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Sistemas Hidropneumáticos I
Pneumática 02
EME-26 Aula 09 20-09-2007
Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior
UNIFEI
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� Introdução aos sistemas pneumáticos;�Características;�Exemplos de aplicação;�Conceito de pressão;�Umidade do ar;�Produção do ar comprimido:
• Bombas; • Resfriador;• Secador; • Reservatório;• Drenos; • Filtros;• Lubrificador; • Lubrefil.
Resumo da aula anterior
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Atuadores Pneumáticos
Lineares
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Introdução� Atuadores pneumáticos incluem cilindros
lineares e atuadores rotativos;
� São dispositivos que providenciam potência e movimento para sistemas automáticos, máquinas e processos;
� Um cilindro pneumático é um dispositivo simples, de baixo custo, fácil de instalar e ideal para produzir movimentos lineares;
� A velocidade pode ser ajustada em uma larga faixa;
� Um cilindro pode ser travado sem danos.
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Atuadores pneumáticos � Cilindro de simples ação (com e sem retorno por mola);� Cilindro de dupla ação (sem amortecimento);� Cilindro de dupla ação (amortecimento fixo ou ajustável);� Cilindro de dupla ação com haste passante;� Cilindro de membrana;� Cilindro sem haste;� Cilindro de múltiplas posições;� Cilindro Tandem ou cilindro duplex;� Cilindro duplex geminado;� Cilindro de percussão ou cilindro de impacto;� Cilindro telescópico;� Fole;� Rotativos.
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Construção básica1
2
3 4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Anel de amortecimento
Imã
Cilindro de amortecimento
Corpo
Bucha de vedação e guia
Anel limpador
Tampa superior
Entrada de ar
Reed switch
Haste do pistão
Haste do pistão
Vedação
Tampa inferior
Parafuso de amortecimento
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Cilindro de simples ação e retorno por mola
� Consumo de ar num sentido;
� Forças de avanço reduzida devido à mola (em 10%);
� Baixa força de retorno (devido à mola).
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Simples ação e retorno por mola
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Simples ação sem mola
Retorno por gravidade ou outra
força externa
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Cilindro de dupla ação
� Cilindros de dupla ação usam ar comprimido para avançar e recolher a haste;
� Permite melhor controle de velocidade;
� Sem amortecimento, amortecimento fixo e amortecimento variável.
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� Cilindros sem amortecimento são adequados para trabalhar com o curso completo em baixa velocidade;
� Altas velocidades requerem amortecimento externo.
Cilindro de dupla ação sem amortecimento
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� Normalmente os pequenos cilindros costumam ter amortecedores fixos.
Cilindro de dupla ação com amortecimento fixo
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Cilindro de dupla ação com amortecimento fixo
Os amortecedores são discos instalados nas tampas do cilindro.
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Reduz progressivamente a velocidade da haste na parte final dos movimentos.
Cilindro de dupla ação com amortecimento ajustável
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Cilindro com amortecimento
Projetado para desacelerar os movimentos de grandes massas nos fins de curso, prolongando a
sua vida útil do atuador.
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� Pistão movendo-se para a esquerda com velocidade;
� O ar sai pelo centro do anel de amortecimento.
Amortecimento regulável
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Amortecimento regulável
� A ponta do eixo encaixa-se no anel, bloqueando a passagem de ar pelo centro;
� O ar escapa pelo orifício ajustável.
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Amortecimento regulável
� O parafuso ajusta a saída do ar de modo que pistão, haste e carga aproximem-se suavemente da tampa.
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Amortecimento regulável
� Ar é injetado para avançar a haste;� O anel de amortecimento é deslocado
para a direita, permitindo maior passagem de ar do que pelo orifício.
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Amortecimento regulável
O pistão inicia o movimento de avanço da haste sem a restrição do parafuso de ajuste.
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Cilindro de dupla ação com imãUm imã fixado no pistão opera chaves
magnéticas (reed switches) para indicar a posição da haste.
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Cilindros de membrana
� Altas forças (até 25000 N);� Curso limitado (60 mm);
� O atrito é consideravelmente menor.
Haste
Membrana
Entrada de ar
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Cilindro de dupla ação com haste passante
� Possibilidade de realizar trabalho nos dois sentidos;
� Absorve pequenas cargas laterais;� Força igual nos dois sentidos.
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Cilindro de dupla ação com haste passante
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Cilindro sem haste
Usado para cursos muito grandes, quando surgem problemas de flambagem na haste de
um cilindro comum.
Com imã
Com tubo fendido
Com cabo ou fita
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Cilindro sem haste
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Cilindro sem haste com amortecimento ajustável
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Cilindro sem haste – Exemplo de aplicações
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Cilindro de múltiplas posições
Aplicado em mudança de desvios, acionamento de válvulas etc.
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Cilindro duplex geminado
Consiste em dois ou mais cilindros de dupla ação, unidos entre si. Essa união possibilita a obtenção
de três, quatro ou mais posições distintas.
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1 2 3 4
Cilindro duplex geminado
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Cilindro Tandem
� Grande força com pequeno diâmetro;� Somente para pequenos cursos.
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Cilindro Tandem
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Cilindro de percussão ou cilindro de impacto
Apresenta um pequeno curso. É aplicado em prensas pneumáticas para forjamento, britadeiras,
rebitadeiras etc.
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Cilindro de impacto
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Circuito de controle� No esquema a válvula está na
posição que mantém o cilindro recolhido;
� Quando a válvula é operada a câmara superior épressurizada e o volume sob o pistão é liberado.
� A pressão no topo atinge rapidamente o máximo, mas o cilindro só dispara quando a pressão inferior cair para cerca de 1/9 da superior (relação entre áreas mais comum).
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Cilindro Telescópico
Apresenta curso longo e dimensões reduzidas de comprimento, porém um diâmetro grande face à força gerada. É
aplicado em máquinas que precisam de um longo curso e comprimento reduzido.
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Cilindro Telescópico
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Cilindros de fixação
Pequeno curso e grande força. Retorno por mola ou dupla ação.
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Cilindros de fixação
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Cilindros de fixação
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Força de um atuador pneumático
Exemplo: calcular a força teórica de avanço e recuo de um atuador com pistão de 50 mm de diâmetro, haste de 20 mm de diâmetro e pressão de 8 bar.
N 157140
850F
2
=××π
=
( )N 1319
40
82050F
22
=×−×π
=
Avanço
Recuo
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Força de oposição da mola
� Calcular a força de um cilindro de simples ação com mola é mais complicado.
� A força de oposição da mola aumenta progressivamente enquanto o cilindro atua. Esta força deverá ser subtraída da força teórica encontrada.
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Consumo de ar do cilindroPara um cilindro de dupla ação o volume de ar
necessário é dado por um ciclo completo.
� Avanço
� Recuo
Onde:D = diâmetro do êmbolo (mm)d = diâmetro da haste (mm)V = volume de ar (dm3)
S = curso (mm)Ps = pressão manométrica de trabalho (bar)Pa = pressão atmosférica (assumido com sendo 1 bar)
62
10)PaPs(S4
DV −
×+×××π
=
( ) 622
10)PaPs(S4
dDV −
×+××−×π
=
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Fole (Bellows)
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Fole (Bellows)
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Atuadores Pneumáticos
Rotativos
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Atuadores oscilantes
Transformam o movimento linear do cilindro de dupla ação num movimento rotativo com ângulo
limitado de rotação.
Atuador com cremalheiraCilindro de aleta
giratória
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Atuador oscilante (270º)
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Atuadores oscilantes
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Atuadores oscilantes de cremalheira e pinhão
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Atuadores oscilantes de cremalheira e pinhão
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Atuadores oscilantes de cremalheira e pinhão
1- Corpo do cilindro 6- vedação do pistão 11- Ajuste do ângulo2- Corpo do atuador 7- Cremalheira 12- Ajuste do amortecimento3- Tampa do cilindro 8- Pinhão 13- Imã4- Eixo 9- Pistão 14- Suporte da cremalheira5 - 10- União
1- Corpo do cilindro 6- vedação do pistão 11- Ajuste do ângulo2- Corpo do atuador 7- Cremalheira 12- Ajuste do amortecimento3- Tampa do cilindro 8- Pinhão 13- Imã4- Eixo 9- Pistão 14- Suporte da cremalheira5 - 10- União
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Atuadores oscilantes de cremalheira e pinhão com duplo torque
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Motor pneumático de pistão
Radial Axial
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Motor pneumático de pistão
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Motor pneumático de palhetas
Este tipo de compressor tem a vantagem de possuir pequeno peso e ser de simples
construção.
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Motor pneumático de palhetas
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Motor pneumático de palhetas
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Motor pneumático tipo turbina
Os turbo-motores são empregados somente em trabalhos leves como por exemplo em
equipamentos dentários que podem chegar a 500.000 rpm. O modo de trabalhar é o
contrario de um turbo-compressor.
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Motor pneumático tipo turbina
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Unidade hidropneumática
Permite o posicionamento preciso e o controle da velocidade, mesmo com cargas variáveis.
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Unidade hidropneumática
A – Haste E – Válvula de retenção
B – Tubo de transferência F – Cilindro compensador (reservatório)
C – Válvula de fluxo G – Haste indicadora do cilindro compensador
D – Parafuso de ajuste
A – Haste E – Válvula de retenção
B – Tubo de transferência F – Cilindro compensador (reservatório)
C – Válvula de fluxo G – Haste indicadora do cilindro compensador
D – Parafuso de ajuste
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Unidade hidropneumática
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Acessórios para montagem
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Montagens rígidas
Flange traseira
Flange frontal
Cantoneiras
Extensão dos tirantes
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Montagens articuladas
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Flambagem
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Absorvedor de choque� Para desaceleração suave de grandes
massas e velocidades;
� Suplementa ou sobrepõe os cilindros com amortecimento próprio;
� Ajustáveis e fixos.
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Absorvedor de choque
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Construção
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Micro cilindros
� Êmbolo de 2.5 mm a 6 mm de diâmetro;
� Normalmente simples ação/retorno por mola;
� Pressão de operação: 2.5 a 7 bar.
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Modos construtivos
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Instalação
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Instalação
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Instalação
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Instalação
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Instalação
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Guias Lineares e Atuadores Anti-
Giro
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Atuador com guia linear
Para aplicações onde a carga movida pelo pistão deve manter um orientação
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Guias lineares
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Atuador Anti-Giro
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Atuador Anti-Giro
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Elementos de Controle
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Válvulas
� São elementos de comando;
� Regulam a vazão, pressão e direção:
• Válvulas direcionais;
• Válvulas de bloqueio;
• Válvulas de pressão;
• Válvulas de fluxo (ou vazão);
• Válvulas de fechamento.
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Simbologia
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Tipos de Acionamentos
� Botoeira;
� Por alavanca;
� Por pedal.
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Válvulas de sede ou de assento
Elemento de vedação das válvulas de assento podem ser esferas, pratos ou cones.
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Válvulas de sede esférica
� Simples construção;
� Preço vantajoso.
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Válvulas de sede ou de prato
Melhor vedação
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Válvula direcional de prato de três vias acionada pneumaticamente
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Válvulas corrediças (tipo gaveta)
� Força de atuação pequena;
� Curso é mais longo do que em válvulas de assento;
� Vedação destas válvulas é problemática.
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Válvula corrediça plana longitudinal
Melhor vedação
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Válvula corrediça giratória� Construídas para acionamento manual ou por pedal;
� Difícil adaptar outro tipo de acionamento a essas válvulas;
� Mediante o deslocamento rotativo de duas corrediças podem ser comunicados seus canais entre si.
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Válvula de retenção com mola� Bloqueia completamente a passagem em uma direção e
na direção, o ar passa com a mínima queda de pressão.� O fechamento pode ser feito por cone, esfera, placa ou
membrana.
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Válvula “OU”
Tendo pressão em qualquer uma das duas entradas tem-se pressão na saída.
A = X + Y
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Válvula “E”Tem-se pressão na saída somente se as duas entradas tiverem pressão simultaneamente.
A = X . Y
![Page 104: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/104.jpg)
Válvula de escape rápido
� Aumentam a velocidade no cilindro;
� Usadas próximas aos cilindros (principalmente de ação simples).
![Page 105: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/105.jpg)
Válvula reguladora de pressão
� Regulam a pressão da linha secundária;
� Pressão de trabalho constante;
� Estabilidade dos elementos de trabalho.
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Válvula reguladora de fluxo bidirecional
Influencia o fluxo de ar comprimido
![Page 107: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/107.jpg)
Válvula reguladora de fluxo unidirecional
![Page 108: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/108.jpg)
Válvulas de fechamento
Abrem e fecham a passagem de fluxo
![Page 109: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/109.jpg)
Válvulas de retardo•Temporizador;
•Segurança.
![Page 110: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/110.jpg)
Contadores
Controle e monitoramento de operações seqüenciais.
![Page 111: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/111.jpg)
Sensor fluídico de proximidade
Sensor fluídico de proximidade trabalha sem contato mecânico, detectando a presença ou
passagem de algum objeto
![Page 112: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/112.jpg)
Geradores de vácuo
� Efeito Venturi;
� Bomba de vácuo.
![Page 113: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/113.jpg)
Geradores de vácuo compactos
![Page 114: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/114.jpg)
Ventosas
Fixação e transporte de cargas
![Page 115: Sistemas Pneumaticos](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052903/557210cd497959fc0b8db128/html5/thumbnails/115.jpg)
UNIFEI