apresentação em formato de aula sobre PNEUMÁTICA E ELETROPNEUMÁTICA

pneumática

1. COMANDOS PNEUMÁTICOS E ELETROPNEUMÁTICOS MECÂNICO DE MANUTENÇÃO DE MÁQUINAS INDUSTRIAIS Afonso Leite Gomes Santos Engenheiro Mecatrônico (UNIT) Técnico em Mecânica  Industrial (SENAI) Aracaju, SE 2022

2. Introdução O ar comprimido é uma das mais antigas formas de transmissão de energia  que o homem conhece, empregada e aproveitada para ampliar sua capacidade física . Dos antigos gregos provem à expressão PNEUMA que significa fôlego, vento. Derivando da palavra PNEUMA, surgiu o conceito de PNEUMÁTICA: a MATÉRIA dos movimentos e fenômenos dos gases. 

3. Introdução O primeiro homem que se interessou pela pneumática, isto é, o emprego do ar comprimido como meio auxiliar de trabalho, foi o grego ktesibios .  Há mais de 2000 anos ele construiu uma catapulta a ar comprimido. 

4. Introdução Somente após 1950 é que ela foi realmente introduzida na produção indústria. Antes 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). 

5. Introdução

6. Introdução A introdução da pneumática na indústria começou com a necessidade, cada vez maior, de automatização e racionalização dos processos de trabalho.  Hoje, o ar comprimido tornou-se indispensável, e nos mais diferentes ramos industriais instalam-se aparelhos pneumáticos. Vídeo

7. Introdução Características Encontra-se em quantidade ilimitada Facilmente transportado por tubulações Pode ser armazenado e retirado depois, não precisa de funcionamento continuo. Relativamente limpo e não polui a meio ambiente Muito veloz, alcança altas velocidades de trabalho

8. Introdução Fundamentos Físicos A superfície terrestre é totalmente cercada por uma camada de ar. Este ar, que é de interesse vital, é uma mistura gasosa da seguinte composição: Além disso, o ar contém resíduos de Dióxido de Carbono, Argônio, Hidrogênio, Neônio, Hélio, Criptônio e Xenônio.  AR

9. Introdução Fundamentos Físicos Apesar de insípido, inodoro e incolor , percebemos o ar através dos ventos, aviões e pássaros que nele flutuam e se movimentam; sentimos também o seu impacto sobre o nosso corpo.  Para utilizar o ar em sistemas da pneumática, devemos conhecer alguns princípios, como pressão, força e vazão. Princípios que estão envolvidos no processo de compressão e armazenamento do ar.

10. Muitas tarefas que necessitam de força para movimentar objetos são feitas por sistemas mecânicos, como empurrar uma caixa elevar uma plataforma, entre outras. Sendo assim, força é o que faz com que um objeto entre em movimento. Geralmente, dada em N (newton) Introdução Fundamentos Físicos

11. Introdução Fundamentos Físicos Pressão é a grandeza que relaciona uma força aplicada a uma determinada área de uma superfície . Nos sistemas pneumáticos, a força exercida depende da pressão do ar comprimido em seus dispositivos Geralmente, dada em Pa (Pascal ou ainda em MPa (N/mm²))

12. Vazão é a quantidade de produto que passa por determinada área em uma quantidade de tempo, expressada geralmente em l/min ou m3/min Introdução Fundamentos Físicos

13. Introdução Fundamentos Físicos - COMPRESSIBILIDADE  Podemos colocar o ar num recipiente com volume determinado e posteriormente provocar-lhe uma redução usando suas propriedades de compressibilidade.  Podemos concluir que o ar permite reduzir o seu volume quando sujeito à ação de uma força exterior.

14. Introdução Fundamentos Físicos - ELASTICIDADE  Propriedade que possibilita ao ar voltar ao seu volume inicial uma vez extinto o efeito (força) responsável pela redução do volume.

15. Introdução Fundamentos Físicos - DIFUSIBILIDADE  Propriedade do ar que lhe permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado.

16. Introdução Fundamentos Físicos - EXPANSIBILIDADE   Propriedade do ar que lhe possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato.

17. Introdução Lei Geral dos Gases É a lei que relaciona as transformações sofridas pelo gás, comparando seu estado inicial com o estado final, quando ocorrem alterações nas grandezas pressão (P), volume (V) ou temperatura (T).

18. Exercício

19. Introdução Força, pressão e área Força: É toda causa capaz de modificar o estado de movimento ou causar deformações.  Pressão: quando o ar ocupa um recipiente exerce sobre suas paredes uma força igual em todos os sentidos e direções, gerando assim um pressão.  P= Pressão F= Força  A= Área  Força = Pressão x Área  Pressão = Força / Área  Área = Força / Pressão

20. Exercício

21. Acionamentos Pneumáticos Grupos Para que possamos utilizar a tecnologia pneumática nas aplicações industriais, precisamos dimensionar e separar os componentes de cada grupo, sendo eles: Geração; Distribuição e;  Consumo.

22. Acionamentos Pneumáticos Grupos No grupo de geração , temos: Compressores e reservatórios de ar comprimido

23. Acionamentos Pneumáticos Grupos No grupo de distribuição , temos: Tubulações, blocos, válvulas de esfera... etc

24. Acionamentos Pneumáticos Grupos No grupo de consumo , temos: Válvulas, filtros e mangueiras.

25. Unidade de Condicionamento do Ar Lubrifil é um nome usado comumente no mercado para uma unidade combinada de preparação de ar com FILTRO, REGULADOR E LUBRIFICADOR. Normalmente a unidade de filtro com regulador vem em uma peça, e a unidade de lubrificação vem acoplada para unir o conjunto.

26. Unidade de Condicionamento do Ar

27. Unidade de Condicionamento do Ar Regulador de ar comprimido Ele mantém a pressão de ar constante independentemente de variações de pressão na linha. Eles também são utilizados para regular a pressão e consequentemente a força que um cilindro pneumático irá exercer. O regulador é uma válvula que abre e fecha para manter a pressão de saída constante. No topo do regulador tem uma manopla que pode ser girada, alternado a compressão de uma mola.

28. Unidade de Condicionamento do Ar Filtro de ar O ar comprimido entra e é forçado a girar rapidamente por uma grelha que direciona o ar comprimido. Com isso as partículas de água são arremessadas e aderem na parede, caindo até o fundo do copo para ser removida. Depois o ar passa pelo elemento filtrante, do lado externo para o lado interno até sair pela outra porta do filtro.

29. Unidade de Condicionamento do Ar Lubrificador de ar É utilizado para colocar uma névoa de lubrificação no ar comprimido e com isso reduzir o atrito e aumentar a vida útil dos elementos no sistema pneumático. O ar comprimido entra e pressuriza o copo, que está cheio de lubrificante. Devido a diferença de pressão criada, o lubrificante é sugado por um pequeno tubo.

30. Unidade de Condicionamento do Ar Filtro de ar O filtro tem o objetivo de remover a água, sujeiras e partículas solidas que podem estar presentes no ar. O filtro padrão em um Lubrifil remove tranquilamente a água em forma líquida e também partículas maiores que estiverem presentes no ar.

31. Normas - Simbologias ISO 1219 ​ DIN 40713 ​ ABNT NBR 8896

32. Normas - Simbologias Os símbolos usados para descrever os componentes pneumáticos devem ser construídos a partir de símbolos básicos e elementos funcionais baseados na norma. As regras permitem que diferentes usuários, através de uma especificação comum, produzam ao final do trabalho um mesmo símbolo representativo de determinada função, conexão ou componente.

33. Normas – Simbologias Regras Gerais Os símbolos representam funções, modos de operação e conexões externas. Símbolos não possuem a intenção de mostrar a construção física do componente, nem representam suas dimensões reais.  Para gerar símbolos mais complexos, os símbolos básicos e os elementos funcionais devem ser combinados obedecendo as regras da norma. Os símbolos mostram as vias externas (portas de passagem de fluido) do componente. As vias são indicadas através da união de linhas de escoamento com os símbolos dos elementos do circuito. As letras, onde usadas, são meramente indicativas e não descrevem parâmetros. Os símbolos funcionais podem ser desenhados em qualquer orientação sem alterar o seu significado. São preferidos incrementos de 90°.   Os símbolos não indicam grandezas ou quantidades tais como pressão, vazão, deslocamento etc., ou regulagens de componentes. 

34. Normas - Simbologias > mais simbologias <

35. Distribuição do ar comprimido Como já sabemos, a distribuição do ar comprimido é realizada principalmente por meio das tubulações. MAS.... antes de tudo é necessário saber como esse ar comprimido é gerado.

36. Geração do ar comprimido Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido.  Função:  Captar o ar comprimido;  Aprisionar o ar;  Elevar a pressão;

37. Geração do ar comprimido

38. Geração do ar comprimido Os compressores dinâmico podem ser divididos em duas classes: Centrífugos ou radiais Axiais Na indústria, de um modo geral, operam à volta de 20000 rpm, embora velocidades superiores sejam cada vez mais comuns.

39. Geração do ar comprimido

40. Acionamentos Pneumáticos Grupos:  Geração Compressor de Pistão: Este tipo de compressor tem somente uma câmara de compressão, ou seja, apenas a face superior do pistão aspira o ar e comprime. O pistão está ligado diretamente ao virabrequim por uma biela, que proporciona um movimento alternativo de sobe e desce ao pistão.

41. Acionamentos Pneumáticos Grupos:  Geração Compressor tipo Cruzeta: 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. Desta maneira consegue transmitir movimento alternativo ao êmbolo.

42. Acionamentos Pneumáticos Grupos:  Geração

43. Acionamentos Pneumáticos Grupos:  Geração

44. Acionamentos Pneumáticos Grupos:  Geração

45. Acionamentos Pneumáticos Grupos:  Geração Compressor de Parafuso: Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. Os rotores são sincronizados por meio de engrenagens. O ar ocupa espaço entre os rotores e, conforme eles giram, o volume compreendido entre os mesmos é isolado da admissão.

46. Acionamentos Pneumáticos Grupos:  Geração Compressor de Parafuso:  

47. Distribuição do ar comprimido Logo após a geração do ar, ele sai aquecido devido a compressão e pode conter contaminantes, o que torna o ar improprio pra o uso direto em ferramentas, atuadores e etc. Para isso, o ar deve ser tratado antes da distribuição, passando pelo resfriamento, secagem e outros processos.

48. Distribuição do ar comprimido

49. Distribuição do ar comprimido Para evitar problemas devido a temperatura elevada do ar comprimido, deve ser instalado entre o reservatório e o compressor, um trocador de calor , que funciona semelhante a um radiador veicular.

50. Distribuição do ar comprimido O processo de resfriamento do ar comprimido acaba deixando o ar úmido, logo após o resfriamento o ar deve passar pelo processo de secagem. Pode ser secado por condensação, absorção ou ainda adsorção.

51. Distribuição do ar comprimido A distribuição do ar comprimido é feita por meio de tubulações que levam o ar comprimido da fonte de fonte até os locais onde ele será utilizado. Essa rede é subdividida em rede de pressão primária e rede secundária.

52. Distribuição do ar comprimido As tubulações da rede principal do sistema que transporta o ar da geração até o ponto de consumo. A norma NBR 6493 padroniza essas tubulações na cor azul. Materiais permissíveis para distribuir ar comprimido Cobre Latão Aço-liga Aço galvanizado Sintéticos (plástico)

53. Distribuição do ar comprimido

54. Distribuição do ar comprimido A rede secundária é composta por tubulação que leva ar da rede primária para as ferramentas. Geralmente são de nylon ou polietileno.

55. Distribuição do ar comprimido Em resumo....

56. Elementos Pneumáticos Elementos pneumáticos são dispositivos que possuem funções específicas dentro do circuito, na maioria das situações essas funções são de controle.

57. Elementos Pneumáticos Válvula de vazão Válvula pneumática de vazão, também conhecida como válvula de fluxo, tem uma agulha que regula a seção transversal do orifício de passagem de ar comprimido. Essa válvula controla a velocidade de passagem do ar comprimido e não a pressão de ar. Ela pode ser fixa ou regulável ; e ainda, unidirecional ou bidirecional.

58. Elementos Pneumáticos Válvula de pressão A válvula reguladora de pressão é um regulador responsável por evitar a flutuação da pressão no sistema, controlando a pressão à medida que é percorrida através de um atuador ou outra parte de um sistema pneumático.

59. Elementos Pneumáticos Válvula de pressão Além disso, também tem um papel importante no quesito segurança, pois pode ser utilizada como um “escape” em situações onde a pressão aumente acima dos níveis aceitáveis.

60. Elementos Pneumáticos Válvula direcional São elementos que controlam a direção do fluxo do ar comprimido nos circuitos pneumáticos. As válvulas direcionais apresentam conexões chamadas de vias. Cada via pode ter a função de: Entrada; Escape ou; Utilização.

61. Elementos Pneumáticos Válvula direcional As válvulas direcionais são especificadas pela quantidade de vias que têm e pela quantidade de posições que assumem. As posições são representadas por quadrados, que terão dois estados: acionado ou repouso.

62. Elementos Pneumáticos Válvula direcional Já as vias, são representadas por traços externos nas bordas dos quadrados. Cada via de passagem de ar deve ser identificadas por letras ou números.

63. Elementos Pneumáticos Válvula direcional As vias de passagem são conectadas por linhas internas, como setas para indicar o sentido do ar; ou por linha tipo T para indicar bloqueios. A seta sempre indicará a presença de 2 vias, enquanto que o bloqueio, indica apenas 1 via.

64. Elementos Pneumáticos Válvula direcional Por fim, chegamos na nomenclatura de válvulas direcionais!!! Como sabemos, o nome da válvula é dada pela quantidade de posições e vias, sendo assim, temos por exemplo: válvula 3/2 vias ou 2/2 vias, dentre outras mais.

65. Exercício Nomeie as válvulas do quadro ao lado.

66. Elementos Pneumáticos Válvula direcional

67. Elementos Pneumáticos Atuadores Atuadores são elementos que transformam o ar comprimido em movimentos mecânicos. São eles que movimentam braços robóticos, empurram caixas e etc. Os atuadores podem ser lineares ou rotativos.

68. Elementos Pneumáticos Atuadores Lineares Os atuadores lineares podem ser de simples ou dupla ação, pode ser com amortecimento ou sem... Existe uma infinidade de possibilidades, cada um deve atender a cada demanda.

69. Elementos Pneumáticos Atuadores Lineares Os atuadores de dupla ação são aqueles que para executar qualquer ação de avanço ou recuo, necessita de uma força pneumática. Já os de simples ação, são capazes de executar umas dessas ações por meio de força mecânica, por meio de molas.

70. Elementos Pneumáticos Atuadores Lineares

71. Elementos Pneumáticos Atuadores Lineares

72. Elementos Pneumáticos Atuadores Rotativos São atuadores em que o trabalho é executado pela rotação de um eixo, pode ser do tipo motor ou giro controlado. Os motores são considerados de dupla ação, ou seja, permite giro no sentido horário ou anti-horário.

73. Elementos Pneumáticos Atuadores Rotativos

74. Método Intuitivo Método de identificar a sequência lógica de um circuito através do seu funcionamento. Cada atuador recebe uma letra. (ex.: A; B; C) Cada ação de avanço recebe o sinal de +; e retorno recebe – Ex. A+A- Caso exista um parêntese unindo um grupo de letras e sinais, isso indica que a ação é simultânea.

75. Exercício

76. Montagem Circuito contra pressão Circuito contra pressão são de dois tipos, contra pressão de partida e; contra pressão de retorno. Esse fenômeno acontece quando um circuito não funciona corretamente de forma direta devido a sequência lógica dada a ele.

77. Montagem Circuito Eletropneumático Quando falamos em eletropneumática, obviamente remetemos a inclusão de um circuito elétrico para auxiliar em trabalhos onde o ar comprimido é a fonte de energia. Esse acionamento elétrico pode ser por meio de: Bobinas eletromecânicas; CLP

78. Materiais de Apoio https://tobiasmugge.files.wordpress.com/2008/10/apostila-pneu.pdf https://docplayer.com.br/amp/10015345-Pagina-42-c-o-n-t-e-u-d-o-1-um-pouco-de-historia.html https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/5/57/Pneumatica.pdf https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2854501/mod_resource/content/1/Notas%20de%20Aula_SEL406_2017_Parte1_Pneum%C3%A1tica.pdf https://drive.google.com/file/d/13gbFlWnitzKXZuGSd42z-6NpyqLhUDux/view