Prévia do material em texto
1 2 Pneumática ................................................................................ 3 Bibliografia ........................................................................... 30 3 Pneumática Aula 01 Olá alunos! Sejam bem-vindos a primeira aula de pneumática e eletropneumática. Para dar início ao aprendizado você irá descobrir o que é sistema direto. É fundamental, para o acompanhamento desta aula, que você baixe o software “Festo Fluidsim”, um aplicativo que permite a montagem de circuitos e a animação do funcionamento deles. Este aplicativo está disponível para download na plataforma do aluno. Figura 1 – Tela inicial do Festo Fluidsim A área de eletropneumática sofre mudanças constantes, pode-se dizer que semanalmente novos componentes são inseridos no mercado. Por isso é interessante que você se mantenha atualizado pesquisando sempre pelas novidades. 4 Essas novidades podem ser observadas no menu “Didatics”, selecionando a opção “Educational Film”. Figura 2 – Selecionando Educational Film em Didatics Em “Educational Film” você encontra alguns exemplos interessantes do software. Figura 3 – Opções de Educational Film 5 Para esta aula está sendo usada a versão 4 do software “Festo Fluidsim”, na sua biblioteca já estão catalogados vários equipamentos. Figura 4 –Banco de dados de componentes do Fluidsim Você pode ver na Figura 4 a simbologia usada para determinados elementos. Conforme o circuito for sendo montado, serão explicados cada um dos componentes. O básico desta disciplina é chamado de circuito direto e indireto. 6 Nestes circuitos existem um elemento de trabalho que recebe o nome de atuador. A aparência de um atuador pode ser observada na Figura 5. Figura 5 - Atuador O circuito que será montado como exemplo usa um atuador simples piloto e retorno por mola. Para carregar este, e qualquer outro componente, basta clicar no elemento, na parte biblioteca, e arrastá-lo para a área de desenho. Figura 6 – Carregando componentes no Festo Fluidsim 7 O nome atuador simples piloto e retorno por mola, é usado porque ele possui somente uma via para entrada de ar comprimido e recua quando o ar comprimido não está na parte posterior da câmera, na qual a mola consegue trazer de volta. Figura 7 - Atuador simples piloto e retorno por mola Você irá observar que com apenas um clique sobre o elemento é possível abrir uma janela de configuração. Figura 8 – Janela de configuração do elemento Como se trata de um circuito de atuação direta, você deve apenas incluir o elemento fixo, neste exemplo será usado um elemento de sinal, que no caso será uma válvula direcional de 3 vias e 2 posições (em linguagem técnica é falado 3x2 vias). 8 Figura 9 – Válvula direcional 3x2 vias Uma vez com a válvula na área de desenho, clique com o botão direito do mouse sobre o componente e escolha “Properties”. Figura 10 – Componente “Properties” Fazendo isso você conseguirá acessar a tela de configuração da válvula direcional de 3 vias e 2 posições. 9 Figura 11 – Tela de configuração da válvula direcional de 3 vias e 2 posições O primeiro passo é escolher o acionamento por botão. Figura 12 – Selecionando o acionamento do botão Após isso basta escolher o retorno, neste caso retorno por mola. Figura 13 – Selecionando spring-returned 10 Ou seja, o carro que modifica a posição da válvula vai retornar pela mola, quando não estiver sendo pressionando o botão. Figura 14 –Elementos do circuito pneumático Veja que está válvula, da Figura 14, é formada por dois quadrados. Cada quadrado representa uma posição, dessa maneira a válvula 14 possui apenas duas posições. Figura 15 –Simbologia de posição de válvulas Imagine um interruptor na sua casa, quando acionado ele liga a lâmpada e quando desacionado ele irá desligá-la, este exemplo é semelhante a este processo. Assim cada quadrado corresponde a uma função. Internamente existem setas que determinam o sentido da via ou o sentido do fluxo do ar em cada posição. 11 Figura 16 -Setas que determinam o sentido das vias ou do fluxo Número de Vias Direção de Fluxo Passagem Bloqueada Figura 17 –Identificação de conexões em uma válvula direcional Essas vias são representadas através de números: 1 para a entrada de pressão; 2 para vias de utilização que serão usadas na alimentação de um atuador, por exemplo; 3 para a saída do ar comprimido, chamada de escape, onde o ar é liberado para a atmosfera. Agora você deve inserir no desenho um outro elemento que simboliza o ar comprimido, ou seja, a alimentação de ar para o circuito A ligação, neste caso, seria como se você usasse a mangueira de uma tomada de ar comprimido e ela fosse ligada na válvula direcional, entrada número 1. 12 A posição padrão das válvulas costuma ser sempre a direita. Figura 18 –Ligação do suprimento de ar comprimido na válvula direcional Ligar entrada número 1 A saída 2 vai para o atuador Com o Botão acionado Agora perceba que na Figura 18, na entrada 1 da válvula direcional o ar não vai passar, a válvula está fechada. Ou seja, o quadrado da direita está na posição de acesso às vias, o quadrado da esquerda não tem acesso nenhum, só depois de pressionar o botão. Agora você pode ligar a saída 2 da válvula na entrada do atuador. Assim, quando a válvula for acionada o ar vai sair pela via nº 2 e será pressurizada a parte posterior do cilindro, vencendo a força da mola. 13 Quando a válvula for desacionada, a mola irá empurrar o ar que está na câmera fazendo que o ar comprimido saia pelo escape e vá embora para a atmosfera. Para simbolizar a via de escape é usado um triângulo, conforme indicado na Figura 19, ele simboliza que a via não possui sinalizador. De acordo com o tamanho da válvula é usado um filtro, para evitar o excesso de ruído na via de escape. Figura 19 –Seleção de terminação das conexões Com o circuito montado, é possível testar o sistema. Para isso você pode clicar com o botão esquerdo do mouse no ícone Start da barra de ferramentas ou pressionar a tecla F9 no teclado. Agora você pode interagir com o circuito dando um clique com o botão esquerdo do mouse sobre o botão da válvula (veja figura 20). 14 Figura 20 –Simulando um circuito no FluidSim As cores das linhas indicam os pontos pressurizados, conforme você pode visualizar na Figura 21. Figura 21 –Indicação de linhas pressurizados 15 Figura 22 –Esquema de ligação circuito de ação direta Na Figura 23 você pode visualizar os tipos de acionamentos para válvulas direcionais. Figura 23 – Tipos de acionamento para válvulas direcionais Assim, você acabou de concluir o seu primeiro circuito. Trata-se de um circuito direto e por esse motivo ele não é muito utilizado. Porém ele é importante para dar início aos estudos, já que através da sua 16 montagem é possível conhecer elementos como o atuador e válvula, além de obter uma noção maior a respeito do manuseio do software. Pode-se dizer, que até o momento você usou apenas um método intuitivo, bastante simples e comum no dia a dia. Figura 24 –Circuito de simples ação e retorno por mola Agora você irá dar continuidade a esse circuito para conhecer mais elementos típicos desta área. Apague a linha entre a saída 2 e a entrada do atuador. Figura 25 – Apagando a linha entre a saída 2 e a entrada do atuador17 Selecione a opção “Simulation” no menu “Options”. Figura 26 – Selecionando a opção “Simulation” no menu “Options” Verifique se o tempo de simulação está real, ou seja, 1:1, após isso clique em OK. Figura 27 – Tempo de simulação real Insira um novo elemento, para isso você deve ir novamente nas opções da biblioteca de componentes. Figura 28 - Válvula de controle de fluxo variável unidirecional 18 Insira a válvula de Controle de Fluxo Variável Unidirecional no desenho e rotacione conforme a imagem da Figura 29. Figura 29 – Rotacionando a válvula direcional no desenho A válvula reguladora de fluxo unidirecional possui uma linha tracejada contornando ela, isso significa que ela é formada por elementos diferentes, ou seja, a simbologia deste elemento é formada pela simbologia de outros dois elementos que podem ser encontrados separadamente. Neste caso esse símbolo é formado por uma reguladora de fluxo e uma válvula de retenção. Uma válvula unidirecional permite regular o fluxo do ar comprimido em um único sentido, no outro sentido, inverso, ela permite que ele passe livremente. Opção A: O ar é regulado no sentido de abertura do atuador, ou seja, ele vai abrir mais lentamente e retornar rapidamente. 19 Figura 30 –Comando com válvula unidirecional No caso “A” o ar é forçado a passar pela válvula reguladora de fluxo de forma estrangulada e impedido de passar pela válvula de retenção. Então quando o ar for para o atuador ele vai passar mais lentamente e quando estiver retornando do atuador ele tem passagem plena. Isso significa que você pode ajustar a velocidade de avanço do atuador. Se você selecionar o item “Properties” desta válvula poderá alterar a sua abertura. 20 Figura 31 – Alterando a abertura da válvula unidirecional no menu Properties Agora este circuito será simulado, você poderá ver que no retorno, a bolinha da válvula de retenção se afasta, permitindo a passagem plena do ar para a válvula direcional e deste ponto para a atmosfera. Figura 32 –Simulando o circuito com válvula unidirecional Assim, o atuador avança lentamente, porém retorna rapidamente. Regule novamente a válvula de controle de fluxo variável unidirecional, agora para o valor de 15%. 21 Figura 33 – Regulando o valor da válvula de controle de fluxo variável unidirecional em 15% Perceba, através da simulação, que agora o avanço é mais lento, porém o retorno continua rápido. Ou seja, quanto menor o valor em %, mais lento será o avanço. Veja na Figura 34 como o circuito se comporta após essa alteração. Figura 34 - Simulando o circuito com válvula unidirecional 22 Rotacione a válvula novamente para obter o funcionamento no sentido inverso. Opção B: O ar é regulado no sentido de retorno do atuador, ou seja, ele vai abrir mais rapidamente e retornar lentamente. Figura 35 –Simulando o circuito com o retorno do ar comprimido pela válvula unidirecional No caso “B” o ar vai passar livremente pela válvula de retenção fazendo que o avanço do atuador seja rápido, porém o retorno vai passar pela válvula de controle de fluxo, tornando-o mais lento. Agora você irá conhecer outro elemento dos circuitos pneumáticos, a unidade de conservação de ar comprimido. 23 Figura 36 –Filtro com regulador de pressão Simbologia do filtro com Regulador de Pressão Esquema de funcionamento in terno do filtro com Regulador de Pressão Aparência do filtro com Regulador de Pressão Figura 37 – Unidade de conservação de ar comprimido O componente da Figura 37 é conhecido como unidade de conservação. A função deste componente é tratar o ar comprimido antes que ele seja enviado para alimentar o circuito, nesse componente 24 o ar é filtrado para evitar que alguma impureza que possa existir danifique os componentes do sistema, o ar comprimido também é ajustado para a pressão correta, utilizada na rede de ar comprimido. Figura 38 –Circuito completo incluindo a unidade de conservação de ar comprimido Esta unidade de conservação, será chamada de Z1, isso ocorre porque todo o elemento que não faz parte diretamente de circuito recebe o nome de “Z” e um número de elementos. Como você pode observar, neste momento o sistema está um pouco mais complexo, mesmo assim, será acrescentado mais um elemento e a configuração da válvula será modificada. 25 Figura 39 –Modificando o sistema de atuação da válvula direcional Figura 40 – Editando as configurações de funcionamento da válvula direcional Reconecte as ligações. 26 Figura 41 –Circuito com válvula de segurança Z2 Entenda essa nova válvula como uma chave de segurança, onde é possível despressurizar todos os circuitos pendurados nela de uma única vez, é como se fosse uma chave geral, ela recebe o nome de válvula deslizante. 27 Figura 42 – Simulando o circuito com válvula de segurança Z2 Ou seja, manualmente você pode tanto pressurizar, quanto bloquear o circuito. Para dar seguimento a esta aula, será incluso mais um elemento, cuja função é comandar o atuador. Observe que até o momento era acionado o atuador por meio de um botão na válvula direcional. Se você possui um atuador pequeno, movendo uma carga pequena, é possível utilizar este tipo de válvula com um botão; mas em alguns momentos é necessário o uso de atuadores maiores, com cargas maiores, onde uma válvula com botão não seria suficiente. 28 Sendo assim é necessário que o elemento que irá acionar o atuador possua uma vazão maior de ar comprimido. Então entre o botão e o atuador, você deve instalar um elemento para realizar essa interação, que por sua vez, recebe o nome de elemento de comando. Veja que será mudado o botão da válvula para um botão com trava e inclusa uma nova válvula com outra configuração. A válvula é alimentada diretamente pela rede, ou seja, pela válvula deslizante. A nova válvula possui uma nova entrada, que recebe o nome de via de pilotagem, capaz de mudar a posição da válvula. Figura 43 - Circuito com válvula de elemento de comando 29 Figura 44 - Válvula 3/2 vias, comando botão, biestável push-pull Figura 45 - Válvula 3/2 vias pilotada Figura 46 - Simulando o Circuito com válvula de elemento de comando 30 Bibliografia BONACORSO, Nelso Gauze; NOLL, Valdir. Automação eletropneumática. 12. ed. São Paulo: Érica, 2013. 160 p. ISBN 9788571944251. DODDANNAVAR, Ravi B.; MACKAY, Steve A. Practical Hydraulic Systems: Operation and Troubleshooting for Engineers and Technicians. Editor: Newnes Local: Jordan Hill, GBR. e-books, 2005. Disponível em: site.ebrary.com /lib/utfpr. Acesso em: 25 nov 2014. FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação hidráulica: projetos, dimensionamento e análise de circuitos. 2ed. rev. atual. ampl. São Paulo: Érica, 2007 288 p. ISBN 8571948925. FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação hidráulica: projetos, dimensionamento e análise de circuitos. 5. ed. São Paulo: Érica, 2009. 284 p. ISBN 978-85-71948921. FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação pneumática: projetos, dimensionamento e análise de circuitos. 6. ed. São Paulo: Érica, 2009. 324 p ISBN 97885-7194-961-4. PRUDENTE, Francesco. Automação industrial pneumática: teoria e aplicações. Rio de Janeiro: LTC, 2013. 263 p. ISBN 8521621191. STEWART, Harry L. Pneumática e Hidráulica. 3 ed. São Paulo: Ed. Hemus. 2002. 486 p. ISBN 8528901084.