Apostila de Eletropneumtica - Dario

Apostila de Eletropneumtica - Dario

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Apostila: Noções de Eletropneumática

Conteúdo

CAPÍTULO 01 . PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO 1.1 – PROPRIEDADES DO AR COMPRIMIDO 1.2 - PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO a - Compressores alternativos – de pistão b - Compressores de parafusos

CAPÍTULO 02 - PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO 2.1 - UMIDADE 2.2 RESFRIADOR POSTERIOR 2.3 - RESFRIADOR INTERMEDIÁRIO 2.4 - RESERVATÓRIO 2.4.1- Localização 2.5 - DESUMIDIFICADORES DO AR (SECADORES) 2.6 - SECAGEM POR REFRIGERAÇÃO 2.6.1 – Funcionamento 2.7 - SECAGEM POR ABSORCÃO 2.8 - SECAGEM POR ADSORÇÃO 2.9 - UNIDADE DE CONSERVAÇÃO 2.9.1 - Filtragem do ar 2.9.2 – Drenos dos Filtros 2.9.3 - Reguladores de pressão 2.9.4 - Lubrificação 2.9.5 - Manômetro

CAPÍTULO 03 – DISTRIBUIÇÃO DO AR COMPRIMIDO 3.1 - INTRODUÇÃO 3.1.1 - Formato a - Rede de distribuição em circuito fechado b – Rede de distribuição em circuito aberto 3.2 – TUBULAÇÕES 3.2.1 – Uniões entre os tubos 3.2.2 – Curvatura em tubo 3.3 - INCLINAÇÃO E TOMADAS DE AR 3.4 - VAZAMENTOS

CAPÍTULO 04 – ELEMENTOS PNEUMÁTICOS DE TRABALHO 4.1. INTRODUÇÃO 4.2. CILINDROS a - Cilindros de simples ação b - Cilindros dupla ação c - Cilindro de dupla haste ou haste passante d - Cilindro de múltiplas posições e - Componentes de um cilindro f - Velocidade de um cilindro 4.3 - ATUADORES ROATIVOS a - Motor pneumático de engrenagem b- Motor de palhetas

CAPÍTULO 05 - VÁLVULAS PNEUMÁTICAS 5.1 – VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL 5.1.1 - Número de Posições 5.1.2 - Número de conexões 5.1.3 - Tipos de acionamentos de válvulas direcionais 5.1.4 - Acionamento por força muscular (manual) 5.1.5 - Acionamento mecânico 5.1.6 – Acionamento pneumático 5.1.7 - Acionamentos combinados 5.1.8 - Acionamento elétrico ou por solenóide

CAPÍTULO 06 – CIRCUITOS PNEUMÁTICOS 6.1 - VÁLVULA ALTERNADORA – ELEMENTO "OU" 6.2 - VÁLVULA DE SIMULTANEIDADE - ELEMENTO "E” 6.3 - VÁLVULA DE BLOQUEIO 6. 4 - VÁLVULA DE ESCAPE RÁPIDO 6.5 - VÁLVULAS CONTROLADORAS DE FLUXO

CAPÍTULO 07 – MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO DE CIRCUITOS 7.1 – INTRODUÇÃO 7.2 – DIAGRAMA DE MOVIMENTOS 7.3 – MÉTODO INTUITIVO OU MÉTODO DO MOVIMENTO 7.4 - MÉTODO CASCATA

CAPÍTULO 08 - NOÇÕES DE ELETROPNEUMÁTICA 8.1 - DISPOSITIVOS DE COMANDO a) Chave sem Retenção ou Impulso b) Chave com Retenção ou Trava c) Chave de Contatos Múltiplos com ou sem Retenção d) Chave Seletora e) Relé f) Contator g) Limitador de Curso (Micro-Switch) h) Relé de tempo com retardo na ligação i) Relé de tempo com retardo no desligamento j) Contador de impulsos elétricos 8.2 - DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO a) Fusível b) Disjuntor Termomagnético c) Relé de Sobrecarga ou Térmico 8.3 – DISPOSITIVOS DE REGULAGEM a) Potenciômetro b) Reostato c)Transformador 8.4 – DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO a) Indicador acústico b) Indicador Visual 8.5 - SENSORES ELÉTRICOS a) Sensor de Proximidade 8.6 - SENSORES ÓPTICOS 8.7 - SENSORES DE PRESSÃO OU PRESSOSTATO 8.8 - SENSORES DE TEMPERATURA OU TERMOSTATO 8.9 – SELO 8.10 - ALIMENTAÇÃO DO CIRCUITO 8.1 – EXERCÍCIOS 8.12 – QUADRO DE SOLENÓIDES

CAPÍTULO 01 – PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO

1.1 – PROPRIEDADES DO AR COMPRIMIDO

Há milhares de anos, o homem já se utilizava do ar comprimido no auxilio de seus trabalhos. No velho testamento, são citados, alguns exemplos dessa utilização, na fundição da prata, ferro, chumbo e estanho. Mas, o primeiro homem que a história registra como pioneiro na utilização do ar comprimido foi o grego KTESIBIUS, este, construiu uma catapulta a ar comprimido a mais de dois mil anos. A pneumática pode também ser definida como o estudo da conversão da energia do ar comprimido em energia mecânica. Esta conversão é possível graças a algumas propriedades físicas do ar. Estas propriedades são:

a) Compressibilidade

O ar, assim como todos os gases, tem a propriedade de ocupar todo o volume de qualquer recipiente, adquirindo seu formato, já que não tem forma própria. Assim, pode-se encerrá-lo num recipiente com volume determinado e posteriormente provocar-lhe uma redução de volume usando uma de suas propriedades - a compressibilidade. Pode-se concluir que o ar permite reduzir o seu volume quando sujeito à ação de uma força exterior.

Figura 01 – compressão do ar b) Elasticidade

Propriedade que possibilita ao ar voltar ao seu volume inicial uma vez extinto o efeito (força) responsável pela redução do volume.

Figura 02 – Expansão do ar c) Difusibilidade

Propriedade do ar que lhe permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado.

Figura 03 – Difusão do ar d) Expansibilidade

Propriedade do ar que lhe possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato.

Figura 03 – Expansibilidade do ar e) Lei Geral dos Gases Perfeitos

As leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay Lussac referem-se a transformações de estado, nas quais uma das variáveis físicas permanece constante. Geralmente, a transformação de um estado para outro envolve um relacionamento entre todas, sendo assim, a relação generalizada é expressa pela fórmula:

Figura 04 – Efeito combinado entre P, V e T 1.2 – PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO

O ar para ter utilização industrial deve possuir uma determinada quantidade de energia em forma de pressão e movimento. Essa energia é fornecida ao ar no processo de compressão. Os compressores são máquinas térmicas que transformam energia mecânica em energia de fluxo, cinética, e pelo acúmulo da massa deslocada: são responsáveis pela produção do ar comprimido. Desse modo, são máquinas destinadas a comprimir continuamente o ar admitido nas condições atmosféricas e elevá-lo a uma pressão pré-determinada para utilização. De acordo com o principio de trabalho, existem duas classificações:

• Compressores de deslocamento positivo (volumétrico): funcionam com base na redução de volume. O ar é admitido em uma câmera Isolda do meio exterior e comprimido até certa pressão em que se abre uma válvula de descarga, ou ar é simplesmente empurrado para a tubulação ou reservatórios. São os compressores alternativos de pistões, de palhetas, etc.

• Compressores de deslocamento dinâmico: têm por principio de funcionamento a transformação de energia cinética em energia de pressão. Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e consequentemente os impulsores transmitem energia cinética ao ar. Posteriormente, seu escoamento é retardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação na pressão. O Difusor é uma espécie de duto que provoca diminuição na velocidade de escoamento de um fluido, causando aumento de pressão (equação de Bernoulli).

Figura 05 – Classificação dos compressores a) Compressores alternativos – de pistão

• Compressor de simples efeito

É assim chamado porque realiza a compressão do ar em apenas um lado do êmbolo, isto é, em uma única câmara.

• Compressor de duplo efeito

Dessa forma denominado porque admite e recalca nos dois lados do êmbolo, possuindo duas câmaras onde ocorre simultaneamente a admissão em uma e a compressão em outra.

• Compressor de múltiplo estágio

Estágio de compressão significa o número de vezes que um compressor comprime a mesma massa de ar admitida. Portanto, em um compressor de duplo estágio a mesma massa de ar admitida é comprimida duas vezes e que por isso ele tem uma melhor eficiência e garante uma limitação na elevação da temperatura. Este tipo de compressor possui uma câmara de baixa pressão e uma de alta, existindo entre elas um inter-resfriador (INTERCOOLER).

Figura 06 – esquema de compressores de simples efeito e duplo efeito

Figura 07 – foto de um compressor de duplo estágio b) Compressores de parafusos Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos convexos, enquanto o outro possui uma depressão côncava e são denominados, respectivamente, macho e fêmea. Nas extremidades existem aberturas para admissão e descarga do ar. O ar à pressão atmosférica ocupa o espaço entre os rotores e, conforme eles giram, ele fica confinado e vai sendo comprimido à medida que este volume diminui até atingir a descarga. Nela existe uma válvula de retenção para evitar a inversão de giro do compressor quando ele estiver parado.

Figura 08 – unidade de compressão de parafusos A figura 09 abaixo mostra a construção típica de um compressor de parafuso:

Figura 09 – compressor de parafuso

Figura 10 – compressor de parafuso (filtro de admissão do ar)

Os compressores de parafuso ainda são dotados de resfriador de ar, geralmente, arar. Ou seja, são trocadores de calor do tipo radiadores. Há ainda os trocadores de calor ar-água que são mais eficientes. A figura abaixo mostram a parte de um compressor de parafuso responsável pela secagem do ar, através de trocador de calor do tipo radiador.

Figura 10 – secador de ar do tipo radiador do compressor de parafuso

A figura abaixo mostra um esquema típico de um compressor de parafuso com todos os seus componentes.

Figura 1- esquema de um compressor de parafuso

Há diversos tipos de compressores, porém, neste capítulo, foram vistos apenas dois e apenas seus princípios de funcionamento. Entretanto, o gráfico abaixo orienta na escolha do tipo de compressor a ser usado numa rede de ar comprimido, em função da relação entre a pressão e a vazão requeridas.

Gráfico 01 – Escolha do tipo de compressor pela relação entre P e Q

CAPÍTULO 02 - PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO

O ar, aspirado pelos compressores, contém contaminantes de três tipos básicos: água, óleo· e poeira. Sendo todos eles indesejáveis para a utilização, devido aos problemas que cada um ocasiona.

2.1 - Umidade

A umidade (água) penetra na rede pelo próprio compressor ao aspirar o ar atmosférico. A quantidade de umidade varia em função da umidade relativa do ar, que também varia de acordo com a temperatura e condições atmosféricas. Pode-se fazer uma analogia entre o ar atmosférico e uma esponja: se ao passar uma esponja umas poucas vezes sobre um filete de água, ela irá absorver a água sem deixar pingar. A água ficará retida entre os espaços vazios da esponja, isto é, a esponja possui a capacidade de absorver certa quantidade de água. Porém, se ao continuar a colocar água, a esponja irá saturar, ou seja, terá a sua capacidade de absorção reduzida deixando a água escoar. Algo análogo ocorre com o ar atmosférico, se a temperatura está alta, maior será o espaço entre as moléculas dos gases que o compõem e maior será a capacidade de reter umidade, ocorrendo o contrário na medida em que a temperatura do ar é reduzida. Dessa forma a capacidade que o ar tem de reter a água esta relacionada com a sua temperatura, assim, não ocorre a precipitação da água no momento da compressão do ar, mas, quando o ar sofre um resfriamento como é o caso das próprias linhas de distribuição. A essa temperatura em que começa a ocorrer a condensação dá-se o nome de temperatura de ponto de orvalho. A presença desta água causada pela diminuição de temperatura pode criar alguns problemas: - Oxidação das tubulações;

- Oxidação dos componentes pneumáticos;

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