Atps Pneumática E Hidráulica

Introdução (Um pouco da história)

O uso do ar comprimido adquiriu importância industrial a por volta do século XIX. O ar comprimido possibilita uma rápida movimentação de atuadores e pode ter velocidade controlada e uma razoável precisão de posicionamento salvo que e apesar de não ter a mesma velocidade de processamento de outras tecnologias tais como as informações elétricas ou eletrônicas pode, em ambientes que assim o permitem, receber estas formas variadas de comandos, permitindo com isso uma redução de custos e incremento na versatilidade. Pode-se também ser associado a circuitos hidráulicos, dando a estes uma grande versatilidade, reduzindo-lhe o custo e aumentando o campo de atuação.

ETAPA 3 (tempo para realização: 5 horas)

Aula-tema: Automação Industrial Pneumática. Estrutura típica dos Sistemas

Pneumáticos. Dimensionamento de uma rede de distribuição de ar comprimido.

Esta atividade é importante para que você possa entender como funciona um sistema pneumático e possa calcular a quantidade de ar comprimido utilizado em um sistema.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Assistir a vídeos e fazer uma entrevista com representantes de empresas do segmento, sobre tipos de sistemas pneumáticos e suas aplicações mais utilizadas na indústria, com ênfase em prensas e alimentadores.

Esta etapa foi realizada com todos os integrantes do grupo.

Passo 3 (Equipe)

Pesquisar em catálogos de fabricantes e definir três tipos de compressores que podem ser utilizados para o projeto em questão; escolher o compressor utilizado para o sistema de alimentação, justificando sua escolha, e definir o sistema de tratamento do ar comprimido equivalente com o sistema e compressor selecionados

Dimensionamento do compressor:

A pressão na linha estipulada foi de 8 Kgf/cm² manométrica. Para essa pressão de trabalho, os compressores indicados pelos fabricantes são os compressores de dois estágios, uma vez que os compressores monofásicos têm seu rendimento comprometido quando a pressão de trabalho é superior a 5 atm. Isso porque a pressões maiores que 5 atm, os compressores monofásicos desenvolvem altas temperaturas ao longo do processo, afastando-se de uma evolução isotérmica, que é a mais eficiente. A outra condição de trabalho da linha de ar comprimido é a temperatura de trabalho de 30° C ou 303 K.

Diante disso, para garantir que a temperatura na linha seja de 30° C, será necessário instalar um resfriador ou aftercooler para reduzir a temperatura do ar descarregado pelo compressor. Além de reduzir a temperatura, o resfriador posterior tem a função de remover os condensados formados. Para atender as condições da linha que está sendo dimensionada, selecionamos um pós-resfriador do fabricante Aberko, modelo Water-Cooled Aftercoolers.

- Pré-filtro, cujo objetivo é a eliminação de impurezas sólidas contidas no ar comprimido de no mínimo 3 µm de tamanho, bem como pequenas quantidades de óleo e água. Os filtros preliminares aliviam a carga dos filtros de alto desempenho e secadores no caso de condições muito drásticas de impurezas. Se não há alta necessidade com relação à qualidade do ar comprimido, este pode fazer a filtragem sem a necessidade de um filtro fino.

É necessário a instalação de um secador na linha, pois o vapor d’água é altamente prejudicial ao sistema tendo em vista o efeito corrosivo. O secador pode ser instalado antes ou depois do reservatório. A instalação antes do reservatório, imediatamente após o pré-filtro, tem a vantagem de garantir ar seco no reservatório, qualidade uniforme no ar comprimido e a pressão do ponto de vapor permanecem inalteradas até mesmo no caso de consumo abrupto de grandes volumes. -Pós-filtro, ele é responsável pela eliminação da umidade residual não removida no separador mecânico e pela contenção de sólidos não retidos no pré-filtro. Ademais, os filtros coalescentes permitem a eliminação de partículas submicrômicas sólidas, de óleo e água. Dependendo da necessidade.

-Pré-filtro: MFC-040-PF, Pós filtro: MCF-040-FI e Secador: MFC-040. Selecionado fabricante Metalplan, Ainda para garantir a eliminação de água e impurezas, é recomendável que as tubulações possuam uma inclinação no sentido do fluxo interior, pois, enquanto a temperatura da tubulação for maior que a temperatura do ar após os secadores, este sairá praticamente seco; se a temperatura da tubulação baixar, poderá haver precipitação de água. A inclinação serve para favorecer o recolhimento desta eventual condensação e das impurezas devido à formação de óxido, levando-as para o ponto mais baixo, onde serão eliminadas para a atmosfera pelo dreno. O valor dessa inclinação é de 0,5 a 2% em função do comprimento reto da tubulação onde for executada. Os drenos devem ser automáticos. Para permitir a estabilização da distribuição de ar comprimido, eliminar as oscilações de pressão na rede distribuidora e manutenção de reserva nos momentos de alto consumo devem ser utilizados os reservatórios. Tais componentes, devido a sua grande área superficial, também podem promover uma refrigeração do ar, contribuindo para a separação da umidade do ar. Devem ser instalados de modo que todos os drenos, conexões e abertura de inspeção sejam de fácil acesso. O dimensionamento do reservatório, segundo o Manual de Ar Comprimido da Metalplan, deve ser realizado tomando-se 20% da vazão do sistema medida em (m3/min).

Seleção do Compressor:

Pressão de trabalho: 8 kgf/cm2 ~ 7 bar de acordo com entrevista realizada com o representante da empresa Usimoren Usinagem Ltda, que atua no segmento de peças automobilísticas..

1°) Compressor de Pistão

O compressor de pistões é um dos mais antigos modelos de compressores, mas continua a ser o mais versátil e ainda é um compressor muito eficiente. O compressor de pistões desloca um pistão no interior de um cilindro através de uma biela e uma cambota. Se apenas um lado do pistão é utilizado para a compressão, é descrito como de ação simples. Se ambos os lados do pistão, o superior e o inferior, são utilizados, é de ação dupla.

A versatilidade dos compressores de pistões virtualmente não conhece limites. Comprime tanto ar como gases, com alterações muito pequenas. O compressor de pistões é o único modelo com capacidade para comprimir ar e gases a altas pressões, tal como em aplicações de ar de respiração.

A configuração de um compressor de pistões pode ir de um único cilindro de baixa pressão/baixo volume a uma configuração de fases múltiplas com capacidade de comprimir a uma pressão muito alta. Nestes compressores, a ar é comprimido por fases, aumentando a pressão antes de passar para a fase seguinte, para comprimir o ar a uma pressão ainda mais alta.

Capacidade de compressão:

A gama de compressores de pistões CompAir tem potências entre 0,75 kW e 420 kW (1 cv a 563 cv), produzindo pressões operacionais entre 1,5 bars e 414 bars (21 a 6004 psi).

Tipos de aplicações típicas:

Compressão de Gás (GNC, Nitrogénio, Gás Inerte, Gás de Aterro Sanitário), Alta Pressão (Ar de respiração para mergulho com garrafa, cilindros SCBA, Vigilância sísmica, Circuito de sopro de ar), engarrafamento P.E.T, Ignição de motor, Industrial

2°) Compressor com parafuso rotativo

O compressor de parafuso é um compressor de deslocamento com pistões com a forma de parafuso; este é o tipo predominante de compressor utilizado atualmente. As peças principais do elemento de compressão de parafuso são os rotores macho e fêmea, que se deslocam na direção um do outro enquanto o volume entre eles e a armação da caixa diminui. A relação de pressão de um parafuso depende do comprimento e perfil do parafuso e da forma da porta de descarga.

O elemento de parafuso não está equipado com nenhuma válvula e não existem forças mecânicas que criem qualquer desequilíbrio. Pode, portanto, funcionar com uma alta velocidade do veio e combinar uma elevada taxa de fluxo com reduzidas dimensões exteriores.

Capacidade de compressão:

A gama de parafuso rotativo CompAir tem potências entre 4 kW e 250 kW (5 cv a 535 cv), produzindo pressões operacionais entre 5 e 13 bars (72 a 188 psi).

Tipos de aplicações típicas:

Alimentos, Bebidas, Fabrica de Cerveja, Militar, Aeroespacial, Automóvel, Industrial, Eletrônica, Manufatura, Petroquímica, Médica, Hospitalar, Farmacêutica, Ar Instrumental.

3°) Compressor com Palheta Rotativa

Baseado em tecnologia tradicional comprovada, o compressor de palhetas é acionado diretamente a uma velocidade muito baixa (1450 rpm), proporcionando uma fiabilidade sem rival. O rotor, a única peça em movimento contínuo, possui várias ranhuras ao longo do seu comprimento, nas quais se encaixam as palhetas que deslizam numa película de óleo.

O rotor roda dentro do estator cilíndrico. Durante a rotação, a força centrífuga prolonga as palhetas a partir das ranhuras, formando células de compressão individuais. A rotação reduz o volume das células, aumentando a pressão do ar.

O calor gerado pela compressão é controlado por injeção de óleo pressurizado.

O ar comprimido a alta pressão é libertado pela porta de saída, sendo os resíduos restantes de óleo removidos pelo separador final do óleo.

Capacidades de compressão:

A gama de compressores de palhetas CompAir tem potências entre 1,1 kW e 75 kW (1,5 cv a 100 cv), produzindo pressões operacionais entre 7 a 8 e 10 bars (101 a 145 psi).

Aplicações Comuns:

OEM, Impressão, Pneumática, Laboratórios, Odontologia, Instrumentos, Máquinas ferramentas, Embalamento, Robótica

Foi selecionado o compressor de pistão profissional e industrial Bravo modelo: CSL 30/250l, pois este possui as características necessárias para atender a linha.

Abaixo a ficha técnica.

Profissional e Industrial Bravo Modelo: CSL 20 BR/200 L

500 x 1020 x 1305 mm Larg x Alt x Comp 20 pés³/min - 566 l/min Deslocamento Teórico 970 RPM Mínima Pressão de Operação Máxima Potência Motor Nº de Polos Tensão (V) Nº de Estágios Unidade Compressora Nº de Pistões 175 lbf/pol² - 12 bar 135 lbf/pol² - 9,3 bar 5 hp - 3,7 kW 2 220/380 - 380/660 2 2 em linha 183 L Volume do Reservatório 1000 ml Volume de Óleo 187,5 Kg Peso Líquido com motor 158 Kg Peso Bruto com motor

Observação: Tempo de enchimento do reservatório: 4,26 minutos Uso: Aplicações profissionais e industriais em geral. Características: Acionamento por correia Lubrificado Trifásico 220/380V - 380/660/60HZ e 50 HZ 2 cilindros em linha Pistão Unidade compressora em ferro fundido Manutenção: Limpeza do filtro de ar Drenagem do reservatório (vide manual) Troca de óleo (1000 ml)

Fonte: Compressor. Disponível em: . Acesso em: 16 maio 2013.

Passo 4 (Equipe)

Elaborar o Relatório 3, com o título Compressores, de acordo com o indicado no item Padronização desta ATPS.

Entregá-lo ao professor da disciplina em data por ele agendada.

Vide a Etapa anterior.

ETAPA 4 (tempo para realização: 5 horas)

Aula-tema: Atuadores: Lineares, Rotativos e Motores Pneumáticos. Análise e

Montagem de Circuitos Pneumáticos - Laboratório.

Esta atividade é importante para que você possa definir o tipo e a dimensão do

atuador, e como fazer uma representação de um circuito pneumático.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar em catálogos de fabricantes sobre tipos de atuadores, suas aplicações mais utilizadas na indústria, com ênfase em prensas e alimentadores, vantagens e desvantagens, e apresentá-los em uma tabela.

Existem atuadores de simples e dupla ação, e são classificados em como conversores de energia.

Estão divididos em três grupos:

- Os que produzem movimentos lineares

- Os que produzem movimentos rotativos

- Os que produzem movimentos oscilantes

Lineares:

São constituídos de dispositivos que convertem a energia do fluído (ar comprimido) em movimento, em energia mecânica atuando de maneira linear ou angular.

São representados pelos Cilindros Pneumáticos de simple ação com retorno por carga externa, cilindro de simples ação com retorno por mola, cilindro de simples ação com avanço por mola, cilindro de dupla ação, cilindros de hastes passante, cilindros duplex contínuo (tandem) e cilindros duplex geminado.

Os cilindros de simples ação são aqueles que utilizam a ação do ar em uma única direção de movimento. São comandados por válvulas de 3 vias e uma de suas principais aplicações é a fixação de peças. Já os cilindros de dupla ação utilizam a energia do ar comprimido nas direções de movimento (avanço e retorno) e são comandados por válvulas de 4 ou 5 vias. Suas aplicações são as mais diversas. Os cilindros podem ser fornecidos com as mas diversas opções de montagem (fixação), com ou sem amortecimento, acessórios e com o curso de trabalho especificado pelo usuário.

Dependendo da natureza dos movimentos, velocidade, força, curso, haverá um mais adequado para a função.

Rotativos:

Convertem energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor contínuo.

Oscilantes:

Convertem energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor limitado por um determinado número de graus.

FALTA AS VANTAGENS E DESVANTAGENS DE CADA ATUADOR

Passo 2 (Equipe)

Definir, com base na pesquisa do passo anterior, qual o atuador que será utilizado no sistema de alimentação pneumático, justificando essa escolha.

Foi definido que o atuador a ser utilizado será o de tipo linear de dupla ação, pois este tipo de atuador é o que atende o projeto de alimentador da prensa hidráulica.

Passo 4 (Equipe)

1 Fazer a montagem do circuito pneumático e a representação gráfica do sistema conforme etapas anteriores.

O sistema consiste em um botão de LIGA que se pressionado uma única vez deverá colocar peças em uma esteira para a alimentação de uma prensa no processo de estamparia.

Circuito Pneumático:

Entregar o Relatório 4, com o título de Circuito Pneumático, ao professor da disciplina em data por ele agendada e de acordo com o indicado no item Padronização desta ATPS.

Livro-Texto da Disciplina

STEWART, Harry L. Pneumática e Hidráulica. 3. ed. São Paulo: Hemus, 2002.

O circuito acima constitui em um compressor representado pelo triângulo no início da linha do sistema na parte inferior da figura, o componente que esta acoplado na linha logo após o compressor e conhecido por unidade de conservação onde o mesmo tem a função de indicar que existe pressão no sistema, em seguida temos uma válvula 3/2 vias que tem acionamento por botoeira e retorno por mola, e quando a válvula não é acionada pelo botão tem a função de bloquear a pressão no sistema.

Quando liberada aciona as válvulas 3/2 vias que são pilotadas por roletes e recuadas por mola, que por sua vez ao serem acionadas pilotam uma válvula 5/2 vias pilotada somente por ar que tem a função de avançar ou recuar o atuador que alimentará a prensa.

Bibliografia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ar_comprimido

http://www.aircomp.com.br/index.php Macintyre AJ. Equipamentos Industriais e de Processo. LTC 1997

http://www.fargon.com.br http://www.aberko.com.br

http://www.meltaplan.com.br

http://www.schulz.com.br

Parker Hannifin Ind. Com. Ltda - Tecnologia Training Pneumática Industrial Apostila M1001 BR Agosto 2000

Parker Hannifin Ind. Com. Ltda - Linha Pneumática Catálogo 1001-8 BR - Componentes para Automação Indust