Slides Aut Cap3 SP

AUTOMAÇÃOAUTOMAÇÃO(M323)(M323)(M323)(M323)

CAPÍTULO IIICAPÍTULO IIICAPÍTULO IIICAPÍTULO III

Si t P átiSi t P átiSistemas PneumáticosSistemas Pneumáticos

2013/20142013/2014

Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticos

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIAJosé Novais, Método sequencial para automatização electro-pneumática, Fundação Calouste GulbenkianTecnologia Pneumática Industrial, Manual da Parker Training, M1001 BR,Manual da Parker Training, M1001 BR, 2000J Caldas Pinto Apresentações deJ. Caldas Pinto, Apresentações de Automação Industrial, DEM/IST

© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 2


ÍNDICEÍNDICESistemas pneumáticos Propriedades do ar comprimidoProdução tratamento e regulação daProdução, tratamento e regulação da pressão do ar comprimidoCaracterísticas dos principaisCaracterísticas dos principais componentes pneumáticos Ci i á i bá iCircuitos pneumáticos básicos


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosComparação entre diversas tecnologiasComparação entre diversas tecnologias



C ã t di t l iComparação entre diversas tecnologias


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosCaracterísticas das diversas tecnologiasCaracterísticas das diversas tecnologias


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosVantagens do ar comprimidoVantagens do ar comprimido

O fluido de trabalho (ar atmosférico) é inesgotávelinesgotávelFacilidade de transporte do fluido de trabalhotrabalhoProtecção simples contra sobrecargasPermite realizar movimentos rápidosPermite realizar movimentos rápidosPode fazer-se vácuo utilizando o ar comprimidocomprimidoFácil armazenamento do fluido de trabalho


trabalho

Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosVantagens do ar comprimidoVantagens do ar comprimido

Escape de fluido para a atmosfera não d l i ã bi l ( éproduz poluição ambiental (o ar é

lubrificado com óleo mineral)Elementos pneumáticos de construção simples e de preço razoávelTecnologia robusta, fiável e com baixos custos de manutençãoç


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosDesvantagens do ar comprimidoDesvantagens do ar comprimido

Compressibilidade do fluido de trabalhoForças reduzidas, quando comparado a hidráulicaEscape do fluido de trabalho causa ruído e “perda de energia” (através de orifícios ou p g (devido a má vedação das tubagens);Custo elevado de produção e preparaçãoCusto elevado de produção e preparação do ar comprimido


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosFactores que influenciam os Sist PneuFactores que influenciam os Sist. Pneu.


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosAplicações típicasAplicações típicas

dú i l© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 11

Indústria em geral

Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosAplicações típicasAplicações típicas

Ferramentas portáteis© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 12

Ferramentas portáteis

Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosProdução do ar comprimidoProdução do ar comprimido

Quando o ar é comprimido, a sua temperatura aumentatemperatura aumentaO vapor de água contido no ar (humidade relativa) é concentrado e transforma-serelativa) é concentrado e transforma-se em vapor a alta temperaturaNo arrefecimento do ar comprimido oNo arrefecimento do ar comprimido, o vapor condensa-sePodem estar presentes partículas sólidasPodem estar presentes partículas sólidas(fragmentos de óleo queimado, partículas metálicas do compressor e partículas


metálicas do compressor e partículasaspiradas pelo compressor)


Produção de ar comprimidoProdução de ar comprimidoCompressãoArrefecimento do ar Remoção de águaRemoção de águaRemoção de partículas sólidasR l ã d ã d t b lhRegulação da pressão de trabalhoAdição de fluido lubrificante


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosProdução do ar comprimidoProdução do ar comprimido

Compressor: o modelo mais usado a b d é l i d ê b lbordo é o alternativo ou de êmbolo


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosArmazenamento do ar comprimidoArmazenamento do ar comprimido

Reservatório

SímboloSímbolo


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosLinhas de ar comprimidoLinhas de ar comprimido

Linhas de distribuição de ar comprimido

Rede em circuito aberto: é a mais simples. Deve ser montada com um declive de 1 a 2% na direcção do


çcaudal, para garantir a eliminação dos condensados

SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosTratamento do ar comprimidoTratamento do ar comprimido

Secadores (absorção) Ar Seco

• Processo químico

• Não necessita de energiaNão necessita de energia

externa

I t l ã t ã• Instalação e manutenção

simples

• Utiliza-se geralmente

Cloreto de Cálcio Purgador


Cloreto de CálcioAr húmido

SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosPreparação final do ar comprimidoPreparação final do ar comprimido

Filtro: para retirar humidade e impurezas l d i t dacumuladas no ar proveniente do

compressorR l d d ã ó tRegulador de pressão com manómetro:para ajustar a pressão (cerca de 6 a 7 bar)bar)Lubrificador: para que as palhetas dos motores pneumáticos sejam lubrificadasmotores pneumáticos sejam lubrificadas, evitando seu desgaste prematuro


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticos

P ã fi l d i idPreparação final do ar comprimidoÉ muito importante manter o ar limpop p

Sem humidade e impurezas

Com a pressão correcta

Que permita efectuar a lubrificação adequada da ferramenta que vai utilizar o

i id (N t dar comprimido (Nota: no caso de ser usado para actuar ferramentas pneumáticas)


pneumáticas)

SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosUnidade de tratamento do arUnidade de tratamento do ar comprimido

Símbolo simplificado

Simbologia detalhada© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 21

Simbologia detalhada

Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosFiltro de impurezasFiltro de impurezas

Saída do ar

Placa deflectora

Elemento filtrante

Copo do filtro

Condensado

Parafuso de purga


Parafuso de purga

SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosPurgadorPurgador

SímboloSímbolo


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosVálvula reguladora de pressãoVálvula reguladora de pressão


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosLubrificadorLubrificador



ElElElementosElementos

de de umauma instalaçãoinstalação

dede arar comprimidocomprimidode de arar comprimidocomprimido


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosACTUADORESACTUADORES

Lineares Outros Rotativos

GarrasAcção Acção Rotação MotoresAcção

SimplesAcçãoDupla Músculo

Rotaçãolimitada

Motores

Anti-giro


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosActuador linear cilindro pneumáticoActuador linear - cilindro pneumático de simples efeito

í

Diâmetro: 6 a 320 mm

Características gerais:

FixaçãoAplicações:

Curso: 1 mm a 2000 mmForça: 2 a 30.000 NewtonsVel de avanço: 0 02 a 1m/s

ExpulsãoExtracçãoPrensagem de peças


Vel. de avanço: 0,02 a 1m/s Prensagem de peças entre outras


Cili d áti tCilindros pneumáticos em corte –simples efeito



Cili d áti t d lCilindro pneumático em corte – duplo efeito



Cili d áti d d l f itCilindro pneumático de duplo efeito com amortecimento



Cili d h t d l tCilindro com haste dupla passante

V tVantagens:A haste tem um melhor guiamento. Isto

ibilit d i ã d li ipossibilita a admissão de uma ligeira carga lateral

Neste caso, a força desenvolvida é igual em b l d d ili d ( iambos os lados do cilindro (possui a mesma

área de pressão)



Cili d h t d l tCilindro com haste dupla passante



Cili d ti t dCilindro tipo tandem

Desta forma, com carga simultânea nos dois ê éêmbolos, a força é uma soma das forças dos dois cilindros

d ili d é á i bO uso deste cilindro é necessário para obter uma força elevada, quando o diâmetro do cilindro é

( di í l é d id )© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 34

pequeno (o espaço disponível é reduzido)


Cili d h tCilindro sem haste



A t d t ti t d lh tActuadores rotativos: motor de palhetas

Os motores pneumáticos têm umaOs motores pneumáticos têm uma correspondência total com os compressores de palhetas embora funcionem de modode palhetas, embora funcionem de modo inverso

Símbolo de motor pneumático reversível



A t d t ti t d lh tActuador rotativo: motor de palhetasGraças à sua construção simples e peso ç ç p preduzido, os motores pneumáticos são geralmente fabricados com esta configuraçãog g ç



M t d lh tMotor de palhetas



Vál l di i iVálvulas direccionaisQuanto ao número de estados: 2, 3 Quanto ao número de orifícios: 2, 3, 4, 5,Quanto ao comando:Quanto ao comando:

Manual (manípulo, botão, puxador, pedal)Mecânico (rolete haste )Mecânico (rolete, haste, ...)ElectromecânicoElectro pneumáticoElectro-pneumáticoPneumático



Vál l di i iVálvulas direccionaisQuanto ao número de estados

D i t d T ê t dDois estados Três estados


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosVálvulas direccionais: 2 orifícios / 2Válvulas direccionais: 2 orifícios / 2 estados (Simbologia ISO-CETOP 1219)

2

1012

1

Válvula fechada Válvula aberta



Vál l 3/2 3 ifí i / 2 t dVálvula 3/2: 3 orifícios / 2 estados



Vál l 3/2 (3 ifí i / 2 t d )Válvula 3/2 (3 orifícios / 2 estados)



Vál l 5/2 (5 ifí i / 2 t d )Válvula 5/2 (5 orifícios / 2 estados)


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosVál l 5/2 (5 ifí i / 2 t d )Válvula 5/2 (5 orifícios / 2 estados)





Válvula com duplo comando pneumático



Vál l 5/3 (5 ifí i / 3 t d )Válvula 5/3 (5 orifícios / 3 estados)Com o distribuidor na posição central, o orifício de entrada (1) está ligado a ambos os orifícios de saída (2, 4)

24

15 3

14 12


14 2 35


Com o distribuidor na posição esquerda, o orifício de entrada está ligado ao 2 e o orifício 4 ao 5 (escape)

24

15 3

14 12


14 2 35

SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosAccionamento das válvulasAccionamento das válvulas

Manual, rolete, pneumático e eléctrico


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosAccionamento pneumáticoAccionamento pneumático

Comando pneumático e retorno por mola

Comando pneumático duplo e centragem

l© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 51

e retorno por mola por molas

SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando electro pneumático (I)Comando electro-pneumático (I)

Bobina de

comando

Ar deAr de accionamento do distribuidor


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando electro pneumático (II)Comando electro-pneumático (II)


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosBlocos de electroválvulas em cartuxoBlocos de electroválvulas em cartuxo (manifold)


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosTemporizador pneumáticoTemporizador pneumático

Podem ser de dois tipos:dois tipos:

-Temporizador à acção

Temporizador- Temporizador ao repouso



Tipos de temporizadores pneumáticosTipos de temporizadores pneumáticos


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosContador pneumáticoContador pneumático

Permitem pré-Permitem prédefinir o número de contagensde contagens

Enviam um sinal (A) d(A) quando a contagem for

ti idatingida

Y - Reset


Y Reset

Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosVál l d t ãVálvula de retenção


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosVál l d t ã il t dVálvula de retenção pilotada


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosVálvula“E” pneumáticaVálvula E pneumática


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosVálvula “OU” pneumáticaVálvula OU pneumática


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosVálvula reguladora de caudal ouVálvula reguladora de caudal ou estrangulador de fluxo (num sentido)



ExemplosExemplos de de circuitoscircuitosppcom com cilindroscilindrospneumáticospneumáticos


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando manual de cilindro deComando manual de cilindro de simples efeito (com válvula 3/2)

212 10

2

12 10

13 13


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando manual de cilindro de duploComando manual de cilindro de duplo efeito (com válvula 5/2)

++- +-

24

14 12

24

14 12

15 3 15 3


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosRegulação da velocidade da haste doRegulação da velocidade da haste do êmbolo

+-

Regula-se aRegula-se a velocidade sempre nasempre na

descarga do ar e nunca na

24

14 12

ar e nunca na admissão


15 3

SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando manual de um cilindroComando manual de um cilindro pneumático (I)


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando manual de um cilindroComando manual de um cilindro pneumático (II)


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando manual de um cilindroComando manual de um cilindro pneumático (III)


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando manual de um cilindroComando manual de um cilindro pneumático (esquema eléctrico)


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosBloqueamento do distribuidor recuoBloqueamento do distribuidor - recuo


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosBloqueamento do distribuidor avançoBloqueamento do distribuidor - avanço


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando semi automático do cilindroComando semi-automático do cilindro


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando automático do cilindroComando automático do cilindro

Válvula passiva


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosComando automático do cilindroComando automático do cilindro

Esquema de comando eléctrico


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosFunção “E” realizada com válvulas 3/2Função E realizada com válvulas 3/2

FunçãoFunção lógica

S=A.B Válvula passivapassiva


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosFunção “E” com comando eléctricoFunção E com comando eléctrico


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosCircuito manual/automáticoCircuito manual/automático

Equações deEquações de comando:

A 0A+=avanco+a0

A-=recuo+a1A recuo+a1


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosCircuito manual/automáticoCircuito manual/automático

Comando eléctrico


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosCircuito de arranque/paragem/EmergCircuito de arranque/paragem/Emerg.

Arranque através de botoneira de Start: ili d f i dO cilindro efectua o movimento de

avanço-recuo de forma automáticaParagem normal: o cilindro continua a realizar o movimento e quando recuar, páraParagem de emergência: o cilindro se a age de e e gê c a o c d o seestiver a realizar o movimento de avanço, recua imediatamente e pára


u d p


Válvula 3/2 -Válvula 3/2 memória biestável

E õ dEquações de comando:A 0A+=a0.mA-=V3+a1M V1M+=V1M-=V2+V3



Equações de comando:A+=a0.mA-=V3+a1M+=(Start+m).V2’.V3’M-=mola

Memória monoestável


monoestável

Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosCircuito “E” temporizadoCircuito E temporizado

Em muitas aplicações industriais, por õ d d érazões de segurança, o operador é

obrigado a actuar em duas botoneiras de d i l âcomando em simultâneo

Deste modo, previne-se a possibilidade de ocorrência de acidentes pessoaisNo entanto, o operador pode “trancar” o e ta to, o ope ado pode t a cauma das botoneiras de modo a ficar com uma das mãos livres -> possibilidade de


u d s os s poss d d docorrência de acidentes

Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosCircuito “E” temporizado com válvulaCircuito E temporizado com válvula biestável

Este circuito utiliza um temporizador pneumático à acção para bloquear a válvula M biestável ao fim de um certo tempoAssim, caso o operador demore o tempo pré-definido no temporizador (T), a p p ( ),válvula 3/2 biestável fica bloqueada, o que impede o avanço do cilindro


q p ç

SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosCircuito “E” temporizado com válvulaCircuito E temporizado com válvula biestável

Equações de comando:

M+=A.B

M-=t

T A+BT=A+B

A+=A.B.m


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticos

E l d li ãE l d li ãExemplos de aplicação Exemplos de aplicação de sistemasde sistemasde sistemas de sistemas

pneumáticos empneumáticos empneumáticos em pneumáticos em instalações marítimasinstalações marítimasinstalações marítimasinstalações marítimas


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemas de ar comprimido existentesSistemas de ar comprimido existentes a bordo dos navios

i i f d lNos navios, existem fundamentalmente três sistemas de ar comprimido:

d (30 b )Ar de arranque (30 bar)Ar de serviço geral (7 bar)Ar de regulação (4 a 5 bar): este sistema pode não existir, caso a instalação não

i d l ã á ipossua sistemas de regulação pneumática


Esquema geral da d drede de ar

de arranque dde uma

instalação í imarítima


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosVálvula de evacVálvula de evac.

Fecho pneumático das válvulas dedas válvulas de evacuação de

motor diesel lentomotor diesel lento a dois tempos


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistema de ar de arranque de motoresSistema de ar de arranque de motores marítimos

Nos navios o arranque dos motores fazNos navios, o arranque dos motores faz-se através de ar comprimidoO ar de arranque é armazenado emO ar de arranque é armazenado em garrafas de ar comprimido a 30 barO elemento fundamental é o distribuidorO elemento fundamental é o distribuidor de ar de arranque Este dispositivo comanda a abertura dasEste dispositivo comanda a abertura das válvulas de ar de arranque que colocam o motor a virar


motor a virar

Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticos

Distribuidor de ar de arranqueDistribuidor de ar de arranqueEsquema mecânico (MAN-B&W)


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosDistribuidor de ar de arranque (Corvo)Distribuidor de ar de arranque (Corvo)


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosVálvula de ar de arranqueVálvula de ar de arranque


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosEsquema de ar de arranqueEsquema de ar de arranque


Si tSi t átiátiSistemasSistemas pneumáticospneumáticosEsquema de ar de arranque – válvulaEsquema de ar de arranque – válvula aberta para o cilindro nº 1


SistemasSistemas pneumáticospneumáticosSistemasSistemas pneumáticospneumáticosFuncionamento do sistema de ar deFuncionamento do sistema de ar de arranque


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosAccionamento da válvula pilotoAccionamento da válvula piloto


Sistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistemas pneumáticosSistema de ar de arranque comSistema de ar de arranque com comando electrónico


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