Comando e Controle Pneumatico

UNIDADE 5 COMANDO E CONTROLE PNEUMÁTICO INTRODUÇÃO

O Homem, na busca de superar suas dificuldades quanto À realização de trabalhos que empreguem força e movimento não compatível com o ser humano, utiliza-se das diversas formas de energia disponível na natureza. Um dos meios mais práticos e versáteis de energia disponível é a fluida. Dentre os tipos de energia fluida conhecidos tomamos por objeto de estudo, neste momento, a Pneumática.

 A palavra “Pneumática” provém da expressão pneuma, do antigo grego, que significa

fôlego (respiração), vento e humanidade. Nos dias atuais, trata especificamente do ar  de controle.

 Todos os gases são facilmente compressíveis, e é esta propriedade que mais os diferencia dos líquidos como meio de transmissão de energia. Exemplos:

O comportamento de um gás, ao transmitir energia, pode ser entendido facilmente, analisando-se os exemplos a seguir:

 Se pegarmos uma bomba comum de bicicleta, puxarmos o cabo para fora e cobrirmos

com o dedo a saída, o ar no interior comportar-se-á de forma muito muito semelhante a uma mola; um peso colocado sobre o cabo oscilará para cima e para baixo.

 Se colocarmos um corpo razoavelmente pesado sobre uma mesa e empurrarmos com

o cabo da bomba, ainda com a saída fechada, notar-se-á que o êmbolo entra ou sai à medida que varia o atrito do corpo contra a mesa.

 Sacudir para cima e para baixo o cabo da bomba não produzirá nenhum aquecimento

apreciável; mas, se a bomba for usada continuamente para forçar a saída de ar sobre pressão, ela acabará ficando bastante quente, assim como o ar que a deixa.

 Por outro lado, ao se esvaziar um pneu de bicicleta, o ar que sai dará a sensação de estar bastante frio. Pode mesmo tornar a válvula tão fria, que fará aparecer uma camada de gelo. Um pouco de História

Os primeiros estudos sobre emprego do ar de controle são encontrados nos trabalhos de Filom, de Bizâncio, e de Herão, de Alexandria. Mas, as primeiras aplicações do ar comprimido ocorreram por volta do ano 2.500 a.C. em “foles” e mais tarde, também, foi utilizado em equipamentos de mineração, em usinas siderúrgicas e em órgãos musicais.

203

Porém, a aplicação da pneumática na indústria, passou a ocorrer sistematicamente somente em meados do século XIX em ferramentas de perfurar, “correio” de tubos, em locomotivas e outros dispositivos acionados por ar comprimido. Por volta de 1920, começou a ser empregado empregado como ar de controle na automatização e racionalização dos processos de trabalho, tendo se acentuado a partir de 1950. Nos primeiros sistemas de comando automatizado, empregavam-se as válvulas pneumáticas, as quais eram controladas manualmente, agindo o operador humano como detector , controlador e elo de realimentação.

 Isto é, o homem verificava a necessidade de ação, executava a necessária correção e, tendo observado o resultado de suas ações, manipulava os controles adequadamente.

Em seguida, veio o uso de controladores pneumáticos de processo, e se descobriu que um controlador acionado a ar , em conjunto, com uma válvula moduladora que se abria em proporção à pressão aplicada, constituía uma forma adequada de controlar temperatura, pressão e vazão em sistemas complexos. Com a evolução tecnológica surgiu a aplicação de comando e controle pneumático baseado nas funções lógicas, semelhante à atuação do computador, em máquinas e instalações industriais, geralmente executando movimentos físicos definidos. Com controle programado, cada operação é executada de acordo com um plano predeterminado, que estabelece a posição exata em que cada operação deve começar e terminar. Os comandos podem ser armazenados num eixo com ressaltos (cames), num tambor rotativo, em cartões perfurados e na memória de computador, por meio de programas específicos (software). Há, entretanto, muitas aplicações nas quais é impossível prever exatamente quando ocorrerá cada operação e quanto tempo durará. Por isso, o controle pneumático de máquinas e instalações industriais é geralmente feito de forma seqüencial, em que o fim de cada passo fornece um comando para o início do passo seguinte.

 Os elementos atuantes de um sistema de controle inteiramente pneumático consiste, geralmente, em cilindros, válvulas de controle direcional e válvulas-piloto. Um grupo de elementos fornece o sinal de comando pneumático a partir do ponto de operação e, em sistemas complexos, um outro grupo interpreta os comandos e fornece a energia para ação de trabalho do(s) cilindro(s).

Nos dias atuais, o sinal de partida, parada e de realimentação do sistema de comando/controle pneumático pode ser pneumática, elétrica ou eletrônica por meio de controlador lógico programável (CLP). Essa prática emprega componentes padronizados de grande confiabilidade.

5 . 1 AR DE CONTROLE A bordo dos navios o ar comprimido é utilizado para dar partida no motor principal e nos motores auxiliares, para fazer limpezas, para acionar máquinas pneumáticas e como meio de energia nos sistemas de controle automático denominado de ar de controle. 204

5.1.1 Fundamentos Físicos

A superfície terrestre é totalmente cercada por uma camada de ar. Este ar, que é de interesse vital, é uma mistura gasosa da seguinte composição:

Nitrogênio

+

com aproximadamente 78% do volume;

Oxigênio com aproximadamente 21% do volume, e

+

(dióxido de carbono, argônio, hidrogênio, neônio, hélio, criptônio e xenônio. Outros componentes químicos

Você sabia?

 Como todos os gases, o ar de controle não tem uma forma definida, ou seja, ele se adapta á forma do ambiente em que foi confinado. O ar se deixa comprimir , mas tende sempre a se expandir .

O comportamento físico dos gases, na concepção que temos hoje, é o resultado das investigações iniciadas em 1787, pelo francês Jacques Alexandre Cesar Charles e formalizadas, em 1802, por outro francês, Joseph-Luis Gay-Lussac, que resumiu em uma única expressão, conhecida como equação geral dos gases .

 A pressão de uma amostra gasosa é diretamente proporcional à temperatura na escala absoluta.

 O volume de uma amostra gasosa é diretamente proporcional à temperatura na escala absoluta.

 Equação geral dos gases.

5.1.2 Propriedades do Ar de Controle

As mais importantes propriedades do ar de controle são: A-

Positivas

a.1 - Quantidade – O ar esta disponível em quantidades ilimitadas, em quase todos os lugares; 205

a.2 - Transporte – O ar de controle é facilmente transportável por tubulações, mesmo para grandes distâncias. Não há necessidade de preocupação com o retorno do ar; a.3 - Armazenamento – O ar pode ser armazenado em reservatório e, posteriormente, tirado de lá, por meio de tubulações ou transportando no reservatório; a.4 - Temperatura – O trabalho realizado com o ar de controle é insensível às oscilações da temperatura. Isto garante um funcionamento seguro em situações térmicas extremas; a.5 - Segurança – Não existe o perigo de explosão ou incêndio. Portanto, não são necessárias custosas proteções contra explosões. a.6 - Limpeza   – O ar de controle é limpo. O ar que eventualmente escapa da instalação não polui o ambiente. Essa limpeza é uma exigência, por exemplo, nas indústrias alimentícias, têxteis e químicas; a.7 - Construção dos elementos - Os elementos de trabalho são de construções simples, o que implica um custo vantajoso; a.8 - Velocidade - O ar de controle é um meio de trabalho rápido, permitindo que os elementos de trabalho alcance altas velocidades. Por exemplo, a velocidade de trabalho dos cilindros pneumáticos oscila entre 1 – 2 m/s; a.9 - Regulagem   – As velocidades e forças de trabalho dos elementos que trabalham com ar de controle são reguláveis sem escala, e; a.10 -Seguro contra sobrecarga – Elementos e ferramentas a ar comprimido são carregáveis até a parada total e, portanto, seguro contra sobrecarga. B-

Negativas

b.1 - Preparação - O ar de controle requer uma boa preparação. Impurezas e umidade devem ser evitadas, pois provocam desgaste nos elementos pneumáticos. b.2 - Compressibilidade   – Não é possível manter uniformes e constantes as velocidades dos pistões mediante ar de controle. b.3 - Forças   – O ar de controle é econômico somente até uma determinada força, limitado pela pressão normal de trabalho de 700 KPa. (7 bar), e também pelo curso e velocidade. O limite está fixado entre 20,00 a 30,00 N (2000 a 3000 Pa.). b.4 - Escape de ar    – O escape de ar é ruidoso. Com o desenvolvimento de silenciadores, este problema foi solucionado. b.5 - Custo - As instalações de ar de controle controle tornam esse tipo de energia muito cara. Porém, o alto custo de energia é compensado pela grande rentabilidade do ciclo de trabalho.

5 . 2 TRATAMENTO DO AR COMPRIMIDO 5.2.1 Produção de ar comprimido

É quase impossível manter a tubulação de ar comprimido livre de sujeira, umidade ou condensação. Assim, para se ter um ar comprimido de boa qualidade, as instalações 206

devem possuir os seguintes componentes: filtro de aspiração, resfriadores intermediário e posterior, e secador . Podemos ver, na figura 5.1, um sistema adequado de produção e tratamento do ar comprimido para se utilizado em sistema de comando/controle.

Fig. 5.1 – Esquema simples do sistema de produção e tratamento de ar comprimido. a)

FILTRO - Um filtro apropriado colocado no lado da aspiração do compressor evita a entrada de impurezas.

b)

COMPRESSOR - O compressor comprime o ar para permitir sua utilização. Uma vez atingida a pressão prevista, o compressor se desliga automaticamente, entrando em funcionamento novamente quando a pressão no reservatório atinge níveis abaixo dos desejados.

c)

RESFRIADOR - Tem a função de resfriar o ar aquecido pela compressão e, ao mesmo tempo, eliminar boa parte da umidade (condensado) por condensação. O resfriador posterior serve para eliminar partículas estranhas de água, evitar acidentes causados pela explosão de mistura ar/óleo e, também, eliminar a maior quantidade de óleo queimado.

d)

PURGADOR (Separador) - É dotado de defletores que fazem o ar percorrer um caminho sinuoso a fim de eliminar a umidade, que escorre para uma câmara inferior a fim de ser drenada, manual ou automaticamente.

e)

RESERVATÓRIO - Armazena o ar e compensa as flutuações de pressão na rede, evitando pulsações. Tem a função também de retirar a umidade através de um dreno inferior.

f)

SECADOR - É um subsistema com finalidade específica de retirar a umidade do ar de controle. Por este processo é possível reduzir o percentual de água até 0,001 g/m³.

g)

VÁLVULA REGULADORA DE PRESSÃO – Regula a pressão de ar na linha de distribuição.

207

5.2.2 Métodos de tratamento tratamento de ar ar comprimido

 Na sua composição, além do oxigênio, nitrogênio e um pequeno percentual de outros

gases, o ar contém partículas sólidas, vapores de hidrocarbonetos variados e vapor  de água.

Quando o compressor aspira, e comprimindo o ar atmosférico, faz aparecer umidade em forma de vapores de água ( o condensado ).

 O condensado, se não for eliminado, pode causar alguns inconvenientes, tais como:

corrosão nas tubulações, nos elementos de controle e comando, nas máquinas, entupimento dos orifícios e mau funcionamento do sistema, dentre outros.

No caso de o condensado atingir os elementos pneumáticos, não se pode garantir o perfeito funcionamento desses elementos, pois:

 Partículas estranhas sólidas como: sais, poeiras, ferrugem e outros resíduos, influenciam negativamente no funcionamento das instalações pneumáticas.

 Resíduos de óleo do compressor, em contato com o ar de controle, formam uma

mistura gasosa de ar e óleo que pode provocar explosões à temperatura acima de 80 °C.

Portanto, é muito importante um controle crítico da umidade contida no ar comprimido. A quantidade de umidade depende, em primeiro lugar, da umidade relativa do ar, que por sua vez depende da temperatura e condições atmosféricas. Por essa razão é importante sabermos utilizar o diagrama de ponto de orvalho. Para uma utilização simples e prática é necessário definirmos as expressões técnicas a seguir: a)

Umidade absoluta – é quantidade de água contida em 1 m³ de ar.

b)

A quantidade de saturação – é a quantidade máxima de água admitida em 1 m³ de ar a uma temperatura determinada.

c)

Umidade relativa (ponto de orvalho) – é a relação entre a umidade relativa e a quantidade de saturação.

Exemplos:

uma temperatura de 20°C 20°C a  De acordo com a curva do ponto de orvalho, com uma quantidade de água em 1 m³ de ar é de 17,3 gramas.

208

Fig. 5.2 – Curva do ponto de orvalho.

5.2.2.1 Resfriamento do Ar 

A água livre em um sistema de ar é extremamente indesejável, pois pode causar aríete hidráulico, ferrugem e estrangulamento de válvulas. Já o óleo atua como um isolante térmico eficiente. As paredes em contato com o ar devem ser mantidas limpas para que o resfriamento seja eficiente. Você sabia?

 A quantidade de umidade que o ar pode absorver depende apenas do volume e da temperatura, e não tem nenhuma relação com a pressão.

 O resfriamento entre estágios se destina à aumentar a eficiência.  A razão principal do resfriamento posterior  à compressão é remover o máximo de umidade quanto possível antes que o ar passe a rede de distribuição. 209

Exemplos:  Quando o ar a 50% de umidade é comprimido a, digamos, um oitavo do seu

volume original, ele satura (chega a 100% de umidade) a 2 atmosferas, desde que a temperatura permaneça constante, e, depois deste ponto, o excesso de água é depositado na forma líquida, de modo que, no final, foram depositados três quartos do conteúdo original de umidade.

 Na prática, é claro, o ar se aquece ao ser comprimido, e, assim, é capaz de absorver mais água do que quando se resfria.

Fig. 5.3 – Resfriador de ar.

Se o ar de controle for resfriado logo que deixa o compressor, a maior parte da umidade pode ser eliminada antes que o ar passe a tubulação; se ele ainda estiver morno, a umidade formará uma névoa nas paredes do tubo e será arrastada pela corrente de ar. Para compressores pequenos, em geral se considera suficiente o resfriamento natural, como, por exemplo, circulação de ar envolta de uma serpentina com aletas ou fazer o ar de controle circular por uma tubulação instalada pelo lado de fora de uma parede voltada para o norte. Instalações maiores geralmente justificam a utilização de um resfriador final, que é um trocador de calor tubular (figura 5.4) onde a água passa entre tubos, no sentido ascendente, e o ar flui para baixo. No fundo, um purgador de flutuação elimina a água e o óleo depositados.

210

5.2.2.2 Reservatório de Ar 

O reservatório de ar de controle (ampola de ar), conectado após o compressor, serve para melhorar a qualidade do ar de controle nos seguintes aspectos:  estabilizar e nivelar as oscilações da rede durante o consumo de ar;  esfriar o ar de controle, graças às notáveis superfícies do reservatório; e  separar a umidade em forma de água.  Após o reservatório, o ar de controle flui através das tubulações até alcançar os

outros componentes de tratamento de ar comprimido ou o elemento utilitário.  Antes de entrar em cada circuito pneumático, o ar de controle deverá ser tratado

mais uma vez. Uma pré-filtragem separa do ar de controle as gotas maiores de água e óleo 5.2.2.3 Secagem do Ar 

Para certas aplicações, é essencial que o ar esteja mais seco do que o que se pode conseguir com filtragem mecânica, e é então necessário reduzir o ponto de orvalho ao valor estipulado. A redução do conteúdo de umidade abaixo de 100% é relativamente cara. Um método é resfriar o ar até uma temperatura comparável com o conteúdo de umidade requerido, mas isso raramente é feito hoje em dia. O processo mais popular é usar um absorvente, como silício na forma de gel. Você sabia?

 Absorver significa fixar, na sua massa sólida ou líquida, uma substância gasosa. Em uma instalação de ar de controle, geralmente há dois absorvedores de umidade. Ambos são equipados com aquecedores, e o que não está sendo usado é mantido aquecido, com um pequeno fluxo de ar que retira a umidade e descarrega na atmosfera.  O calor  (Q) necessário para reativar o gel é a soma do calor latente da

água evaporada (q1) e as perdas de calor para a atmosfera (q2) na temperatura de cerca de 300ºF (Q = q1 + q2). Na entrada do secador, o ar de controle assume um movimento de rotação. A fim de evitar que as paredes internas dos secadores fiquem sujas e oleosas, deve-se instalar um pré-filtro para separar partículas maiores de impurezas e óleo. Os principais processos de secagem são: a)

secagem por absorção;

b)

secagem por adsorsão (regeneração);

c)

secagem a frio. 211

A)

Secagem por Absorção

 É um procedimento químico, no qual uma massa secante, colocada no recipiente de

secagem, mistura-se com as gotas de água existentes no ar e deposita-se no fundo do recipiente.

Para manter um consumo mínimo do elemento, deverá ser mantida uma temperatura do ar na entrada em torno de 293º K (20º C). O processo de absorção oferece as seguintes vantagens: a) instalações simples; b) desgastes mecânicos reduzidos (não há partes móveis); e c) nenhum consumo de energia extra.

Fig. 5.4 – Secador para o processos de absorção. B)

Secagem por Adsorsão

Este processo é também denominado de “secagem por regeneração”.

Fig. 5.5 – Sistema de secagem por adsorção.

 É um processo físico, baseado na propriedade que alguns corpos sólidos possuem de fixar substâncias em sua superfície.

212

O material secante, que tem a propriedade de adsorver  umidade do ar de controle, mais conhecido é a “silicagel”. Ela tem forma granulada e é composta por quase 100% de dióxido de silício.

 O processo de regeneração da silicagel é bastante simples, soprando ar quente em sentido contrário ao da secagem, consegue-se dele tirar a umidade do mesmo.

Na maior parte dos casos, colocam-se dois secadores em paralelo e, enquanto um está em processo de secagem, o outro esta em fase de regeneração e vice-versa. A capacidade de adsorsão da silicagel é limitada, e em condições normais deve ser  substituída a cada 2 ou 3 anos. C)

Secagem a Frio

Este Processo baseia-se na propriedade de o ar de controle esfriado a uma temperatura abaixo do ponto de orvalho produzir condensação.

 A secagem do ar ocorre da seguinte maneira: o ar comprimido vindo do compressor e, por isso, quente flui primeiramente por um trocador de calor ar-ar , onde é pré-esfriado pelo ar seco e frio, proveniente do sistema de refrigeração e, em conseqüência, a água e partículas de o óleo que existam no ar são sepaseparadas. Fig. 5.6 – Sistema de secagem a frio.

 ar de controle pré-esfriado entra no segundo trocador de calor , que possui uma serpentina por onde circula um fluido refrigerante. Neste ponto, o ar é refrigerado a uma temperatura de aproximadamente 274,7ºK ou 1,7ºC. e novamente são separadas água e partículas de óleo.  ar de controle seco retorna à primeira parte do secador, entra pelo lado secundário e assume a tarefa de pré-esfriar o ar de controle que flui pelo lado primário. 5.2.2.4 Pré-aquecim ento do Ar 

 O motivo principal do pré-aquecimento em instalações fixas é evitar temperaturas

excessivamente baixas devido ao resfriamento por expansão, que poderiam levar à formação de gelo. 213

Quando se dispõe do calor residual, pode-se usá-lo com vantagem para o aquecimento do ar, desde que o aquecedor esteja imediatamente antes do ponto de consumo. Porém, a forma mais adequada de aquecimento do ar é utilizar um trocador de calor tubular a vapor. 5.2.3 Filtros de Ar de Controle Controle

Nos sistemas atuais, o ar encontra-se geralmente à temperatura ambiente e à pressão de linha, enquanto que a água a ser removida é uma fina suspensão no ar. Para alcançar o máximo de eficácia é comum usar um filtro para cada máquina ou circuito de comando/controle pneumático, o qual deve ser montado imediatamente após a conexão à linha de alimentação. O filtro pode ser montado como componente simples (figura 5.7), em conjunto com o regulador de pressão (figura 5.8), ou ainda como unidade de conservação (figura 5.10), ou seja, em conjunto com o regulador de pressão e um lubrificador  por borrifo de óleo. Depois de deixar o filtro, o ar não deve conter água excedente, mas ainda estará a 100% de umidade, e as condições de fluxo inevitavelmente farão cair a pressão, de modo que a umidade relativa pode cair a algo menos que 100% no ponto de utilização. Se houver uma válvula redutora, a umidade cairá ainda mais, e, se houver presença de água, o ar será capaz de reabsorver a água presente. Um filtro de ar convencional é essencialmente um separador de água e opera segundo um princípio completamente diferente do de um filtro, digamos, de óleo hidráulico. Sua eficiência depende do posicionamento das vias de fluxo e do elemento filtrante. Você sabia?

 Num filtro de óleo, o elemento filtrante é projetado para impedir a passagem de

partículas indesejáveis, desde que os poros do elemento sejam suficientemente pequenos.

 Um filtro de ar , baseia-se nas diferenças em viscosidade e densidade entre ar e água, e não é de forma alguma impermeável à água. Funcionamento

 No filtro mostrado na figura 5.7, o ar penetra pelo topo, dirigindo-se para baixo, acompanhando as laterais do recipiente, passando por placas defletoras (1), adquirindo um movimento circular. A idéia é fazer com que as partículas de água e de materiais sólidos se dirijam à parede do recipiente (2) pelo efeito centrífugo. Quando a direção do fluxo de ar se inverte, essas partículas ficam depositadas no fundo, enquanto o ar flui para cima em direção a saída.

214

 Quaisquer partículas de água remanescentes são retiradas pelo elemento filtrante (3) localizado no centro. Este elemento é normalmente feito de material poroso sintetizado, cuja porosidade varia de 30 a 70 µm. Esses poros, em forma de labirinto, separam a água enquanto o ar passa, e a água escorre para o fundo do recipiente.  Observa-se que o ar ainda está a 100% de umidade, e só pode recolher ou absorver mais água se estiver se deslocando a uma velocidade suficiente para mantê-la contra a força de gravidade.  Periodicamente, deve-se fazer uma limpeza dos elementos filtrantes para retirar as impurezas que ficam retidas. Em caso contrário, a vazão de ar será seriamente comprometida.

Fig. 5.7 – Filtro de ar comprimido.

215

5 . 2 . 3 . 1 F i l t r o d e A r e R e g u l a do d o r d e P r e s s ã o J un un t o s

Nesta unidade (figura 5.8), o ar de controle flui da mesma forma como foi descrito para o filtro anterior e, ao passar pelo elemento filtrante, encontra o regulador de pressão. A regulagem da pressão ocorre da seguinte maneira:  A membrana (8), forçada por um lado pela pressão de ar secundária e pelo outro lado

pela força da mola (9) ajustada pelo parafuso (10), produz uma força que equilibra o sistema. Se a pressão de ar primária for superior à força de equilíbrio, a  junta (6) é pressionada contra a sede da válvula, impedindo admissão de ar de controle para o lado secundário. Se a pressão secundária diminuir abaixo do valor do equilíbrio, a força da mola (9) provoca um afastamento da  junta (6) do assento, e o ar de controle pode passar livremente até que restabeleça o equilíbrio. Para evitar vibração na válvula, é prevista uma mola de amortização (5). Os orifícios de escape devem estar sempre livres.

Fig. 5.8 – Filtro de ar e regulador de pressão. pressão .

5.2.3.2 Dreno Automático do Condensado

É empregado para evitar freqüentes intervenções manuais, quando no sistema de ar de controle ocorre com freqüência acúmulo de impurezas e excesso de condensado. 216

 O condensado passa do copo (10) por

meio do orifício (9) até a sede do êmbolo entre duas  juntas de vedação (8) e (8a). Com o acúmulo do condensado, o flutuador  (2) se eleva, até que seja alcançado um determinado nível de condensado, que provoca a abertura do no assento (1). Com essa abertura, o ar de controle flui e alcança o tubo (3), deslocando para direita o êmbolo (4) e com ele a  junta (8), deixando escoar livremente o condensado (7).  Com o nível do condensado baixando, o

flutuador  (2) desce e o assento (1) é fechado. Através do orifício (6), o ar de controle sai livremente, a mola de pressão (5) recoloca o êmbolo (4) na posição inicial, e a  junta (8) fecha o dreno do condensado.

Fig. Fig. 5.9 – Purgad Purgador or (dren (dreno) o) autom automáti ático co de condensado.

5.2.3.3 Unidade de Conservação

A unidade de conservação é formada por um filtro de ar, um regulador de pressão com manômetro e um lubrificador (figura 5.11).

 O ar comprimido atravessa o filtro, chegando ao regulador de pressão. Do regulador, onde o ar é regulado para manter uma pressão desejada constante, o ar alcança o lubrificador.  Por que deve haver lubrificação do ar comprimido? Para que as peças móveis dos elementos pneumáticos sejam suficiente e continuamente lubrificadas.

 Como é feita essa lubrificação? Por intermédio de um lubrificador adiciona-se na corrente de ar comprimido uma certa quantidade de óleo lubrificante. O próprio ar comprimido, já lubrificado, se encarrega de levar a lubrificação às peças internas dos equipamentos pneumáticos. Uma grande vantagem de adicionar o óleo neste ponto é que ele não pode formar  uma emulsão com a água depositada, como tende a acontecer com o óleo proveniente do compressor. A colocação do filtro local garante que a umidade livre, presente no ar que penetra na ferramenta, seja desprezível. 217

O lubrificado de ar trabalha segundo o princípio de Venturi.

Fig. 5.10 – Princípio de Venturi aplicado ao lubrificador de ar de controle.

 A diferença de pressão ∆P entre a pressão antes do bocal nebulizador e a pressão no ponto de estrangulamento do bocal, será aproveitada para sugar óleo de um reservatório e, misturá-lo com o ar em forma de neblina.

Fig. 5.11 – Unidade de conservação.

218

5.2.4 Válvulas de Pressão Pressão

Em todas as instalações são observadas as seguintes características: a) existe uma pressão de trabalho ideal e uma pressão mínima de funcionamento; b) há constante oscilações da pressão; c) pressão muito elevada, que produz grandes perdas de energia e um desgaste antecipado dos componentes internos dos elementos pneumático; e d) pressão baixa, que é economicamente desvantajosa, visto que diminui o rendimento do trabalho. Por esses motivos, é necessário que existam válvulas reguladoras de pressão de ar para cada tipo de aplicação pneumática, as quais podem ser: a - válvula reguladora de pressão; b - válvula limitadora de pressão; e c - válvula de seqüência. Neste momento vamos estudar apenas a válvula reguladora de pressão. As outras serão estudadas na seção 5.6.1. 5.2.4.1 Válvula Reguladora de Pressão

Essa válvula tem a tarefa de manter a pressão de trabalho sem que haja variações, mesmo com a pressão oscilante da rede de alimentação. A pressão de entrada mínima deve ser maior que a pressão de saída. Elas podem ser encontradas com compensação de vazão, também denominada com orifício de escape (figura 5.12) e sem compensação de vazão ou sem orifício de escape (figura 5.13). a)

Válvula Reguladora de pressão com compensação de vazão (figura 5.12)

Neste tipo é possível compensar uma sobrepressão secundária. O excesso de pressão no lado secundário, além da pressão pré-ajustada, é eliminado através do orifício de escape. Funcionamento

 O diafragma (1), preso a haste da válvula (4), sofre por um lado a pressão primária do ar de controle que flui pela entrada do regulador e atua no O’ring (5), e pelo outro lado atua a força de a ação de uma mola (2) ajustada manualmente pelo volante (3). A força resultante desse sistema deve alcançar um estado de equilíbrio.  Obs. Os orifícios de escape não devem ser fechados, por nenhum motivo.

219

 Se a pressão secundária supera o valor previsto, por exemplo, por causa do efeito de forças externas sobre os elementos de trabalho, ou por uma regulagem mais baixa da mola de pressão (2), a haste da válvula (4) será deslocada do assento da válvula (8) e o ar de controle do lado secundário fluirá através do orifício de escape (9) para o exterior, até restabelecer a pressão prevista.  Em casos de grandes vazões na saída, para evitar uma queda na pressão secundária, o orifício de compensação (7) reduz a pressão que age no diafragma (1), garantindo uma grande passagem de fluxo. Para evitar vibrações, foi previsto um amortecedor (6). b)

Fig. 5.12 – Válvula reguladora de pressão com compensação de vazão.

Válvula Reguladora de pressão sem compensação de vazão (figura 5.13)

A desvantagem desta válvula é que na parte central da membrana não existe o orifício de escape e, portanto, o ar em excesso na saída não pode escapar para a atmosfera. Funcionamento  Por meio do parafuso de ajuste (2) é

tensionada a mola (8) juntamente com o diafragma (3), que atua no pino do obturador  (6), encostado no outro lado do diafragma, que por sua vez, atua no obturador  (5), regulando uma maior ou menor passagem de ar do lado primário para o secundário.  Se do lado secundário não houver passagem

de ar, a pressão cresce e força o diafragma (3) contra a mola (8). Desta forma, a mola (7) pressiona o conjunto pino do obturador  (5) e obturador  (6) para baixo, e a passagem de ar Fig. 5.13 – Válvula reguladora de pressão sem orifício de escape. é fechada. Somente quando houver demanda de ar pelo lado secundário é que o ar comprimido do lado primário voltará a fluir. 220

5.2.5 Distribuição de Ar de Controle nos Navio

   O    2    T   4  .    B    5    S   1

   1    0    0    V    8    2

   O    5    T   4  .    B    5    S   1

   A    S  .    R    A    A    C    A    A    B    O    S   M    S   O    E   B    C    E    A    D

   C    C    C

   O  .    D    O    D  .    O    2    T   A    1    N  .    N    3    E   O    I    M    O    I    C    I    T     Ã    D    Ç    R    N    E    A    P   O    S    C    M    R    O    R    E    C    A    V    O  .  .    T   )   6    E    N  .    S   E   T   1    3    A    R    M    I    C    E   O    T    S   I    N     Ã    T   R    I    A     Á    L    A    S   Ç    E    M    U    M    P     Á    S    C    V   U    M    G    C    L   E   O    R    O     Á    N    E    C    V   P   (   D    V    1  .    6  .    O    T    B    S

   1    3    /    A    F

   O    0    T   2  .    B    6    S   0

   O    T   8  .    6    B    S

   O    T   9  .    6    B    S

   2    3    /    A    F

   O    T   9  .    0    B    S   2  .

   O    T   8  .    0    B    S   2  .

   S    I  .    A    8    1    E   R  .    E   3    D    G    R    O    S     Ã    A    Ç    E   O    Ç    I   E    D  .   V   S    T   R    R    S    I   E   E    S   S   V

  e   m   r    C   a    l   a

   O    6  .    B    2    A    3    A

   O    5  .    B    2    A    3    A

   E    E    D    L    A    O    L    R    E   T    O    P   D    N    M    R    O    A    A    C

   3    0    0    V    0    3

  s  .    S   7    S   S    1  .    E   A    A    2    R    D    C    O    O    A    M    /    D     Ã    D    P    I    A  .   Ç    N    R    E    C    U  .   S    U    S   T   O    R    S    A    I    /    E   E    P   M    D    V

   5  .    S    S

   6    1  .    6  .    O    T    B    S    )    M    C    E   C    (    D    E    R    D    P    O    A    C    D    D    I   M    A    /    L   S    O    P    U    C  .    G    S  .    E   I   C    R    V    O

   O     Ã    Ç    I    7   S    F    O  .    A    2   P   D    3    A  .   A    H    O    N    C    B    A    E    A    D    F    A    A    V    A    R    T

 .    O    1    T   1  .    B    6    S

   4    1  .    6  .    O    T    B    S

   E    E    D    E   D    R    L   R    O    E   O    S   D    D    E   A    A    I    C    C    D    I    I    F    F    I   O    I    R    E   R    L   U    U    P     Ó    P

   9    3  .    5    1  .    O    T    B    S

   3  .    2    3  .    O    B    A    A

Fig. 5.8 – Sistema típico de ar de controle de navio.

221

  c    V    T

 .    E    T    N  .    E   A    4    D    C    0    I  .    R    F   3    I    O    R    O    D    B     Ã    A    U    Ç    C    I   L   E    F   O    S    I    E   R    R    L   E    U    P     Ó    V

   8    1  .    5    2  .    O    T    B    S

   O    4  .    B    2    A    3    A

   P    T

   7    1  .    6  .    O    T    B    S

   A  .    C    C    I  .    T   O    O  .     Á    E    7    T   D  .    S   E   D    2    L   R    2    O    O    M    O    O    R    R    D  .    Ã    E   T   E   P    Ç    T   N    E    C  .   O    S    E   C    V   C    M    L    U    R    E   Q    O     Á    E    V   D    A    D    V

   P    T

  e

   S    A    A    B    E   G    M    D    R    O    O    A    B    R    C    T   S   S    L   E   A    I    F   D    D

   5    1  .    6  .    O    T    B    S

  c    V    T

   O    T   2  .    6    B    S

  e    R    d   l    O    l   o   r    D   e   t   n  n    A    i    C   a  o    I    F   p    I   -   c    D    I    L  .    M    R    U    S   A    E   E    D    D

   3  .    S    S

   2    0    0    V    0    3

 .    2    0  .    3    R    A    A    O  .   O    O    U    M    T   O     Ã    D    E   O     Ã    G    Ç    T    R    A     Á    G    E    R  -   S    I   S   O    S    O    A    S    P    P   E    E    R    E   O    E   L   O    E    S     Ó    D    D    D    V

   O    T   3  .    6    B    S

   O    R    T    E    M     Ô    N    A    M

   4    4  .    5    1  .    O    T    B    S

 .    E  .    O    E    E   D    Q     Ã    O    E   T   D    D    Ç     Ã    L   O    A    A    A    T   V   Ç    L   O    D    E    R    A    R    U    L   C    E   S  .    V   T    E   S   S   R    L   N    2    V   A    B    O     Í     Á    E   0  .    V   C    N    C    O    V   2

   O    T   4  .    B    6    S

   )    l   a   c   o    E   L    (    D    E    R    D    O    A    D    D    I    A    L   S    O    U    C    G    S    E   I    R    V

   A    S   Ç    P   A    A    R    L   P    F    S   A    D    O    O  .    D     Ã    S    O    A    T   Ç    A    N    N    I    L    E   I   U    T    M    Q    N    A     Á    E    H    V   M    C    E   E   E    F   D    D

 .    5    1    S  .    E    R    3    T    O    O    A    N    D     Ã    E    G    A    Ç    U    R    R    L   O    A    E   E    F   A    S    C    N    I    S   E   R    R    C    E   E   A    E    N    D    D    P   I    V

   O    7    T   1  .    B    5    S   2

   8  .    2    3  .    O    B    B    A

   E    B    E    D    O     Ã    Ç    A    L    I    T    N    E    V

 .    2    S    A    O    2  .    D     Ã    2    E   Ç  .   O    A    D    L    A    E   G     Ã    A    C    D    S   I    R    P   Ç    A    F   I    E    O    A    I    C    B    S    R    C    R    N    T   S   M    I    B    R    L    R    E    I   E   O    U    F   D    B    L   P   V

   O    T   5  .    B    6    S

  a

   3    4  .    5    1  .    O    T    B    S

   1    0    0    V    0    3

   S    P    A    L    F

   S    P    A    L    F

   O    T   6  .    6    B    S

   O    0    T   4  .    B    5    S   1

  a

 .    O    D  .    I    5    L   M    I   0  .    A    R    2    P    I   P    O    C    M     Ã    N    I   O    Ç    C    R    E    P   R  .    S    A    T    R    S    I   E    E    S   D    V

  e   m   r   a    l   a      C

   S    P    A    L    F

   O    1    T   4  .    B    5    S   1

   A    E   G    L    R    O    A    R    T   C  .    S   O    N    E   E    O    L    D    C     Ó    E   E    E    D    D    L   D    A    A    X    I   U    S    A    I    C    V

 .    )    M    C    E   C    (    D    E    R    D    O    A    D    D    I    A    L   S    O    U    C    G    S    E   I    R    V

   S    P    A    L    F

   O    T   7  .    6    B    S

   1    2  .    6    0  .    O    T    B    S

   8    2    /    A    F

   B    B    E    D    O     Ã    Ç    A    L    I    T    N    E    V

 .    O    1    T   1  .    B    6    S

   0    1  .    6  .    O    T    B    S

 .    O    2    T   1  .    B    6    S

5.2.5.1 Exercício Proposto 1 ) De acordo com o que foi estudado até o momento, analise a instalação de ar comprimido do navio que estiver embarcado ou de um que possa visitar, dando atenção especial ao sistema de ar de controle.  Tome como exemplo o análise do sistema de desumificador de ar do navio Nilza,

descrito a seguir. Exemplo de um sistema desumidificador de Ar de Controle de um Navio: A unidade desumificadora compõe-se basicamente de um sistema de refrigeração, que opera com freon R-12, e de um trocador de calor. Remove a umidade, poeira e o óleo do ar de controle. As partículas são eliminadas por filtragem. A umidade é removida, resfriando-se o ar até o ponto de orvalho. O condensado é drenado.  Preparação da Unidade

a - Verificar se óleo do cárter do seu compressor está a nível de serviço. b - Verificar  se as correias de acionamento do compressor estão tencionadas corretamente.

 Nota – As válvulas 32V070 e 32V071 deverão ser totalmente abertas e depois fechadas

½ volta a fim de permitir a operação do manômetro e do mano-vacuômetro. Para operação normal a válvula 32V072 deverá ser totalmente aberta, a fim de fechar a conexão de recarga de freon.  Operação da Unidade

a - No grupo demarrador n.º 1, fechar o disjuntor. b - No painel de controle local, fechar o disjuntor, a luz indicadora da energia acenderá, e a operação será controlada automaticamente.  Verificações Durante a Operação

a - Verificar  se a pressão de descarga do compressor está dentro da faixa normal de operação 6,0 a 11 Kg/cm2. b - Verificar  se a pressão de aspiração do compressor está no intervalo compreendido entre 0,1 e 2,0 Kg/cm2. c - Verificar  a válvula 32V070 de aspiração do compressor. Em operação normal, essa válvula deverá ficar úmida; se estiver coberta de gelo, será necessário um ajuste na válvula de expansão 32V073. d - Verificar o nível do óleo do compressor. e - Verificar se há ruídos anormais. 222

f - Observar se as correias de acionamento do compressor não estão deslizando. g - Verificar o estado de limpeza da colmeia do condensador. h - Observar o período de troca da sílica-gel do secador.  Parada da Unidade

a - Fechar a válvula CA068V de entrada de ar no desumidificador. b - No painel local, pressionar o botão de parada e abrir o disjuntor.  Dispositivo de Segurança

Os seguintes dispositivos foram instalados no sistema a fim de proteger a unidade desumidificadora de ar: a - um termostato pára o compressor, quando a temperatura de saída do ar do evaporador cai para 5ºC e parte o mesmo quando alcança 7ºC; b - um pressostato pára o compressor, quando a pressão de aspiração cai par 0,1 Kg/cm2 e parte o mesmo quando alcança 1,5 Kg/cm2; c - um pressostato pára o compressor quando a pressão de descarga atinge 14,0 Kg/cm2. A partida do compressor deverá ser feita manualmente, rearmando-se o disjuntor e pressionando-se o botão de partida; d - um termostato com alarme de temperatura tempera tura alta na saída do ar de controle do desumidificador.

223

32V073

       S        T

    R     O     D     A     C     E     S

    2     7     0     V     2     3

28V017     O     I     R     Ó     O     T     D     I     A     E     U     V     D     Q     R     Í     E     L     S     E     R

    O     T     N     E     M     A     I     R     E     F     D     S     R     E     A     R

       A       H        T

       S        T

    V     2     1     1     A     C

    R     O     D     A     S     N     E     D     N     O     C

CA067V

    V     3     1     1     A     C     R     A    E     L     E    O     1    D     R  .     6    A    T  .    M     N     2     O     E     T     R     C     S     E     I    E     V     S    D

    V     8     6     0     A     C

CA003V

CA074V

CA069V

    R     E     A     L     E     O     1    D     R  .     T     5    A  .     N     2    M     O     E     T     R     C     S     E     E    I     V    S     D     R     E     A     L     E     O     1    D     R  .     T     6    A  .    M     N     2     O     E     T    C     R     E    S     I    E     V    S     D

    1     7     0     V     2     3        S        P

    0     7     0     V     2     3

    R     O     S     S     E     R     P     M     O     C

       S        P

       T        P        S        A

Fig. 5.14 – Sistema desumidificador de ar de controle de um navio.

224

5 . 3 ELEMENTOS DOS CIRCUITOS PNEUMÁTICOS 5.3.1 Características dos Circuitos Pneumáticos Pneumáticos

Os circuitos pneumáticos empregam energia do ar comprimido para executar o trabalho e são constituídos por elementos interligados, de forma adequada, por meio de tubos. Os componentes dos circuitos pneumáticos são classificados como elemento: a - emissor de sinal; b - de comando; e c - de trabalho. Eles se destinam a assegurar que a distribuição de ar ao cilindro ou aos cilindros seja feita no momento exato. A figura 5.15 ilustra esses elementos. O elemento de trabalho, em sua maioria, é um cilindro com êmbolo, o qual executa um movimento de translação quando se introduz alternadamente, nas câmaras, ar comprimido. Os elementos emissores de sinais e os de comando são denominados válvulas de controle direcional. A denominação “válvula” é válida, considerando-se que é a linguagem empregada internacionalmente para esse tipo de construção. De acordo com a Norma DIN/ISO1219 e conforme a recomendações da Comissão Européia de Transmissões Óleo-Hidráulicas e Pneumáticas (CETOP), as válvulas são definidas como:

 Elementos de comando para partida, parada e direção ou regulagem. As válvulas regulam também a pressão ou vazão do fluido armazenado em um reservatório ou movimentado por uma bomba. Segundo suas funções elas se subdividem em 5 grupos: 1. 2. 3. 4. 5.

válvulas de Controle Direcionais (VCD); válvulas de Bloqueio; válvulas de Controle de Pressão; válvulas de Controle de Fluxo (vazão); e válvulas de Fechamento.

225

Fig. 5.15 – Estrutura dos elementos dos circuitos pneumáticos.

5.3.2 Designação dos Elementos Pneumáticos

Para designar os elementos pneumáticos ou identificar uma ligação correta entre eles, faz-se uso de um dos seguintes métodos: a) designação/identificação designação/identifi cação por algarismos; b) designação/identificação designação/identifi cação por letras. 5.3.2.1 Designação por Algarismo

A Norma ISO 5.599 recomenda que as numerações sejam feitas conforme demonstrado na tabela 5.1, a seguir. Mas existem várias possibilidades de representação através de algarismos, que são encontradas nos circuitos pneumático e eletropneumático.

226

 Um tipo de designação/identificação muito empregada consiste em designar o elemento por um número de grupo e de um sistema de numeração corrente no interior do grupo. Por exemplo: Elemento número 12, grupo 4 Divisão de grupos: •

•

Para todos os elementos do abastecimento de energia.

Grupo 0:

Para designação das diversas cadeias de comando (normalmente um Grupo 1, 2, 3....: número de grupo por cilindro).

Sistemas por numeração corrente: •

Identificação do elementos de trabalho.

0

•

Identificação do elementos de comando.

1

Todos os elementos que influenciam o avanço do elemento de trabalho.

(números pares) 2, 4, ....

Todos os elementos que influenciam o retorno.

(números impares) 3, 5, ....

Identificação dos elementos que ficam entre o elemento de comando e o elemento de trabalho, p. ex. válvulas de fluxo.

01, 02...:

•

•

•

As figuras 5.16 e 5.17 mostra a correspondência das designações com os elementos.

 Entretanto, ressalta-se, que esta correspondência unívoca a cada grupo ou ao avanço ou retorno de um elemento de trabalho não pode ocorrer sempre. sempre. Em comandos mais complexos, existem, na maioria das vezes, sobreposições, i. e., sinais de um elemento agem sobre diversos grupos.

Fig. 5.16 – Designação/identificação por número.

227

5.3.2.2 Designação Por Letras

Este tipo de designação é aplicado principalmente no desenvolvimento metódico de esquemas, onde há necessidade de operações de cálculo ou onde as relações podem ser efetuadas de modo mais simples e de fácil supervisão através de letras.

 Elementos de trabalhos são designados por letras maiúsculas, elementos de sinais ou chaves fim de curso com letras minúsculas.

Fig. 5.17– Designação/identificação por letra.

Observação - As chaves fim de curso (elementos de sinal) são influenciadas pela haste do cilindro que os aciona. As figuras 5.16 e 5.17 mostra esta correspondência. •

•

•

Designação dos elementos de trabalho (cilindros).

A,B,C,.

Designações das chaves fim de curso acionadas na posição final traseira dos cilindros A, B, C,...

a, b, c,

Designações das chaves fim de curso acionadas na posições final dianteira dos cilindros A, B, C, ...

a1,b1,c1,

 Convém chamar atenção sobre o fato de que existe a possibilidade, analogamente à

eletricidade, de utilizar uma combinação de algarismos e letras para a designação dos elementos.  Nos manuais da FESTO, nas ligações das válvulas, as vias são identificadas com letras

maiúsculas conforme Norma DIN, ou por números conforme Norma ISO. A tabela a seguir demonstra essa forma de identificação.

228

TIPO DE LIGAÇÃO

DIN

ISO

•

Linha de alimentação (entrada) ou de pressão

P

1

•

Vias para utilização (saídas)

A, B, C, D

2, 4, 6

•

Escapes (exaustão)

R, S, T

3, 5, 7

•

Linhas de comando (pilotagem)

Z, Y, X

12, 14, 17

5.3.3 Simbologia dos Elementos Elementos dos Circuitos Circuitos Pneumáticos

 Neste momento, vamos estudar os principais símbolos empregados para os elementos

dos circuitos pneumáticos, por entendermos ser muito importante que todos os profissionais que lidam com sistemas pneumáticos demonstre segurança na leitura e interpretação dos circuitos pneumáticos. E a forma mais fácil de adquirir esse conhecimento é familiarizar-se com esses símbolos.

Os símbolos indicam somente a função desempenhada pelos elementos, e não a sua construção interna, a qual estudaremos mais adiante. A seguir veremos os principais símbolos empregados. 5 . 3 . 3 . 1 S i m b o l o g i a d a s V á l vu vu l a s d e C o n t r o l e D i r e c i o n a l

Cada tecnologia apresenta propriedades e características básicas bastante determinadas dos elementos, cujo conhecimento é indispensável para o projeto de circuitos capazes de funcionar. Na Pneumática, deve-se pensar na diversidade de estrutura dos elementos, por exemplo nas propriedades construtivas das válvulas, como válvulas de esfera, válvulas de assento e nas propriedades resultantes como o comportamento de comutação (gradativo ou por impulsos), força de acionamento, comportamento de vazão (um único sentido ou ambos), etc. Para o projeto de esquemas existem as mais diversas possibilidades. Um fato, entretanto, é comum a todos: podem ser compostos a partir de determinados circuitos fundamentais fixos. Isto significa que o conhecimento destes circuitos fundamentais é indispensável. E estes mostram as possibilidades de utilização e campos de aplicação dos elementos individuais. Todos os equipamentos devem ser representados no esquemas na posição inicial de comando. Caso isto não seja possível ou caso não se proceda desta maneira, é necessário fazer uma observação. Quando válvulas com posição normal forem desenhadas em estado acionado, isto deve ser indicado, por exemplo, por meio de seta ou, em caso de chave fim de curso, desenho do ressalto.

229

Definição das posições segundo DIN 24300  Posição normal: posição de comando ocupada pelas partes móveis da válvulas, quando esta não estiver ligada ( para válvulas com existência de reposicionamento)

 Posição inicial: posição que as partes móveis da válvulas ocupam após a sua  montagem em uma instalação e ligação da pressão da rede e com a qual o programa  de comutação previsto inicia. •

As posições das válvulas são representadas por meio de quadrados. Fig. 5-18a

•

•

O número de quadrados unidos indica o número de posições que uma válvula pode assumir. Exemplo, duas posições.

Fig. 5-18 b

Válvula com três posições de comando. Posição central = posição de repouso. Fig. 5-18 c

O funcionamento é representado simbolicamente dentro dos quadros: •

•

•

•

As linhas indicam as vias de passagem. As setas indicam o sentido do fluxo.

Fig. 5.19a

Os bloqueios são indicados dentro dos quadrados com traços transversais.

Fig. 5.19b

A união de via dentro de uma válvula é simbolizada por um ponto.

Fig. 5.19c

As conexões (entrada e saída) serão caracterizadas por traços externos e o número de traços indica o número de vias.

Fig. 5.19d

O triângulo é o símbolo que representa a via de escape (exaustão). •

Escape livre (sem conexão).

•

Escape dirigido (com conexão).

Fig. 5.19e

Fig. 5.19f

As VCDs são identificadas em função do número de vias (conexões) e do número das posições de comando. A simbologia empregada é demonstrada nas figuras 5.20(a) até 5.20(l).

 O primeiro número indica a quantidade de vias e o segundo número indica a

quantidade das posições de comando da válvula. As conexões de pilotagem não são consideradas como vias. 230

DENOMINAÇÃO

VCD de 2 vias e 2 posições (2/2).

POSIÇÃO

SÍMBOLO

Fechada.

Fig. 5.20 a VCD de 2 vias e 2 posições (2/2).

Aberta. Fig. 5.20 b

VCD de 3 vias e 2 posições (3/2).

Fechada. Fig. 5.20 c

VCD de 3 vias e 2 posições (3/2).

Aberta. Fig. 5.20 d

VCD de 3 vias e 3 posições (3/3).

Centro fechado. Fig. 5.20 f

VCD de 4 vias e 2 posições (4/2).

VCD de 4 vias e 3 posições (4/3).

Uma via em pressão. Uma via em exaustão.

Fig. 5.20 g

Centro fechado. Fig. 5.20 h

VCD de 4 vias e 3 posições (4/3).

Centro aberto para exaustão. Fig. 5.20 i

VCD de 5 vias e 2 posições (5/2).

VCD de 5 vias e 3 posições (5/3).

Uma via de pressão. Dois orifícios de escape.

Fig. 5.20 j

Três posições de fluxo. Fig. 5.20 k

VCD de 5 vias e 4 posições (5/4).

Quatro posições de fluxo. Fig. 5.20 l

Tipos de Acionamento

De acordo com as normas técnicas, os símbolos dos elementos de acionamento são desenhados horizontalmente no lado dos retângulos. Normalmente no retângulo da 231

esquerda, representa-se o avanço e no retângulo da direita o retorno. O acionamento das válvulas, dependendo da necessidade do projeto, pode ser feito como demostrado na simbologia a seguir. TIPO DE ACIONAMENTO

SIMBOLOS

Geral

Botão

Alavanca

Pedal

Carne

Mola

Rolete

Rolete escamoteável (gatilho)

MUSCULAR

MECÂNICO

PNEUMÁTICO

ELÉTRICO

COMBINADO

Por Por Por pressão acréscimo de decréscimo diferencial pressão de pressão (positivo) (negativo)

Por acréscimo de pressão na válvula de pré-comando (servopiloto positivo)

Por decréscimo de pressão na válvula de pré-comando (servopilotonegativo)

Eletroímã (bobina solenóide) Solenóide com dois enrola- Solenóide com dois com um enrolamentos ativos mentos ativos no mesmo enrolamentos ativos em sentido sentido contrário

Por solenóide e válvula de pré-comando pneumático

Por solenóide ou válvula de précomando

Fig. 5.21 – Tipos de acionamentos das VCD.

Exemplo1: •

Válvula de controle direcional de 3 vias, 2 posições, acionada por alavanca, retorno por mola e escape dirigido. Fig. 5.22a

Exemplo2: •

Válvula de controle direcional de 4 vias, 2 posições, comandada por servopiloto-positivo e escape livre.

Fig. 5.22b

232

5 . 3 . 3 . 2 S i m b o l o g i a d a s V á l v u l a s d e Bl Bl o q u e i o

▪

Válvula de retenção sem mola Fig. 5-23a

▪

Válvula de retenção com mola Fig. 5.23b

▪

Válvula de retenção comandada Fig. 5.23c

▪

Válvula alternadora (elemento lógico OU) Fig. 5.23d

▪

Válvula de escape rápido Fig. 5.23e

▪

Válvula de simultaneidade (elemento E)

Fig. 5.23f

5 . 3 . 3 . 3 S i m b o l o g i a d a s V á l v u l a s d e Pr Pr e s s ã o

▪

Válvula limitadora de pressão regulável (alívio) Fig. 5.24a

▪

Válvula de seqüência regulável com escape Fig. 5.24b

▪

Válvula reguladora de pressão sem orifício de escape Fig. 5.24c

▪

Válvula reguladora de pressão com orifício de escape Fig. 5.24d

233

5 . 3 . 3 . 4 S i m b o l o g i a d a s Vá Vá l v u l a d e F l u x o ▪

Válvula de fluxo com estrangulamento constante Fig. 5.25a

▪

▪

▪

Válvula de diafragma com estrangulamento constante Válvula reguladora de fluxo com estrangulamento regulável nos dois sentidos

Fig. 5.25b

Fig. 5.25c

Válvula reguladora de fluxo com acionamento manual Fig. 5.25d

▪

Válvula reguladora de fluxo com acionamento por rolete e retorno por mola Fig. 5.25e

▪

Válvula reguladora de fluxo unidirecional com retorno livre Fig. 5.25f

▪

Válvula reguladora de fluxo unidirecional com diafragma e retorno livre Fig. 5.25g

5 . 3 . 3 . 5 S i m b o l o g i a d e E l e m e nt n t o s d e Tr T r a n s m i s s ã o de de E n e r g i a

▪

Válvula de fechamento.

▪

Silenciador.

▪

Reservatório pneumático (acumulador).

▪

Filtro.

Fig. 5.26a

Fig. 5.26b

Fig. 5.26c

Fig. 5.26d

▪

Separador de água com dreno manual. Fig. 5.26e

234

▪

Separador de automático.

água

com

dreno Fig. 5.26f

▪

Filtro com separador de água com dreno automático. Fig. 5.26g

▪

Secador de ar. Fig. 5.26h

▪

Lubrificador. Fig. 5.26i

▪

Unidade de conservação. Fig. 5.26j

▪

Resfriador (refrigerador). Fig. 5.26k

5.3.3.6 Simbologia dos Cilindros Pneumáticos ▪

Cilindro de simples ação com retorno por força externa. Fig. 5.27a

▪

Cilindro de simples ação com retorno por mola. Fig. 5.27b

▪

Cilindro de dupla ação com haste de êmbolo unilateral. Fig. 5.27c

▪

Cilindro de dupla ação com haste de êmbolo passante. Fig. 5.27d

235

▪

Cilindro diferencial com haste de êmbolo reforçada. Fig. 5.27e

▪

Cilindro de dupla ação com amortecimento regulável em ambos os lados. Fig. 5.27f

5 . 4 VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL (VCD) As VCDs são empregadas para fazer a distribuição do ar de controle. Seu funcionamento é semelhante ao das válvulas de distribuição de vapor  das antigas máquinas alternativas a vapor, ou seja, uma VCD comunica alternadamente a fonte de ar de controle a cada uma das câmaras do cilindro e, ao mesmo tempo, assegura um escape do ar contido na outra câmara.

 Os tipos mais comuns de VCD possuem saídas binárias, isto é, ou um ou zero. São válvulas de duas posições que permanecem em uma posição até que seja aplicado um sinal na direção oposta (de comutação).  Quando a válvula estiver na sua posição de repouso normalmente fechada, dizemos

que ela é NF e quando estiver normalmente aberta, dizemos que é NA. Em inglês NF é igual a NC e NA é igual a NO. 5.4.1 Características de Construção Construção

As características de construção das válvulas determinam sua vida útil, força de acionamento, possibilidade de ligação e tamanho. Segundo a construção, temos os seguintes tipos: a) válvulas de sede:

a1 - Válvulas de sede esférica; a2 - Válvulas de sede prato;

b) válvulas corrediças:

b1 - Corrediça longitudinal (carretel); b2 - Corrediça plana longitudinal ( comutador); e b3 - Corrediça giratória (disco).

236

5.4.2 Válvulas de Sede Sede

As válvulas de sede também são denominadas de válvulas de assento. Destacam-se as seguintes características:

a - São de construção simples; b - para vedação dos orifícios (vias), geralmente emprega-se um elastômetro (borracha) como elemento vedante;

c - possuem poucas peças de desgaste; d - tem uma longa vida útil; e - são robustas e insensíveis a sujeira; f - a força de acionamento é relativamente alta, pois é necessário vencer a força da mola de retorno e a pressão do ar comprimido que age sobre a área do elemento de vedação. Em função do elemento vedante estás válvulas, classificam-se em: a)

válvulas de esfera;

b)

válvula de prato; e

c)

válvula de cone.

5 . 4 . 2 . 1 V á l v u l a s d e Se Se d e T i p o E s f e r a .

A s válvulas de sede esférica se caracterizam por suas reduzidas dimensões e por sua simplicidade. E o acionamento pode ser realizado por meio manual ou mecânico. Funcionamento

Neste tipo de válvula uma mola força a esfera contra a sede evitando que o ar comprimido passe da via de pressão (P) para a via de trabalho (A). Acionando-se a válvula, afasta-se a esfera da sede. Para isto, é necessário vencer a força da mola e a força do ar comprimindo.

SÍMBOLO – Fig. 5-28b.

Identificação: VCD de 2 posições (aberta e fechada), 2 vias, pois há um orifício de entrada e um de saída (P e Fig. 5.28a – Válvula de sede esférica. A), normalmente aberta (NA), acionamento por cames e retorno por mola. 237

Se for construído um canal de exaustão passando pela haste de acionamento, as válvulas de esfera podem ser empregadas também como válvulas direcionais de 3/3 vias.  No exemplo ao lado temos uma

válvula de controle direcional (VCD) de 3 vias, pois há um orifício de entrada, um de saída e um de escape (P, A e R), 2 posições (aberta e fechada), NF acionamento mecânico por cames e retorno por mola. SÍMBOLO – Fig. 5.29b.

Fig. 5.29a – Válvula de sede esférica 3/3 vias.

5 . 4 . 2 . 2 V á l v u l a d e Se Se d e T i p o P r a t o

 O princípio estabelecido para a sede de prato é de que um pequeno movimento do prato libera uma grande área para o fluxo do ar.

 As válvulas de sede de prato possuem um tempo de comutação curto e podem

ser de prato único ou de prato duplo.

Fig. 5.30b – Válvula de sede tipo prato duplo – VCD 3/2 vias NF.

Fig. 5.30a - Válvula de sede tipo prato único– VCD 3/2 vias NA.

SÍMBOLO – Fig. 5.30d.

SÍMBOLO – Fig. 5.30c.

238

Exaustão cruzada

Em algumas válvulas que possuem movimento lento, pode ocorrer que, ao ser acionada, sejam interligados, num campo limitado, todos os três orifícios (vias): P (1), A (2) e R (3) o que provoca um escape livre de um grande volume de ar, sem que seja aproveitado para o trabalho. A isso denominamos de “exaustão cruzada”. A válvula mostrada na fig. 5.30b é um exemplo. Para evitar exaustão cruzada são construídas válvulas de sede de prato único . Segundo este princípio não existe perda de ar quando de uma comutação lenta. A fig. 5.31 ilustra uma válvula desse tipo. Funcionamento das válvulas de sede de prato único (sem cruzamento)

No exemplo da figura 5.3, temos uma válvula de 3 vias, pois tem uma via de entrada (P), uma via de saída (A) (A) e uma via de escape (R), 2 posições de comando (fechada e aberta) é normalmente fechada (NF), o acionamento é mecânico por cames e o retorno é por mola. Na posição de repouso, a via P está bloqueada pelo prato e a via A comunicandose com a via R. Dizemos então que esta em escape ou exaustão. Havendo um pequeno acionamento do cames é fechado primeiro a passagem de A para R (escape), pois essa via é vedada pela haste do cames. Empurrado ainda mais o cames, o prato afasta-se da sede, abrindo a passagem P para A; o retorno se dá por meio da mola.

Fig. 5.31a – Válvula de sede tipo prato 3/2 vias, NF– Posição Repouso.

Fig. 5.31b - Válvula de sede tipo prato 3/2 vias, NF– Posição Acionada.

Identificação: VCD 3/2 vias, NF, acionamento por cames e SÍMBOLO – Fig. 5.31c retorno por mola

 As válvulas direcionais de 3/2 vias são utilizadas para comandar cilindros de ação simples ou como emissores de sinal para pilotar válvulas de comando.

239

Um outro exemplo de válvula sede tipo prato 3/2 vias é a normalmente aberta (NA), mostrada na figura 5.32. Nesta, na posição de repouso há comunicação da via P com a via A, por esta razão dizemos que esta aberta; ao ser acionada, é fechada primeiramente a ligação P  A, com um prato e posteriormente é ligada as vias A  R através de um segundo prato. Uma mola retorna o cames com os dois pratos para posição inicial.

Fig. 5.32a - Válvula de sede tipo prato 3/2 vias, NA  – Posição Repouso.

Fig. 5.32b - Válvula de sede tipo prato 3/2 vias, NA – Posição Acionada. SÍMBOLO – Fig. 5.32c

Identificação: VCD 3/2 vias, NA, acionamento mecânico por cames, retorno por mola e escape livre.

Combinando duas válvulas de 3/2 vias, construídas com sede de prato, obtemos uma válvula direcional de 4/2 vias, sendo uma válvula em posição inicial fechada e a outra em posição inicial aberta (figura 5.33a e b).

 Esta válvula é livre de exaustão cruzada.  As VCD 4/2 vias são usadas em comando de cilindro de dupla ação, como mostrado

na figura 5.67 (elemento 1.1). Nas válvulas de 4 posição e 2 vias, como a da fig. 5.33a e b, na posição de repouso, estão abertas as vias de 1 para 4 e de 2 para 3. Ao serem acionados simultaneamente os dois cames, serão fechadas as vias de 1 para 4 e de 2 para 3. Empurrando-se ainda mais os cames até que os pratos desloquem a mola de retorno, serão comutadas as vias de 1 para 2 e de 4 para 3.

240

Fig. 5.33a - Válvula de sede tipo prato 4/2 vias, NA – Posição Repouso.

Fig. 5.33b - Válvula de sede tipo prato 4/2 vias, NA  – Posição Acionada.

Identificação: VCD 4/2 vias, NA, acionamento por cames, retorno por mola e escape livre.

SÍMBOLO – Fig. 5.33c.

Uma outra variante de válvula de sede tipo prato de 3/2 vias é mostrada no exemplo da figura 5.34. Na verdade o que muda, em relação a da figura 5.31a é o tipo de acionamento que passa a ser por ar de controle.

Fig. 5.34a - VCD de sede tipo prato com acionamento por ar – Posição Repouso. Fig. 5.34b - VCD de sede de prato com acionamento por ar – Posição Acionada.

Identificação: VCD 3/2 vias, NF, acionamento por ar de comando, retorno por mola e escape livre.

241

SÍMBOLO – Fig. 5.34c

Neste exemplo, na posição de repouso, não há pressão de ar de comando na via Z, então a via P esta bloqueada e a via A comunica-se com a via R. Na posição acionada, haverá pressão de ar de comando na via Z, que desloca o pistão de comando, o qual fecha a via R e aciona o prato, que libera a comunicação da via p com a via R. Cessada a ação do ar de comando, uma mola empurra o conjunto para posição de repouso. Exemplo 2  Uma outra VCD com princípio de sede de prato de 3/2 vias pilotada por ar é ilustrada na

figura 5.35. A pressão mínima de acionamento é de 120 Kpa (1,2 bar); a pressão de trabalho é de 600 Kpa ( 6 bar). A faixa de pressão está entre 120 Kpa a 800 Kpa ( 1,2 a 8 bar). A vazão nominal Qn é de 100 l/min.

Fig. 5.35a - VCD de sede tipo prato 3/2 vias, NF e com membrana – Posição de repouso.

Fig. 5.35b - VCD de sede tipo prato 3/2 vias, NF e com membrana – Posição acionada.

Funcionamento: A pressão de comando na conexão Z aciona uma membrana ligada ao pistão de comutação, afastando o prato de sua sede, comunicando-se, assim, as vias P com A e fechando a via R. Cessada a pressão de ar na conexão Z, uma mola empurra o pistão para a posição inicial, fechando a via P e comunicando as vias A com R.

SIMBOLO – Fig. 5.35c.

5.4.2.3 Válvula Direcional Tipo Assento Flutuante

As válvulas baseadas no princípio de assento flutuante são do tipo biestável, ou seja, são comutadas por impulsos alternados, ou melhor, mantêm a posição de comando até receber um novo impulso. A figura 5.36 exemplifica uma VCD 5/2 vias baseada nesse princípio.

242

Fig. 5.36a – VCD tipo assento flutuante - Posição repouso. Fig. 5.36b – VCD tipo assento flutuante – Posição acionada.

Funcionamento - O pistão de comando desloca-se como no sistema de corrediça, ao ser submetido à pressão. No centro do pistão de comando encontra-se um prato com anel vedante, o qual seleciona as vias de trabalho A e B, com a via de entrada P de pressão. A exaustão é feita através das vias R e S. É uma VCD 5/2 vias, pilotada por ar. 5.4.2.4 Válvula de Controle Servocomandada

Direcional

de

SIMBOLO – Fig. 5.36c.

Sede

de

Prato

 O sistema de servocomando é empregado para reduzir a força de atuação em válvulas direcionais com comando mecânico.

Seu emprego depende da força de acionamento requerida para a válvula. Em válvulas de 1/8” a pressão de serviço fica em torno de 600Kpa (6 bar) e força de acionamento resulta num valor de 1,8N (0,180 Kp). Funcionamento:  A válvula piloto é alimentada por meio de uma pequena passagem com o canal de

alimentação P. Acionando a alavanca do rolete, abre-se a válvula de servocomando. O ar comprimido flui para a membrana e movimenta o prato da válvula principal para baixo.  A comutação da válvula é feita da seguinte forma: primeiro, fecha-se a via de A para R,

depois, abre-se a via de P para A.  O retorno é feito após soltar-se a alavanca do rolete. Isto provoca o fechamento da

passagem do ar para a membrana, e posterior exaustão.  Uma mola repõe o pistão de comando da válvula principal na posição inicial.

243

Fig. 5.37b - VCD de sede de prato, acionada por rolete com servocomando, 3/2 vias NF. Posição acionada.

Fig. 5.37a - VCD de sede de prato, acionada por rolete com servocomando, 3/2 vias NF. Posição de repouso.

VCD de 3 vias, 2 posições, acionamento por rolete, servocomandada, normalmente fechada (NF) e retorno por mola.

SÍMBOLO – Fig. 5.37c.

Este tipo de válvula pode ser utilizada como válvula normalmente fechada (figura 537) ou aberta (figura 5-38). É necessário apenas intercambiar as vias P e R e deslocando em 180° o cabeçote de acionamento. acionament o.

Fig. 5.38a - VCD de sede de prato, acionada por rolete com servocomando, 3/2 vias NA. Posição de repouso.

Fig. 5.38a - VCD de sede de prato, acionada por rolete com servocomando, 3/2 vias NA. Posição acionada.

Válvulas direcional de 3/2 vias, acionamento por rolete, servocomandada, NA e retorno por mola.

244

SÍMBOLO Fig. 5.38c.

Em válvulas direcionais servocomandadas de 4/2 vias serão, através da válvula piloto, acionadas simultaneamente duas membranas e dois pistões de comando que comunicam as vias de ligação. A força de acionamento não se altera; é de 1,8 N (0,180 Kp).

Fig. 5.39a - VCD de sede de prato, acionada por rolete com servocomando, 4/2 vias NA. Posição de repouso.

Fig. 5.39b - VCD de sede de prato, acionada por rolete com servocomando, 4/2 vias NA. Posição acionada.

VCD de 4 vias 2 posições, acionamento por rolete, servocomandada, e retorno por mola. Designação por número.

SÍMBOLO Fig. 5-39c

5.4.3 Válvulas Corrediças

Os diversos pontos de ligação das válvulas corrediças serão interligados e fechados por pistões corrediços, comutadores corrediços ou discos giratórios. 5 . 4 . 3 . 1 V á l v u l a C o r r e d i ç a L o n g i t u d in in a l

Fig. 5.40a – VCD tipo corrediça longitudinal, 5/2 vias. Posição de repouso.

Fig. 5.40b – VCD tipo corrediça longitudinal, 5/2 vias. Posição acionada.

VCD de 5 vias, 2 posições, pilotada por ar, normalmente para a posição de repouso.

245

SÍMBOLO Fig. 5-40c.

As principais características destas válvulas são: a - Este Este tipo de válvula vál vula tem como elemento de comando um pistão que seleciona as ligações mediante seu movimento longitudinal. b - A força de acionamento é pequena, pois não é necessário vencer a pressão do ar ou da mola, ambas inexistentes (como nos princípios de sede esférica e de prato). c - Neste tipo de válvulas são possíveis todos os tipos de acionamento: manual, mecânico, elétrico e pneumático. O mesmo é válido também para o retorno à posição inicial. d - O curso é relativamente mais longo do que as válvulas de assento assim como os tempos de comutação.

 A vedação neste tipo de válvula corrediça é a conhecida vedação “metal sobre metal”, da hidráulica.

É bastante problemática; por isso, requer um perfeito ajuste da corrediça no corpo da válvula. A folga admitida não deve ser maior do que 0.002 a 0,004 mm. Uma folga maior provocaria grandes vazamentos internos. Para maior eficiência empregam-se três tipos de vedação, conforme mostradas nas figuras 5.43 a, b e c:

Fig. 5.41 a – VCD tipo corrediça longitudinal, 5/2 vias. Vedação com anéis O-Ring.

Fig. 5.41b - VCD tipo corrediça longitudinal, 5/2 vias. Vedação com guarnições duplas tipo copo montadas no pistão (dinãmico).

246

Fig. 5.41c - Vedação com guarnições duplas com anéis O-Ring montadas no corpo da válvula (estático).

As aberturas das vias para passagem de ar podem ser distribuídas na circunferência da bucha do pistão, evitando assim danificações dos elementos vedantes, conforme é mostrado nas figuras 5.41 a, b e c.

Fig. 5.42a – VCD tipo corrediça de acionamento manual. Posição de repouso.

Fig. 5.42b – VCD tipo corrediça de acionamento manual. Posição acionada.

Por deslocamento da bucha, serão comunicadas as vias de P para A ou de A para R. Esta válvula, de construção simples, é utilizada como válvula de fechamento (alimentação geral) antes da máquina ou do dispositivo pneumático. É uma VCD de 3 vias por 2 posições, acionamento manual e normalmente fechada.

SÍMBOLO - Fig. 5.42c.

5 . 4 . 3 . 2 V á l v u l a C o r r e d i ç a P l a n a L o n g i t u di di n a l

Esta construção tem para comutação um pistão de comando. A seleção das ligações é feita por uma corrediça plana adicional. A corrediça se ajusta automaticamente pela pressão do ar e pela mola montada. As câmaras de ar são vedadas por anéis O-Ring montados no pistão de comando; não existem furos na camisa do pistão, que poderiam provocar danificação na vedação.

247

Fig. 5.43a – VCD tipo corrediça plana longitudinal pilotada por ar, 4/2 vias. Posição de repouso.

Fig. 5.43b – VCD tipo corrediça plana longitudinal pilotada por ar, 4/2 vias. Posição de acionada. acio nada.

 A comutação é feita por impulso pneumático. Mediante um breve sinal pneumático na ligação de comando Y, a corrediça une P com B e A com R. Outro sinal do lado Z liga P com A e B com R. Não havendo ar para comando, a válvula permanece em posição estável até que seja dado outro sinal do lado oposto (comportamento biestável).

SÍMBOLO - Fig. 5.43c.

5 . 4 . 3 . 3 C o m a n d o p o r Im I m p u l s o B i l a t e r a l d e P r e ss ss ã o :

Uma outra forma de comandar uma válvula corrediça plana longitudinal é por alívio de pressão (impulso negativo). A figura 5.44 ilustra este tipo.

Fig. 5.44a – VCD tipo corrediça plana longitudinal de 4/2 vias. Comando por alívio bilateral de pressão. Posição de repouso.

Fig. 5.44b – VCD tipo corrediça plana longitudinal de 4/2 vias. Comando por alívio bilateral de pressão. Posição acionada.

Neste tipo de válvula existe equilíbrio de forças, visto que, havendo ar comprimido na via P, ambos os lados do pistão de comando também ficam sob pressão. Para isso, existem em ambos os lados do pistão de comando pequenos orifícios, os quais estão ligados com o canal P.

248

SÍMBOLO - Fig. 5.44c

Funcionamento

 Não havendo ar de comando no canal  Y, a pressão cai deste lado e, existindo ar de comando no canal Z, haverá uma pressão maior, que empurra o pistão de comando para o lado despressurizado. Desta forma, a via P será ligada com a via B, e a via de trabalho A com o escape R.  Após fechar o canal de comando  Y, a pressão aumenta outra vez nesta câmara, e o pistão permanece em sua posição até que, por abertura do canal de comando Z, ocorra uma comutação em direção contrária. Isto resulta numa comunicação da segunda via de trabalho A com a via P e da via B com a via R. A instalação de um circuito pneumático com estas válvulas fica simples e econômica, porém não é muito seguro, porque, no caso de rompimento de uma tubulação da válvula, ela será automaticamente invertida. Comandos e exigências suplementares não podem ser solucionados em todos os casos. Em diferentes comprimentos de tubulação de comando (volume), pode suceder, ao ligar a energia, uma comutação falsa. Para garantir uma comutação perfeita, é necessário manter o volume da câmara tão pequeno quanto possível. A figura 5.67 ilustra um circuito pneumático que emprega este tipo de válvula. 5.4.3.4 Válvula Corrediça Giratória

Estas válvulas são geralmente de acionamento manual ou por pedal, visto que é difícil adaptar outro tipo de acionamento a elas. São fabricadas geralmente como válvulas direcionais de 3/3 vias ou 4/3 vias. Mediante o deslocamento rotativo de duas corrediças, pode ser feita a comunicação dos canais entre si.

Fig. 5.45b

Fig. 5.45a

Fig. 5.45c

Fig. 5.45d

249

 Observando-se as figuras, verifica-se que, na posição central, todos os canais estão bloqueados. Por essa razão o êmbolo do cilindro pode parar em qualquer posição do seu curso, porém essas posições intermediárias não podem ser fixadas com exatidão. Devido à compressibilidade do ar comprimido, ao variar a carga, a haste também varia sua posição.

SÍMBOLO - Fig. 5.45e

Fig. 5.45 – VCD tipo corrediça giratória de 4/3 vias. Comando por alavanca. Posição central fechada.

Prolongando os canais das corrediças, consegue-se um outro tipo de posição central (posição central em exaustão), como é demonstrado na figura 5.64.

Fig. 5.46b Fig. 5.46a

Fig. 5.46c Fig. 5.46d

 A figura 5.46e mostra, na posição central, as vias A e B conectadas com escape. Nesta posição, o êmbolo do cilindro pode ser movido por força externa, até a posição de ajuste.

SÍMBOLO - Fig. 5.46e

 Exemplo de aplicação desta válvula pode ser visto na figura 5.65. 5.4.4 Valores de Vazão nas nas Válvulas

A queda de pressão e vazão em válvulas pneumáticas são fatores importantes para o usuário. Por esta razão os elementos pneumáticos trazem o valor da vazão nominal (Qn). A escolha do elemento adequado depende de:

250

a - volume e velocidade de cilindro; b - número de comandos necessários; c - queda de pressão admissível.

5 . 5 VÁLVULAS DE BLOQUEIO São elementos que bloqueiam a passagem de ar, preferencialmente em um só sentido e permitindo a passagem livre em direção contrária. A pressão do lado de entrada atua sobre o elemento vedante e permite, com isso, uma vedação perfeita da válvula. 5.5.1 Válvula de Retenção Retenção

Esta válvula impedem completamente a passagem em uma direção; em direção contrária, o ar flui com a mínima queda de pressão. O fechamento em um sentido pode ser feito por esfera, placa ou membrana. SÍMBOLO

Fig. 5.47c Fig. 5.47a - Sentido de fluxo bloqueado.

Fig. 5.47b – Sentido de fluxo livre.

Fig. 547 – Válvula de retenção.

5.5.2 Válvula Alternadora (OU)

Também chamada válvula de comando duplo, ou dupla retenção, ou elemento lógico OU (em inglês igual a OR). Esta válvula possui duas entradas 12 e 14, e uma saída 2. Quando o ar comprimido entra em 12, a esfera bloqueia a entrada 14, e o ar circula de 12 para 2. Em sentido contrário, quando o ar circula de 14 para 2, a entrada 12 fica bloqueada. Quando um dos lados de um cilindro ou de uma válvula entra em exaustão, a esfera permanece na posição em que se encontrava antes do retorno do ar. SÍMBOLO

Fig. 5.48c. Fig. 5.48a – Fluxo pela entrada 14.

Fig. 5.48b – Fluxo pela entrada 12.

Fig. 5.48 - Válvula Alternadora ou elemento lógico OU.

251

 Esta válvula seleciona sinais emitidos por válvulas de “sinais” provenientes de diversos pontos e impede o escape de ar por uma segunda válvula.  Se um cilindro ou uma válvula de comando devem ser acionados de dois ou mais lugares, é necessária a utilização desta válvula (alternadora). 5.5.3 Válvula Reguladora Reguladora de Fluxo Unidirecional

Também é conhecida como “válvula reguladora de velocidade”, pois é utilizada para a regulagem da velocidade de trabalho nos cilindros pneumáticos. Nesta válvula, a regulagem do fluxo é feita somente em uma direção. Uma válvula de retenção fecha a passagem numa direção, e o ar pode fluir somente através da secção regulável. Em sentido contrário, o ar passa livre através da válvula de retenção aberta.

 Para os cilindros de dupla ação, podem ser empregadas para regular a velocidade de avanço e a de retorno do êmbolo.  As válvulas reguladoras de fluxo unidirecional devem ficar o mais próximo possível dos cilindros.

SÍMBOLO

Fig. 5.49a – Fluxo bloqueado.

Fig. 5.49b – Fluxo regulado.

Fig. 5.49c.

Fig. 5.49 Válvula reguladora de fluxo unidirecional.

Este tipo de válvula pode ser montada diretamente no cilindro. Neste caso, utiliza como obturador um elemento semi-esférico que executa a mesma função da membrana (diafragma), do modelo anterior. A figura a seguir ilustra essa outra opção.

252

Fig. 5.50a - Regulagem da saída de ar no cilindro. Fig. 5.50b – Regulagem da entrada de ar no cilindro.

Regulagem da entrada de ar (regulagem primária):

Neste caso, as válvulas reguladoras de fluxo unidirecional são montadas de modo que o estrangulamento seja feito na entrada do ar para o cilindro. O ar de retorno pode fluir para atmosfera pela válvula de retenção. Ligeiras variações de carga na haste do pistão, provocadas, por exemplo, ao passar pela chave fim de curso, resultam em grandes diferenças de velocidade do avanço. Por esta razão, a regulagem na entrada é utilizada unicamente para cilindros de simples ação ou de pequeno volume. Regulagem da saída de ar (regulagem secundária):

Neste caso, o ar de alimentação entra livremente no cilindro, sendo estrangulado o ar de saída. Com isso, o êmbolo fica submetido a duas pressões de ar. Esta montagem da válvula reguladora de fluxo unidirecional melhora muito a conduta do avanço, razão pela qual a regulagem em cilindros de dupla ação deve ser efetuada na saída do ar da câmara do cilindro. Em cilindros de pequeno diâmetro (pequeno volume) ou de pequeno curso, a pressão no lado da exaustão não pode aumentar com suficiente rapidez, sendo eventualmente obrigatório o emprego conjunto de válvulas reguladoras de fluxo unidirecional para a entrada e para a saída do ar das câmaras dos cilindros, a fim de se conseguir a velocidade desejada. 5 . 5 . 3 . 1 V á l v u l a R e g u l a d o r a de de Fluxo U n i d i r e c i o n a l c o m A c i o n a m e n t o Mecânico

São utilizadas quando houver necessidade de alterar a velocidade do êmbolo de um cilindro, de simples ação ou dupla ação, durante o seu trajeto. 253

SÍMBOLO

Fig. 5.51c

Fig. 5.51a – VRU em repouso.

Fig. 5.51b – VRU acionada.

Fig. 5.51 - Válvula reguladora de fluxo unidirecional com acionamento mecânico regulável rolete

 A regulagem da velocidade inicial é conseguida por meio de um parafuso. Um

came, que força o rolete para baixo, regula a secção transversal de passagem.  Para os cilindros de dupla ação, podem ser utilizadas como amortecimento de

fim de curso. Antes do avanço ou recuo se completar, a massa de ar é sustentada por um fechamento ou redução da secção transversal da exaustão. Esta aplicação se faz quando for recomendável um esforço no amortecimento de fim de curso. Em sentido contrário, o ar desloca uma vedação do seu assento e passa livremente. 5.5.4 Válvula de de Escape Rápido

Esta válvula é usada para aumentar a velocidade de retorno dos êmbolos dos cilindros, principalmente em cilindros de simples ação. Ela evita que o ar de escape seja obrigado a passar por uma canalização longa e de diâmetro pequeno até a válvula de comando. O mais recomendável é colocar o escape rápido diretamente no cilindro ou então o mais próximo possível do mesmo. A válvula é dotada de uma conexão de pressão P, uma conexão de escape R. O ar flui até a saída A. Quando a pressão em P deixa de existir, o ar, que agora retorna pela conexão A, movimenta a membrana de vedação contra a conexão P, provocando seu bloqueio. Dessa forma, o ar pode escapar por R rapidamente para a atmosfera. A figura 5.52 a e b ilustra esta válvula.

254

SÍMBOLO

Fig. 5.52c

Fig. 5.52 a – Posição de trabalho.

Fig. 5.52b – Posição de exaustão.

Fig. 5.52 - Válvula de escape rápido.

5.5.5 Válvulas de Simultaneidade

Esta válvula é também chamada de elemento lógico E ( em inglês é AND). É utilizada como elemento de segurança em circuitos pneumáticos com comandos de bloqueio, em funções de controle e operações lógicas. 

Ela possui duas entradas X e  Y e uma de saída A. O ar comprimido pode passar unicamente quando houver pressão em ambas as entradas.

SÍMBOLO

Fig. 5.53b Fig. 5.53a - Válvula de simultaneidade ou elemento lógico E. 

Um sinal de entrada em X ou  Y impede o fluxo para A, em virtude do desequilíbrio das forças que atuam sobre a peça móvel.



Quando existe uma diferença de tempo dos sinais de pressão, o último sinal é a que chega à saída.



Se os sinais de entrada são de pressões diferentes, a maior pressão bloqueia um lado da válvula, e a pressão menor chega até a saída A.

255

Fig. 5.53c - Válvula de simultaneidade - Sinal de pressão em Y.

Fig. 5.53d - Válvula de simultaneidade - Sinal de pressão em X.

5.5.6 Válvula Limitadora Limitadora de Pressão

Estas válvulas são utilizadas, sobretudo, como válvula de segurança (válvula de alívio). Não permitem um aumento da pressão no sistema, acima da pressão máxima ajustada. Alcançada na entrada da válvula o valor máximo da pressão, abre-se a saída e o ar escapa para atmosfera. A válvula permanece aberta até que a mola, após a pressão ter caído abaixo do valor ajustado, volte a fechá-la. 5.5.7 Válvula de Seqüência Seqüência  O funcionamento é muito similar ao da válvula

SÍMBOLO

limitadora de pressão.  Abre-se a passagem quando é alcançada uma

pressão superior à ajustada pela mola. Quando no comando Z é atingida uma certa pressão préajustada, o êmbolo aciona uma válvula 3/2 vias, de maneira a estabelecer um sinal de saída A

Fig. 5.54

5.5.8 Válvulas de Fluxo

Estas válvulas tem influência sobre a quantidade (vazão) de ar comprimido que flui por uma tubulação; a vazão será regulada em ambas as direções do fluxo. Os principais tipos são: a) válvula reguladora de vazão com estrangulamento regulável (figura 5.55a); b) válvula reguladora de vazão com estrangulamento constante. Nesta válvula, o comprimento do estrangulamento é maior do que o diâmetro; e c) válvula reguladora de fluxo com acionamento mecânico e retorno por mola. mola.

256

SÍMBOLO

Fig. 5.55b Fig. 5.55a - Válvula reguladora de vazão com estrangulamento regulável.

5.5.9 Válvulas de Fechamento Fechamento

São válvulas que abrem e fecham a passagem do fluxo, sem escalas. Uma utilização simples é como torneira/ registro. A figura 5.56 ilustra este tipo de válvula.

Fig. 5.56 – Válvula de fechamento: reta e angular.

5.5.10 Combinações de Válvulas Bloco de comando pneumático Funcionamento:  As duas válvulas distribuídas 3/2

(válvulas 1 e 2) são ligadas ao orifício de alimentação P. Ao acionar a válvula 2, o ar piloto chega até a câmara do comando Y, deslocando o pistão, comunicando as vias P com A e B com S.  Se for acionada a válvula 1,

ocorrerá o inverso. A via P comunica-se com B e a via A com R. Fig. 5.57a – Bloco de comando.

 Caso essa válvula seja atuada à distância e não diretamente nela, o sinal é dado em Z

ou em Y através das válvulas alternadoras. O processo dentro da válvula é o mesmo da atuação direta. 257

 No bloco de comando estão ligadas duas válvulas reguladoras de fluxo. Com elas pode-

se regular o fluxo do ar nas saídas R e S. Exemplo:

Usando este bloco de comando em um cilindro de ação dupla, podem ser executados movimentos individuais ou oscilantes. A figura 5.57b ilustra a aplicação.

Fig. 5.57b – Circuito de comando pneumático com bloco de comando.

Acionamento pneumático com comutação retardada (temporizador)

Esta unidade consiste em uma válvula direcional de 3/2 vias, com acionamento pneumático, de uma válvula reguladora de fluxo e um reservatório de ar. Temporizador normalmente fechado

Fig. 5.58a – Posição de repouso.

Fig. 5.58b – Posição acionada.

Fig. 5.58 Temporizador (normalmente (normalmente fechado).

258

Funcionamento:  O ar de alimentação entra na válvula pelo orifício P. O ar de

comando entra na válvula pelo orifício Z e passa através de uma reguladora de fluxo unidirecional. Conforme o ajuste da válvula, passa uma quantidade maior ou menor de ar por unidade de tempo para o depósito de ar, incorporado.

Fig. 5.58c

 Alcançada a pressão necessária de comutação, o êmbolo de comando afasta o prato do

assento da válvula dando passagem de ar de P para A. O tempo de formação da pressão no reservatório corresponde ao retardo da válvula.  Para que a válvula temporizadora retorne à sua posição inicial, é necessário exaurir o ar

do orifício Z. O ar do reservatório escapa através da válvula reguladora de fluxo; o piloto da válvula direcional fica sem pressão, permitindo que a mola feche a válvula, conectando a saída A com o escape R. Temporizador (normalmente aberto).

Esta válvula também é uma combinação de válvulas, integrada por uma válvula de 3/2 vias, uma válvula reguladora de fluxo unidirecional e um reservatório de ar. A válvula direcional 3/2 vias é uma válvula normalmente aberta. Funcionamento:

SÍMBOLO

Fig. 5.59c

Fig. 5.59a – Posição de repouso.

Fig. 5.59b – Posição acionado.

Fig. 5.59 Temporizador normalmente aberto.

 Também neste caso, o ar de comando entra em Z; uma vez estabelecida no reservatório

a pressão necessária para o comando, é atuada a válvula de 3/2 vias. Devido a isso, a válvula fecha a passagem P para A . Nesse instante o orifício A entra em exaustão com R. O tempo de retardo corresponde também ao tempo necessário para estabelecer a pressão no reservatório.  Caso seja retirado o ar de Z, a válvula de 3/2 vias voltará à sua posição inicial.

259

Em ambos os temporizadores, o tempo de retardo normal é de 0 a 30 segundos. Este tempo pode ser prolongado com depósito adicional. Se o ar é limpo e a pressão constante, podem ser obtidas temporizações exatas.

5 . 6 COMANDO E CONTROLE ELÉTRICO O comando e controle elétrico de válvulas pneumáticas, graças aos controladores lógicos programáveis (CLP), é hoje em dia, a técnica predominante, principalmente nos navios da Marinha Mercante. Em relação aos outros meio de comando tem as seguintes vantagens:

 é mais fácil usar fiação elétrica do que tubulação e, se as distâncias forem apreciáveis, a operação pode ser mais rápida;  também é possível executar esquemas muito mais elaborados ou complexos; Os componentes principais são:

 válvulas acionadas por solenóides, também denominadas válvulas eletromagnéticas, as quais constituem a base de todos os circuitos;  interruptores de limite, ou microcomutadores MAS, que servem para detectar o movimento do êmbolo do cilindro, sem que haja o contato físico com a peça em movimento;  relés, que interpretam os sinais em todos os circuitos, com exceção dos mais simples, e controlam os solenóides;  outros componentes, como intervaladores e comutadores de pressão. No circuito elétrico, a tensão de alimentação é retirada através de um interruptor de isolamento, de um transformador de redução, que fornece uma voltagem segura para os solenóides e comutadores. A lâmpada-piloto indica quando o circuito está ligado. 5.6.1 Válvulas Eletromagnéticas

Estas válvulas são utilizadas quando há necessidade do sinal de comando partir de um timer elétrico, de uma chave fim de curso elétrica, de um pressostato ou de controladores eletrônicos como o CLP, em virtude, principalmente, da distância entre a central de controle (CCM) e o elemento atuador ser relativamente grande e o tempo de comutação da válvula direcional ser curto. São mais conhecidas como válvulas solenóides. As válvulas solenóides dividem-se em válvulas de comando direto e indireto (servocomando). As de comando direto são usadas apenas para pequenas secções de passagem. Para passagens maiores são usadas as válvulas de comando indireto.

260

Fig. 5.60a – VCD de acionamento por solenóide, 3/2 vias NF– Posição de repouso –

Fig. 5.60b – VCD de acionamento por solenóide, 3/2 vias NF– Posição acionada

Quando energizada a bobina, o induzido é puxado para cima contra a mola. O resultado é a interligação das vias P e A e o fechamento da via R pela extremidade superior do induzido. Cessando o acionamento da bobina, a mola pressiona o induzido contra a sede inferior da válvula e interrompe a ligação de P para A e comunica a via A com R, permitindo o ar de trabalho escapar. Esta válvula tem cruzamento de ar de exaustão e o tempo de atuação é curto.

SÍMBOLO

Fig. 5.60c

 Se ambas as solenóides forem ligadas ao mesmo tempo, a válvula principal não se move.  Qualquer uma das válvulas só precisa ser energizada momentaneamente.  Caso se use somente uma válvula solenóide (figura 5.60 a), o retorno será por mola ou pressão de ar, e neste caso a solenóide deverá ser energizada continuamente, a menos que se possa providenciar um pulso de ar de retorno. 5.6.2 Válvulas Solenóides Solenóides com Servocomando

Caracterizam-se pela construção do conjunto eletromagnético ser de tamanho reduzido. Elas são formadas de duas válvulas: a válvula solenóide com servo, de medidas reduzidas, e a válvula principal, acionada pelo ar do servo. Funcionamento  Na posição de repouso o núcleo da bobina está pressionado por uma mola contra a

sede da válvula piloto e da alimentação de ar (P), na válvula principal deriva uma passagem para a sede da válvula de servocomando.

261

Fig. 5.61a - VCD de acionamento por solenóide, 4/2 vias. Posição de repouso.

Fig. 5.61b - VCD de acionamento por solenóide, 4/2 vias. Posição acionada.

 VCD de 4 vias 2 posições, acionamento por solenóide e servocomando e retorno por mola.

SÍMBOLO

Fig. 5.61c

 Quando acionada ocorre a excitação da bobina, o induzido se ergue e o ar flui para o

pistão de comando da válvula principal, afastando o prato da sede. Havendo a mudança de posição, o ar comprimido pode fluir de P para A, sem que ocorra cruzamento de exaustão, pois a via de exaustão R foi fechada no mesmo instante da mudança de posição.  Em válvulas direcionais de 4/2 vias, ocorre, simultaneamente, uma inversão. O lado

fechado se abre e o lado aberto se fecha. Ao desenergizar a bobina, uma mola pressiona o induzido sobre a sede e fecha a via do ar piloto. O pistão de comando da válvula principal será recuado por uma mola na posição inicial.

262

5 . 7 CIRCUITOS PNEUMÁTICOS FUNDAMENTAIS O conhecimento adquirido até o momento, relativo às qualidades do ar comprimido, à simbologia dos elementos pneumáticos e às características das válvulas, permite nos dedicar ao estudo de diversos circuitos pneumáticos e eletricopneumático. Aspectos importantes nos circuitos pneumáticos:  As canalizações devem ser, sempre que possível, desenhadas de modo retilíneo e sem

cruzamentos, no que, em comandos de volume não muito grande, as canalizações de trabalho podem ser contínuas e as de comandos pontilhadas.

 No esquema acabado, podem ser representados ainda designações de conexões,

dados técnicos dos equipamentos, valores de ajuste e outros.

 Estrutura do esquema segundo a cadeira de comando.  Fluxo de sinais de baixo para cima.  Alimentação de energia de baixo para cima.  A disposição física dos elementos não é considerada.  Os

cilindros e válvulas distribuidoras devem ser desenhados, se possível horizontalmente.

 A posição dos elementos de sinais deve ser indicada por meio de um traço de

marcação.

 Em caso de emissão de sinal apenas em um sentido, dispor uma seta junto ao traço de

marcação.

 Decompor o comando global em cadeias de comando individuais.  Desenhar as cadeias, sempre que possível, na seqüência do transcurso do movimento

lado a lado.

 Representar os equipamentos em posição inicial de comando.  Desenhar as canalizações, sempre que possível, de modo retilíneo e sem cruzamentos.

5.7.1 Comando Direto

Nos problemas apresentados a seguir, vamos desenhar o circuito pneumático, descrever a ação de comando ou de controle e citar as características principais. Cilindro de Simples Ação

Existem várias maneiras de montar circuitos de comando direto para cilindro de simples ação. ação. Na figura 5.62 e 5.63 demonstramos a solução para dois problemas. Problema 1: A haste de um cilindro de simples ação deve executar um trabalho quando acionado o botão de uma válvula de comando pneumático. Caso o botão deixe de acionado, a haste do cilindro retorna para a posição de repouso.

263

Descrição do funcionamento  Ao acionar a botoeira da VCD 1.1, comunica-se a via P

Fig. 5.62 - Comando direto de cilindro de simples ação, com VCD 3/2 vias.

com a via A e o ar sob pressão atua no êmbolo do cilindro 1.0, fazendo com que o mesmo se desloque para executar o trabalho por meio de sua haste. Ao liberar a botoeira da VCD 1.1, por ação da mola, a válvula retorna à posição de repouso, bloqueando a passagem de ar e comunicando a via A com a via R. Desta forma por ação da mola do cilindro 1.0, o êmbolo recua expulsando o ar da câmara do cilindro.

Problema 2: A haste de um cilindro de simples ação deve executar um trabalho quando receber um sinal de comando pneumático. Caso haja uma interrupção do sinal, a haste do cilindro deve parar em qualquer posição. Descrição do funcionamento  Na posição central, P e A estão bloqueados.  Ao acionar a alavanca para vante a via P

comunica-se com a via A, e o pistão do cilindro 1.0 movimenta-se para executar o trabalho.  Acionando a alavanca para ré, a via A

Fig. 5.63 - Comando direto de um cilindro de simples ação com VCD de 3/3 vias, posição central fechada, acionamento por alavanca.

comunica-se com a via R, e o ar de trabalho escapa para a atmosfera e o pistão retorna à posição de repouso.

Comando Direto de um Cilindro de Dupla Ação Problema 3: A haste de um cilindro de dupla ação deve retornar e avançar mediante sinal de comando pneumático alternado.

Neste caso pode-se utilizar tanto uma válvula de 4/2 vias (figura 5.64) como também uma de 5/2 vias. Na utilização de uma válvula de 5 vias, existe a possibilidade de serem utilizados os escapes para os cursos de avanço e de retorno separadamente, o que permitiria regular a velocidade de trabalho. Como uma VCD de 4/2 vias é composta de duas funções de 3 vias, podem também ser utilizadas duas válvulas de 3 vias para executar o mesmo comando. Neste tipo de comando, existe a possibilidade de obter sobreposições desejadas.

264

Fig. 5-63

Descrição do Funcionamento  Ao ser acionada a botoeira da VCD, ela muda de posição e

comunica a via 1 (de pressão) com a via 2 de saída fazendo com que o pistão do cilindro se desloque executando o trabalho. Ao retirar a ação de sobre a botoeira a mola que estava comprimida se expande e muda a posição da válvula para repouso, ou seja comunica a via 2 com a via 3 (escape livre) e a via 1 (pressão) com a via 4 (saída) acionando o pistão no percurso de retorno. Problema 4: A haste de um cilindro deve avançar, ao ser acionada uma válvula com atuação manual, ou opcionalmente também através de um pedal. Descrição do funcionamento  Na posição central, as vias P, A e B estão

bloqueadas. Ao acionar a alavanca para vante, a via P comunica-se com a via A; a via B com a via R; e o pistão do cilindro 1.0 movimenta-se para executar o trabalho.  Acionando-se a alavanca para a posição

intermediária, as vias P, A e B ficam bloqueadas, e o pistão para na posição em que estiver.  Acionando-se a alavanca para ré, a via A Fig. 5.64 - Comando de um cilindro de dupla ação comunica-se com a via R, o ar de trabalho feito por meio de uma VCD de 4/3 vias, posição escapa para a atmosfera, a via P comunicacentral fechada, acionamento por alavanca. se com a B e o pistão retorna à posição de repouso. Problema 5: Neste exemplo, na posição central, as vias A e B estão em exaustão. Isto significa que ambas as câmaras do cilindro estão sem pressão, permitindo a movimentação do pistão por força externa. Descrição do funcionamento  Ao se ,acionar a alavanca para vante, a via P

comunica-se com a via A, a via B com a via R e o pistão do cilindro 1.0 movimenta-se para executar o trabalho.  Acionando-se a alavanca para a posição Fig. 5.65 - Comando de um cilindro de dupla ação feito por meio meio de uma VCD de 4/3 vias, posição central comunicada com a via de escape, acionamento por alavanca.

intermediária, a via A comunica-se com a via B e a R, o ar de trabalho escapa para a atmosfera, e o pistão pára na posição em que estiver, porém pode ser movimentado por força externa. 265

5.7.2 Comando Indireto Problema 7: Comando indireto de um cilindro de ação simples.

Este tipo de comando, apresentado na figura 5.66, é vantajoso, principalmente para cilindros de grandes volumes e com longas tubulações de ar de comando. Visto que, ao colocar uma válvula distribuidora de ar para o cilindro, é necessário que suas características de construção sejam correspondentes às dimensões do cilindro. Desta maneira as tubulações entre esta válvula e o cilindro podem ser bastante curtas, diminuindo o espaço morto e, assim também, pode ser mantido pequeno o consumo de ar. Por outro lado o trajeto entre elemento de sinal e elemento de comando pode ser transposto por uma tubulação de comando de pequena secção transversal, fazendo com que haja um ganho de tempo de comutação. Descrição do funcionamento

Acionando-se a botoeira da VCD 1.2, comunica-se as vias P com A, permitindo que o ar comprimido atue, pela conexão Z, no pistão de comando da VCD 1.1, deslocando o prato da válvula contra a mola de retorno. Os orifícios P e A serão interligados e o pistão do cilindro 1.0 executará o trabalho. Deixando de acionar a botoeira da VCD 1.2, ocorrerá a exaustão do sinal de comando Z, o pistão de comando será recolocado na posição inicial por intermédio da mola. O prato fecha a via de P para A e o ar da via de trabalho A escapa de forma dirigida através de R.

Fig. 5.66 - Esquema de comando indireto.

Problema 8 : Comando indireto de um cilindro de ação dupla .

Neste circuito (figura 5.67), desaparece a possibilidade do comando direto. As válvulas 1.2 e 1.3 estariam em condições de mover o êmbolo para frente e para trás em conexão direta com o cilindro. Em cada posição final, entretanto, o êmbolo estaria sem pressão e desta maneira não estaria fixo. Convém ainda chamar atenção sobre o fato de que o presente tipo de comando também é chamado de comando por impulsos. O elemento de comando, neste caso, é uma válvula que é comutada em ambos os lados por acréscimo de pressão. Basta, neste caso, um impulso para levar a válvula para uma outra posição de comando na qual é mantida por forças de retenção ( por exemplo: atrito). Denomina-se este tipo de válvula também de “válvula de impulso” (válvula com comportamento de memória).

266

Descrição do funcionamento  Mantendo-se acionada a botoeira

da VCD 1.2, comunica-se a via P com A, permitindo que o ar comprimido atue, pela conexão Z, no pistão de comando da VCD 1.1, deslocando a corrediça da válvula e interligando as vias P e A. Então, o ar de comando atua no pistão do cilindro 1.0 que se deslocará executando o trabalho. Fig. 5.67 Esquema de comando por impulso positivo.

Problema 9 : Comando indireto de um cilindro de ação dupla por alívio bilateral de pressão (impulso negativo). Descrição do funcionamento

Fig. 5.68 Esquema de comando por impulso negativo.

 Havendo pressão de ar, o pistão do cilindro 1.0 permanecerá parado, pois haverá um equilíbrio de pressão nas câmaras da VCD 1.1., mantendo comunicada a via P com B e A com R. Acionando-se a botoeira da VCD 1.3, comunica-se as vias A com R, permitindo que o ar comprimido da câmara da conexão Z da VCD 1.1 escape, criando uma pressão menor neste lado a qual permite a corrediça da válvula deslocar-se interligando as vias P com A e B com R. Então, o ar comprimido atua no pistão do cilindro 1.0, que se deslocará executando o trabalho.

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5.8 EXERCÍCIOS PROPOSTOS Analise as propostas apresentadas a seguir e desenhe cada um dos circuitos correspondentes.

1. O êmbolo de um cilindro de simples ação deve avançar por acionamento de uma botoeira e retornar imediatamente à posição final após a liberação. 2. Uma porta deve ser aberta pelo trabalho executado por um cilindro de ação dupla, comandado por uma botoeira. 3. O êmbolo de um cilindro de ação simples de grande volume ( grande diâmetro, curso longo) deve avançar após o acionamento de uma válvula e retornar à posição final a liberação desta válvula. 4. Pretende-se comandar um cilindro de ação dupla através de duas válvulas, V1 e V2, de maneira que o êmbolo avance no acionamento da válvula V1 e permaneça em sua posição final, mesmo após a liberação de V1, até que seja dado o sinal contrário para o retorno através de V2. 5. Como no exercício proposto em 4, porém, deseja-se utilizar, em lugar do cilindro de ação dupla, um de ação simples simples e, em geral, apenas válvulas com retorno por mola. 6. O êmbolo de um cilindro de ação dupla, após alcançar o final de seu curso de avanço, deve acionar o seu próprio comando de retorno, se a botoeira da válvula que comanda o avanço não estiver mais acionada. 7. Um cilindro de ação dupla deve ser comandado de maneira que o êmbolo execute movimento oscilatório (vai-e-vem) de uma posição final à outra até que seja seja introduzido o sinal contrário. O cilindro então deve parar na posição final traseira. 8. Pretende-se torna possível o avanço e o retorno da haste do êmbolo de um cilindro de ação dupla através de teclado. O êmbolo deverá ser retido em qualquer posição intermediária através da liberação do botão correspondente e, se possível, manter-se nesta posição por atuação pneumática. 9. A velocidade do êmbolo de um cilindro de simples ação deve ser ajustável para o avanço e retorno separadamente. 10. Um cilindro de dupla ação deve ser comandado, de maneira que o avanço possa ser acionado ou através de um botão manual ou pedal, porém apenas se ao mesmo tempo existir um sinal de retorno através de uma chave fim de curso adicional. O retorno deve efetuar-se automaticamente, porém apenas em caso de existência de informação de retorno. Se a informação de retorno não existir, os elementos de sinal devem emitir um sinal acústico no acionamento. 268

11. A haste de êmbolo de um cilindro de dupla ação deve avançar através de um sinal de partida manual e ser comutada na posição final. O retorno apenas deve efetuar-se, caso na posição final exista pressão máxima no interior do cilindro. 12. Por meio o acionamento de um botão manual, o êmbolo de um cilindro de dupla ação deve avançar, permanecer na posição final dianteira durante um certo tempo ajustável e, em seguida, retornar por ação própria. 13. Através do acionamento de um botão pretende-se comandar alternadamente o avanço e o retorno de um cilindro de dupla ação.

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