Aula 1 Conceitos Básicos

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Aula 1 Conceitos Básicos Hidráulica Aula 1 Conceitos Básicos Professor: Edson Neri eneridsantos@gmail.com Eng.º Eletricista, Tec. Instrumentação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Aula 1 Conceitos Básicos Pneumática Aula 1 Conceitos Básicos Professor: Edson Neri eneridsantos@gmail.com Eng.º Eletricista, Tec. Instrumentação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Conceitos Básicos Vantagens Incremento da produção com investimento pequeno Redução dos custos operacionais Robustez dos componentes Facilidade na implantação Resistência a ambientes hostis Simplicidade de manipulação Segurança Liberação de pessoal de operações repetitivas

Conceitos Básicos Limitações Necessita preparação Pequenas pressões (forças) envolvidas Dificuldade de controle de velocidade Impossibilidade de paradas intermediárias Poluição sonora

Características do Ar Compressibilidade do Ar V f < V F Ar submetido a um Ar submetido a um volume final V volume inicial V f f 1 2 F V f < V

Características do Ar Elasticidade do Ar V f > V Ar submetido a um volume inicial V f Ar submetido a um volume final V f 1 2 V f > V

Características do Ar Difusibilidade do Ar Volumes contendo Válvula aberta temos uma ar e gases; válvula mistura homogênea fechada 1 2

Características do Ar Expansibilidade do Ar Possuímos um recipiente contendo ar; a válvula na situação 1 está fechada 1 Quando a válvula é aberta o ar expande, assumindo o formato dos recipientes; porque não possui forma própria 2

Peso do Ar

Atmosfera Pressão Atmosférica Camadas Gasosas da Atmosfera 0,710 kgf/cm 2 Camadas Gasosas da Atmosfera 1,033 kgf/cm 2 C E D B A A - Troposfera - 12 Km D - Termosfera/Ionosfera - 500 Km B - Estratosfera - 50 Km E - Exosfera - 800 a 3000 Km C - Mesosfera - 80 km 1,067 kgf/cm 2 A Pressão Atmosférica Atua em Todos os Medição da Pressão Atmosférica Sentidos e Direções

Variáveis do Ar Efeito Combinado entre as Três Variáveis Físicas Princípio de Blaise Pascal V1 P1 Mesma Temperatura: Volume Diminui - Pressão Aumenta T2 V2 P2 Mesmo Volume: Pressão Aumenta - Temperatura Aumenta e Vice-Versa T3 V3 1 - Suponhamos um recipiente cheio de um líquido, o qual é praticamente incompressível; 2 - Se aplicarmos uma força de 10 Kgf num êmbolo de 1 cm 2 de área; P3 3 - O resultado será uma pressão de 10 Kgf/cm 2 nas paredes Mesma Pressão: do recipiente. Volume Aumenta - Temperatura Aumenta e Vice-Versa T4 V4 P4

Aula 2 Produção e Distribuição (Compressão) Pneumática Aula 2 Produção e Distribuição (Compressão) Professor: Edson Neri eneridsantos@gmail.com Eng.º Eletricista, Tec. Instrumentação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Produção e Distribuição Cores Técnicas O ANSI (American National Standard Institute) padroniza as cores a serem utilizadas em circuitos hidráulicos e pneumáticos. VERMELHO: Indica pressão de alimentação VIOLETA: Indica que a pressão do sistema foi intensificada LARANJA: Indica linha de comando, pilotagem ou que a pressão foi reduzida

Produção e Distribuição Cores Técnicas AMARELO: Indica uma restrição no controle de passagem do fluxo. AZUL: Indica fluxo em descarga, escape ou retorno. VERDE: Indica sucção ou linha de drenagem. BRANCO: Indica fluido inativo. Ex: armazenagem.

Produção e Distribuição Cores Técnicas

Produção e Distribuição Compressores São máquinas que elevam a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos de ar comprimido.

Produção e Distribuição Compressores: classificação Deslocamento positivo: Baseia-se na redução de volume. O volume é diminuido, aumentando a pressão até que ocorra a abertura de válvulas de saída do compressor. Deslocamento dinâmico: É obtido através do aumento da velocidade, tendo em seguida seu escoamento retardado obrigando a uma elevação da pressão.

Tipos Fundamentais de Compressores Ciclo de Trabalho de um Compressor de Parafuso Compressor Dinâmico de Fluxo Radial a - O ar entra pela abertura de admissão preenchendo o espaço entre os parafusos. A linha tracejada representa a abertura da descarga. b - À medida que os rotores giram, o ar é isolado, tendo início a compressão. c - O movimento de rotação produz uma compressão suave, que continua até ser atingido o começo da abertura de descarga. Simbologia d - O ar comprimido é suavemente descarregado do compres- sor, ficando a abertura de descarga selada, até a passagem do volume comprimido no ciclo seguinte.

Produção e Distribuição Compressor de simples efeito É dotado de apenas uma câmara de compressão, onde o ar é admitido e comprimido.

Produção e Distribuição Compressor de duplo efeito Possui duas câmaras, ou seja, as duas faces do êmbolo aspiram e comprimem.

Produção e Distribuição Sistema de refrigeração de compressores Remove o calor gerado entre os estágios de compressão visando: Manter a baixa temperatura do equipamento Aproximar a compressão da isotérmica Evitar a deformação do bloco e cabeçote Aumentar a eficiência do compressor Esse resfriamento pode ser feito por: Ar Água

Aula 3 Produção e Distribuição (Preparação) Pneumática Aula 3 Produção e Distribuição (Preparação) Professor: Edson Neri eneridsantos@gmail.com Eng.º Eletricista, Tec. Instrumentação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Produção e Distribuição Umidade Quando ocorre o aumento de pressão do ar, a solubilidade da água diminui. Isso provocaria condensação dentro do compressor. Porém como a temperatura também aumenta, isso não ocorre.

Produção e Distribuição Umidade Mas no momento do resfriamento, teremos a condensação da água. Como esse resfriamento ocorre ao longo do sistema, a água se condensa no interior dos componentes.

Produção e Distribuição Umidade Conseqüências: Oxidação da tubulação e componentes Retirada da lubrificação Arraste de partículas sólidas Aumento do índice de manutenção Solução Remoção da umidade

Produção e Distribuição Umidade Refriador posterior Esse resfriador é localizado logo após o compressor, retirando calor do ar no momento em que este está a maior temperatura

Produção e Distribuição Reservatório de ar comprimido Importância Armazenar o ar comprimido Resfriar o ar auxiliando a eliminação de condensado Compensar as flutuações de pressão Estabilizar o fluxo de ar

Produção e Distribuição Desumidificação do ar Diminui ainda mais a umidade do ar Após esse processo chama-se o ar de ar seco, apesar de ainda haver uma umidade residual mas insignificante

Produção e Distribuição Desumidificação do ar Secagem por refrigeração A capacidade do ar de reter umidade diminui com a temperatura

Produção e Distribuição Desumidificação do ar Secagem por absorção É utilizado um absorto, que absorve por reação química a umidade

Produção e Distribuição Desumidificação do ar Secagem por adsorção É a fixação das moléculas de um adsorvato na superfície de um adsorvente.

Produção e Distribuição Esquematização da Produção, Armazenamento e Condicionamento do Ar Comprimido 1 5 7 6 8 3 2 4 1 - Filtro de Admissão 5 - Reservatório 2 - Motor Elétrico 6 - Resfriador Intermediário 3 - Separador de Condensado 7 - Secador 4 - Compressor 8 - Resfriador Posterior

Produção e Distribuição Rede de distribuição Formato O anel fechado auxilia na manutenção de uma pressão constante e uma distribuição uniforme do ar

Produção e Distribuição Rede de distribuição Válvulas de fechamento Permitem o isolamento de seções para manutenção

Produção e Distribuição Rede de distribuição Inclinação As tubulações devem possuir uma ligeira inclinação de 0,5 a 2%, com drenos colocados nas posições mais baixas. Isso possibilita o escoamento e retirada do condensado.

Produção e Distribuição Rede de distribuição Tomadas de ar Deve ser feita na parte superior da distribioção para evitar o fluxo de condensado

Aula 4 Produção e Distribuição (Lubrefil) Pneumática Aula 4 Produção e Distribuição (Lubrefil) Professor: Edson Neri eneridsantos@gmail.com Engº. Eletricista, Tec. Instrumentação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Lubrefil Unidade de Condicionamento ou Lubrefil Simbologia

Lubrefil Secção de Um Filtro de Ar Comprimido Dreno Automático Ô Ô A B - Defletor Superior B - Anteparo C - Copo D - Elemento Filtrante E - Defletor Inferior F - Dreno Manual G - Manopla Ô Ô A B C D E F G Dreno Manual Dreno Automático Simbologia

Lubrefil Filtros coalescentes Em certas aplicações, a filtragem do ar deve ser ainda mais rigorosa: Indústria de processamento de alimentos Indústria de equipamentos hospitalares Indústria eletrônica

Lubrefil Filtros coalescentes Filtros coalescentes atendem a essas necessidades

Lubrefil Secção de um Regulador de Pressão com Escape Manômetro Tipo Tubo de Bourdon E F G A J B Ô Ô H C I Simbologia A - Mola F - Orifício de Sangria B - Diafragma G - Orifício de Equilíbrio Simbologia C - Válvula de Assento H - Passagem do Fluxo de Ar D - Manopla I - Amortecimento E - Orifício de Exaustão J - Comunicação com Manômetro

Refil - Filtro Regulador Lubrefil Refil - Filtro Regulador A F A - Manopla G B - Orifício de Sangria C - Válvula de Assento H D - Defletor Superior B E - Defletor Inferior F - Mola C G - Orifício de Exaustão Ô Ô H - Diafragma I - Passagem do Fluxo de I Ar D J - Elemento Filtrante J E Simbologia

Secção de um Lubrificador Lubrefil H G Secção de um Lubrificador F A B I A - Membrana de Restrição B - Orifício Venturi Ô Ô J C - Esfera C D - Válvula de Assento E E - Tubo de Sucção F - Orifício Superior D G - Válvula de Regulagem H - Bujão de Reposição de Óleo I - Canal de Comunicação J - Válvula de Retenção E Simbologia

Aula 5 Válvulas de controle direcional Pneumática Aula 5 Válvulas de controle direcional Professor: Edson Neri eneridsantos@gmail.com Eng. Eletricista, Tec. Instrumentação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Válvulas de controle direcional Tipos de válvulas As válvulas pneumáticas são classificadas em: de controle direcional de bloqueio de controle de fluxo de controle de pressão

Válvulas de Controle Direcional 4 2 14 12 5 1 3 Simbologia

Válvulas de controle direcional Características Posição inicial Número de posições Número de vias Tipo de acionamento Tipo de retorno Vazão

Válvulas de controle direcional Número de posições As válvulas são representadas por retângulos divididos em quadrados representando o número de funções distintas que pode assumir

Válvulas de controle direcional Número de vias É o número de conexões de trabalho que a válvula possui. As vias podem ser de entrada de pressão, conexões de utilização e de escape.

Válvulas de controle direcional Direção de fluxo As setas indicam a interligação interna das conexões, mas não necessariamente o sentido do fluxo.

Válvulas de controle direcional Direção de fluxo Passagem bloqueada

Válvula direcional de 2/2 vias Válvulas de controle direcional Válvula direcional de 2/2 vias Consiste de duas passagens que são conectadas ou desconectadas. Possui a função de liga-desliga

Válvula direcional de 2/2 vias Válvulas de controle direcional Válvula direcional de 2/2 vias Consiste de duas passagens que são conectadas ou desconectadas. Possui a função de liga-desliga

Diferença das válvulas 2/2 vias e 3/2 vias Válvulas de controle direcional Diferença das válvulas 2/2 vias e 3/2 vias Em uma válvula de 3/2 vias, a válvula inverte o fluxo da via de utilização para o tanque, esvaziando o atuador.

Válvulas normalmente abertas e normalmente fechadas Válvulas de controle direcional Válvulas normalmente abertas e normalmente fechadas Válvulas de 2 e de 3 vias com retorno por mola podem tanto ser normalmente abertas (NA) ou normalmente fechadas (NF)

Válvulas de controle direcional Direção de fluxo Escape não provido para conexão (não canalizado ou livre)

Válvulas de controle direcional Direção de fluxo Escape provido para conexão (canalizado)

Válvulas de controle direcional Identificação A CETOP procura normatizar a identificação dos orifícios da válvula da seguinte maneira:

Válvulas de controle direcional Identificação No 1: Alimentação Nos 2 e 4: Utilização Nos 3 e 5: Escape ou exaustão No 10: Piloto que isola a alimentação No 12: Liga a alimentação 1 com o orifício 2 No 14: Liga a alimentação 1 com o orifício 4

Válvulas de controle direcional Identificação Outras identificações

Válvulas de controle direcional Acionamentos ou comandos Provocam o deslocamento das partes internas da válvula, causando mudança das direções de fluxo. Os acionamentos podem ser: Musculares Mecânicos Pneumáticos Elétricos Combinados

Atuadores de válvulas direcionais Válvulas de controle direcional Atuadores de válvulas direcionais

Válvulas de controle direcional Acionamentos musculares Acionadas pelo homem: Botão Alavanca Pedal

Válvulas de controle direcional Acionamentos mecânicos Acionamentos mecânicos: Pino Rolete Gatilho ou rolete escamoteável

Válvulas de controle direcional Acionamentos mecânicos

Válvulas de controle direcional Acionamentos pneumáticos Nesses casos as válvulas são comutadas pela ação do ar comprimido, proveniente de outra parte do circuito e emitido por outra válvula. O piloto pode ser Positivo Negativo

Válvulas de controle direcional Acionamentos pneumáticos Piloto Positivo (comando direto por aplicação de pressão)

Válvulas de controle direcional Acionamentos pneumáticos Piloto Negativo (comando direto por alívio de pressão)

Válvulas de controle direcional Acionamentos elétricos Um sinal elétrico é utilizado para acionar um solenóide e comutar a válvula.

Válvulas de controle direcional Acionamentos combinados A energia do próprio ar comprimido é utilizada para auxiliar o acionamento da válvula. Tipos Solenóide e piloto interno Solenóide e piloto externo Solenóide e piloto ou botão

Válvulas de controle direcional Acionamentos combinados Solenóide e piloto interno

Válvulas de controle direcional Acionamentos combinados Solenóide e piloto externo

Válvulas de controle direcional Acionamentos combinados Solenóide e piloto ou botão

Válvulas de controle direcional

Válvulas de controle direcional Denominação de válvulas Válvula de Controle Direcional 3/2 Vias acionada por botão retorno por mola normalmente fechada. ou 3/2 Vias Botão Mola N.F.

Válvulas de controle direcional Válvulas comuns Válvula de Controle Direcional 2/2 Vias acionada por rolo retorno por mola normalmente fechada. ou 2/2 Vias Rolete Mola N.F.

Válvulas de controle direcional Válvulas comuns Válvula de Controle Direcional 3/2 Vias acionada por pino retorno por mola normalmente fechada. ou 3/2 Vias Pino Mola N.F.

Válvulas de controle direcional Válvulas comuns Exemplo de aplicação: Comando básico direto

Válvulas de controle direcional Válvulas comuns Válvula de Controle Direcional 3/2 Vias acionada por piloto retorno por mola normalmente fechada. ou 3/2 Vias Piloto Mola N.F.

Válvulas de controle direcional Válvulas comuns Exemplo de aplicação: Comando básico indireto

Válvulas de controle direcional Válvulas comuns Válvula de Controle Direcional 3/2 Vias acionada por duplo piloto normalmente fechada. ou 3/2 Vias Duplo Piloto N.F.

Válvulas de controle direcional Válvulas comuns Exemplo de aplicação

Válvulas de controle direcional Válvulas comuns Válvula de Controle Direcional 3/3 Vias acionada por alavanca centrada por mola centro fechado. ou 3/3 Vias Alavanca Centrada por Mola C.F.

Válvulas de controle direcional Válvulas comuns Válvula de Controle Direcional 5/3 Vias acionada por duplo piloto centrada por mola centro fechado. ou 5/3 Vias Duplo Piloto Centrada por Mola C.F.

Montagem de Válvulas Pneumáticas em Bloco Manifold Válvulas de controle direcional Montagem de Válvulas Pneumáticas em Bloco Manifold

Aula 6 Elementos auxiliares Pneumática Aula 6 Elementos auxiliares Professor: Edson Neri eneridsantos@gmail.com Eng. Eletricista, Tec. Instrumentação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Elementos Auxiliares Válvulas de bloqueio Impedem o fluxo do ar em um sentido determinado, possibilidando livre fluxo no sentido oposto

Elementos Auxiliares Válvulas de escape rápido Permitem que o ar do interior de um cilindro escape rapidamente sem ser necessário passar pela tubulação

Elementos Auxiliares Válvulas de isolamento (elemento OU) SE (houver pressão em 1a) OU (houver pressão em 1b) ENTÃO (ocorre pressurização em 2)

Elementos Auxiliares Válvulas de isolamento (elemento OU) Exemplo de aplicação: Comandar um cilindro a partir de dois pontos diferentes

Elementos Auxiliares Válvulas de simultaneidade (elemento E) SE (houver pressão em 1a) E (houver pressão em 1b) ENTÃO (ocorre pressurização em 2)

Elementos Auxiliares Válvulas de simultaneidade (elemento E) Exemplo de aplicação: Comandar um cilindro de forma bimanual

Elementos Auxiliares Válvulas de controle de fluxo Válvula de controle de fluxo variável bidirecional Controla o fluxo em ambas as direções

Elementos Auxiliares Válvulas de controle de fluxo Válvula de controle de fluxo variável unidirecional Controla o fluxo em uma das direções. Na outra o fluxo é livre

Elementos Auxiliares Controle de velocidade de um cilindro

Elementos Auxiliares Controle de velocidade de um cilindro

Comandar um cilindro com avanço lento e retorno rápido Elementos Auxiliares Controle de velocidade de um cilindro Comandar um cilindro com avanço lento e retorno rápido

Elementos Auxiliares Válvulas de alívio Limitam a pressão de uma parte do sistema

Elementos Auxiliares Temporizadores pneumáticos Permitem o retardo de um sinal pneumático Podem ser normalmente abertos ou normalmente fechados

Elementos Auxiliares Contadores pneumáticos Contam o número de pulsos de pressão em uma linha

Captadores de Queda de Pressão Elementos Auxiliares Captadores de Queda de Pressão Adaptador para Módulos conexão do conectáveis cilindro Eletrônico Anel de Elétrico Pneumático fixação

Elementos Auxiliares Exemplo de Aplicação A a3 P a3 S 4 2 14 12 a0 5 3

Aula 7 Atuadores Pneumáticos Pneumática Aula 7 Atuadores Pneumáticos Professor: Edson Neri eneridsantos@gmail.com Eng. Eletricista, Tec. Instrumentação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Atuadores Pneumáticos

Atuadores Pneumáticos Tipos São divididos em três tipos: Movimentos lineares Movimentos rotativos Movimentos oscilantes

Atuadores Pneumáticos Cilindros de simples ação

Atuadores Pneumáticos Cilindros de simples ação

Atuadores Pneumáticos Cilindros de simples ação

Atuadores Pneumáticos Cilindros de dupla ação

Atuadores Pneumáticos Cilindros com amortecimento

Atuadores Pneumáticos Cilindros de haste dupla

Atuadores Pneumáticos Cilindros duplex contínuos ou Tandem

Atuadores Pneumáticos Cilindros duplex geminados ou múltiplas posições

Atuadores Pneumáticos Cilindros sem haste

Atuadores Pneumáticos Força A força proporcionada por um atuador pneumático é:

Atuadores Pneumáticos Motores pneumáticos

Garras Pneumáticas (Grippers) Atuadores Pneumáticos Garras Pneumáticas (Grippers) Garra de Fricção Garra de Abrangimento

Aula 8 Tecnologia do Vácuo Pneumática Aula 8 Tecnologia do Vácuo Professor: Gabriel Souza Tec. Automação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Tecnologia do vácuo Vácuo → Latim “Vacuus” (Vazio) Geradores de vácuo Vácuo → Latim “Vacuus” (Vazio) O vácuo é definido como uma pressão inferior à atmosférica

Tecnologia do vácuo Geradores de vácuo

Tecnologia do vácuo Geradores de vácuo Uma forma barata de se obter vácuo é através do Venturi

Tecnologia do vácuo Geradores de vácuo Variação: Utilizando um bico injetor com um furo lateral

Tecnologia do vácuo Ventosas Uma ventosa pode ser acoplada ao gerador de vácuo para segurar objetos

Tecnologia do vácuo Ventosas Ou uma tubulação pode levar o vácuo até a ventosa

Tecnologia do vácuo Ventosas

Aula 9 Circuitos Seqüenciais Pneumática Aula 9 Circuitos Seqüenciais Professor: Gabriel Souza Tec. Automação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Circuitos Seqüenciais Automação Um processo automatizado é um processo que evolui sem a intervenção humana. Em pneumática, utilizam-se sensores para identificar finais de operações para iniciar as operações seguintes.

Circuitos Seqüenciais Estudo de Caso Deseja-se projetar um circuito pneumático que faça o acionamento automático de uma seqüência para dois cilindros.

Circuitos Seqüenciais Estudo de Caso A seqüência de operação do sistema pode ser representada de várias maneiras: Seqüência cronológica: Avanço do cilindro A Avanço do cilindro B Retorno do cilindro A Retorno do cilindro B

Circuitos Seqüenciais Estudo de Caso Em forma de tabela:

Circuitos Seqüenciais Estudo de Caso Indicação vetorial

Circuitos Seqüenciais Estudo de Caso Indicação algébrica

Circuitos Seqüenciais Estudo de Caso Diagrama trajeto-passo

Circuitos Seqüenciais Estudo de Caso Diagrama trajeto-tempo

Circuitos Seqüenciais Método de Movimento (Intuitivo) Unidade de Transferência de Produto Estoques de Caixas l = 2 de Papelão m = 3 Diagrama Trajeto-Passo Saídas de Estocagem Produtos de Caixas B Embalados n = 3 Estoque Rotação Completa de Produtos da Caixa de Produto Papelão A Entrada Unidade de Estocagem de Produtos

Aula 10 Componentes Elétricos Pneumática Aula 10 Componentes Elétricos Professor: Edson Neri eneridsantos@gmail.com Eng. Eletricista, Tec. Instrumentação Industrial SENAI - CIMATEC / Área de Automação Industrial - Núcleo de Mecatrônica

Botão Pulsador Tipo Cogumelo Botão Liso Tipo Pulsador Componentes Elétricos Botão Pulsador Tipo Cogumelo Botão Liso Tipo Pulsador

Botão tipo Cogumelo com Trava Botão Giratório Contrário Componentes Elétricos Botão tipo Cogumelo com Trava (Botão de Emergência) Botão Giratório Contrário

Chave Fim de Curso Tipo Rolete Chave Fim de Curso Tipo Gatilho Componentes Elétricos Chave Fim de Curso Tipo Rolete Chave Fim de Curso Tipo Gatilho

Componentes Elétricos Sensor Indutivo Sensor Capacitivo Sensor Optico por Barreira Fotoelétrica

Sensor de Proximidade Magnético Componentes Elétricos Sensor de Proximidade Magnético

Componentes Elétricos Pressostatos 1 2 P 3

Componentes Elétricos Instruções para Regulagem de Pressão

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