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COLÉGIO NET WORK Curso Técnico em Mecatrônica 2º Termo Pneumática – Parte 1 Professor: Bruno Brasselotti Sumaré – SP Fevereiro 2012.

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1 COLÉGIO NET WORK Curso Técnico em Mecatrônica 2º Termo Pneumática – Parte 1 Professor: Bruno Brasselotti Sumaré – SP Fevereiro 2012

2 Pneumática Introdução Hoje, a Automação Pneumática, é uma das tecnologias mais usadas para configurar soluções de variadas complexidades. Utiliza como elemento motor a energia acumulada no as comprimido, sendo completada com a eletro pneumática, especialmente nos controles mais sofisticados. Esse é um sistema caro, devido a infra-estrutura necessária para gerar e armazenar o ar comprimido. O ar, captado da atmosfera, é comprimido através de compressores, que reduz o seu volume, aumentando assim a sua pressão em torno de 6 bar. Após passar por filtros e secadores para retirar a umidade e as impurezas, ele é armazenado em reservatórios onde posteriormente é distribuído por tubos, pintados na cor azul, para o interior da fábrica.

3 VariáveisHidráulica Pneumática PressãoMaior Menor ForçaMaior Menor ÁreaMenor Maior VelocidadeMenor/ constante Maior/inconstante Características Físicas Componentes maiores Componentes menores Fluido Óleo mineral / incompressível Ar comprimido / compressível MovimentoPreciso Impreciso

4 Características do ar comprimido Pneumática é a ciência que estuda as propriedades físicas do ar e de outros gases. Pneumática utiliza ar sobre pressão (ar comprimido) para transmitir movimento mecânico (linear ou rotativo) multiplicando forças. Ar – compressível. Óleo / água – incompressível. Ar comprimido – ar atmosférico com volume reduzido.

5 Vantagens: -Volume -Transporte -Armazenagem -Temperatura -Segurança -Limpeza -Construção -Velocidade -Regulagem -Segurança contra sobrecarga

6 Desvantagens: - Preparação - Compressibilidade - Potência - Custo - Escape ruidoso/desperdício - Rentabilidade (estudo da utilização)

7 Propriedades físicas dos gases: Ar: o ar pode ser comprimido ou expandido, dependendo da variação da temperatura, pressão e do volume. A lei de Boyle-Morriotte: ar confinado a uma temperatura constante (transformação isotérmica). V1 V2 V3 F1 F2 F3 p1. v1 = p2. v2

8 Lei de Gay-Lussac: a uma pressão constante (transformação isobárica). V2 T2 V1 T1

9 Lei de Charles: a um volume constante (transformação isométrica). V1 T1 p1 V2 T2 p2

10 Transformação de temperatura: Temperatura de Vapor da água 180 divisões 100 divisões K ºF divisões ºC 100 0

11 Temperatura de congelamento da água tC – 0 = tF – 32 = tK – 273 ºF = 9 x ºC – – – Para cálculos realizados nas propriedades dos gases, a escala de temperatura utilizada é a Kelvin por se tratar de uma escala absoluta.

12 Produção do ar comprimido Compressores: São máquinas ou equipamentos responsáveis por admitir ou sugar o ar da atmosfera, comprimi-lo e enviá-lo para uma reservatório que o armazenará. Pistão: de efeito simples;duplo efeito; um estágio;dois estágios.

13 Membrana; Compressor de êmbolo rotativo; Multicelular (palhetas); Helicoidal de fuso rosqueado; Tipo Roots.

14 Turbocompressor Radial; Axial.

15 Critérios para a escolha de um compressor: Volume fornecido: teórico e efetivo. Pressão: de regime ou de trabalho. Acionamento: motor elétrico ou de explosão (gasolina, álcool ou diesel).

16 Regulagem: De marcha em vazio: - regulagem por descarga – atingindo a regulagem máxima, o ar escapa livremente por uma válvula; - regulagem por fechamento – atingindo a regulagem, fecha-se o lado da sucção; - regulagem por garras – usada em compressores de êmbolo – atingindo a regulagem máxima, algumas garras mantém as válvulas de sucção abertas. Regulagem de carga parcial: - regulagem na rotação; - regulagem por estrangulamento.

17 Regulagem intermitente: quando o compressor atinge a pressão máxima, o motor é desligado e quando atinge a pressão mínima o motor é ligado. Refrigeração: a refrigeração de um compressor poderá ser feita por: água – utilizando um trocador de calor; e por ar – dissipando o calor através de palhetas.

18 Reservatório de ar comprimido: não faz parte obrigatoriamente do compressor, tendo as seguintes funções: -estabilizar a distribuição do ar comprimido; - eliminar oscilações de pressão na rede; - separar parte da umidade existente no ar; - garantir reserva de ar.

19 O tamanho do reservatório depende: - do volume de ar fornecido pelo compressor; - do consumo de ar; - da rede de distribuição; - da regulagem do compressor; - da diferença de pressão na rede.

20 Manutenção do compressor: deve-se seguir as orientações do fabricante, mas existem algumas verificações periódicas a serem seguidas: - verificar o nível de óleo lubrificante; - filtro de ar; - válvula de segurança; - drenar o condensado; - manômetro.

21 Irregularidades na compressão: Aquecimento exagerado do compressor: pode ser causado por: - falta de óleo no cárter; - válvulas presas ou sujas; - ventilação insuficiente; - válvula de recalque quebrada; - óleo viscoso demais; - filtro de ar entupido.

22 Batidas ou barulhos anormais no compressor: - volante solto; - válvulas mal assentadas; - desgaste nos mancais principais; - jogo nos mancais das buchas no eixo das manivelas; - folga ou desgaste nos pinos que prendem as buchas ou pistões; - sujeira no pistão.

23 Preparação do ar comprimido Secagem por resfriamento Para resolver de maneira eficaz o problema inicial da água nas instalações de ar comprimido, o equipamento mais completo é o resfriador posterior, localizado entre a saída do compressor e o reservatório, pelo fato de que o ar comprimido na saída atinge 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. É necessário eliminar ou reduzir ao máximo esta umidade. O ideal seria eliminá-la do ar comprimido de modo absoluto, o que é praticamente impossível. Ar seco industrial não é aquele totalmente isento de água; é o ar que, após um processo de desidratação, flui com um conteúdo de umidade residual de tal ordem que possa ser utilizado sem qualquer inconveniente.

24 Com as devidas preparações, conseguem-se a distribuição do ar com valor de umidade baixa e tolerável nas aplicações encontradas.

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26 Secagem Por Absorção É a fixação de um absorto, geralmente líquido ou gasoso, no interior da massa de um absorto sólido, resultante de um conjunto de reações químicas. Em outras palavras, 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, insolúvel ou deliqüescente que absorve a umidade do ar, processando-se uma reação química.

27 As substâncias higroscópicas são classificadas como insolúveis quando reagem quimicamente com o vapor d'água, sem se liquefazerem. São deliqüescentes quando, ao absorver o vapor d'água, reagem e tornam-se líquidas.

28 Secagem Por Adsorção 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, porém seus detalhes são desconhecidos. É admitido como teoria que na superfície dos corpos sólidos existem forças desbalanceadas, influenciando moléculas líquidas e gasosas através de sua força de atração; admite-se, portanto, que as moléculas (adsorvato) são adsorvidas nas camadas mono ou multimoleculares dos corpos sólidos, para efetuar um balanceamento semelhante à Lei dos Octetos dos átomos. 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.

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30 Tubulações e conexões Escolha do diâmetro de uma tubulação: O diâmetro de uma tubulação da rede de ar comprimido deve ser escolhido de maneira que a queda de pressão não ultrapasse 0,1 bar, mesmo se houver um crescente consumo de ar. Quanto maior for a queda de pressão, menor será a rentabilidade e a capacidade do sistema.

31 Considerações para o dimensionamento da tubulação: - volume corrente (vazão); - comprimento da rede; - queda de pressão admissível; - pressão de trabalho; - número de partes de estrangulamento na rede. Observação: considerar comprimento de reserva para futuras instalações.

32 Tipos de rede de distribuição: primária e secundária. Tipos de redes primárias de distribuição de ar:; - rede de circuito fechada - rede de circuito aberta;

33 - rede de circuito combinada.

34 Critérios para montar uma rede de distribuição: - as tubulações devem ter um declive entre 1 e 2% do seu comprimento no sentido do fluxo; - sempre que possível, manter a rede em circuito fechado que permite uma distribuição mais uniforme da pressão; - retirar a rede secundária da parte superior da primária.

35 Materiais utilizados nas redes: Rede primária: - cobre; - latão; - aço-liga; - tubo de aço preto (galvanizado); - tubos sintéticos (plástico). Rede secundária: - materiais à base de borracha (menos usado); - materiais à base de polietileno (mais usado).

36 Conexões: acessórios utilizados para unir tubulações e também demais componentes do circuito como, por exemplo, válvulas, atuadores, etc. Conexões de tubos metálicos: são encontradas no mercado: - com anel de corte; - com anel de pressão; - conexões rebordadas; - de engate rápido, etc. Conexões de mangueiras: - conexões com porcas; - conexão espigão; - conexões de engate rápido, etc.

37 Unidade de conservação: Partículas de pó ou ferrugem e umidade que se condensam nas tubulações podem ocasionar falhas ou avarias nas válvulas, por isso perto do local de consumo é colocada uma unidade de conservação que é composta de: - filtro de ar comprimido; - regulador de pressão; - lubrificador de ar comprimido.

38 Unidade de Conservação Regulador de Pressão Lubrificador de ar comprimido Filtro de ar comprimido Manômetro

39 Filtro de ar comprimido A função do filtro de ar comprimido é de reter as partículas sólidas e a umidade condensada existente no ar comprimido.

40 Simbologia

41 Regulador de pressão O regulador de pressão mantém constante a pressão de trabalho (secundária), independentemente da pressão da rede (primária) e de consumo do ar.

42 Simbologia

43 Lubrificador de ar comprimido O lubrificador acrescenta ao ar comprimido uma fina névoa de óleo que irá se depositar nas válvulas e cilindros, proporcionando a esses elementos a necessária lubrificação.

44 Simbologia

45 Alguns cuidados no manuseio do ar comprimido: não dirigir o ar comprimido para o próprio corpo nem às outras pessoas; não usar o ar comprimido como vassoura na limpeza de máquinas ou local de trabalho; não obstruir orifícios de escape com a mão; não soltar mangueiras, tubulações ou conexões sem antes aliviar a pressão; verificar e eliminar vazamentos de ar; O uso indevido do ar comprimido, além de poder provocar um acidente, é uma energia cara que está sendo desperdiçada.


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