Trabalho apresentado à disciplina de Automação Pneumática, do curso de Automação Industrial, para obtenção da nota referente a segunda avaliação.
AUTOMAÇÃO PNEUMÁTICA 1
2- PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO 5
2.1- COMPRESSORES DINÂMICOS 5
2.1.1- COMPRESSOR RADIAL 5
2.1.2- COMPRESSOR AXIAL 6
2.2- COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 6
2.3- COMPRESSORES DE ÊMBOLO ROTATIVO 8
2.4- COMPRESSORES ROTATIVO DE PARAFUSO 8
2.5- COMPRESSORES TIPO ROOTS 9
2.6- CRITÉRIOS PARA A ESCOLHA DE COMPRESSORES 9
3- TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO 11
3.1- IMPUREZAS 11
3.2- RESFRIADOR 11
3.3- SECAGEM POR ABSORÇÃO 12
3.4- SECAGEM POR ADSORÇÃO 13
3.5- SECAGEM POR RESFRIAMENTO 14
3.6- REGULADOR DE PRESSÃO 14
3.6.1- REGULADOR DE PRESSÃO COM EXAUSTÃO (ESCAPE) 14
3.6.2- REGULADOR SEM ABERTURA DE ESCAPE 15
3.7- LUBRIFICADOR DE AR COMPRIMIDO 15
3.8- UNIDADE DE CONSERVAÇÃO 17
3.8.1- MANUTENÇÃO DAS UNIDADES DE CONSERVAÇÃO 17
4-DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO 18
4.1- FORMATO 18
4.2-VÁLVULAS DE FECHAMENTO NA LINHA DE DISTRIBUIÇÃO 19
4.3- MONTAGEM 19
4.3.1- MATERIAL PARA A TUBULAÇÃO 19
4.3.2-LIGAÇÃO ENTRE OS TUBOS 20
4.3.3-INCLINAÇÃO 20
4.3.4-DRENAGEM DE UMIDADE 20
4.4.4-TOMADAS DE AR 20
5-VÁLVULAS 21
5.1-VÁLVULAS DIRECIONAIS 21
5.1.1-TIPOS DE ACIONAMENTOS DE VÁLVULAS 23
5.1.2-TEMPO DE ACIONAMENTO 25
5.1.2.1-ACIONAMENTO CONTÍNUO 25
5.1.2.2-ACIONAMENTO MOMENTÂNEO (IMPULSO) 25
5.2-CARACTERÍSTICAS DE CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS DIRECIONAIS 26
5.2.1-VÁLVULAS DE ASSENTO 26
5.2.1.1-VÁLVULAS DE SEDE ESFÉRICA 26
5.2.1.2-VÁLVULA DE SEDE DE PRATO 27
5.2.2.-VÁLVULAS CORREDIÇAS 29
5.2.2.1-VÁLVULA CORREDIÇA LONGITUDINAL 29
5.2.2.3-VÁLVULA CORREDIÇA GIRATÓRIA 31
5.2.3 - VÁLVULAS ELETROMAGNÉTICAS 32
6-ATUADORES PNEUMÁTICOS 32
6.1.1-ATUADOR DE AÇÃO SIMPLES 33
6.1.2-ATUADOR DE AÇÃO DUPLA 33
6.1.2.1-CILINDRO COM HASTE PASSANTE 34
6.1.2.2-CILINDRO DE MÚLTIPLAS POSIÇÕES 35
6.1.2.3-CILINDRO DE IMPACTO 35
6.1.2.4-CILINDRO SEM HASTE 36
6.2-ATUADORES ROTATIVOS 36
6.2.1-ATUADOR DE GIRO LIMITADO 36
6.2.1.1-CILINDRO DE ALETA GIRATÓRIA 37
6.2.2-ATUADOR DE GIRO CONTÍNUO 37
6.2.2.1-MOTORES DE PISTÃO 38
6.2.2.1.1-MOTORES DE PISTÃO RADIAL 38
6.2.2.1.2-MOTORES DE PISTÃO AXIAL 38
6.2.2.2-MOTORES DE PALHETAS 39
6.2.2.3-MOTORES DE ENGRENAGENS 39
6.2.2.4-TURBOMOTORES 39
7-SENSORES DE PROXIMIDADE 39
7.1-SENSORES INDUTIVOS 40
7.2-SENSORES CAPACITIVOS 40
7.3-SENSORES ÓPTICOS 41
8-PROJETOS 42
8.1- DISPOSITIVO DE ALIMENTAÇÃO DE PEÇAS 42
8.2- DOBRADOR DE CHAPAS 44
8.3- PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PEÇAS 45
8.4- DISPOSITIVO CORTADOR DE CHAPAS 47
8.5- DISPOSITIVO CORTADOR DE CHAPAS 48
8.6- COQUILHADEIRA 50
8.7- DISPOSITIVO DE TRANSFERÊNCIA DE PEÇAS 51
8.8- PROCESSO DE USINAGEM DE PEÇAS 52
9-CONCLUSÃO 53
O conteúdo deste documento consistirá na realização de um estudo sobre comandos pneumáticos, eletropneumáticos e todo o processo para tornar o ar, comprimido e útil para consumo. A fim de compreender teoricamente todas as características, princípios e aplicações do ar comprimido, o documento irá esclarecer e demonstrar os fundamentos teóricos e práticos da pneumática.
Os tópicos apresentados nesse documento referem-se a disciplina de Automação
Pneumática, onde será demonstrado todo o processo de preparação do ar comprimido, equipamentos pneumáticos e alguns projetos feitos devido ao conteúdo apresentado em sala de aula.
2- PRODUÇÃO DE AR COMPRIMIDO
Para produção do ar comprimido são necessários compressores. Esses comprimem o ar até a pressão de trabalho desejada. A maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos funciona através de uma estação central de distribuição de ar comprimido.
Não é necessário calcular nem planejar a transformação e transmissão da energia doar comprimido para cada equipamento (consumidor) individual. Uma estação compressora fornece o ar comprimido já calculado, para os equipamentos, através de uma tubulação.
Ao projetar a produção ou consumo de ar, devem ser consideradas ampliações e futuras aquisições de novos equipamentos pneumáticos. Uma ampliação posterior da instalação torna-se, geralmente, muito cara.
Nas indústrias de mineração ou para máquinas que mudam freqüentemente de lugar são usadas instalações móveis de ar comprimido.
Muito importante é o grau de pureza do ar. Ar limpo garante uma longa vida útil à instalação. O emprego correto dos diversos tipos de compressores também deve ser considerado. Os parâmetros de dimensionamento de um compressor são:
• Pressão máxima: é a que o compressor deve atingir. Normalmente é especificada em 1bar (aproximadamente) acima da pressão de trabalho do equipamento a ser acionado. Em casos especiais, pode-se indicar a razão de compressão entre a pressão de descarga (absoluta) e a pressão de entrada (absoluta) do compressor.
• Capacidade efetiva: vazão de ar comprimido no ponto de descarga do compressor, medida nas condições de pressão e temperatura do ar de admissão.
Basicamente existem dois tipos de compressores, classificados de acordo com o processo de compressão do ar:
2.1- COMPRESSORES DINÂMICOS
Esses compressores trabalham segundo um princípio de aceleração de massa e são adequados para o fornecimento de grandes vazões. Os turbo compressores, como também são chamados, são construídos em duas versões:
2.1.1- COMPRESSOR RADIAL
Este compressor é composto por um rotor com pás inclinadas, como uma turbina. O ar é empurrado pelo rotor devido sua alta rotação e lançado através de um difusor radial. A velocidade é transformada em pressão no rotor, no difusor radial e no de saída.
Figura 01: Funcionamento do Compressor Radial.
Os compressores centrífugos multiestágio utilizam 2 ou mais rotores montados no mesmo eixo. Cada estágio tem um difusor radial e um canal de retorno separando os rotores.
As principais aplicações desses compressores estão na área de processos que necessitam de grande quantidade de ar.
2.1.2- COMPRESSOR AXIAL
Esse tipo de compressor é de grande capacidade e de alta rotação, com características totalmente diferentes do radial. Cada estágio consiste de duas fileiras de lâminas, uma rotativa e outra estacionária. As lâminas do rotor transmitem velocidade e pressão ao ar, e a velocidade é transformada em pressão nas lâminas estacionárias.
O compressor centrífugo axial é empregado nas indústrias que necessitam de ar abaixa pressão e alta vazão, como túneis de vento, combustão, agitadores, ventilação, resfriamento de gases, petroquímicas.
2.2- COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO
Compressores de êmbolo com movimento linear. A construção desses compressores está baseada na redução de volume da massa gasosa. Isso significa que o ar da atmosfera é confinado em câmara (s) fechada (s) (câmara de compressão) onde um êmbolo, por exemplo, comprime o ar reduzindo o seu volume, obtendo assim um aumento de pressão.
Figura 02: Compressor Centrífugo Multiestágio.
Figura 03: Compressor Axial. Figura 04: Compressor de deslocamento positivo - baixas e médias pressões.
Este tipo de compressor é apropriado não só para baixas e médias pressões, mas também para altas. A faixa de pressão é de cerca de 100 kPa (1 bar) até milhares de kPa.
Para obter ar a pressões elevadas, são necessários compressores de vários estágios de compressão. O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão), refrigerado intermediariamente, para logo ser comprimido pelo segundo êmbolo (pistão).
O volume da segunda câmara de compressão é menor em relação ao da primeira. Durante o trabalho de compressão é gerado calor, que tem que ser eliminado pelo sistema de refrigeração.
Os compressores de êmbolo com movimento linear podem também ser de duplo efeito, realizando trabalho no avanço e no retorno. Para isso possuem duas câmaras de compressão, uma em cada lado do êmbolo.
Em alguns casos existe a necessidade de ar comprimido de melhor qualidade, isento de resíduos de óleo.
Neste caso é necessário que haja uma separação entre a câmara de sucção/compressão e o êmbolo, o que é conseguido através da utilização de um compressor de membrana.
Figura 05: Compressor de deslocamento positivo - altas pressões. Figura 06: Compressor de êmbolo linear.
Figura 07: Separação entre sucção/compressão e o êmbolo.
2.3- COMPRESSORES DE ÊMBOLO ROTATIVO
O compressor de palhetas consiste de um rotor dotado de ranhuras girando em uma carcaça excêntrica. As palhetas ou lâminas inseridas nas ranhuras podem deslizar livremente. A força centrífuga mantém as palhetas comprimidas contra a superfície interna da carcaça excêntrica, resultando num selo entre os compartimentos formados pelas palhetas. Também as extremidades do rotor são seladas.
A locação excêntrica do rotor em relação à carcaça forma um espaço de folga de seção transversal crescente. À medida que o rotor gira, o ar entra através das aberturas nos compartimentos, formados pelas palhetas, sendo então aprisionado e seu volume gradativamente reduzido até ser descarregado do lado oposto.
2.4- COMPRESSORES ROTATIVO DE PARAFUSO
Este compressor é composto de dois parafusos entrelaçados que giram em eixos paralelos dentro de uma carcaça com folgas bastante reduzidas.
Os parafusos geralmente têm uma configuração complementar, tipo macho-fêmea. O rotor macho possui lóbulos convexos que correspondem aos pistões. Tendo uma seção transversal em forma de arco circular, estes lóbulos formam hélices ao longo do comprimento do rotor como as cristas de uma rosca.
O rotor fêmea correspondente possui sulcos côncavos equivalentes aos cilindros que possuem a mesma seção transversal em forma de arco circular para aceitar o lóbulo do rotor-macho complementar.
Ao girar, os rotores produzem um ciclo de três fases. Na primeira fase, sucção, os espaços do "cilindro" passam pela abertura de entrada numa das extremidades da carcaça e são enchidos com ar atmosférico.
Quando o espaço entre lóbulos está completamente cheio, a rotação dos "cilindros" faz com que o espaço passe além da abertura de entrada, aprisionando o ar entre o rotor e a carcaça.
Ao continuar a rotação, os "cilindros" realizam a fase de compressão. Aqui os lóbulos helicoidais machos ou pistões giram para dentro dos sulcos do rotor fêmea ou cilindros.