Aula 01 Histórico Pneumática
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PNEUMÁTICA
Professor : Elton Ricardo
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Tecnologia Pneumática
• PNEUMA – Palavra grega que significa fôlego, vento, sopro.
• Pneumática é conceituada como sendo a matéria que trata os movimentos e fenômenos dos gases.
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• Comparado á hidráulica a pneumática é mais simples, com maior rendimento e de menor custo, podendo ser utilizado como solução de inúmeros problemas na automação.
Vantagens da Pneumática
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• Incremento da produção com pequeno investimento;
• Robustez: Os controles pneumáticos são relativamente insensíveis a vibrações e golpes;
• Facilidade de implantação: Com pressões de trabalho relativamente baixas e os elementos de comando e ação menos robustos e mais leves;
• Pode-se construir em liga de alumínio tornando-se mais barato;
Vantagens da Pneumática
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• Resistência a ambientes hostis: Poeira, umidade, atmosfera corrosiva e etc, raramente prejudicam os componentes pneumáticos;
• Simplicidade de manipulação: Os controle pneumáticos não necessitam de operários especializados para sua manipulação;
• Segurança: A pressão do ar utilizado é relativamente baixa (6 a 12 bar), torna-se seguro contra possíveis acidentes. Além de não apresentar perigos de explosão ou incêndio;
Vantagens da Pneumática
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• Transporte: O ar comprimido é transportado por meio de tubulação, não havendo necessidade de linhas de retorno;
• Armazenagens: O ar comprimido por um compressor e armazenado em reservatórios, contudo não é necessário que o compressor continuamente;
• Velocidades altas: Permite alta velocidade de deslocamento, em condições normais 1 a 2m/s, podendo atingir 10m/s no caso de cilindros especiais.
Vantagens da Pneumática
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• Preparação: O ar comprimido necessita de uma boa preparação para a realização do trabalho, como: remoção das impurezas, eliminação de umidade para evitar corrosão nos dispositivos pneumáticos;
• Compressibilidade: Uma característica de todos os gases, que impossibilita a utilização da pneumática com velocidades uniformes e constantes;
Desvantagens da Pneumática
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Desvantagens da Pneumática
• Velocidades baixas: São difíceis de se obter com o ar comprimido, devido as suas propriedades físicas;
• Força: Como a pressão é baixa, as forças envolvidas são pequenas se comparadas aos outros sistemas.
• Escape de ar: O escape do ar é ruidoso. Com o desenvolvimento de silenciadores, este problema está atualmente solucionado.
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Propriedades Físicas do ar
O ar é insípido, inodoro e incolor, mas o percebemos através dos ventos, aviões e pássaros que nele flutuam e se movimentam. Além disso, também sentimos o impacto sobre o nosso corpo. Pode-se concluir facilmente que o ar tem existência real e concreta e ocupando lugar no espaço.
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Propriedades Físicas do ar
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Propriedades Físicas do ar
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Propriedades Físicas do ar
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Propriedades Físicas do ar
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Pressão Atmosférica
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Produção e distribuição do ar
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Na pneumática utiliza-se o ar como fonte de energia para o acionamento de seus elementos. Entretanto esse ar precisa ser colocado em determinadas condições para sua utilização, são elas:Pressão adequada (conseguido através de compressores);Qualidade (conseguido através de purgadores, secadores e filtros).
Produção e distribuição do ar
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Normas de Cores ANSI
American National Standard Institute)
Um circuito pneumático ou hidráulico pode ser mais facilmente interpretado quando trabalhamos com "cores técnicas", colorindo as linhas de fluxo, com o objetivo de identificar o que está ocorrendo com o mesmo ou qual função que este desenvolverá.As cores utilizadas para esse fim são normalizadas, porém existe uma diversificação em função da norma seguida.
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Normas de Cores ANSIAmerican National Standard Institute)
•Vermelho: Indica pressão de alimentação, pressão normal do sistema, é a pressão do processo de transformação de energia; ex.: compressor.•Violeta: Indica que a pressão do sistema de transformação de energia foi intensificada; ex.: multiplicador de pressão.•Laranja: Indica linha de comando, pilotagem ou que a pressão básica foi reduzida; ex.: pilotagem de uma válvula.
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Normas de Cores ANSI
American National Standard Institute)
•Amarelo: Indica uma restrição no controle de passagem do fluxo; ex.: utilização de válvula de controle de fluxo.•Azul: Indica fluxo em descarga, escape ou retorno; ex.: exaustão para atmosfera.•Verde: Indica sucção ou linha de drenagem; ex.: sucção do compressor.•Branco: Indica fluido inativo; ex.: armazenagem.
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São máquinas que tem a finalidade de elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até em uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido.
Compressores
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Compressores
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 o ar e comprime; a câmara formada pela face inferior está em conexão com o carter. O pistão está ligado diretamente ao virabrequim por uma biela (este sistema de ligação é denominado tronco), que proporciona um movimento alternativo de sobe e desce ao pistão, e o empuxo é totalmente transmitido ao cilindro de compressão.
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Compressor de Simples Efeito
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Compressor de Duplo Efeito
Este compressor é assim chamado por ter duas câmaras, ou seja, as duas faces do êmbolo aspiram e comprimem. O virabrequim está ligado a uma cruzeta por uma biela; a cruzeta, por sua vez, está ligada ao êmbolo por uma haste. Desta maneira consegue transmitir movimento alternativo ao êmbolo, além do que, a força de empuxo não é mais transmitida ao cilindro de compressão e sim às paredes guias da cruzeta. O êmbolo efetua o movimento descendente e o ar é admitido na câmara superior, enquanto que o ar contido na câmara inferior é comprimido e expelido.
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Compressor de Duplo Efeito
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Compressor de pistão com membrana
Compressores
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Compressor de palheta
Compressores
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Compressor de Roots ou Lóbulo
Compressores
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Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos.Um dos rotores possui lóbulos convexos, o outro uma depressão côncava e são denominados, respectivamente, rotor macho e rotor fêmea. Os rotores são sincronizados por meio de engrenagens; entretanto existem fabricantes que fazem com que um rotor acione o outro por contato direto. O processo mais comum é acionar o rotor macho, obtendo-se uma velocidade menor do rotor fêmea.Estes rotores revolvem-se numa carcaça cuja superfície interna consiste de dois cilindros ligados como um "oito". Nas extremidades da câmara existem aberturas para admissão e descarga do ar.
Compressores• Compressor de Parafuso
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Compressores de Parafuso
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Compressores
• Compressor de Parafuso
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Compressor de Parafuso
Ciclo de trabalho de um compressor de parafuso
Compressores
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CompressoresCompressor de Pistão
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Preparação do ar comprimido
Resfriador posterior
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O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor, colocado entre a saída do compressor e o reservatório, utilizado para resfriar o ar comprimido. Através desse resfriamento tem-se uma retirada de cerca de 75% a 90% do vapor de água contido no ar, bem como, a retirada de uma certa quantidade de óleo proveniente do compressor.. Normalmente um resfriador posterior, é constituído de duas partes: • Um corpo cilíndrico onde se alojam feixes de tubos, formando uma espécie de colméia; • Um separador de condensado normalmente com dreno automático ou manual.
Resfriador Posterior
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Resfriador Posterior
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Um sistema de ar comprimido é dotado de um ou mais reservatórios, que desempenham as seguintes funções no processo de produção: • Armazenar o ar comprimido; • Resfriar o ar; • Auxiliar na eliminação do condensado; • Compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição; • Manter a pressão constante na linha de distribuição; • Estabilizar o fluxo de ar; • Controlar as marchas dos compressores, etc.
Reservatório
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Reservatório
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Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos, conexões e aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis. Em nenhuma condição, o reservatório deverá ser enterrado ou instalado em local de difícil acesso; de preferência os reservatórios devem ser instalados fora da casa dos compressores, na sombra, para facilitar a condensação da umidade; Os reservatórios devem possuir um dreno no ponto mais baixo para fazer a retirada deste condensado acumulado em cada 8 horas de trabalho. A melhor opção é o dreno automático. Os reservatórios são dotados ainda de manômetro, válvulas de segurança, e são submetidos a uma prova de pressão hidrostática, antes da utilização.
Localização do Reservatório
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Desumidificação do Ar ou Secador
A aquisição de um secador de ar comprimido pode figurar no orçamento de uma empresa como um alto investimento, um secador chegava a custar 25% do valor total da instalação de ar. Mas cálculos efetuados mostravam também os prejuízos causados pelo ar úmido: substituição de componentes pneumáticos, filtros, válvulas, cilindros danificados, impossibilidade de aplicar o ar em determinadas operações como pintura, pulverizações e ainda mais os refugos causados na produção de produtos.
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O método de desumidificação do ar comprimido por refrigeração consiste em submeter o ar a uma temperatura suficientemente baixa, a fim de que a quantidade de água existente seja retirada em grande parte. Além de remover a água, provoca, no compartimento de resfriamento, uma emulsão com o óleo lubrificante do compressor, auxiliando na remoção de certa quantidade
Secagem por Refrigeração
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Secagem por Refrigeração
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É o método que utiliza em um circuito uma substância sólida ou líquida, com capacidade de absorver outra substância líquida ou gasosa. Este processo é também chamado de Processo Químico de Secagem, pois o ar é conduzido no interior de um volume através de uma massa higroscópica que absorve a umidade do ar, processando-se uma reação química.As principais substâncias utilizadas são: Cloreto de Cálcio, Cloreto de Lítio, Dry-o-Lite.Com a conseqüente diluição das substâncias, é necessária uma reposição regular, caso contrário o processo torna-se deficiente. A umidade retirada e a substância diluída são depositadas na parte inferior do invólucro, junto a um dreno, de onde são eliminadas para a atmosfera.
Secagem por Absorção
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Secagem por Absorção
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É a fixação das moléculas de um adsorvato na superfície de um adsorvente geralmente poroso e granulado, ou seja, é o processo de depositar moléculas de uma substância (ex. água) na superfície de outra substância, geralmente sólida (ex.SiO2). Este método também é conhecido por Processo Físico de Secagem, o processo de adsorção é regenerativo; a substância adsorvente, após estar saturada de umidade, permite a liberação de água quando submetida a um aquecimento regenerativo.
Secagem por Adsorção
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Secagem por Adsorção
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Após passar por todo o processo de produção, tratamento e distribuição, o ar comprimido deve sofrer um ultimo condicionamento, antes de ser colocado para trabalhar, a fim de produzir melhores desempenhos. Neste processo o ar sofre um beneficiamento que se constitui em três etapas; filtragem, regulagem de pressão e lubrificação, isto é, introdução de certa quantidade de óleo no ar para a lubrificação dos equipamentos pneumáticos.
Unidade de Conservação
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Unidade de Conservação
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Os sistemas pneumáticos são sistemas abertos; o ar após ser utilizado, tem escape para a atmosfera, enquanto que a alimentação aspirar livre constantemente. Este ar, por sua vez, está sujeito a contaminantes e às impurezas procedentes da rede de distribuição. A filtragem do ar consiste na aplicação de dispositivos capazes de reter as impurezas suspensas no fluxo de ar, e em suprimir ainda mais a umidade presente.
Filtragem do ar
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Filtragem do ar
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Drenos dos Filtros
Drenos são dispositivos fixados na parte inferior dos copos, que servem para eliminar o condensado e impurezas, retidos pela ação de filtragem. Podem ser manuais ou automáticos. Os drenos automáticos são preferidos em locais de difícil acesso e sempre que possível, pois eliminam a necessidade de um operador para retirar o condensado.
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Regulador de pressão
Um sistema de produção de ar comprimido atende à demanda de ar para vários equipamentos pneumáticos que, normalmente, trabalham a pressões diferentes. Deste modo, o regulador de pressão terá como função: manter a pressão de trabalho constante na sua saída, mesmo que ocorra variação de pressão na sua entrada, funcionar como válvula de segurança e compensar o volume de ar requerido pelos equipamentos.
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Regulador de pressão
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Lubrificador
Os sistemas pneumáticos e seus componentes são constituídos de partes que possuem movimentos relativos que se sujeitam a desgastes mútuos e consequente inutilização. Para diminuir os efeitos desgastantes e as forças de atrito, a fim de facilitar os movimentos, os equipamentos devem ser lubrificados sempre por meio do ar comprimido. A lubrificação consiste em misturar uma quantidade controlada de óleo lubrificante ao ar comprimido, para que ele carregue as gotículas de óleo em suspensão até às partes mecânicas internas e móveis dos equipamentos. O controle é feito para não causar obstáculos na passagem de ar, problemas nas guarnições, etc.
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Lubrificador