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Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicos
Sergio Adalberto Pavani
2011Santa Maria - RS
RIO GRANDEDO SUL
INSTITUTOFEDERAL
Presid#ncia da Rep$blica Federativa do Brasil
Minist%rio da Educa&o
Secretaria de Educa&o a Dist(ncia
Ficha catalogr"fica elaborada por Denise Barbosa dos Santos CRB 10/1456Biblioteca Central UFSM
B697c Pavani, S%rgio Adalberto.Comandos pneum"ticos e hidr"ulicos / S%rgio Adalber to
Pavani. 3. ed. Santa Maria : Universidade Federal de Santa Maria : Col%gio T%cnico Industrial de Santa Maria, 2010.
182 p.: il.
1. Engenharia mec(nica. 2. Automa&o pneum"tica. 3.Compressores. 4. Fluidos. 5. Ar comprimido. 6. Hidr"ulica. 7. Man)metros. I.T*tulo.
CDU 531.3621.5
Comisso de Acompanhamento e Valida&oCol%gio T%cnico Industrial de Santa Maria/CTISM
Coordenador InstitucionalPaulo Roberto Colusso/CTISM
Professor-autorSergio Adalberto Pavani/CTISM
Coordena&o T%cnicaIza Neuza Teixeira Bohrer/CTISM
Coordena&o de DesignErika Goellner/CTISM
Reviso Pedag+gica Andressa Rosem!rie de Menezes Costa/CTISMFrancine Netto Martins Tadielo/CTISMMarcia Migliore Freo/CTISM
Reviso TextualLourdes Maria Grotto de Moura/CTISMVera da Silva Oliveira/CTISM
Reviso T%cnicaEduardo Lehnhart Vargas/CTISMLuciano Retzlaff/CTISM
Diagrama&o e Ilustra&oGustavo Schwendler/CTISMLeandro Felipe Aguilar Freitas/CTISMMarcel Santos Jacques/CTISMM!uren Fernandes Massia/CTISMRafael Cavalli Viapiana/CTISMRicardo Antunes Machado/CTISM
# Col$gio T$cnico Industrial de Santa MariaEste Material Did!tico foi elaborado pelo Col$gio T$cnico Industrial de Santa Maria para o Sistema Escola T$cnica Aberta do Brasil e-Tec Brasil.
e-Tec Brasil3
Apresenta&o e-Tec Brasil
Prezado estudante,
Bem-vindo ao e-Tec Brasil%
Voc& faz parte de uma rede nacional pblica de ensino, a Escola T$cnica
Aberta do Brasil, institu(da pelo Decreto n 6.301, de 12 de dezembro 2007,
com o objetivo de democratizar o acesso ao ensino t$cnico pblico, na mo-
dalidade a dist)ncia. O programa $ resultado de uma parceria entre o Minis-
t$rio da Educa*+o, por meio das Secretarias de Educa*+o a Dist)ncia 4SEED5
e de Educa*+o Profissional e Tecnol8gica 4SETEC5, as universidades e escolas
t$cnicas estaduais e federais.
A educa*+o a dist)ncia no nosso pa(s, de dimens9es continentais e gran-
de diversidade regional e cultural, longe de distanciar, aproxima as pessoas
ao garantir acesso : educa*+o de qualidade, e promover o fortalecimento
da forma*+o de jovens moradores de regi9es distantes dos grandes centros
geograficamente ou economicamente.
O e-Tec Brasil leva os cursos t$cnicos a locais distantes das institui*9es de en-
sino e para a periferia das grandes cidades, incentivando os jovens a concluir
o ensino m$dio. Os cursos s+o ofertados pelas institui*9es pblicas de ensino
e o atendimento ao estudante $ realizado em escolas-polo integrantes das
redes pblicas municipais e estaduais.
O Minist$rio da Educa*+o, as institui*9es pblicas de ensino t$cnico, seus
servidores t$cnicos e professores acreditam que uma educa*+o profissional
qualificada integradora do ensino m$dio e educa*+o t$cnica, $ capaz de
promover o cidad+o com capacidades para produzir, mas tamb$m com auto-
nomia diante das diferentes dimens9es da realidade; cultural, social, familiar,
esportiva, pol(tica e $tica.
N8s acreditamos em voc&%
Desejamos sucesso na sua forma*+o profissional%
Minist$rio da Educa*+o
Janeiro de 2010
Nosso contato
e-Tec Brasil5
Indica&o de *cones
Os (cones s+o elementos gr!ficos utilizados para ampliar as formas de
linguagem e facilitar a organiza*+o e a leitura hipertextual.
Aten&o ; indica pontos de maior relev)ncia no texto.
Saiba mais; oferece novas informa*9es que enriquecem o
assunto ou curiosidades e not(cias recentes relacionadas ao
tema estudado.
Gloss"rio ; indica a defini*+o de um termo, palavra ou express+o
utilizada no texto.
M*dias integradas ; sempre que se desejar que os estudantes
desenvolvam atividades empregando diferentes m(dias; v(deos,
filmes, jornais, ambiente AVEA e outras.
Atividades de aprendizagem ; apresenta atividades em
diferentes n(veis de aprendizagem para que o estudante possa
realiz!-las e conferir o seu dom(nio do tema estudado.
e-Tec Brasil7
Sum"rio
Palavra do professor-autor 9
Apresenta&o da disciplina 11
Projeto instrucional 13
Aula 1 Pneum"tica b"sica 151.1 Conceitos b!sicos 1
1.< Vantagens da implanta*+o da automa*+o pneum!tica 1?
1.6 Limita*9es da pneum!tica 1?
1.7 Propriedades f(sicas do ar 20
1.> Atmosfera 21
Aula 2 Compressores 292.1 A import)ncia das cores 2?
2.2 Classifica*+o e defini*+o dos compressores 30
2.3 Sistema de refrigera*+o dos compressores 3=
2.= Crit$rios para a escolha de compressores 37
2.< Manuten*+o do compressor 3>
Aula 3 Distribui&o e condicionamento do ar comprimido 413.1 Contamina*+o do ar atmosf$rico =1
3.2 Resfriador posterior 4after coller5 =2
3.3 Reservat8rio de ar comprimido =3
3.= Desumidifica*+o do ar =
Aula 5 Circuitos pneum"ticos 101.1 Conceitos b!sicos 1.2 Transmiss+o hidr!ulica de for*a e energia 1.3 Caracter(sticas dos fluidos hidr!ulicos 1.= Fluidos, reservat8rios e acess8rios 1
Refer#ncias 180
Curr*culo do professor-autor 181
e-Tec Brasil9
Palavra do professor-autor
A automa*+o industrial depende de v!rias tecnologias, entre elas a pneum!tica e
a hidr!ulica, que s+o duas das principais formas de gerar o movimento das m!qui-
nas. A hidr!ulica e a pneum!tica est+o presentes deste a mais simples forma de
substitui*+o do esfor*o muscular do trabalho, como os movimentos da cadeira de
um dentista, at$ o posicionamento dos complexos movimentos de um carro de
combate blindado, um grande avi+o comercial ou de uma m!quina de embalagens.
Assim a hidr!ulica e a pneum!tica s+o uma parte da automa*+o industrial,
que dever! ser associada ao movimento gerado por motores el$tricos, ope-
rando atrav$s dos movimentos gerados por um operador 4controle manual5
ou por um controlador de processos apoiado por sensores.
Podemos afirmar que neste binHmio, a hidr!ulica $ a parte caracterizada
pela for*a, precis+o de movimento e custos elevados, pois seus componen-
tes possuem custos elevados, e a pneum!tica $ caracterizada por velocidade,
facilidade de instala*+o e custos relativamente baixos.
A parte mais importante da hidr!ulica e a pneum!tica s+o os movimentos retil(-
neos, obtidos pelos cilindros pneum!ticos, que s+o transformados em movimento
pendulares, semicirculares e at$ circulares com configura*9es especiais e acess8rios.
O objetivo desta disciplina $ proporcionar o conhecimento dos movimentos
lineares e rotativos, associado ao uso de flu(dos 4o 8leo no caso da hidr!u-
lica e o ar comprimido para a pneum!tica5, as rela*9es da f(sica, que per-
mitir+o os comandos manuais e, a interliga*+o com os comandos el$tricos
que quando associado aos controladores de processos e os programas que
os controlam permitir+o o controle de sistemas automatizados e como ele-
mento de alta tecnologia, os robHs, talvez n+o com a forma human8ide
dos filmes e dos caros robHs japoneses, mas os robHs industriais, prontos
para realizar os servi*os sem a presen*a do ser humano, tanto em servi*os
perigosos, servi*os repetitivos e de alta precis+o. Esta $ uma das disciplinas
aplicadas da automa*+o industrial. Esta disciplina de hidr!ulica e a pneum!-
tica est! dividida em oito cap(tulos, cujas tem!ticas se relacionam conforme
o plano instrucional e mapa conceitual apresentado a seguir.
Prof. Sergio Adalberto Pavani
e-Tec Brasil11
Apresenta&o da disciplina
Os sistemas hidr!ulicos e pneum!ticos exigem um conjunto de conhecimen-
tos, que iniciam nos fundamentos da teoria sobre a constitui*+o da atmosfe-
ra, necess!rio para entender o ar que respiramos, com todas as suas impu-
rezas, para ser transformado em uma forma de energia. A pneum!tica $ a
primeira parte dos sistemas de trabalho flu(do din)micos, que ser! comple-
tado com o estudo da hidr!ulica. O ar comprimido $ um elemento de uso
simples, utilizado para encher uma bola de futebol, para acionar a furadeira
do dentista indo at$ o acionamento de m!quinas complexas e de grande
porte, com altas velocidades e baixos custos de implanta*+o. J! a hidr!uli-
ca, que estudaremos na segunda metade desta disciplina pode ser descrita
como o meio de trabalho que garante precis+o e for*a, sendo encontrada
em todos os segmentos da indstria e dos transportes terrestes, navais e
a$reos.
e-Tec Brasil13
Disciplina ; Comandos Pneum!ticos e Kidr!ulicos 4carga hor!ria; 60h5.
Ementa ; Pneum!ticaQ eletropneum!ticaQ circuitos pneum!ticos e eletropneu-
m!ticos complexosQ hidr!ulica.
AULA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM MATERIAISCARGA
HOR;RIA
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 14
AULA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM MATERIAISCARGA
HOR;RIA
e-Tec Brasil
Aula 1 Pneum"tica b"sica
Objetivos
Identificar os fundamentos da disciplina de hidr!ulica e pneum!tica,
com foco na pneum!tica.
Exemplificar as vantagens e limita*9es da aplica*+o da pneum!tica.
Demonstrar algumas leis da f(sica que influenciam a pneum!tica.
1.1 Conceitos b"sicosO ar comprimido $ uma das formas de energia mais antigas que o ser hu-
mano conhece. W utilizado para ampliar os seus recursos f(sicos. O reconhe-
cimento da exist&ncia f(sica do ar e sua utiliza*+o mais ou menos consciente
para o trabalho, $ comprovado h! milhares de anos.
O primeiro ser humano que empregou o ar comprimido como meio auxiliar
de trabalho, foi o grego Ctesibius . K! mais de 2000 anos, ele construiu uma
catapulta a ar comprimido como transmiss+o de energia.
Dos antigos gregos prov$m a express+o Pneuma que significa fHlego, ven-
toQ filosoficamente, alma. Derivado da palavra Pneuma, surgiu entre ou-
tros o conceito de PNEUMXTICA; a disciplina que estuda os movimentos
dos gases e fenHmenos dos gases.
A pneum!tica $ tamb$m definida como a ci&ncia aplicada do uso do ar com-
primido e gases semelhantes como nitrog&nio, que faz parte da composi*+o
do ar atmosf$rico na atua*+o de dispositivos que ir+o gerar movimentos
alternativos, movimentos de vai-e-vem, rotativos e combinados.
O movimento mais comum da aplica*+o do ar comprimido com acionamen-
to muscular o qual depende exclusivamente da vontade do operador, pode
ser observado no mecanismo de abertura da porta de um Hnibus. O moto-
rista aciona um bot+o e a porta do Hnibus abre ou fecha. O movimento ser!
Para saber mais sobrear comprimido, acesse:http://pt.wikipedia.org/wiki/ar_comprimido
Para saber mais sobre biografia de Ctesibius, acesse:http://www.netsaber.com.br/biografias/ver_biografia_c_1741.html
e-Tec BrasilAula 1 - Pneum"tica b"sica 15
invertido ao ser acionado o mesmo bot+o, acompanhado do ru(do de escape
de ar, uma das caracter(sticas dos sistemas pneum!ticos.
Essa t$cnica pode ser observada em parques de divers+o at$ em sofisticadas
m!quinas robotizadas.
O ar comprimido $ utilizado desde os tempos primitivos, atrav$s da for*a dos
pulm9es. Com o uso de ossos ocos ou de bambus, o ar era soprado para
ati*ar as fogueiras para cozinhar ou fundir alguns metais. A limita*+o dos
pulm9es foi compensada com o uso dos primeiros foles feitos de bexigas de
animais at$ serem constru(dos os primeiros foles verdadeiros.
A novas t$cnicas que permitiram a fabrica*+o de canh9es torneados, a partir
do s$culo YVIII propiciou a fabrica*+o de compressores de ferro fundido e ou-
tros metais, que resultaram nas t$cnicas atuais.
1.2 Desenvolvimento da t#cnica de ar comprimidoO s$culo YIY marca o in(cio do estudo do comportamento e propriedades
que envolvem a pneum!tica. Por$m, somente ap8s 1?
d= Ind$stria qu*mica e petroqu*mica controle de fluidos, acionamentos
em !reas classificadas.
e= ;rea m%dica/dent"ria m!quinas para cirurgia, furadeiras dent!rias,
t$cnicas de v!cuo.
Freio automotivo
W utilizado em Hnibus e caminh9es pesados. W reconhecido pelo assobio
emitido ap8s a parada destes ve(culos.
1.3 Propriedades do ar comprimidoPor suas propriedades, a aplica*+o do ar comprimido, difunde-se como ele-
mento de energia e de trabalho.
Algumas propriedades positivas do ar comprimido s+o expostas no Zuadro 1.1.
Quadro 1.1: Propriedades positivas do ar comprimido
Quadro 1.2: Propriedades negativas do ar comprimido file/foerder_11_2.gif
O foco do estudo da pneum!tica $ automa*+o. Com a aplica*+o de dispositi-
vos pneum!ticos e outros, reduz-se o esfor*o humano na execu*+o de diver-
sos trabalhos. Lembramos que a pneum!tica $ um dos pilares da automa*+o.
S+o necess!rios diversos elementos mec)nicos para transformar a energia do
ar comprimido em trabalho. O elemento mais simples $ o cilindro pneum!tico
cuja opera*+o $ semelhante : da bomba manual de encher bolas e pneus de
bicicletas, por$m ao entrar o ar, o &mbolo $ empurrado e realiza o trabalho.
Para saber mais sobre automa#%o, acesse:
http://pt.wikipedia.org/wiki/automa#$o
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 18
1.5 Vantagens da implanta$%o da automa$%o pneum"ticaa= Incremento da produ*+o com investimentos relativamente pequenos.
b= Redu*+o de custos operacionais. A rapidez nos movimentos pneum!ticos
e libera*+o de oper!rios de opera*9es repetitivas possibilitam o aumento
do ritmo de trabalho, da produtividade e, portanto, um menor custo
operacional.
c= Robustez dos componentes pneum!ticos. A robustez inerente aos con-
troles pneum!ticos torna-os relativamente insens(veis a vibra*9es e gol-
pes, permitindo que a*9es mec)nicas do pr8prio processo sirvam de sinal
para as diversas sequ&ncias de opera*+o. S+o de f!cil manuten*+o.
d= Facilidade de implanta*+o. Pequenas modifica*9es nas m!quinas con-
vencionais aliadas : disponibilidade de ar comprimido s+o os requisitos
necess!rios para a implanta*+o dos controles pneum!ticos.
e= Resist&ncia a ambientes hostis. Poeira, atmosfera corrosiva, submers+o
em l(quidos, raramente prejudicam os componentes pneum!ticos, quan-
do projetados para esta finalidade.
f= Simplicidade de manipula*+o. Os controles pneum!ticos n+o necessitam
de oper!rios altamente especializados para a sua manipula*+o.
g= Seguran*a. Como os equipamentos pneum!ticos envolvem sempre pres-
s9es moderadas, tornam-se seguros contra poss(veis acidentes, com pes-
soas e com o pr8prio equipamento, al$m de evitar problemas de explos+o.
h= Redu*+o do nmero de acidentes. A fadiga $ um dos principais fatores
que favorecem acidentes. A implanta*+o de controles pneum!ticos reduz
o seu nmero, libera*+o de opera*9es repetitivas 4LER5.
1.6 Limita$&es da pneum"ticaa= O ar comprimido necessita de uma boa prepara*+o para realizar o traba-
lho proposto; remo*+o de impurezas, elimina*+o de umidade para evitar
corros+o nos equipamentos, engates ou travamentos e maiores desgas-
tes nas partes m8veis dos sistemas.
e-Tec BrasilAula 1 - Pneum"tica b"sica 19
b= Os componentes pneum!ticos s+o normalmente projetados e utilizados
a uma press+o m!xima de 1723,6 kPa. Portanto, as for*as envolvidas s+o
pequenas se comparadas a outros sistemas. Assim, n+o $ conveniente
o uso de controles pneum!ticos em opera*9es de extrus+o de metais.
Provavelmente, o seu uso seja vantajoso para recolher ou transportar as
barras extrudadas.
c= Velocidades muito baixas s+o dif(ceis de serem obtidas com ar comprimi-
do devido :s suas propriedades f(sicas. Nesse caso, recorre-se a sistemas
mistos hidr!ulicos e pneum!ticos.
d= O ar $ um fluido altamente compress(vel, portanto, $ dif(cil obterem-se
paradas intermedi!rias e velocidades uniformes.
1.7 Propriedades fsicas do arApesar de ins(pido, inodoro e incolor, percebemos o ar atrav$s dos ventos,
avi9es e p!ssaros que nele flutuam e se movimentamQ sentimos tamb$m o
seu impacto sobre o nosso corpo. Conclu(mos que o ar tem exist&ncia real e
concreta, ocupando lugar no espa*o.
1.7.1 CompressibilidadeO ar, assim como todos os gases, tem de ocupar todo o volume de qualquer
recipiente, adquirindo o seu formato, j! que n+o tem forma pr8pria. Assim,
podemos encerr!-lo num recipiente com volume determinado e, posterior-
mente, provocar-lhe uma redu*+o de volume, usando uma de suas proprie-
dades a compressibilidade.
Figura 1.2: Compressibilidade e elasticidade do arFonte: CTISM
Podemos concluir que o ar atmosf$rico permite reduzir o seu volume quan-
do sujeito : a*+o de uma for*a exterior.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 20
1.7.2 ElasticidadePropriedade que possibilita ao ar voltar ao seu volume inicial, uma vez extin-
to o efeito 4for*a5 respons!vel pela redu*+o do volume.
1.7.3 DifusibilidadePropriedade do ar que lhe permite misturar-se homogeneamente com qual-
quer meio gasoso que n+o seja saturado.
1.7.4 ExpansibilidadePropriedade do ar que lhe possibilita ocupar totalmente o volume de qual-
quer recipiente, adquirindo o seu formato.
1.8 Atmosfera
Figura 1.3: As camadas da atmosferaFonte: CTISM
Atmosfera $ a camada formada por gases, principalmente Oxig&nio 4O25 e
Nitrog&nio 4N25, que envolve toda a superf(cie do planeta. Pelo fato de o ar
ter peso, as camadas inferiores s+o comprimidas pelas camadas superiores.
Assim, as camadas superiores s+o menos densas que as inferiores. Conclu(-
mos, portanto, que um volume de ar comprimido $ mais pesado que o ar :
press+o normal ou : press+o atmosf$rica.
e-Tec BrasilAula 1 - Pneum"tica b"sica 21
Figura 1.4: A atua&o da presso atmosf%ricaFonte: CTISM
Zuando dizemos que um litro de ar pesa 1, 2?3 x 10-3 kg ao n(vel do mar,
significa que, em altitudes diferentes, o peso do ar tem valores diferentes.
1.8.1 Press%o atmosf#ricaSabemos que o ar tem peso, portanto, vivemos sob esta carga. A atmosfera
exerce sobre n8s uma for*a equivalente ao seu peso, mas n+o o sentimos,
pois ela atua em todos os sentidos e dire*9es com a mesma intensidade.
A press+o atmosf$rica varia proporcionalmente : altitude considerada. Atra-
v$s da Tabela 1.1, esta varia*+o pode ser observada.
Tabela 1.1: Varia&o da presso atmosf%rica em rela&o > altitude
Altitude - m 0 100 200 300 400
Press%o - kgf/cm2 1,033 1,021 1,008 0,??6 0,?85
Altitude - m 500 600 700 800 ?00
Press%o - kgf/cm2 0,?73 0,?60 0,?48 0,?36 0,?25
Altitude - m 1000 2000 3000 4000 5000
Press%o - kgf/cm2 0,?15 0,810 0,715 0,62? 0,552
Altitude- m 6000 7000 8000 ?000 10000
Press%o - kgf/cm2 0,481 0,41? 0,363 0,313 0,270
S+o utilizadas diversas unidades de medida, conforme o pa(s ou o tipo de
ci&ncia ou indstria. Na Tabela 1.2, est+o algumas das rela*9es utilizadas
para a press+o;
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 22
kgf/cm 2 quilograma for*a por cent(metro quadrado.
PSI abreviatura de pounds per square inch libras por polegada quadrada.
bar $ um mltiplo da B!ria; 1 bar [ 100 b!rias. B!ria $ a unidade de pres-
s+o no sistema c, g, s, e vale uma dyn/cm2.
kPa O pascal 4s(mbolo; Pa5 $ a unidade padr+o de press+o e tens+o no SI.
Equivale a for*a de 1 N aplicada uniformemente sobre uma superf(cie de
1 m2. O plural no nome da unidade pascal $ pascals. O nome desta unidade
$ uma homenagem a Blaise Pascal, eminente matem!tico, f(sico e fil8sofo
franc&s.
Torr ? mm Hg tamb$m chamado Torricelli, $ uma unidade de press+o anti-
ga, que equivale a 133,322 Pa. Surgiu quando Evangelista Torricelli inventou
o barHmetro de mercrio, em 16=3 e tem ca(do em desuso com o apare-
cimento de tecnologia mais eficaz para a medi*+o da press+o atmosf$rica
e com a dissemina*+o das unidades do sistema internacional de unidades.
Torr ? mm Hg W a unidade utilizada na medicina para indicar a press+o
sangu(nea. Zuando ouvimos que a press+o est! 12 x 7 412 por 75, significa
que $ equivalente a 12 cent(metros de coluna de mercrio por 7 cent(metros
de coluna de mercrio.
Tabela 1.2: Rela&o entre unidades de presso
kgf/cm% PSI bar kPa = KN/m% Torr = mm Hg
1 14,223 0,?8061 0,?80602 7355185
0,07030 1 0,068?4 6,8?4607 51,03752
1,01?78 14,5045 1 0,01 750,0615
0,0101? 10,1?78 0,01 1 7,500615
0,00135 0,01?33 0,001333 0,133322 1
0,1 1,42233 0,0?8061 ?,80602 73,55185
1.8.2 Efeitos combinados entre as tr(s vari"veis fsicas dos gasesAs tr&s vari!veis que devem ser conhecidas no estudo dos gases s+o; pres-
s+o, temperatura e volume.
e-Tec BrasilAula 1 - Pneum"tica b"sica 23
1.8.2.1 Lei geral dos gases perfeitosAs leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay Lussac referem-se :s transforma*9es
de estado, nas quais uma das vari!veis f(sicas permanece constante.
Geralmente, a transforma*+o de um estado para outro envolve um relacio-
namento entre todas. Assim, a rela*+o generalizada $ expressa pela equa*+o;
De acordo com essa rela*+o, s+o conhecidas as tr&s vari!veis do g!s. Por isso,
se qualquer uma das vari!veis sofrer altera*+o, o efeito nas outras vari!veis
poder! ser previsto. Ver o Zuadro 1.3, que relaciona o que acontece com a
altera*+o de uma vari!vel.
Zuando voc& enche uma bola ou pneu com uma bomba manual temos;
Volume permanece constante.
Presso aumenta, pois a bola ou pneu fica mais dura.
Temperatura aumenta. Isto pode ser notado na base da bomba, que
esquenta.
Quadro 1.3: As vari"veis dos gases perfeitos
Mesma temperatura Volume diminui Press%o aumenta
Mesmo volumePress%o aumenta Temperatura aumenta
Press%o diminui Temperatura diminui
Mesma press$oVolume aumenta Temperatura aumenta
Volume diminui Temperatura diminui
1.8.3 Princpio de PascalConstata-se que o ar $ muito compress(vel sob a*+o de pequenas for*as.
Zuando contido em um recipiente fechado, o ar exerce uma press+o igual
sobre as paredes, em todos os sentidos.
V1 V2T1 T2
P1 x [ P 2 x
Para saber mais sobreBlaise Pascal, acesse:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Blaise_Pascal
http://www.mundodosfilosofos.com.br/pascal.htm
Para saber mais sobre Leide Boyle-Mariotte, acesse:
http://www.infopedia.pt/%lei-de-boyle-mariotte
Lei dos gases ideais:http://w3.ualg.pt/~jarod/a2006/
fisica-geral-II/praticas/guias/leis_dos_gases_ideais.pdf
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 24
FA
P [ F [ P x Aou
Podemos verificar isso facilmente, fazendo o uso de uma bola de futebol.
Apalpando-a, observamos uma press+o uniformemente distribu(da sobre a
superf(cie.
Figura 1.5: A bomba hidr"ulicaFonte: CTISM
Por Blaise Pascal, temos;
t A press+o exercida em um l(quido confinado em forma est!tica atua em
todos os sentidos e dire*9es com a mesma intensidade, exercendo for*as
iguais em !reas iguais.
No SI;
F [ Newton 4for*a5
P [ Newton/m 2 4press+o5
A [ m\ 4!rea5
No MKS@;
F [ kgf 4for*a5
P [ kgf/cm 2 4press+o5
A [ cm 2 4!rea5
Temos; 1 kgf [ ?,> N
Nota Pascal n+o faz men*+o ao fator atrito existente quando o l(quido
est! em movimento, pois se baseia na forma est!tica e n+o nos l(quidos em
movimento.
e-Tec BrasilAula 1 - Pneum"tica b"sica 25
ResumoNessa aula aprendemos as leis b!sicas aplicadas : pneum!tica, suas aplica-
*9es, limita*9es e vantagens. As leis aplicadas ! pneum!tica ser+o importan-
tes nas pr8ximas aulas, para compreender as aplica*9es e fenHmenos que
iremos estudar.
Atividades de aprendizagem1. Selecionar a nica alternativa correta.
A introdu*+o de forma mais generalizada da pneum!tica na indstria,
come*ou com a necessidade cada vez maior, da ______________ e
______________ dos processos de trabalho.
2. Selecione a nica alternativa correta.
Algumas das propriedades positivas do ar comprimido s+o;
a= automatiza*+o, racionaliza*+o
b= coordena*+o, simplifica*+o
c= simplifica*+o, ordena*+o
d= organiza*+o, racionaliza*+o
a= Zuantidade dispon(vel ilimitada, facilidade de transporte do ar comprimi-
do, for*as elevadas.
b= F!cil armazenamento do ar comprimido, custo baixo de obten*+o do ar
comprimido, quantidade dispon(vel ilimitada.
c= O ar comprimido pode ser utilizado como obtido, o escape do ar compri-
mido $ ruidoso, o ar comprimido pode ser utilizado em temperaturas que
os sistemas eletrHnicos n+o operam.
d= O ar comprimido pode ser utilizado em temperaturas que os sistemas
eletrHnicos n+o operam, o ar comprimido $ seguro, sistemas pneum!ti-
cos podem ser facilmente constru(dos.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 26
3. A difusibilidade $ a propriedade do ar que lhe permite misturar-se homo-
geneamente com qualquer meio gasoso que n+o seja saturado. Isto pode
ser facilmente observado quando;
4. A press+o atmosf$rica $ decorrente da camada de gases que existe em
volta do nosso planeta. Esta press+o resulta em uma for*a que $ exercida;
5. A press+o correta em um pneu de autom8vel $ de 30 psi. O dispositivo
de encher pneus do posto de gasolina apresenta somente a escala em
kgf/cm2. Zual o valor mais prov!vel a ser regulado no calibrador]
a= Ligamos um compressor de ar.
b= Lan*amos uma pedra para o ar.
c= Conseguimos observar um escapamento de ar, como um pneu de carro
furado.
d= Abrimos um frasco de perfume.
a= Em uma nica dire*+o e com a mesma intensidade.
b= Em todos os sentidos e dire*9es com a mesma intensidade.
c= Somente no sentido vertical 4de cima para baixo5 e com intensidade fixa.
d= Em todos os sentidos e dire*9es com a intensidade vari!vel, dependendo
do sentido de atua*+o.
e-Tec BrasilAula 1 - Pneum"tica b"sica 27
e-Tec Brasil
Aula 2 Compressores
Objetivos
Conhecer os m$todos de compress+o do ar.
Reconhecer os diferentes tipos de compressores e suas caracter(sti-
cas principais.
2.1 A import)ncia das cores
Um circuito pneum!tico ou hidr!ulico pode ser facilmente interpretado
quando trabalhamos com cores, identificando linhas e equipamentos, o
que est! ocorrendo com o mesmo ou qual a fun*+o que este desenvol-
ver!.
As cores utilizadas pela American National Standard Institute
2.2 Classifica$%o e defini$%o dos compressoresCompressores s+o m!quinas destinadas a elevar a press+o de um certo volu-
me de ar, admitido nas condi*9es atmosf$ricas, at$ uma determinada pres-
s+o exigida para a execu*+o de trabalhos com ar comprimido.
Classifica*9es fundamentais para os princ(pios de trabalho;
t Deslocamento positivoQ
t Deslocamento din)mico.
2.2.1 Deslocamento positivoBaseia-se fundamentalmente na redu*+o de volume. O ar $ admitido em
uma c)mara isolada do meio exterior, na qual o seu volume $ gradualmente
diminu(do, processando-se a compress+o.
Zuando uma certa press+o $ atingida, ocorre a abertura de v!lvulas de des-
carga ou, simplesmente, o ar $ empurrado para o tubo de descarga. Al$m
disso, o ar tamb$m pode ser empurrado para o tubo de descarga durante a
cont(nua diminui*+o do volume da c)mara de compress+o. S+o representa-
dos pelos compressores alternativos de pist9es e os compressores de para-
fusos assim$tricos.
2.2.1.1 Tipos de compressores alternativosa= Compressor de um est"gio
Este compressor pode ser de simples efeito 4S.E5 ou de duplo efeito 4D.E5.
Comprime o ar at$ a press+o final de utiliza*+o em um nico cilindro.
O ar $ resfriado somente por circula*+o, ou seja, pelas aletas laterais. W
projetado, geralmente, para press9es de at$ 700 kPa, mas tamb$m pode
ser empregado para press9es acima destas. No caso de ser aplicado um
compressor de mais est!gios, a economia de energia ser! maior devido :
efici&ncia e ao rendimento.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 30
Figura 2.1: Compressor de um est"gio simples efeitoFonte: Desconhecida
b= Compressor de dois est"gios ou biest"gio
Para limitar a eleva*+o de temperatura e melhorar a efici&ncia da com-
press+o, esta $ processada em est!gios com ar resfriado Este tipo de
compressor possui uma c)mara de baixa press+o e outra de alta press+o.
Entre essas duas c)maras existe um resfriamento 4inter-resfriador ou in-
tercooler5 feito por ar ou !gua, sendo a !gua mais eficiente.
O ar $ admitido atrav$s de um filtro na entrada do cilindro de baixa
press+o e $ comprimido entre 3
Figura 2.2: Compressor de dois est"giosFonte: http://www.brasutil.com/AWFCatBus.aspx@BuscaGCompressor
c= Compressor de m$ltiplos est"gios ou poli-cil*ndricos
Este tipo de compressor tem v!rios cilindros e, entre eles, resfriadores
intermedi!rios. A compress+o em mltiplos est!gios aumenta a efici&ncia
volum$trica, conforme a rela*+o de compressor do primeiro est!gio e a
press+o aproximada das condi*9es isot$rmicas. Este tipo de compressor
$ utilizado quando s+o necess!rias altas press9esQ por$m, para cada faixa
de press+o, existe um nmero adequado de est!gios, dependendo da
aplica*+o pretendida.
Figura 2.3: Compressor de processo de 3 est"giosFonte: http://www.bombayharbor.com/Product/6??2/Air_Compressor_1hp_To_60hp.html
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 32
d= Compressor de parafuso
Este compressor $ dotado de uma carca*a na qual giram dois rotores he-
licoidais em sentidos opostos. Um dos rotores possui l8bulos convexos, o
outro press9es cHncavas. S+o denominados, respectivamente, rotor ma-
cho e f&mea.
Os rotores s+o sincronizados por meio de engrenagens. A partir da d$ca-
da de 1?>0, este tipo de compressor tem apresentado desenvolvimento
e aplica*+o cada vez maior, devido : facilidade de sua instala*+o e custo
de aquisi*+o relativamente baixo para pot&ncias acima de 2< cv.
2.2.2 Deslocamento din)micoA eleva*+o da press+o $ obtida por meio da convers+o de energia cin$tica
em energia de press+o, durante a passagem do ar atrav$s do compressor. O
ar admitido $ colocado em contato com impulsores 4rotor laminado5 dotados
de alta velocidade. Este ar $ acelerado, atingindo velocidades elevadas e,
consequentemente, os impulsores transmitem energia cin$tica ao ar. Poste-
riormente, seu escoamento $ retardado por meio de difusores, obrigando a
uma eleva*+o de press+o.
Difusor $ uma esp$cie de duto que provoca diminui*+o na velocidade
de escoamento de um fluido, causando aumento de press+o. As figuras
abaixo s+o exemplos de compressores de deslocamento din)mico.
Figura 2.4: DifusorFonte: CTISM
e-Tec BrasilAula 2 - Compressores 33
Figura 2.5: Compressor din(micoFonte: Desconhecida
2.3 Sistema de refrigera$%o dos compressoresOs sistemas de refrigera*+o de m!quinas s+o utilizados para remover o calor
gerado no processo de compress+o e o calor gerado por atritos diversos. O
resfriamento pode ser atrav$s de !gua ou por ar.
O sistema de refrigera*+o dos compressores de deslocamento positivo com-
preende duas etapas principais;
O resfriamento pode ser complementado por uma refrigera*+o posterior, ou
seja, ap8s o processo de compress+o. O resfriamento intermedi!rio remove
o calor gerado entre os est!gios de compress+o, visando;
1. Resfriamento dos cilindros de compress+o.
2. Resfriamento intermedi!rio.
t Manter baixa a temperatura das v!lvulas, do 8leo lubrificante e do ar que
est! sendo comprimido. Com a queda da temperatura do ar, a umidade
$ parcialmente condensada e pode ser removida.
t Aproximar as condi*9es de compress+o do processo isot$rmico, embo-
ra esta dificilmente possa ser atingida devido a pequenas superf(cies de
troca de calor.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 34
Resfriamento dos cilindros de compresso
No processo de compress+o do ar, boa parte da energia $ convertida em
calor. Os cilindros, nos compressores de deslocamento positivo, s+o os res-
pons!veis pela compress+o propriamente dita e, desta maneira, recebem
esta carga t$rmica 4calor5.
A refrigera*+o dos cilindros $ necess!ria para manter os componentes sem
deforma*+o e sem desgaste dos lubrificantes.
Um sistema de refrigera*+o ideal $ aquele cuja temperatura de ar na sa(da
do resfriador intermedi!rio $ igual : temperatura de admiss+o deste ar. O
resfriamento pode ser realizado por meio de ar em circula*+o, ventila*+o
for*ada e !gua.
2.3.1 Refrigera$%o2.3.1.1 Resfriamento * "guaNormalmente, a refrigera*+o por !gua $ empregada em m!quinas de gran-
de porte. Os blocos dos cilindros s+o dotados de paredes duplas entre as
quais circula !gua. A superf(cie que exige melhor resfriamento $ a dos cabe-
*otes, pois permanece em contato com o ar aquecido ao fim da compress+o.
A !gua utilizada para refrigera*+o de m!quinas deve ter baixa temperatura
e press+o suficiente para evitar a forma*+o de vapor. Zuando em contato
com partes superaquecidas, deve estar livre de impurezas e ser mole, isto $,
conter baixo teor de sais de c!lcio e magn$sio.
Em compressores resfriados a !gua, deve ser previsto um sistema de prote-
*+o contra falta de !gua, baixa press+o, alta temperatura e possibilidades de
entupimentos.
2.3.1.2 Resfriamento a arW indicado para compressores de pequeno e m$dio porte, devido ao menor
custo em rela*+o ao sistema resfriado a !gua e, tamb$m, por ser de maior
t Evitar deforma*9es do compressor, devido :s altas temperaturas.
t Aumentar a efici&ncia do compressor.
e-Tec BrasilAula 2 - Compressores 35
facilidade operacional. Por$m, compressores de grande porte tamb$m po-
dem ser resfriados a ar, principalmente em instala*9es m8veis ou onde n+o
h! disponibilidade de !gua para a refrigera*+o.
Figura 2.6: Compressor resfriado a arFonte: Desconhecida
Nos sistemas resfriados a ar, deve ser observado que grande parte da po-
t&ncia consumida pelo compressor $ transformada em calor. Desta maneira,
compressores de grande pot&ncia n+o podem trabalhar em locais fechados
ou com pouca circula*+o de ar.
Circula&o os cilindros e cabe*otes, geralmente, s+o aletados, a fim de
proporcionar maior troca de calor, o que $ feito por meio da circula*+o do ar
ambiente e com aux(lio de h$lices nas polias da transmiss+o.
Ventila&o a refrigera*+o interna dos cabe*otes e do resfriador interme-
di!rio $ realizada atrav$s de ventila*+o for*ada, proporcionada por uma
ventoinha, obrigando o ar a circular no interior do arm!rio do compressor.Para saber mais sobre torres ou
piscinas de resfriamento, acesse: http://www.abraco.org.br/
http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/trocador/
torres.htm
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 36
2.4 Crit#rios para a escolha de compressoresNa especifica*+o ou aquisi*+o de compressores devem ser considerados di-
versos fatores, entre eles; volume de ar e press+o 4que s+o os dois fatores
principais na sele*+o de m!quinas5, acionamento e controle.
2.4.1 Volume de ar fornecidoW a quantidade de ar fornecida pelo compressor.
O volume fornecido $ indicado em m3/hQ m3/minQ PCM.
2.4.2 Press%o2.4.2.1 Press%o de regimeW a press+o fornecida pelo compressor, bem como a press+o do reservat8rio
e a press+o na rede de distribui*+o at$ o ponto de consumo.
2.4.2.2 Press%o de trabalhoW a press+o necess!ria nos pontos de trabalho. Em sistemas pneum!ticos
comuns varia de 6 a > bar. Os elementos de trabalho est+o constru(dos para
esta faixa de press+o, que $ praticamente considerada como press+o norma-
lizada ou press+o econHmica.
Para garantir um funcionamento confi!vel e preciso dos sistemas pneum!-
ticos, $ necess!rio que a press+o tenha um valor constante. Desta depende;
1. A velocidade dos cilindros e a rota*+o dos motores pneum!ticos.
2. As for*as desenvolvidas pelos elementos pneum!ticos.
3. Os movimentos temporizados dos elementos de trabalho e comando.
2.4.3 AcionamentoConforme as necessidades fabris, o acionamento dos compressores $ feito
por motor el$trico ou motores a explos+o. Em instala*9es industriais, comer-
ciais e dom$sticas s+o acionados, na maioria dos casos, com motor el$trico.
Tratando-se de um compressor m8vel, emprega-se, para o acionamento,
geralmente, o motor a explos+o 4gasolina ou 8leo diesel5. Em unidades in-
dustriais, que necessitam de ar comprimido em grandes volumes, podemos
encontrar compressores acionados por turbinas a vapor com pot&ncias de
=00 cv ou maiores.
e-Tec BrasilAula 2 - Compressores 37
2.4.4 RegulagemPara combinar o volume fornecido com o consumo de ar, $ necess!ria uma
regulagem da press+o dos compressores, sendo normalmente estabelecida
uma press+o m!xima e m(nima.
Existem diferentes tipos de regulagem;
t Regulagem de marcha em vazioQ
t Regulagem de carga parcialQ
t Regulagem intermitente.
Dentre as regulagens descritas acima a mais empregada $ a regulagem in-
termitente.
2.4.4.1 Regulagem intermitenteCom esta regulagem, o compressor funciona em dois campos 4carga m!xi-
ma e parada total5. Ao alcan*ar a press+o m!xima Pm!x , o motor acionador
do compressor $ desligado e, quando a press+o chega ao m(nimo Pmin, o
motor $ ligado e o compressor trabalha normalmente.
A frequ&ncia de comuta*+o pode ser regulada num pressostato e, para que
os per(odos de comando possam ser limitados a uma m$dia aceit!vel, $ ne-
cess!rio um grande reservat8rio de ar comprimido.
2.5 Manuten$%o do compressorEsta $ uma tarefa importante dentro do setor industrial. W imprescind(vel
seguir as instru*9es recomendadas pelo fabricante que, melhor do que nin-
gu$m, conhece os pontos vitais de manuten*+o.
Devem ser consultados os manuais de fabricantes e montado um plano de
manuten*+o peri8dico, verificando-se qual o melhor sistema de manuten*+o
e controle da m!quina.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 38
ResumoNesta aula estudamos os compressores, que possuem muitos tamanhos e
modelos, aplicados conforme a necessidade do processo. Vimos tamb$m os
sistemas de resfriamento dos compressores, a !gua e a ar, bem como sua
forma de acionamento, regulagem e manuten*+o.
Atividades de aprendizagem1. As m!quinas resfriadas a ar possuem cabe*otes aletados para;
2. A grandeza que deve ser constante para que as vari!veis abaixo n+o se
alterem $;
t A velocidade dos cilindros e rota*+o dos motores pneum!ticos.
t As for*as desenvolvidas pelos elementos pneum!ticos.
t Os movimentos temporizados dos elementos de trabalho e comando.
a= Temperatura.
b= Vaz+o.
c= Volume.
d= Press+o.
a= Melhorar o aspecto.
b= Tornar o sistema de suc*+o mais eficiente.
c= Aumentar a capacidade de suc*+o.
d= Proporcionar maior troca de calor.
e-Tec BrasilAula 2 - Compressores 39
e-Tec Brasil
Aula 3 Distribui&o e condicionamento do ar comprimido
Objetivos
Compreender a necessidade de redu*+o dos contaminantes do ar
atmosf$rico.
Utilizar os m$todos de distribui*+o do ar comprimido mais adequa-
do a cada necessidade.
Reconhecer a necessidade da lubrifica*+o e suas exig&ncias.
3.1 Contamina$%o do ar atmosf#ricoO ar atmosf$rico $ uma mistura de gases, principalmente de Oxig&nio e Ni-
trog&nio, e cont$m contaminantes de tr&s tipos b!sicos;
3.1.1 +gua-,leo-poeiraAs part(culas de poeira, em geral abrasivas, e o 8leo queimado no ambiente
de lubrifica*+o do compressor, s+o respons!veis por manchas nos produtos.
A !gua $ respons!vel por outra s$rie de inconvenientes.
O compressor, ao admitir ar, aspira tamb$m os seus compostos e, ao compri-
mir, adiciona a esta mistura calor e 8leo lubrificante.
Os gases sempre permanecem em seu estado nas temperaturas e press9es
normais encontradas no emprego da pneum!tica. Componentes com !gua
sofrer+o condensa*+o e ocasionar+o problemas 4ver Zuadro 3.15.
Sabemos que a quantidade de !gua absorvida pelo ar est! relacionada com
a temperatura e volume. Zuanto maior a temperatura maior $ a quantida-
dede !gua que o ar atmosf$rico pode conter.
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 41
A contamina*+o por !gua e poeira $ oriunda da pr8pria atmosfera. O 8leo $
originado do processo de compress+o da maioria dos compressores.
A presen*a desta !gua condensada nas linhas de ar 4tubula*9es5, causada
pela diminui*+o de temperatura, ter! como consequ&ncias;
Quadro 3.1: Consequ#ncias da "gua condensada em tubula&West Oxida#%o da tubula#%o e componentes pneum"ticosJt Destrui#%o da pel&cula lubrificante existente entre as duas superf&cies em contato, acarretando desgaste prematuro e reduzindo a vida 9til das pe#as, v"lvulas, cilindrosJt Prejudica a produ#%o de pe#asJt Arrasta part&culas s*lidas que prejudicar%o o funcionamento dos componentes pneum"ticosJt Aumenta o &ndice de manuten#%oJt N%o poss&vel a aplica#%o em equipamentos de pulveriza#%oJt Provoca golpes de ar&ete nas superf&cies adjacentes.
Golpes de ar*ete s+o varia*9es de press+o decorrentes de varia*9es da
vaz+o, causadas por alguma perturba*+o, volunt!ria ou involunt!ria, que se
imponha ao fluxo de l(quidos em condutos, tais como opera*9es de abertura
ou fechamento de v!lvulas.
Portanto, $ importante que grande parte da !gua e res(duos de 8leo sejam
removidos do ar para evitar redu*+o de capacidade e vida til de todos os
dispositivos e m!quinas pneum!ticas.
3.2 Resfriador posterior / after coller 0Para resolver de maneira eficaz o problema inicial da !gua nas instala*9es de
ar comprimido o equipamento mais indicado $ o resfriador posterior, locali-
zado entre a descarga do compressor e o reservat8rio.
A maior temperatura do ar comprimido $ na descarga do compressor.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 42
Figura 3.1: O resfriador posterior a "gua com separador de umidadeFonte: CTISM
Figura 3.2: O resfriador posterior a ar com separador de umidadeFonte: Fluxotcnica
O resfriador posterior $ simplesmente um trocador de calor utilizado para
resfriar o ar comprimido. Como consequ&ncia deste resfriamento permite-se
retirar cerca de 7
3.3.1 Fun$&es do reservat,rio
Quadro 3.2: Fun&Wes do reservat+riot Armazenar o ar comprimidoJt Resfriar o ar auxilia a elimina#%o do condensadoJt Compensar as flutua#$es de press%o e demanda em todo o sistema de distribui#%oJt Estabilizar o fluxo de ar comprimidoJt Controlar as marchas dos compressores.
Condensado $ o vapor de ar que ao ser resfriado sofre condensa*+o. O
condensado $ ent+o removido no separador centr(fugo ou no reservat8rio
de ar, adjacente ao compressor.
Os reservat8rios s+o constru(dos no Brasil conforme a norma PNB - 10? da
ABNT.
Nenhum reservat8rio deve operar com uma press+o acima da Press+o M!-
xima de Trabalho Permitida 4PMTP5, exceto quando a v!lvula de seguran*a
estiver dando passagem. Nesta condi*+o, a press+o n+o deve ser excedida
em mais de 6^ do seu valor.
3.3.2 Localiza$%o do reservat,rioOs reservat8rios devem ser instalados de modo que todos drenos, conex9es
e aberturas de inspe*+o sejam facilmente acess(veis.
Figura 3.3: Reservat+rio vertical, vista esquem"ticaFonte: CTISM
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 44
Figura 3.4: Reservat+rio verticalFonte: Aberko
Quadro 3.3: Elementos do reservat+riot Man;metro - Indicador de press%oJt V"lvula de bloqueio do man;metroJt Sa&da de ar do reservat*rioJt Entrada de ar do reservat*rioJ
t Placa de identifica#%oJt V"lvula de al&vioJt Boca de visitaJt Dreno.
Em nenhuma condi*+o o reservat8rio deve ser enterrado ou instalado em
local de dif(cil acesso. Deve ser instalado de prefer&ncia fora da casa de
compressores, na sombra para facilitar a condensa*+o da umidade e do 8leo
contidos no ar comprimido.
Deve possuir um dreno no ponto mais baixo para fazer a remo*+o do con-
densado acumulado, e dever! ser preferencialmente autom!tico.
Os reservat8rios dever+o ainda possuir manHmetro 4indicador de press+o5,
v!lvulas de seguran*a, e dever+o ser submetidos a uma prova de press+o
hidrost!tica antes da utiliza*+o, quando sujeitos a acidentes ou modifica*9es
e tamb$m periodicamente.
3.4 Desumidifica$%o do arW necess!rio eliminar ou reduzir ao m!ximo a umidade do ar comprimido,
sendo dif(cil e onerosa a secagem completa.
Para saber mais sobre caldeiras e vasos de press%o, acesse:www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_13.pdf
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 45
Ar seco industrial n+o $ aquele totalmente isento de !gua. W o ar que, ap8s
um processo de desidrata*+o, flui com um contedo de umidade res(dual de
tal ordem que possa ser utilizado sem inconvenientes.
A aquisi*+o de um secador de ar comprimido pode figurar no or*amento de
uma empresa como um alto investimento, podendo chegar a 2
Figura 3.5: Diagrama do secador por refrigera&oFonte: CTISM
Figura 3.6: Secador por refrigera&oFonte: www.hbdh.com.br
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 47
3.4.1.1 Descri$%o do m#todoO ar comprimido entra em um pr$-resfriador 4trocador de calor ar-ar5, so-
frendo uma queda de temperatura causada pelo ar frio que sai do resfriador
principal.
No resfriador principal o ar $ resfriado ainda mais, em contato com o cir-
cuito frigor(fico. Durante esta fase a umidade presente no ar comprimido
4AC5 forma pequenas gotas de l(quido, chamadas de condensado, e que s+o
eliminadas por um separador, onde o condensado $ depositado e eliminado
por um dreno para a atmosfera.
A temperatura do AC $ mantida entre 0,6< e 3,21C no resfriador principal
por meio de um termostato que atua sobre o compressor de refrigera*+o.
O AC seco volta ao trocador de calor inicial, causando um pr$ resfriamento
no ar mido de entrada, coletando parte do calor deste ar. O calor adquirido
serve para recuperar sua energia e evitar o resfriamento por expans+o, que
ocasionaria a forma*+o de gelo caso fosse lan*ado a uma temperatura baixa
na rede de distribui*+o, devido : alta velocidade.
3.4.2 Secagem por absor$%oW o m$todo que utiliza em um circuito uma subst)ncia s8lida, l(quida ou
gasosa.
Este processo $ tamb$m chamado de Processo Zu(mico de Secagem, pois
$ conduzido no interior de um reservat8rio 4tanque de press+o5 atrav$s de
uma massa higrosc8pica, insolvel ou deliquescente que absorve a umidade
do ar, processando-se uma rea*+o qu(mica.
As subst)ncias higrosc8picas s+o classificadas como insolveis quando rea-
gem quimicamente com o vapor de !gua, sem se liquefazerem. S+o de-
liquescentes quando, ao absorver o vapor de !gua, reagem e se tornam
l(quidas.
As principais subst)ncias utilizadas s+o; Cloreto de C!lcio, Cloreto de L(tio,
Dry-o-Lite.
Para saber mais sobrecloreto de l&tio, acesse:
http://pt.wikipedia.org/wiki/cloreto_de_l&tio
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 48
Figura 3.7: Diagrama do secador por absor&oFonte: CTISM
Figura 3.8: Secador por absor&oFonte: Metalplan
Com a consequente dilui*+o das subst)ncias, $ necess!rio uma reposi*+o
regular, caso contr!rio, o processo torna-se deficiente.
A umidade retirada e a subst)ncia dilu(da s+o depositadas na parte inferior
do reservat8rio, junto a um dreno de onde s+o eliminados para a atmosfera.
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 49
3.4.3 Secagem por adsor$%o
Figura 3.9: Secador por adsor&o dupla torreFonte: CTISM
Figura 3.10: Diagrama do secador por adsor&o dupla torreFonte: CTISM
W semelhante ao processo de absor*+o, por$m o processo de adsor*+o $ re-
generativoQ a subst)ncia adsorvente, ap8s estar saturada da umidade, permi-
te a libera*+o de !gua quando submetida a um aquecimento regenerativo.
Para saber mais sobresilicagel, acesse:
http://www.softpost.com.br/silicagel.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/silica_gel
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 50
Figura 3.11: Secador por adsor&o dupla torreFonte: Fargon
3.4.3.1 Processo de secagem por adsor$%o por torres duplasW o tipo mais comum. As torres s+o preenchidas com {xido de Sil(cio Si O2 4Sili-
cagel5, Alumina Ativada 4Al2 O35, Rede Molecular 4Na Al O2 Si O25 ou ainda Sorbead.
Atrav$s de uma v!lvula direcional, o ar mido $ orientado para uma torre,
onde haver! a secagem do ar. Na outra torre ocorrer! a regenera*+o da subs-
t)ncia adsorvente, que poder! ser feita por inje*+o de ar quente, na maioria
dos casos, por resistores e circula*+o de ar quente. Kavendo o aquecimento
da subst)ncia, provocaremos a evapora*+o do l(quido adsorvido. Por meio de
um fluxo de ar seco a !gua em forma de vapor $ arrastada para a atmosfera.
Terminando um per(odo de trabalho pr$-estabelecido, ocorre a invers+o das
fun*9es das torres, por controle manual ou autom!tico. A torre que secava
o ar passa a ser regenerada e a outra inicia a secagem.
Na sa(da de ar deve ser prevista a coloca*+o de um filtro para eliminar poeira
das subst)ncias, prejudicial para os componentes pneum!ticos, bem como
deve ser montado um filtro de carv+o ativado antes da entrada do secador,
para eliminar os res(duos de 8leo. O 8leo quando entra em contato com as
subst)ncias de secagem causam sua impregna*+o, reduzindo consideravel-
mente o seu poder de reten*+o de umidade.
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 51
Figura 3.12: Processamento do ar comprimido at% a secagem: 1. filtro de admissoX 2. motor el%tricoX 3. separador de condensadoX 4. compressorX 5. reservat+rioX 6. resfria-dor intermedi"rioX 7. secador
b= N+o apresentar escape de ar, pois provoca perda de energiaQ
c= Apresentar grande capacidade de realizar separa*+o de condensado.
Ao serem efetuados o projeto e a instala*+o de uma planta qualquer de
distribui*+o $ necess!rio levar em considera*+o certos preceitos. O n+o cum-
primento de certas bases $ contraproducente e aumenta sensivelmente a
necessidade de manuten*+o.
3.5.1 Lay-out da rede de distribui$%oApresenta a rede principal de distribui*+o, suas ramifica*9es, todos os pon-
tos de consumo, incluindo futuras amplia*9es. Indica qual a press+o destes
pontos e a posi*+o de v!lvulas de fechamento, moduladoras, conex9es, cur-
vaturas, separadores de condensado.
3.5.2 Formato da rede de distribui$%oEm rela*+o ao tipo de linha a ser executada, anel fechado ou circuito aberto,
deve-se analisar as condi*9es favor!veis e desfavor!veis de cada uma.
Geralmente a rede de distribui*+o $ do tipo circuito fechado, formando um
anel. Deste anel partem as ramifica*9es para os diferentes pontos de consu-
mo. O anel fechado auxilia na manuten*+o de uma press+o constante, al$m
de proporcionar uma distribui*+o mais uniforme do ar comprimido para os
consumos intermitentes, dificulta por$m a separa*+o da umidade, porque o
fluxo n+o possui uma dire*+o definida. Dependendo do local de consumo,
circula em duas dire*9es.
O circuito aberto $ utilizado onde o transporte de materiais e pe*as $ a$reo,
para alimenta*+o de pontos isolados, pontos distantes.
Figura 3.13: Rede de ar comprimido com reservat+rio intermedi"rioFonte: CTISM
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 53
Figura 3.14: Esquemas para distribui&o do ar comprimidoFonte: Astema
3.5.3 V"lvulas de bloqueio na linha de distribui$%oDevem ser previstas na rede e distribui*+o, para permitir a divis+o desta em
se*9es, especialmente em casos de grandes redes, fazendo que as se*9es
tornem-se isoladas para inspe*+o, modifica*9es ou manuten*+o. Assim, evi-
tamos que outras se*9es sejam simultaneamente atingidas.
3.5.4 Liga$&es entre os tubosS+o realizadas por rosca, solda, flange, acoplamento r!pido, devendo apre-
sentar a mais perfeita veda*+o.
As liga*9es roscadas s+o comuns, devido ao baixo custo e facilidade de mon-
tagem e desmontagem. Para evitar vazamentos $ necess!rio a utiliza*+o da
fita veda rosca 4teflon5, devido :s imperfei*9es existentes na confec*+o das
roscas.
A uni+o realizada por solda oferece menor possibilidade de vazamento, se
comparada : uni+o roscada, apesar de um custo inicial maior. As uni9es sol-
dadas devem estar cercadas de certos cuidados, as escamas de 8xido devem
ser retiradas do interior do tubo, o cord+o de solda deve ser o mais uniforme
poss(vel.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 54
Para tubos com di)metro nominal 4DN5 at$ 2 uni9es roscadas ou com
acess8rios para solda de soquete.
Para tubos acima de 2 uni9es para solda de topo e acess8rios com mon-
tagem entre flanges, principalmente v!lvulas e separadores. Para instala*9es
provis8rias podem ser utilizadas mangueiras com sistema de acoplamento
r!pido, por$m normalmente o custo deste sistema $ maior do que tubula-
*9es definitivas.
Figura 3.15: Tubula&o de a&o flangeadaFonte: Metalp
Figura 3.16: Tubula&o de PVCFonte: Centralplast
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 55
3.5.5 Inclina$%o da rede de distribui$%oAs tubula*9es devem possuir uma inclina*+o de 0,< a 2^, no sentido de flu-
xo, para direcionar condensado e 8xidos para um ponto de coleta, evitando
a forma*+o de bols9es de umidade.
Este ponto de coleta $ denominado dreno, que s+o colocados nos pontos
mais baixos da tubula*+o e devem ser preferencialmente autom!ticos. Se a
rede $ extensa, devem ser previstos pontos de coleta de condensado com
drenos, a cada 20 ou 30 metros de tubula*+o.
Figura 3.17: Inclina&o da tubula&o Fonte: CTISM
Figura 3.18: Tomadas de ar comprimidoFonte: CTISM
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 56
3.5.6 Tomadas de ar comprimidoDevem ser feitas pela parte superior da tubula*+o principal, para evitar que
trabalhem como coletores de condensado. Este tipo de montagem $ chama-
do pesco*o de cisne.
3.5.7 Vazamentos de ar comprimidoAs quantidades de ar comprimido perdidas atrav$s de pequenos furos, aco-
plamentos com folgas, veda*9es defeituosas, mesmo em redes com boa
manuten*+o, podem representar 10^ ou mais de toda a energia consumida
pelos compressores. Em redes velhas e sem manuten*+o pode atingir valores
superiores a 2
No met"licos materiais sint$ticos, que apresentam boas caracter(sticas
qu(micas, mec)nicas e flexibilidade. Podem ser obtidos em diversas cores, o
que muito auxilia em montagens complexas, e em di)metros externos que
variam de = a16 mm, assim como, medidas equivalentes em polegadas.
Tubos mais comuns s+o de polietileno, poliuretano, nylon e borracha com lona.
Figura 3.19: Tubos no met"licos
3.5.8.1 Os materiais dos tubosZuando falamos em tubos de a*o, encontramos diversos tipos de materiais.
Algumas fam(lias de tubos s+o; A*os ao carbono, a*os ligados, a*os de alta
liga, etc.
Veja abaixo os tubos de alta liga ao Cromo/N(quel, conhecidos como a*os
inoxid!veis;
AISI 304 liga com maior aplica*+o dentro dos a*os inoxid!veis, encontra-se
em equipamentos das indstrias de alimento, qu(mica, petroqu(mica, t&xtil,
farmac&utica, papel e celulose, alcooleira, etc.
AISI 304L; Idem ao AISI 30= por$m com extra-baixo teor de C, aplicado a
faixa de =
Figura 3.21: Conector com uma rosca e seis conector es r"pidos
A unidade de condicionamento de ar $ indispens!vel em qualquer tipo de
sistema pneum!tico, ao mesmo tempo em que permite aos componentes
trabalharem em condi*9es favor!veis, prolonga a sua vida til.
Isto tudo $ superado quando se aplica nas instala*9es dos dispositivos, m!-
quinas, etc, os componentes de tratamento preliminar do ar comprimido
ap8s a tomada de ar; filtro, v!lvula reguladora de press+o e lubrificador, que
reunidos formam a unidade de condicionamento ou lubrefil.
3.6.1 Cuidados gerais para instala$%o de unidades de condicionamento de ACa= A press+o m!xima de AC 10
t Pela passagem do ar atrav$s de um elemento filtrante, de bronze sinteri-
zado ou malha de nylon.
Figura 3.23: Filtro em corte: A. defletor superiorX B. anteparoX C. copo
3.7.1 Funcionamento do filtro de arO ar comprimido quando atinge a entrada do filtro $ guiado a um defletor,
realizando movimenta*+o circular descendente. Atrav$s da for*a centrifu-
ga gerada e do resfriamento causado pela velocidade de circula*+o a !gua
existente $ condensada. As part(culas s8lidas mais densas s+o lan*adas de
encontro : parede do copo e depositam-se com a !gua no fundo do copo. O
AC atinge um defletor esf$rico na parte inferior do copo, onde por contato
superficial remove-se mais umidade, sendo lan*ado para acima e atravessa o
elemento filtrante localizado na parte superior do copo.
Os elementos filtrantes podem ser;
t Bronze pode reter part(culas de 3 a 120 micraQ
t Malha de nylon pode reter part(culas de 30 micra.
3.7.2 Drenos dos filtrosDrenos s+o dispositivos fixados na parte inferior do copo, que servem para
eliminar o condensado e impurezas acumulados. Podem ser manuais ou au-
tom!ticos. Os filtros com drenos autom!ticos devem ser instalados em locais
de dif(cil acesso e pontos de grande elimina*+o de condensado. J! os manu-
ais devem ser postos em local de f!cil acesso para a manuten*+o.
3.8 Regulagem de press%o
Figura 3.25: Reguladora de presso em corte: A. molaX B. diafragmaX C. v"lvula de assentoX D. manoplaX E. orif*cio de exaustoX F. orif*cio de sangriaX G. orif*cio de equi-l*brioX H. passagem do fluxo de arX I. amortecimentoX J. conexo do man)metroFonte: CTISM
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 63
Figura 3.26: Reguladora de pressoFonte: Sancoval
Uma reguladora de press+o NUNCA poder! regular a press+o secund!ria
acima da press+o prim!ria, pois o incremento de press+o atrav$s de um
elemento est!tico significaria GANKO de energia, o que no atual est!gio de
tecnologia $ imposs(vel.
Presso prim"ria $ aquela que entra na reguladora.
Presso secund"ria $ aquela que ocorre na sa(da da reguladora.
Os inconvenientes da oscila*+o da press+o s+o eliminados atrav$s da escolha
de uma press+o de trabalho adequada e o uso de reguladores de press+o,
que tem as fun*9es de;
t Compensar automaticamente o volume de ar requerido pelos equipa-
mentos pneum!ticosQ
t Manter constante a press+o de trabalho 4press+o secund!ria ou de tra-
balho5, independente das flutua*9es da press+o de entrada 4press+o pri-
m!ria ou de rede5, quando acima do valor regulado. A press+o prim!ria
deve estar sempre superior : press+o secund!ria, independente dos picos
de consumoQ
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 64
t Funcionar como v!lvula de seguran*a.
3.8.1 Tipos de reguladoras de press%oEncontramos dois tipos fundamentais de reguladoras de press+o;
V"lvula reguladora de presso com escape quando a press+o $ regula-
da para uma press+o mais baixa, possui um orif(cio de escape 4sangria5 que
permite a redu*+o da press+o.
V"lvula reguladora de presso sem escape quando a press+o $ regula-
da para uma press+o mais baixa, esta somente reduzir! a press+o secund!ria
se houver consumo de AC.
3.9 Man:metrosS+o instrumentos utilizados para medir e indicar a intensidade de press+o
de fluidos.
Nos circuitos pneum!ticos e hidr!ulicos, os manHmetros s+o utilizados para
indicar o ajuste da intensidade de press+o nas v!lvulas, que podem influen-
ciar a for*a ou o torque de conversores de energia.
Observa&o normalmente trabalhamos com dois tipos de press+o;
Press+o absoluta; $ a soma da press+o manom$trica com a press+o atmos-
f$rica.
Press+o relativa; $ a indicada nos manHmetros, isenta da press+o atmosf$ri-
ca, geralmente utilizada nas escalas dos manHmetros, indicadas em PSI, Bar,
e outras unidades de press+o.
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 65
Figura 3.27:
Figura 3.28: Lubrificador em corte: A. membrana e re stri&oX B. orif*cio VenturiX C. esferaX D. v"lvula de assentoX E. tubo de suc&oX F. orif*cio superiorX G. v"lvula de regulagemX H. bujo de reposi&o do +leoX I. canal de comunica&oX J. v"lvula de reten&oFonte: CTISM
ResumoVimos nesta aula que o ar apresenta problemas de qualidade, sendo neces-
s!rio remover a umidade, poeiras e o 8leo 4este resultante do processo de
compress+o5, atrav$s dos secadores 4frigor(ficos, por absor*+o e adsor*+o5.
Al$m de obter um ar de boa qualidade, devemos propiciar uma distribui*+o
adequada, com cuidados sobre os tubos e como constru(-los, com inclina-
*9es e outros requisitos.
Mas n+o acaba aqui, pois no ponto de consumo, j! pr8ximo da m!quina
que utilizar! o AC, $ necess!rio aplicar o ultimo est!gio de prepara*+o do ar
comprimido, as unidades de conserva*+o, compostas por filtros, reguladores
e lubrificadores.
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 67
Atividades de aprendizagem1. O ar atmosf$rico $ uma mistura de gases, principalmente de Oxig&nio e
Nitrog&nio e cont$m contaminantes de tr&s tipos b!sicos;
a= Xgua, vapor e poeira.
b= Xgua, 8leo e poeira.
c= Xgua, mon8xido de carbono e poeira.
d= Xgua, vapor e mon8xido de carbono.
2. O resfriador posterior em compressores poder! eliminar;
a= Pouca umidade 4menor do que 10^5.
b= De 7< a ?0^ da umidade do ar.
c= De ?< a 100^ da umidade do ar.
3. Indicar a nica resposta errada.
Os reservat8rios s+o constru(dos no Brasil conforme a norma PNB-10? da
ABNT, e devem atender os seguintes requisitos;
a= Nenhum reservat8rio deve operar com uma press+o acima da PMTP, exce-
to quando a v!lvula de seguran*a estiver dando passagem.
b= Devem possuir dreno no ponto mais baixo para remo*+o do condensado
acumulado.
c= Os reservat8rios dever+o possuir manHmetro e v!lvulas de seguran*a.
d= O reservat8rio deve ser enterrado, para facilitar a condensa*+o da umida-
de e do 8leo contidos no ar comprimido.
4. Indicar a nica resposta correta.
Ar seco industrial $ aquele;
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 68
a= Zue pode ser utilizado sem inconvenientes.
b= Zue $ absolutamente isento de umidade.
c= Zue possui alta pureza.
d= Zue est! isento de contaminantes.
5. Complete a lacuna.
O m$todo de desumidifica*+o do ar comprimido por ____________, consiste
em submeter o ar a uma temperatura suficientemente baixa, a fim de que a
quantidade de !gua existente seja retirada em grande parte 4por condensa-
*+o5. A capacidade do ar de reter umidade est! relacionada com a tempe-
ratura, quando maior a temperatura, maior quantidade de !gua pode reter.
a= secagem por absor*+o
b= secagem por evapora*+o
c= secagem por refrigera*+o
d= secagem por adsor*+o
e-Tec BrasilAula 3 - Distribui#$o e condicionamento do ar comprimido 69
e-Tec Brasil
Aula 4 Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais
Objetivos
Demonstrar os diversos tipos de atuadores pneum!ticos mais co-
muns existentes.
Indicar as possibilidades de regulagem de velocidade dos cilindros
pneum!ticos.
Demonstrar que a mudan*a da configura*+o de um cilindro pneu-
m!tico potencializa a sua utiliza*+o.
Relacionar as principais v!lvulas pneum!ticas.
Proporcionar ao educando exemplos de aplica*+o das v!lvulas
pneum!ticas.
Proporcionar o conhecimento dos fundamentos do estudo do v!cuo.
Revisar conhecimentos de sistemas el$tricos.
4.1 Atuadores pneum"ticosS+o os elementos respons!veis pela execu*+o do trabalho realizado pelo ar
comprimido, dividindo-se em lineares e rotativos.
Os atuadores pneum!ticos s+o conversores de energia, ou seja, dispositivos
que convertem a energia contida no ar comprimido em trabalho.
Figura 4.1: Cilindro pneum"ticoFonte: Air matic news
e-Tec BrasilAula 4 - Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais 71
4.1.1 Atuadores linearesS+o constitu(dos de componentes que convertem a energia pneum!tica em
movimento linear ou angular.
S+o representados pelos cilindros pneum!ticos. Dependendo da natureza dos
movimentos, velocidade, for*a, curso, haver! um mais adequado para a fun*+o.
4.1.2 Atuadores rotativosConvertem a energia pneum!tica em momento torsor cont(nuo ou limitado.
S+o os motores pneum!ticos e oscilantes.
Figura 4.2: Oscilador pneum"ticoFonte: Keraquip
Figura 4.3: Atuador pneum"ticoFonte: Keraquip
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 72
4.1.3 Tipos de cilindros pneum"ticosPodem ser classificados pelo tipo de efeito ou pelo tipo de constru*+o.
4.1.3.1 Cilindro simples efeito ou a$%o
Figura 4.4: Cilindros simples a&oFonte: CTISM
Possui esta denomina*+o por utilizar ar comprimido para produzir trabalho em
um nico movimento, seja para avan*o ou retorno. O retorno $ feito por mola
ou a*+o de uma for*a externa. Os cilindros com retorno por mola possuem
curso limitado, m!ximo de 12< mm, para os maiores di)metros.
4.1.3.2 Cilindro duplo efeito ou dupla a$%o
Figura 4.5: Cilindro dupla a&oFonte: CTISM
Utiliza o ar comprimido para produzir trabalho em ambos os sentidos de
movimento, sendo esta a sua principal caracter(stica. W o tipo de cilindro mais
e-Tec BrasilAula 4 - Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais 73
utilizado na indstria. A for*a de avan*o e retorno s+o diferentes, devido a
presen*a da haste, que reduz a !rea no recuo do cilindro.
4.1.3.3 Constru$&es derivadasS+o op*9es de uso, baseados nos cilindros pneum!ticos de dupla a*+o;
t Kaste passante oca ou com regulagemQ
t Duplex cont(nuo 4Tandem5Q
t Duplex geminado 4mltiplas posi*9es5Q
t ImpactoQ
t Tra*+o por cabosQ
t Embolo magn$tico sem haste.
a= Cilindro de haste dupla ou passante
Possui duas hastes unidas ao &mbolo. Enquanto uma das hastes realiza trabalho,
a outra pode ser utilizada no comando de fins de curso ou outros dispositivos
que n+o podem ser posicionados ao longo da haste oposta.
Na vers+o haste oca, $ utilizado para a fixa*+o de elemento de v!cuo, eletro(m+s
e/ou para a passagem de fluidos, como por exemplo, ar comprimido para garras.
b= Cilindro duplex ou tandem
Dotado de dois &mbolos unidos por uma haste comum, separados entre si
por meio de um cabe*ote intermedi!rio, possui entradas de ar independentes.
A for*a produzida pelo cilindro duplex $ a somat8ria das for*as individuais
de cada &mbolo. Isto permite dispor de maior for*a, em !rea de montagem
restrita, onde n+o $ poss(vel montar um cilindro de maior di)metro, por$m
com um comprimento maior exigido.
W empregado em sistemas de sincronismo de movimento, sendo as c)maras
intermedi!rias preenchidas com 8leo.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 74
Figura 4.6: Cilindro dupla a&o com haste passanteFonte: CTISM
Figura 4.7: Cilindro duplexFonte: CTISM
c= Cilindro duplex geminado ou m$ltiplas posi&Wes
Consiste em dois cilindros de dupla a*+o, unidos entre si, normalmente atrav$s
de flanges traseiras, possuindo cada cilindro entradas de AC independentes.
Esta montagem possibilita a obten*+o de 3 ou = posi*9es distintas;
t 3 posi*9es obtida com o uso de dois cilindros com o mesmo curso.
t = posi*9es obtida com o uso de cilindros de cursos diferentes.
As posi*9es s+o obtidas em fun*+o da combina*+o entre as entradas de AC
e os cursos correspondentes.
e-Tec BrasilAula 4 - Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais 75
W aplicado em circuitos de sele*+o, distribui*+o, posicionamento, comando de
dosagem e transporte de pe*as para opera*9es sucessivas.
Figura 4.8: Cilindro duplex geminadoFonte: CTISM
Figura 4.9: Cilindro duplex geminado tamanhos diferentes, 4 posi&WesFonte: CTISM
Figura 4.10: Cilindro duplex geminado tamanhos iguais, 3 posi&WesFonte: CTISM
d= Cilindro telesc+pico ou de m$ltiplos est"gios
S+o empregados quando o espa*o para sua instala*+o $ limitado e necessita-se
de um conjunto de v!rios cilindros embutidos um dentro do outro. O cilindro
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 76
de menor di)metro limita a for*a do conjunto. Possui grande aplica*+o na
hidr!ulica.
e= Cilindros normalizados
Proporcionam intercambialidade a n(vel mundial de equipamentos. Ex.; ISO
6=31 e DIN 2=33 forma
Podem ser ovais 4anti-giro5, retangulares 4fixadores5.
Amortecimento
Projetado para controlar movimentos de grandes massas e desacelerar o
pist+o nos fins de curso, aumentando sua vida til.
Pode ser pneum!tico, com ou sem regulagem e el!stico. No amortecimento
pneum!tico, o efeito $ criado pelo aprisionamento de uma quantidade de
ar no final do curso. Isto $ feito quando um colar que envolve a haste co-
me*a a ser encaixada em uma guarni*+o, vedando a sa(da principal de ar e
for*ando-o por uma restri*+o fixa ou regul!vel, atrav$s do qual escoara uma
vaz+o menor. Isto causa uma desacelera*+o gradativa na velocidade do pis-
t+o e absorve o choque. Elimina o efeito de chute em cargas n+o sujeitadas.
4.1.4 Controle da velocidade de deslocamento do cilindro pneum"ticoW necess!rio alterar as velocidades de deslocamento dos cilindros pneum!ticos,
acelerando ou reduzindo a sua velocidade natural, para tal, s+o utilizados
dispositivos descritos abaixo, que ser+o detalhados mais a frente.
e-Tec BrasilAula 4 - Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais 77
Em fun*+o da aplica*+o do cilindro pneum!tico pode-se desejar que a velocidade
de deslocamento do cilindro seja m!xima. Para isso devemos;
t Utilizar uma v!lvula de escape r!pida, conectada atrav$s de um niple
4portanto, o mais pr8ximo poss(vel do cabe*ote do cilindro5Q
t Utilizar v!lvulas de maior capacidadeQ
t Utilizar tubos curtos e de maior di)metro entre a v!lvula e o cilindro.
4.2 V"lvulas pneum"ticasOs cilindros pneum!ticos para desenvolverem as suas a*9es produtivas, devem
ser alimentados ou descarregados convenientemente, no instante em que
desejarmos, ou conforme o sistema programado.
Os elementos que servem para orientar os fluxos de ar, impor bloqueios, con-
trolar sua intensidade de vaz+o ou press+o s+o denominados v!lvulas.
4.2.1 Classifica$%o das v"lvulasAs v!lvulas pneum!ticas podem ser classificadas como;
t V!lvulas de controle direcionalQ
t V!lvulas de bloqueio 4anti-retorno5Q
t V!lvulas de controle de fluxoQ
t V!lvulas de controle de press+o.
4.2.1.1 V"lvulas de controle direcionalTem por fun*+o orientar a dire*+o que o fluxo de ar deve seguir, a fim de
realizar um trabalho proposto.
Para caracterizar uma v!lvula direcional, devemos conhecer; nmero de posi-
*9es, nmero de vias, vaz+o, tipo de acionamento 4comando5, tipo de retorno
e tipo construtivo da v!lvula.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 78
a= N$mero de posi&Wes
W a quantidade de manobras distintas que uma v!lvula direcional pode executar
ou permanecer sob a a*+o do seu acionamento.
Conforme as normas CETOP 4Comit& Europeu de Transmiss+o {leo Kidr!ulica
e Pneum!tica5 e ISO 4Organiza*+o Internacional de Normaliza*+o5, as v!lvulas
direcionais s+o sempre representadas por um ret)ngulo, dividido em quadrados.
Figura 4.11: Exemplos de representa&o de v"lvulasFonte: CTISM
O nmero de quadrados representados na simbologia $ igual ao numero de
posi*9es da v!lvula, representando a quantidade de movimentos que executa
atrav$s de acionamentos.
b= N$mero de vias
Figura 4.12: Exemplos de representa&o de v"lvulasFonte: CTISM
W o nmero de conex9es de trabalho que a v!lvula possui. S+o consideradas
como vias; a conex+o de entrada de press+o, as conex9es de utiliza*+o e as
conex9es de escape.
Uma regra pr!tica para a determina*+o do nmero de vias consiste em separar
um dos quadros 4posi*+o5 e verificar quantas vezes o4s5 s(mbolo4s5 interno4s5
toca4m5 os lados do quadrado, obtendo-se assim, o nmero de orif(cios e em
correspond&ncia o nmero de vias.
e-Tec BrasilAula 4 - Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais 79
Em 1?76, o CETOP propHs um m$todo universal de identifica*+o dos orif(cios
das v!lvulas aos fabricantes de equipamentos pneum!ticos. A finalidade da
codifica*+o $ fazer com que o usu!rio tenha uma f!cil instala*+o de compo-
nentes, relacionando as marcas dos orif(cios no circuito, com as marcas contidas
nas v!lvulas. O CETOP prop9e identifica*+o num$rica.
Quadro 4.1: Identifica&o dos orif*cios das v"lvulas pneum"ticas
Orifcio Norma DIN 24300 Norma ISO 1219
Press%o P 1
Utiliza#%o AA BB C 2 4 6
Escape RR SS T 3 5 7
Pilotagem XX YY Z 10 12 14
Significado dos orif*cios das v"lvulas
Presso ou alimenta&o
Quadro 4.2: Tipos de acionamentos
Tipo deacionamento
Caractersticas Exemplos
Musculares
Os atuadores musculares s%o aqueles acionados direta-mente pelos ps ou m%os dos operadoresJN%o correto denomin"-las de v"lvulas manuais.
Por pino
Quando um mecanismo m*vel, dotado de movimento retil&neo, sem possibilidades de ultra-passar um limite e ao fim do movimento deve acionar uma v"lvula, este o acionamento recomendado, que recebe um ataque frontal.
Por rolete
Para movimento rotativo, retil&neo com ou sem avan#o posterior, aconselh"vel utili-zar o acionamento por rolete, para evitar atritos in9teis e esfor#os danosos +s partes da v"lvulaJO rolete quando posicionado no fim de curso, funciona como pino, mas recebe ataque lateral na maioria das vezesJEm posi#%o intermediaria, receber" comando toda a vez que o mecanismo em movimento passar por cima, independente do sentido de movimento.
e-Tec BrasilAula 4 - Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais 81
Tipo deacionamento
Caractersticas Exemplos
Katilho ou rolete escamote"vel
O posicionamento no final de curso, com leve afastamento, evita que permane#a constan-temente acionado, como pino e o roleteJPermite o acionamento da v"lvula em um 9nico sentido de movimento, emitindo um sinal pneum"tico breveJNo sentido oposto ao de comando, o mecanismo causa a rota#%o do acionamento eliminando qualquer possibili-dade de comandar a v"lvulaJSendo o sinal breve, n%o devendo percorrer longas dist)ncias.
Comando direto por aplica#%o de press%o
d= Vazo das v"lvulas
W o volume de flu(do, fornecido pela v!lvula em uma unidade de tempo 4l/min,
m|/min5. A vaz+o varia, mesmo entre v!lvulas de mesma bitola, e dependem
principalmente do tipo construtivo. O Coeficiente de Vaz+o 4CV5 $ o meio mais
t$cnico de se obter a vaz+o de uma v!lvula.
e= Tipo de comando de retorno das v"lvulas
As v!lvulas requerem uma a*+o para efetuar mudan*a de posi*+o e uma outra
a*+o para voltarem ao estado 4posi*+o5 inicial. Podem ser;
t Mec)nicosQ
t El$tricosQ
t Combinados.
Retornos mec(nicos
Mola eliminada a a*+o sobre o acionamento, a mola 4previamente compri-
mida5 libera a energia armazenada pela compress+o, efetuando o retorno da
v!lvula : posi*+o inicial.
Trava mant$m a v!lvula na posi*+o de manobra. Uma a*+o faz retornar a
v!lvula : posi*+o inicial, sendo utilizada junto com acionamentos musculares.
Retornos el%tricos
A opera*+o das v!lvulas $ efetuada por meio de sinais el$tricos, provenientes
de chaves fim de curso, pressostatos, temporizadores, etc.
S+o de grande utiliza*+o onde a rapidez dos sinais de comando $ o fator
importante, quando os circuitos s+o complicados e as dist)ncias s+o longas
entre o local emissor e o receptor.
Retornos combinados
W comum a utiliza*+o da pr8pria energia do ar comprimido para acionar as
v!lvulas. Podemos comunicar o ar de alimenta*+o da v!lvula a um acionamento
auxiliar que permite a a*+o do ar sobre o comando de v!lvula. Os acionamentos
tidos como combinados s+o classificados tamb$m como servo-piloto, comando
pr$vio e indireto.
e-Tec BrasilAula 4 - Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais 83
Isso se fundamenta na aplica*+o de um acionamento 4pr$-comando5 que
comanda a v!lvula principal, respons!vel pela execu*+o da opera*+o.
Zuando $ efetuada a alimenta*+o da v!lvula principal, a que realizar! o comando
dos conversores de energia, pode-se emitir ou desviar um sinal atrav$s de
um canal interno ou conex+o externa, que ficar! retido, direcionando-o para
efetuar o acionamento da v!lvula principal, que posteriormente $ colocada
para exaust+o.
As v!lvulas de pr$-comando s+o geralmente el$tricas 4solen8ides5, pneum!ticas
4piloto5, manuais 4bot+o5, mec)nicas 4came ou esfera5.
A seguir, s+o mostrados alguns tipos de acionamentos combinados.
Figura 4.13: Acionamento combinado el%trico e pneum"ticoFonte: CTISM
t Solen+ide e piloto interno quando o solen8ide $ energizado, o cam-
po magn$tico criado desloca o induzido, liberando o piloto interno Y, o
qual realiza o acionamento da v!lvula.
O suprimento de ar comprimido para atuar a v!lvula $ fornecido atrav$s de
um canal que est! ligado ao orif(cio nmero 1 da v!lvula.
t Solen+ide e piloto externo id&ntico ao anterior, por$m a press+o
piloto $ suprida externamente.
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 84
O fluido do piloto externo poder! ser diferente do fluido que passa pela v!lvula.
W utilizada quando o ar comprimido que alimenta o orif(cio nmero 1 $ de
baixa press+o 4menor do que 2,< Bar5. A troca de posi*+o da v!lvula pode ser
efetuada atrav$s do bot+o para acionamento muscular.
t Solen+ide e piloto ou boto a v!lvula principal pode ser comandada
por meio da eletricidade, a qual cria um campo magn$tico, causando o
afastamento do induzido do assento e liberando a press+o Y que aciona
a v!lvula.
Pode ser acionada atrav$s do bot+o, o qual despressuriza a v!lvula internamente.
O acionamento por bot+o conjugado ao el$trico $ de grande import)ncia
porque permite testar o circuito, sem necessidade de energizar o comando
el$trico, permitindo continuidade de opera*+o quando faltar energia el$trica.
f= Elementos necess"rios para identifica&o de uma v"lv ula direcional
Para a identifica*+o de uma v!lvula direcional de controle 4VDC5 $ necess!rio
especificar a sequ&ncia presente no Zuadro =.3;
Quadro 4.3: Sequ#ncia para identifica&o de uma v"lvula direcional
Sequ&ncia Caracterstica
1Identifica#%o genrica:- V"lvula direcional ou- V"lvula direcional de controle
Sequ&ncia Caracterstica
8Bitola da conex%o, tipo da conex%o da v"lvula e do orif&cio de pilotagem
Ocorrendo o fluxo no sentido favor!vel, o obturador $ deslocado, permitindo
a passagem do fluido.
Invertendo-se o fluxo, o obturador desloca-se contra a sede e impede a pas-
sagem do fluido.
As v!lvulas de reten*+o s+o utilizadas quando se deseja impedir o fluxo de ar
em um sentido.
b= V"lvula de escape r"pido
W utilizada para aumentar a velocidade normal de deslocamento de um pist+o.
Para que um pist+o se desloque rapidamente $ necess!rio que a c)mara em
enchimento supere a press+o da c)mara em esvaziamento, e que o ar que
escapa percorra tubula*9es secundarias e v!lvulas.
Figura 4.15: V"lvula de escape r"pidoFonte: CTISM
A v!lvula de escape r!pido descarrega o ar da c)mera em exaust+o diretamente
na atmosfera, aumentando a velocidade de escape e acelerando o movimento
do cilindro.
Os jatos de exaust+o s+o ruidosos, devendo ser utilizado silenciadores de
escape no orif(cio 3.
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c= V"lvula de isolamento
Utilizada quando $ necess!rio enviar sinais a um ponto comum, de diferentes
locais no circuito pneum!tico.
d= V"lvula de simultaneidade
4.2.1.3 V"lvulas de controle de fluxoS+o utilizadas quando $ necess!rio a diminui*+o da quantidade de ar que passa
por uma tubula*+o 4velocidade de cilindros ou condi*9es de temporiza*+o5.
Podem ser fixas ou vari!veis, unidirecionais ou bidirecionais.
a= V"lvulas de controle de fluxo vari"vel bidirecional
Figura 4.20: V"lvula de controle de fluxo vari"vel bidirecionalFonte: CTISM
Observe a Figura =.20, a quantidade de ar que entra por 1 ou 2 $ controlada
atrav$s do parafuso cHnico, em rela*+o : sua proximidade ou afastamento do
assento. Consequentemente $ permitido um maior ou menor fluxo de passagem.
b= V"lvulas de controle de fluxo vari"vel unidirecional
Figura 4.21: V"lvula de controle de fluxo vari"vel unidirecional controlando o fluxo de 1 para 2Fonte: CTISM
Comandos Pneum"ticos e Hidr"ulicose-Tec Brasil 90
Algumas normas classificam esta v!lvula no grupo de v!lvulas de bloqueio por
ser hibrida, ou seja, num nico corpo une uma v!lvula de reten*+o com ou
sem mola e um dispositivo de controle de fluxo.
Possui duas condi*9es distintas em rela*+o ao fluxo de ar;
Fluxo controlado em um sentido pr$-fixado, o AC $ bloqueado pela v!lvula de
reten*+o, sendo obrigado a passar restringido pelo ajuste fixado no dispositivo
de controle.
Figura 4.22: Controle de VelocidadeFonte: CTISM
No sentido oposto, o AC possui livre vaz+o pela v!lvula de reten*+o, embora
uma pequena quantidade passe atrav$s do dispositivo, favorecendo o fluxo.
Estando o dispositivo totalmente cerrado, passa a funcionar como v!lvula de
reten*+o.
Para ajustes finos, o elemento de controle $ dotado de uma rosca microm$trica.
4.2.1.4 V"lvulas de controle de press%oTem por fun*+o influenciar a intensidade de press+o de um sistema. Tamb$m
chamada de v!lvula de al(vio ou de seguran*a.
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Figura 4.23: V"lvula de presso
Os atuadores pneum!ticos possuem diferentes tipos de constru*+o dependendo
do movimento do atuador 4simples efeito, dupla a*+o, haste dupla, ...5.
Para aumentarmos a velocidade do cilindro pneum!tico podemos utilizar v!lvulas
de escape r!pido, ou v!lvulas de maior capacidade e ainda tubos curtos e de
maior di)metro entre a v!lvula e o cilindro.
Al$m de conhecermos os principais cilindros e v!lvulas utilizadas nos sistemas
pneum!ticos, que ser+o aplicadas nos circuitos de m!quinas e dispositivos.
Atividades de aprendizagem1. Indicar a nica resposta correta.
Cilindros de simples efeito ou a*+o s+o caracterizados por;
2. Indicar a nica resposta errada.
Cilindros de duplo efeito ou a*+o s+o caracterizados por;
a= Por utilizar ar comprimido para produzir trabalho em um nico movimen-
to, o retorno $ feito por mola ou a*+o de uma for*a externa.
b= Por utilizar ar comprimido para produzir trabalho no movimento de avan*o.
c= Por utilizar ar comprimido para produzir trabalho no movimento de re-
torno.
d= Por utilizar ar comprimido para produzir trabalho em um nico movimen-
to, o retorno $ feito somente por a*+o de uma for*a externa.
a= Utiliza o ar comprimido para produzir trabalho em ambos os sentidos de
movimento.
b= Exige a presen*a de uma for*a externa para auxiliar o retorno do cilindro.
c= W o tipo de cilindro mais utilizado na indstria.
d= A for*a de avan*o e retorno s+o diferentes.
e-Tec BrasilAula 4 - Atuadores pneum"ticos e v"lvulas direcionais 93
3. Citar = constru*9es derivadas dos cilindros dupla a*+o.
1. ___________________________
2. ___________________________
4. A afirmativa abaixo $ verdadeira ou falsa]
As possibilidades de amortecimento nos cilindros de dupla a*+o podem ser;
dianteiro fixo, traseiro fixo, dupl