Prévia - Apostila Eletropneumática - Partners Treinamentos - Resumida

Pneumática Industrial – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo

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ELETROPNEUMÁTICA CONSIDERAÇÕES GERAIS Conceito: É a tecnologia que estuda os movimentos e fenômenos dos gases. Etimologia: Do antigo grego provém o termo Pneuma, que expressa vento, fôlego.

CARACTERÍSTICAS DO AR COMPRIMIDO

Vantagens

Volume - O ar a ser comprimido encontra-se em quantidades ilimitadas praticamente em todos os lugares;

Armazenagem - O ar pode ser armazenado ou transportado em reservatórios;

Temperatura - Garantia de funcionamento seguro, apesar das oscilações de temperatura;

Segurança - Não existe o perigo de explosão ou de incêndio;

Limpeza - O ar comprimido é limpo, não polui o ambiente;

Construção - Os elementos de trabalho são de construção simples;

Velocidade - O ar comprimido permite alcançar altas velocidades de trabalho;

Regulagem - As velocidades e forças dos elementos a ar comprimido são reguláveis sem escala;

Segurança contra sobrecarga - Os elementos e ferramentas a ar comprimido são carregáveis até a parada final e, portanto, seguros contra sobrecarga.

Desvantagens Preparação - O ar comprimido requer uma boa preparação. Impureza e umidade

devem ser evitadas, pois provocam desgastes; Compressibilidade - Não é possível manter uniformes e constantes as velocidades

dos pistões mediante o ar comprimido; Escape de ar - O escape de ar é ruidoso;

Custos - O ar comprimido é uma fonte de energia muito custosa. O custo de ar comprimido torna-se mais elevado se na rede de distribuição e nos equipamentos houver vazamentos consideráveis.

Forças - O ar comprimido é econômico somente até uma determinada força, entre 2000 a 3000 Kgf, limitado pela pressão normal de trabalho de 7 bar.

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O gráfico abaixo nos dá uma visão:

Fig. 1

A pressão do ar não é sempre constante. Ela muda de acordo com a situação geográfica e as condições atmosféricas. A faixa compreendida entre a linha zero absoluto e a linha variável da pressão do ar é denominada faixa de depressão e a faixa que está acima dessa linha, denomina-se de sobre-pressão (+ Pe ). A pressão absoluta Pabs é

constituída das pressões: - pe e + pe.

PRINCÍPIO DE PASCAL Constata-se que o ar é muito compressível sob a ação de pequenas forças. Quando contido em um recipiente fechado, o ar exerce uma pressão igual sobre as paredes, em todos os sentidos. Podemos verificar isto facilmente, fazendo uso de uma bola de futebol. Apalpando-a, observamos uma pressão uniformemente distribuída sob a sua superfície.

Fig. 2

bar

0

+ pe

P abs.

Pressão

absoluta

Pressão

atmosférica

Faixa de

depressão - pe

Faixa de

sobre-Pressão





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COMPRESSOR DE ÊMBOLO Ele é apropriado não só para a compressão a baixas e médias pressões, mas também para altas pressões.

Para se obter ar a pressões elevadas, são necessários compressores de vários estágios de compressão. O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão), refrigerado intermediariamente, para logo, ser comprimido pelo segundo êmbolo (pistão). O volume da segunda câmara de compressão é, em relação ao primeiro, menor. Durante o trabalho de compressão se forma uma quantidade de calor, que tem que ser eliminada pelo sistema de refrigeração. Os compressores de êmbolo podem ser refrigerados por ar ou água. Para pressões mais elevadas são necessários mais estágios.

Refrigeração Em compressores pequenos são suficientes algumas aletas de refrigeração, para que o calor seja dissipado. Compressores maiores são equipados com um ventilador para dissipar o calor.

Fig. 6

Fig. 4 Fig. 5





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UNIDADE DE CONSERVAÇÃO Á unidade de conservação é composta de:

Filtro de ar comprimido

Regulador de pressão

Lubrificador de ar comprimido

Fig. 14

Devem-se observar os seguintes pontos: 1. A vazão total de ar em m³/hora é determinante para o tamanho da unidade. Uma demanda (consumo) de ar grande demais provoca uma queda de pressão nos aparelhos. Devem-se observar rigorosamente os dados indicados pelos fabricantes. 2. A pressão de trabalho nunca deve ser superior à indicada no aparelho. A temperatura ambiente não deve ser maior que 50°C (máximo para copos de material sintético).

Fig. 15

Símbolo simplificado





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FILTRO DE AR COMPRIMIDO A função do filtro de ar comprimido é reter as partículas de impureza, bem como a água condensada.

Fig. 16

Funcionamento: Para entrar no copo (1), o ar comprimido deve passar por uma chapa defletora (2) com ranhuras direcionais. Como consequência, o ar é forçado a um movimento de rotação. Com isso, separam-se as impurezas maiores, bem como as gotículas de água por meio de força centrífuga, depositando-se no fundo do copo coletor. O filtro (4) sinterizado tem uma porosidade que varia entre 30 e 70 µm. Por ele as partículas sólidas maiores são retidas. O elemento filtrante deve ser limpo ou substituído em intervalos regulares quando estiver saturado. O ar limpo passa então pelo regulador de pressão e chega à unidade de lubrificação e daí para os elementos pneumáticos. O condensado acumulado no fundo do copo deve ser eliminado ao atingir a marca do nível máximo admissível, através de um parafuso purgador (3). Se a quantidade de água é elevada, convém colocar no lugar do parafuso (3) um dreno automático. Dessa forma a água acumulada no fundo do copo pode ser eliminada, porque caso contrário à água será arrastado novamente pelo ar comprimido para os elementos pneumático.

REGULADOR DE PRESSÃO COM ORIFÍCIO DE ESCAPE

A função do regulador de pressão é de manter constante a pressão de saída independente das oscilações de pressão na entrada.

Fig. 17

1

4

3

2

3

6

1

4

2

5

Orifício de escape





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Cilindro de dupla ação A força exercida pelo ar comprimido movimenta o êmbolo do cilindro de dupla ação realizando movimento nos dois sentidos. Será produzida uma determinada força no avanço, bem como no retorno do êmbolo. Os cilindros de dupla ação são utilizados especialmente onde é necessário também realizar trabalho no retrocesso. O curso, em princípio, é ilimitado, porém é importante levar em consideração a deformação por flexão e flambagem. A vedação aqui se efetua mediante êmbolo (êmbolo de dupla vedação).

Fig. 21

Cilindro de dupla ação com haste passante Este tipo de cilindro de haste passante possui algumas vantagens. A haste é melhor guiada devido aos dois mancais de guia. Isto possibilita a admissão de uma ligeira carga lateral. Os elementos sinalizadores podem ser montados na parte livre da haste do êmbolo. Neste cilindro, as forças de avanço e retorno são iguais devido à mesma área de aplicação de pressão em ambas as faces do êmbolo.

Fig. 22

Cilindro tandem Esta construção nada mais é do que dois cilindros de dupla ação os quais formam uma só unidade. Desta forma, com simultânea pressão nos dois êmbolos, a força é uma soma das forças dos dois cilindros. O uso desta unidade é necessário para se obter grandes forças em locais onde não se dispõe de espaço suficiente para a utilização de cilindros de maior diâmetro.

Fig. 23





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1 2 3 4

Cilindro de múltiplas posições Este tipo de cilindro é formado de dois ou mais cilindro de dupla ação. Estes elementos estão, como ilustrado, unidos um ao outro. Os cilindros movimentam-se, conforme os lados dos êmbolos que estão sob pressão, individualmente. Com dois cilindros de cursos diferentes obtêm-se quatro (4) posições.

Fig. 26

Aplicação:

Seleção de ramais para transporte de peças em esteiras;

Acionamento de alavancas;

Dispositivo selecionador (peças boas, refugados e a serem aproveitados).

Cilindro de dupla ação sem haste Com êmbolo magnético ou não, economiza espaço, sistema de vedação confiável com amortecimento fixo ou ajustável.

Fig. 27





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Válvula de retenção com fechamento por atuação de contra pressão, por exemplo, por mola. Fecha quando a saída é maior ou igual à entrada.

Fig. 37

Válvula alternadora Esta válvula possui duas entradas X e Y, e uma saída A. Quando o ar comprimido entra em X, bloqueia-se a entrada Y e o ar circula de X para A. Em sentido contrário quando o ar circula de Y para A, a entrada X fica bloqueada. Quando o ar retorna, quer dizer, quando um lado de um cilindro ou de uma válvula entra em exaustão, a vedação permanece na posição em que se encontrava antes do retorno do ar.

Fig. 38

Válvula de simultaneidade Esta válvula possui duas entradas X e Y e uma saída A. O ar comprimido pode passar unicamente quando houver pressão em ambas as entradas. Um sinal de entrada em X ou Y impede o fluxo para A em virtude do desequilíbrio das forças que atuam sobre a peça móvel. Quando existe uma diferença de tempo das pressões, a última é a que chega à saída A. Se os sinais de entrada são de pressões diferentes, a maior bloqueia um lado da válvula e a pressão menor chega até a saída A.

Fig. 39

A

X

A

Y X Y

X

A

Y X

A

Y





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

COMPONENTES DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS Os componentes elétricos utilizados nos circuitos são distribuídos em três categorias:

Os elementos de entrada de sinais elétricos Os elementos de processamento de sinais E os elementos de saída de sinais elétricos

ELEMENTOS DE ENTRADA DE SINAIS Os elementos de entrada de sinais elétricos são aqueles que emitem informações aos circuitos. Entre os elementos de entrada de sinais podemos citar:

Botoeiras; Interruptores; Chave fim de curso; Sensores de proximidade; Pressostato.

Botoeiras As botoeiras são chaves elétricas acionadas manualmente que apresentam, geralmente, um contato aberto e outro fechado. De acordo com o tipo de sinal a ser enviado ao comando elétrico, às botoeiras são caracterizadas como pulsadoras ou com trava.





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Estando energizados e ao se aproximarem do material a ser detectado, os sensores emitem um sinal de saída que, devido principalmente à baixa corrente desse sinal, não podem ser utilizados para energizar diretamente bobinas de solenóides ou outros componentes elétricos que exigem maior potência. Os sensores de proximidade capacitivos registram a presença de qualquer tipo de material. A distância de detecção varia de 0 a 20 mm, dependendo da massa do material a ser detectado e das características determinadas pelo fabricante. Os sensores de proximidade indutivos são capazes de detectar apenas materiais metálicos, a uma distância que oscila de 0 a 2 mm, dependendo também do tamanho do material a ser detectado e das características especificadas pelos diferentes fabricantes. Os sensores de proximidade ópticos detectam a aproximação de qualquer tipo de objeto, desde que este não seja transparente. A distância de detecção varia de 0 a 100 mm, dependendo da luminosidade do ambiente. Normalmente, os sensores ópticos são construídos em dois corpos distintos, sendo um emissor de luz e outro receptor. Quando um objeto se coloca entre os dois, interrompendo a propagação da luz entre eles, um sinal de saída é então enviado ao circuito elétrico de comando. Outro tipo de sensor de proximidade óptico, muito usado na automação industrial, é o do tipo reflexivo no qual emissor e receptor de luz são montados num único corpo, o que reduz espaço e facilita sua montagem entre as partes móveis dos equipamentos industriais. A distância de detecção é, entretanto menor, considerando- se que a luz transmitida pelo emissor deve refletir no material a ser detectado e penetrar no receptor, o qual emitirá o sinal elétrico de saída.

Pressostato Os pressostato, também conhecidos como sensores de pressão, são chaves elétricas acionadas por um piloto hidráulico ou pneumático. Os pressostato são montados em linhas de pressão hidráulica e/ou pneumática e registram tanto o acréscimo como a queda de pressão nessas linhas, invertendo seus contatos toda vez em que a pressão do óleo ou do ar comprimido ultrapassar o valor ajustado na mola de reposição.





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ELEMENTOS DE PROCESSAMENTO DE SINAIS Os componentes de processamento de sinais elétricos são aqueles que analisam as informações emitidas ao circuito pelos elementos de entrada, combinando-as entre si para que o comando elétrico apresente o comportamento final desejado, diante dessas informações. Entre os elementos de processamento de sinais podemos citar:

Relés auxiliares; Contatores de potencia; Relés temporizadores; Contatores.

Relés Auxiliares Os relés auxiliares são chaves elétricas de quatro ou mais contatos, acionadas por bobinas eletromagnéticas. Há no mercado uma grande diversidade de tipos de relés auxiliares que, basicamente, embora construtivamente sejam diferentes, apresentam as mesmas características de funcionamento. Este relé auxiliar, particularmente, possui 2 contatos abertos e 2 fechados acionados por uma bobina eletromagnética de 24 Vcc. Quando a bobina é energizada, imediatamente os contatos abertos fecham, permitindo a passagem da corrente elétrica entre eles, enquanto que os contatos fechados abrem, interrompendo a corrente. Quando a bobina é desligada, uma mola recoloca imediatamente os contatos nas suas posições iniciais. Além de relés auxiliares de 2 contatos abertos (NA) e 2 contatos fechados (NF), existem outros que apresentam o mesmo funcionamento anterior mas com 3 contatos NA e 1 NF.

Contatores de Potência Os Contatores de potência apresentam as mesmas características construtivas e de funcionamento dos relés auxiliares, sendo dimensionados para suportar correntes elétricas mais elevadas, empregadas na energização de dispositivos elétricos que exigem maiores potências de trabalho.





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Relés Temporizadores Os relés temporizadores, também conhecidos como relés de tempo, geralmente possuem um contato comutador acionado por uma bobina eletromagnética com retardo na energização ou na desenergização.

ELEMENTOS DE SAÍDA DE SINAIS

Os componentes de saída de sinais elétricos são aqueles que recebem as ordens processadas e enviadas pelo comando elétrico e, a partir delas, realizam o trabalho final esperado do circuito. Entre os muitos elementos de saída de sinais disponíveis no mercado, os que nos interessa mais diretamente são:

Válvulas solenóides; Válvulas eletromagnéticas; Indicadores luminosos; Indicadores sonoros.

Solenóides Os solenóides são bobinas eletromagnéticas que, quando energizadas, geram um campo magnético capaz de atrair elementos com características ferrosas, comportando-se como um imã permanente. Numa eletroválvula, hidráulica ou pneumática, a bobina do solenóide é enrolada em torno de um magneto fixo, preso à carcaça da válvula, enquanto que o magneto móvel é fixado diretamente na extremidade do carretel da válvula. Quando uma corrente elétrica percorre a bobina, um campo magnético é gerado e atraem os magnetos, o que empurra o carretel da válvula na direção oposta à do solenóide que foi energizado. Dessa forma, é possível mudar a posição do carretel no interior da válvula, por meio de um pulso elétrico.



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