto, podemos definir tecnicamente que um sistema encontra se em vácuo quan- do está submetido a uma pressão inferior à pressão atmosférica. Utilizando o mesmo raciocínio empregado anteriormente para ilustrar como é gerada a pressão dentro de um recipiente cilíndrico, cheio de ar, veremos que, se aplicarmos uma força contrária na tampa móvel do recipiente em seu interi- or, teremos como resultante uma pressão negativa, isto é, inferior à pressão atmosférica externa. Figura 13.1: Principio de geração do vácuo (Parker) 13.1 APLICAÇÕES DO VÁCUO As aplicações do vácuo na indústria são limitadas apenas pela criatividade e pelo custo. As mais comuns envolvem o levantamento e deslocamento de peças e materiais, como nos exemplos a seguir: Figura 13.2: Aplicações do vácuo (Parker) CAPÍTULO 13 TECNOLOGIA DO VÁCUO 86PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Movimentação de cargas - substitui o esforço humano. Manipulação de peças frágeis- evita danos. Manipulação de peças com temperatura elevada (usando ventosas de silicone). Operações que requerem condições de higiene (abertura de em balagens). Movimentação de peças muito pequenas. Componentes eletrôni- cos, por exemplo. Movimentação de materiais com superfícies lisas (chapas de vidro). No projeto de um sistema de vácuo, é importante definir corretamente o desempenho do sistema e suas características para, então, selecionar a ins- talação mais adequada. Considerar os seguintes fatores: Efeito do ambiente sobre os componentes. Forças necessárias para movimentação das peças ou materiais. Tempo de resposta. Permeabilidade dos materiais a serem manipulados. Como as peças ou materiais serão fixados. Distância entre os componentes. Custos. Na seleção de componentes para uma instalação de vácuo em geral, a seqüência mais simples é: Ventosas. Geradores de vácuo. Válvulas principais de controle. Tubos ou mangueiras. Conjunto mecânico com o suporte das ventosas, dispositivos de montagem acessórios. 13.2 VENTOSAS As duas formas mais comuns usadas para fixação e levantamento de ma- teriais ou peças são: Sistema mecânico através, por exemplo, de garras. Por meio do vácuo, utilizando se ventosas. As vantagens do sistema mecânico incluem a facilidade na determinação da força necessária para sustentação e o fato de que área a ser comprimida é relativamente pequena. Como desvantagens, temos a possibilidade de a peça que está sendo fixada ser danificada se a garra não estiver corretamente dimensionada, se as dimensões da peça variarem ou se ela for frágil. Temos ainda que os siste- 87PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS mas mecânicos quase sempre apresentam alto custo de aquisição, instalação e manutenção. A grande vantagem das ventosas, como sistemas de movimentação, é que elas não danificam as peças. Outras vantagens que podem ser mencio- nadas são o baixo custo, manutenção simples, bem como a velocidade de operação. Elas podem ser projetadas em diversas formas, dependendo de sua aplicação; entretanto, genericamente, podemos classificá las em três tipos principais. 13.2.1 VENTOSA PADRÃO Este é o tipo mais comum para uso em superfícies planas ou ligeiramente curvas. A ventosa padrão pode ser produzida de diferentes formas, em fun- ção de sua aplicação. As características que podem variar são: tamanho, material, abas duplas para vedação, luvas de atrito, molas de reforço etc. Figura 13.3: Ventosa padrão (Parker) 13.2.2 VENTOSA COM FOLE Este tipo de ventosa destina se principalmente a aplicações que reque- rem ajuste para diferentes alturas/níveis. As ventosas com fole podem ser usadas em sistemas de levantamento de peças com diversos planos e dife- rentes formas, como, por exemplo, chapas corrugadas. Elas também dão um certo grau de flexibilidade ao sistema, que pode ser utilizado para separar películas finas. As ventosas com fole podem ser de fole simples ou duplo. Este tipo de ventosa pode também ser usado em aplicações onde a peça não pode ser comprimida, devido ao risco de ser danificada. A ventosa com fole não é adequada para movimentação de superfícies verticais Figura 13.4: Ventosa com fole (Parker) 90PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS A tabela acima mostra a capacidade para ventosas planas, com 75% de vácuo e fator de segurança 2. Os valores mostrados na tabela são valores calculados, determinados, a partir da seguinte fórmula: Força de levantamento = (pressão x Área x coeficiente de atrito) /fator de segurança a 75 % de vácuo numa camada superficial seca. Fator de segurança = 2 e coeficiente de atrito = 0.5 13.3 GERADORES DE VÁCUO Os geradores pneumáticos de vácuo operam sob o princípio Venturi (des- crito anteriormente, quando estudamos os lubrificadores de ar) e são ali- mentados por um gás pressurizado, geralmente o ar comprimido. Figura 13.8: Geradores de vácuo (Parker) 13.3.1 O EFEITO VENTURI O efeito Venturi é obtido através da expansão do ar comprimido, que alimenta o gerador de vácuo através de um ou mais bocais. Esta expansão converte a energia potencial do ar, em forma de pressão, para energia cinética, em forma de movimento. A velocidade do fluxo aumenta, e a pressão e a temperatura caem, crian- do uma pressão negativa no lado da sucção. Os geradores de vácuo pneumáticos apresentam dimensões reduzidas, ausência de peças móveis, baixo custo de manutenção e respostas rápidas. Eles podem ser projetados para produzir baixo ou alto vácuo: Os geradores de alto vácuo produzem em elevado nível de vácuo, porém com baixo fluxo de sucção. Os de baixo vácuo produzem baixo nível de vácuo, porém apresentam um alto fluxo de sucção. Chapas de vidro, metal etc. não permitem a passagem de ar através de- las, por isso geradores de alto vácuo são recomendados para estas aplica- ções. Geradores de baixo vácuo são recomendados para aplicações que en- volvem materiais de alta permeabilidade ao ar, como, por exemplo, papel. 91PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS Figura 13.9: Efeito Venturi (Parker) Figura 13.10: Comparação entre geradores, ventiladores e bombas de deslocamento positivo 92PNEUMÁTICA E TÉCNICAS DE COMANDO SÉRIE RECURSOS DIDÁTICOS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOLLMANN, ARNO. Fundamento da automação industrial pneutrônica. ABHP, 1996. PARKER TRAINING. Tecnologia pneumática industrial. Apostila M1001 BR, 2000 STEWART HARRY. Pneumática e Hidráulica. 3.ed. São Paulo, 2000. JOHN P. ROLLINS. Manual de ar comprimido e gases. São Paulo, 2004. FESTO DIDACTIC. Introdução à pneumática. 5. ed. [ S. l.], 1987. SCHRARDER BELLOWS. Parker Pneumatic. Centro Didático de Automação. Automação pneumática. [Jacareí], [19??] . SENAI/DN. Comandos pneumáticos. 2.ed. Rio de Janeiro, 1979. (Módulo institucional de introdução à Pneumática).