Automação Hidráulica e Pneumática

Automação Hidráulica e Pneumática Vinícius de Melo Puglia 2 SUMÁRIO 1 PRINCÍPIOS GERAIS DA HIDRÁULICA E PNEUMÁTICA 3 2 COMPONENTES DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 14 3 CIRCUITOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 36 4 AUTOMAÇÃO ELETROPNEUMÁTICA 47 5 AUTOMAÇÃO ELETROHIDRÁULICA 58 6 APLICAÇÕES NA AUTOMAÇÃO 66 3 1 PRINCÍPIOS GERAIS DA HIDRÁULICA E PNEUMÁTICA Apresentação Olá estudante Este é o bloco responsável por apresentar os elementos introdutórios voltados para sistemas hidráulicos no qual serão detalhados seus princípios de funcionamento assim como suas aplicações na indústria e também cotidianas Em seguida faremos a mesma imersão no universo da pneumática falando sobre seus respectivos princípios de funcionamento e aplicações Para fechar o bloco abordaremos os atuadores desses sistemas de modo que consequentemente veremos sobre o cálculo de suas forças tanto para cilindros de simples ação como para os de dupla ação Além disso mostraremos uma tabela que representa essas forças de acordo com seu respectivo diâmetro 11 Fundamentos e Propriedades da Hidráulica O princípio de Hidráulica está baseado em um corpo imerso em um líquido em estado de equilíbrio submetido a uma ação chamada empuxo A intensidade dessa força é igual ao empuxo vertical de baixo para cima ou seja o peso do líquido atuando de baixo para topo e sua força passa para o centro de gravidade do líquido descarregado O termo Hidráulica está ligado diretamente à palavra hidro proveniente do grego estendendose pelas respectivas leis e comportamentos relativos a fluidos em determinado ambiente fechado Assim sendo a Hidráulica é o estudo das características dos fluidos assim como sua utilização sob determinada pressão Dentro do sistema hidráulico é possível encontrar diversas aplicações e com elas suas respectivas vantagens assim como algumas limitações ou mesmo desvantagens nesse processo de utilização Esse sistema é usado essencialmente no controle de precisão de grandes forças sendo classificado em cinco categorias 4 Industrial com maquinários de processamento plástico linhas de produção automatizadas indústrias de máquinasferramenta fabricação de aço e aplicações de extração de metal primário indústrias de papel esmagamentos máquinas têxteis carregadeiras sistemas robóticos entre outras dezenas de aplicações Fonte Nataliya Hora via Shutterstock Figura 11 Braços robóticos com sistema hidráulico Hidráulica móvel encontrada em sistema de irrigação equipamento de terraplenagem tratores equipamento de manuseio de material equipamentos voltados para perfuração em geral equipamentos ferroviários máquinas de construção entre outros Fonte Ilya Platonov via Shutterstock Figura 12 Pistão hidráulico em tratores 5 Equipamentos aeroespaciais muito encontrado é o sistema hidráulico em aeronaves e foguetes na constituição de equipamentos e sistemas usados para controle de leme freios controle de voo trem de pouso transmissão entre outros Fonte aatggjky via Shutterstock Figura 13 Motor de uma aeronave com sistema hidráulico Equipamento de automóveis utilizado no sistema de freio sistema de direção suspensão amortecedor protetor de vento elevador e limpeza em geral Fonte Dezay via Shutterstock Figura 14 Amortecedor de carro com sistema hidráulico 6 Equipamentos marítimos voltados para o sistema nas embarcações oceânicas em seus respectivos equipamentos e também barcos de pesca nos seus sistemas de içamento de redes Fonte Marinho 2019 Figura 15 Sistema hidráulico para operações submarinas 12 Fundamentos e Propriedades da Pneumática Ao falarmos dos conceitos físicos relacionados ao sistema pneumático a Física nos remete diretamente ao fluido no estado gasoso responsável pelo funcionamento de todo o sistema O fluido gasoso se torna o principal percussor nesse processo Dessa forma vamos revisar um pouco a respeito desse estado da matéria O estado gasoso foi reconhecido no início do século XVII pelo médico e químico belga Jean Baptiste Van Helmont 15791644 que ao queimar uma determinada quantidade de madeira verificou que a massa perdida era igual à massa que restava conhecida como gás carbônico Ele descreveu esse estado misterioso como Spiritus Sylvestrus e o nomeou de Geist espírito em alemão que mais tarde passou a ser chamado de gás Segundo Bustamante 2015 em todo processo no qual se deseja implantar um sistema de automação pneumática é necessário que o projetista ou mesmo engenheiro realize 7 uma minuciosa análise na qual deverão ser listadas as vantagens e limitações do processo A seguir são apresentadas as principais vantagens da automação através de Sistemas Pneumáticos Incremento da produção com investimento relativamente pequeno Construção simples dos elementos de trabalho Fácil entendimento da lógica de operação Redução dos custos operacionais devido à rapidez nos movimentos pneumáticos e assim a libertação do operário ser humano das operações repetitivas o que possibilita o aumento do ritmo de trabalho obtendo um aumento de produtividade e portanto um menor custo operacional Robustez dos componentes pneumáticos a robustez inerente aos controles pneumáticos tornaos relativamente insensíveis a vibrações e golpes permitindo que ações mecânicas do próprio processo sirvam de sinal para as diversas sequências de operação Facilidade de implantação e manutenção pequenas modificações nas máquinas convencionais aliadas à disponibilidade de ar comprimido são os requisitos necessários para implantação dos controles pneumáticos Resistência a ambientes hostis poeira atmosfera corrosiva oscilações de temperatura umidade e submersão em líquidos raramente prejudicam os componentes pneumáticos quando projetados para essa finalidade Simplicidade de manipulação os controles pneumáticos não necessitam de operários especializados para sua manipulação Segurança como os equipamentos pneumáticos envolvem sempre pressões moderadas eles são seguros contra possíveis acidentes envolvendo trabalhadores no equipamento além de evitarem problemas de explosão 8 Redução do número de acidentes a fadiga é um dos principais fatores que favorecem a ocorrência de acidentes em operadores seres humanos Com a implantação de controles pneumáticos reduzse sua incidência liberação do operário em operações repetitivas Além da aplicação da pneumática para realizar a automação em diversas áreas da produção ela também pode ser usada na área de pintura chave parafusadeira de impacto chave de impacto pneumática macaco pneumático entre outros equipamentos Assim como algumas situações limitam o uso da automação pneumática consideradas como desvantagens nesse processo veja algumas barreiras com as quais nos deparamos O ar comprimido necessita de uma boa preparação para realizar o trabalho proposto remoção de impurezas eliminação de umidade para evitar corrosão nos equipamentos engates ou travamentos e maiores desgastes nas partes do sistema Os componentes pneumáticos são normalmente projetados e utilizados a uma pressão máxima de 17236 kPa 220 psi Portanto as forças envolvidas são pequenas se comparadas a outros sistemas Assim não é conveniente o uso de controles pneumáticos em operação de extrusão de metais tendo uso mais vantajoso para recolher ou transportar as barras extrudadas O ar é um fluido altamente compressível portanto é impossível de se obter paradas intermediárias e velocidades uniformes O ar comprimido é um poluidor sonoro quando são efetuadas exaustões para a atmosfera mas essa poluição pode ser evitada com o uso de silenciadores nos orifícios de escape Velocidades muito baixas são difíceis de ser obtidas com o ar comprimido devido às suas propriedades físicas Nesse caso recorrese a sistemas mistos hidro pneumáticos 9 13 Cálculos para cilindros e atuadores Quanto ao Atuador Pneumático ou mesmo cilindro é utilizada a energia do ar comprimido para produção do movimento mecânico Ele é composto essencialmente por um pistão ou diafragma que gera energia mantendo o ar no topo do cilindro o que permite que a pressão do ar force o diafragma ou pistão a mover a haste da válvula ou girar o elemento de controle da válvula Podemos distinguir esses atuadores em dois tipos Há os Atuadores Rotativos denominados componentes simples e compactos que podem produzir oscilação de energia através do giro no eixo de saída por um arco fixo Além de sua montagem ser bastante simples contando com um alto torque seu uso pode realizar diversos movimentos tais como elevar fechar abrir indexar e abaixar Contam também os Atuadores Lineares constituídos por um pistão dentro de um cilindro vazio A pressão do compressor externo ou mesmo uma bomba manual realiza o movimento do pistão para dentro do cilindro Dessa forma o aumento da pressão faz com que o cilindro se mova ao longo do eixo do pistão gerando assim a força linear Assim como os Atuadores Pneumáticos os Atuadores Hidráulicos também possuem Atuadores Lineares e Rotativos os quais representam os mesmos princípios Os atuadores lineares são aqueles que realizam movimento retilíneo a um curso estabelecido assim como num tempo predeterminado para seu avanço ou mesmo retorno Já os atuadores rotativos se constituem por elementos mecânicos que geram rotação em um eixo e superam a resistência ao torque Para representar melhor essa distribuição dos atuadores veja o organograma a seguir que representa tal relação 10 Fonte Autor 2021 Figura 16 Organograma de atuadores O diâmetro do cilindro pneumático juntamente com o valor da pressão de ar no sistema determinará a força a qual é exercida por meio do cilindro Quanto maior o diâmetro do cilindro pneumático maior será a força gerada Assim como a pressão de trabalho por meio do mesmo princípio quanto maior a pressão de ar maior será a força exercida Assim podemos calcular de forma simples a força de ação dos cilindros pneumáticos por meio da tabela a seguir Veja 11 Tabela 11 Tabela de força de atuadorescilindros pneumáticos Diâmetro interno da camisa mm Diâmetro haste mm Rosca da haste Rosca para conexões Força do Cilindro em kgf 2 bar Extensão Retração 4 bar Extensão Retração 6 bar Extensão Retração 8 bar Extensão Retração 10 bar Extensão Retração 10 4 M4x07 MS 16 13 32 27 48 40 64 54 80 67 12 6 M6x10 MS 23 17 46 35 69 52 92 69 115 86 16 6 M6x10 MS 41 35 82 70 123 106 164 141 205 176 20 10 M8x125 G 18 64 48 128 96 192 144 256 192 320 240 25 10 M10x125 G 18 100 84 200 168 300 252 400 336 501 420 32 12 M10x125 G 18 164 141 328 282 492 423 656 564 820 705 40 16 M12x125 G 14 256 215 513 431 769 646 1025 861 1281 1076 50 20 M16x15 G 14 400 336 801 673 1201 1009 1602 1345 2002 1682 63 20 M16x15 G 38 636 572 1271 1143 1907 1715 2543 2287 3179 2858 80 25 M20x15 G 38 1025 925 2050 1850 3075 2775 4100 3700 5126 4625 100 25 M20x15 G 12 1602 1502 3203 3003 4805 4505 6407 6007 8009 7508 125 32 M27x20 G 12 2503 2339 5005 4677 7508 7016 10011 9355 12514 11694 160 40 M36x20 G 34 4100 3844 8201 7688 12301 11533 16402 15377 20502 19221 200 40 M36x20 G 34 6407 6151 12814 12301 19221 18452 25628 24603 32035 30753 250 50 M42x20 G 1 10011 9610 20022 19221 30033 28831 40044 38442 50055 48052 320 63 M48x2 G 1 16402 15766 32804 31532 49206 47298 65607 63065 82009 78831 Fonte MTI Brasil Podemos também calcular a força do cilindro pneumático de dupla ação por meio da seguinte fórmula Onde A denominase pela área útil que a pressão do ar exerce sobre o pistão interno do cilindro pneumático E o valor de 101971 é um fator de correção para converter Bar em Kgfcm² É possível calcular também a força exercida pelos cilindros A fim de exemplificar um dimensionamento segundo Bustamante 2005 os cálculos responsáveis por determinar a força de um cilindro pneumático dependem diretamente da pressão do ar resistência exercida pelo elemento de vedação e também a área do êmbolo No cálculo da força do cilindro de ação simples usamos esta equação 12 Onde No cálculo da força do cilindro de dupla ação usamos esta equação Onde 13 Conclusão Este bloco foi muito importante para introduzirmos o tema em que mostramos os princípios de funcionamento e as aplicações da hidráulica que é movida pela força de fluidos e da pneumática cuja energia vem através da compressão do ar No fechamento do bloco vimos a respeito dos cálculos que medem a força de cilindros e atuadores envolvendo grandezas que vão de pressão à área Abordamos também o organograma de diferentes tipos de atuadores divididos principalmente em lineares e rotativos Referências MARINHO G Projetos de sistema hidráulico para aplicações Subsea Hidráulica e Pneumática 18 jun 2019 Disponível em httpsbitly3tO2cyE Acesso em 3 mar 2022 BUSTAMANTE FIALHO A Automatismos Pneumáticos Princípios Básicos Dimensionamentos de Componentes e Aplicações Práticas São Paulo Saraiva 2015 Disponível em Minha Biblioteca MTI BRASIL Tabela de força de atuadorescilindros pneumáticos MIT Brasil 2021 Disponível em httpsbitly3wcvFoT Acesso em 3 mar 2022 14 2 COMPONENTES DOS SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Apresentação Neste bloco mostraremos os principais componentes dos sistemas hidráulicos assim como seus respectivos tipos de fluidos Da mesma forma abordaremos os sistemas pneumáticos com seus principais componentes Discutiremos sobre os compressores sendo estes o coração do sistema pneumático Também falaremos sobre alguns outros elementos importantes no sistema como secagem filtração e os seus reguladores de pressão Por fim falaremos sobre a simbologia usada tanto no sistema hidráulico como no sistema pneumático assunto este que servirá de base para podermos compreender melhor os circuitos pneumáticos e hidráulicos 21 Componentes dos sistemas hidráulicos Os componentes que compõem um sistema hidráulico são dos mais diversos e de extrema importância em suas respectivas funções Veja a seguir os principais componentes desse sistema Atuadores hidráulicos o atuador é a parte responsável pela geração do trabalho mecânico Move cargas e válvulas gira eixos rodas etc De acordo com a natureza do movimento gerado os atuadores podem ser divididos nas categorias dos lineares e dos rotativos Os atuadores lineares são aqueles que realizam movimento retilíneo a um curso estabelecido assim como num tempo predeterminado para seu avanço ou mesmo retorno Enquanto isso os atuadores rotativos se constituem por elementos mecânicos que geram rotação em um eixo e superam a resistência ao torque 15 Fonte Hidraujac Figura 21 Sistema Atuador Hidráulico Bombas são os componentes do sistema hidráulico responsáveis pela geração de energia hidráulica Assim sendo promovem consequentemente a vazãofluxo Recebem energia mecânica em seus eixos por meio de motores elétricos ou motores de combustão interna gerando energia hidráulica Fonte NEI Figura 22 Bomba VolumétricaDeslocamento Positivo 16 Válvulas são elementos do circuito hidráulico responsáveis pelo controle de fluxo de acordo com a vazão encontrada por meio do controlador de vazão controle de pressão por meio do controlador de pressão ou válvula de alívio e também a direção de fluxo por meio de válvulas de controle de direção e retenção Dentro desse contexto temos as válvulas de alívio as quais devem existir em todos os circuitos hidráulicos pelo fato de superarem a alta resistência como pressão por exemplo alcançando o nível máximo do motor de acionamento Assim sendo a pressão máxima do sistema necessita de ajuste Como o fluido sempre segue a direção de menor resistência a válvula pode ser usada como uma divisão na linha de fluido Quando essa pressão ultrapassa o valor especificado a válvula de escape permite que o fluido passe pelo caminho alternativo funcionando como um desvio conhecido como bypass liberando o fluido para o tanque Fonte Flex Hidráulica Figura 23 Válvulas hidráulicas Reservatório o reservatório de armazenamento de líquido ou tanque de armazenamento é usado para armazenar o fluido de trabalho Ele facilita a troca de calor e decantação de partículas poluentes Devido a essas tarefas a capacidade do tanque de armazenamento deve ser determinada de acordo com as necessidades o que 17 significa que normalmente a capacidade do tanque de armazenamento deve ser igual ou superior a 3 vezes a vazão da bomba do sistema O reservatório de fluido hidráulico consiste em um recipiente geralmente feito de aço uma base arqueada uma parte superior plana com um forro quatro pés tubo de sucção tubo de retorno de óleo e tubo de drenagem tampão de drenagem indicador de nível de óleo tampa de ventilação e enchimento placa defletora chicana além de uma tampa para limpeza A imagem a seguir ilustra um reservatório com suas respectivas peças Fonte Parker Figura 24 Ilustração de um reservatório hidráulico Acessórios de forma geral os acessórios constituintes do sistema hidráulico são elementos de variadas funções Dentre esses acessórios de grande valia no processo hidráulico temos Tubulações responsáveis pela transmissão do fluido por todo o sistema Filtros classificados em Filtro de sucção interno Filtro de sucção externo Filtro de pressão e por fim Filtro de retorno com o objetivo de eliminar as impurezas do sistema Manômetros agem como medidores de pressão para controle do sistema 18 211 Tipos de fluidos A mecânica dos fluidos é uma área da ciência que estuda o comportamento de fluidos em movimento ou mesmo em estado estático São eles os responsáveis pela transmissão da força nos sistemas hidráulicos Se o fluido estiver em repouso ou propriamente em movimento ele estará sujeito a diferentes forças e condições climáticas e operará nessas condições de acordo com suas características físicas A mecânica dos fluidos lida com esses aspectos dividindoos em 3 classes Estático quando o fluido está em estado de repouso seu estudo é chamado de estática fluida Dinâmico aqui voltase para a área da ciência que estuda o efeito das pressões até mesmo pressões externas exercidas sobre o fluido em movimento Cinemático aqui o foco é aquele fluido que está em movimento conhecido como fluido móvel O estudo do fluido móvel sem considerar o efeito das pressões externas é chamado de cinemática fluida Com relação à capacidade de transmissão de energia a taxa de compressão por 70 bar 1015 psi está na faixa de 05 a 2 Nesse contexto podese dizer que o fluido hidráulico pode corresponder de forma satisfatória à transmissão de força que lhe é fornecida Os fluidos possuem características que permitem a realização da sua função Esta por sinal está atrelada às necessidades do processo em que os fluidos estão inseridos Veja a seguir uma lista de algumas das características ideais que você pode encontrar nos fluidos hidráulicos Estabilidade térmica Altas características que evitam o desgaste Baixa corrosividade química Estabilidade hidrolítica 19 Viscosidade constante apesar da temperatura Pouca tendência à cavitação Alta durabilidade E é claro um valor baixo de mercado para diminuir o custo do sistema Entre suas características temos a viscosidade do fluido hidráulico como uma das mais importantes O sistema começa a obter resistência ao fluxo a partir daí e se a resistência for reduzida ocorrerá desgaste na superfície do sistema Geralmente quanto mais alta a temperatura do sistema menor a viscosidade do fluido portanto o controle completo do aumento de temperatura é essencial Fonte IU Liquid and water photo via Shutterstock Figura 25 Exemplo de fluido líquido óleo Dentre os tipos de fluidos usados para os sistemas hidráulicos temos Óleo mineral é feito pelo refino do petróleo bruto e em seguida pela adição de certas substâncias para melhorar sua qualidade Ele pode ser rotulado como HH o que significa que é um óleo mineral refinado não inibido já o HL contém aditivos para prevenir 20 corrosão e ferrugem Além dos aditivos do tipo HL no tipo HM há também aditivos que evitam o desgaste Fluidos refratários são fluidos com alta resistência ao fogo nessa categoria estão presentes 4 subgrupos São eles o HFAE que é na verdade uma emulsão de óleo em água o tipo HFAB que é uma emulsão de água em óleo a 40 o tipo HRAS que é uma solução química em água e por fim HFC que é uma solução de polímero de água contendo água glicol Quando o fluido sintético é feito de fosfato é denominado tipo HFDR HFDS é um óleo sintético feito de hidrocarbonetos clorados Emulsão de água e óleo ocorre quando a substância principal aproximadamente 60 é o óleo Produtos químicos são usados para misturar água com óleo conhecidos também como emulsificantes Quando o fluido entra em contato com uma superfície quente a água se transforma em vapor e evita uma possível combustão incêndio Essa mistura conta com boas propriedades lubrificantes Água glicol conhecida também como água etilenoglicol ou HFC Tratase de uma mistura de 40 de água e 60 de etilenoglicol chegando assim a uma solução A vantagem dessa mistura é que ela pode trabalhar a uma temperatura mais baixa do que a emulsão e pode produzir características de viscosidade de temperatura melhorada Ésteres de fosfato chamados de HFDR são líquidos resistentes ao fogo e não entram em combustão a menos que atinjam 550 C Sua principal desvantagem é que são quimicamente ativos altamente corrosivos o que pode causar decapagem da tinta e danificar a borracha Isso significa que devemos ter cuidado na hora de escolher determinados tipos de mangueiras vedações cabos dentre outros materiais usados no processo pois por exemplo se o isolamento externo do cabo vazar esses materiais também podem derreter Vale ressaltar que ésteres de fosfato são fluidos de alto custo 21 22 Componentes dos sistemas pneumáticos Basicamente ao tratar dos sistemas pneumáticos temos que basear sua forma de atuação em quatro ações principais São elas armazenamento controle movimentação e o uso propriamente do ar comprimido Para que essas funções sejam realizadas o sistema pneumático conta com alguns componentes necessários para cumprir seu papel com eficiência Dentre os componentes temos Compressor conta com a função de comprimir o ar para que ele saia com pressão Reservatório como o próprio nome já diz é o elemento responsável por armazenar o ar do sistema Válvulas esses elementos têm o objetivo de controlar o ar do sistema Tubulações nada mais são do que o percurso que o ar faz dentro do sistema responsável por levar o ar de um ponto ao outro Atuador ou motor esse é o elemento final do sistema sendo o componente que executa a ação pneumática 221 Compressor O compressor de ar trabalha exclusivamente com ar Sua característica básica é de converter movimentos mecânicos gerados por energia elétrica ou eventualmente alguma outra forma de energia como motores a diesel e gasolina em ar comprimido Existem diversos tipos de compressores de ar cada um com seus propósitos de utilidade Dentre os tipos de compressores contamos três categorias São elas Turbocompressores divididos em Axial e Radial são compressores os quais comprimem o ar forçando o seu deslocamento por meio de um difusor ocasionando a transformação de energia cinética em energia de pressão do ar comprimido 22 Fonte Celeroton Figura 26 Turbocompressor Compressores de êmbolo ao nos referirmos aos compressores de êmbolo pistão cobrimos três tipos tendo como o principal o de pistão Os pistões se movem linearmente e são adequados para qualquer tipo de pressão Também existem em duas ou mais versões de estágios permitindo que você comprima ar de alta pressão sem esforço O princípio de funcionamento do compressor de diafragma é semelhante ao do pistão mas não entrará em contato com as partes móveis no ar Dessa forma não há risco de óleo residual poluir o ar o que é essencial para certos tipos de indústrias Fonte Brico Lemar Figura 27 Compressor de êmbolo 23 Compressores volumétricos ou de deslocamento positivo esses compressores operam mecanicamente executando a redução de pressão gradativa do ar Quando a pressão adequada é alcançada o ar comprimido é liberado para posterior armazenagem Conforme o seu princípio de operação são divididos em Alternativos ou Rotativos Fonte Direct Industry Figura 28 Compressor volumétrico 222 Redes de distribuição de ar comprimido Segundo Vale 2015 depois de definir qual o melhor modelo de compressor a ser selecionado no projeto de um sistema pneumático o passo seguinte será qual a melhor forma de distribuir o ar comprimido em redes que possam atender a vários elementos de aplicação pneumática simultaneamente sendo necessário o uso das redes de distribuição do ar que além de comunicarem os pontos de uso do ar comprimido à fonte produtora compressor ainda funcionam como reservatórios para as variações de demanda locais de ar comprimido As redes de distribuição classificamse em redes de circuito aberto circuito fechado e combinadas Assim a rede de distribuição de ar comprimido consiste em tubulações interligadas até o reservatório no ponto de consumo Para obter a máxima eficiência na distribuição do 24 ar comprimido é importante definir um layout adequado que beneficie a rede de ar Pois a partir dessa definição é possível criar um sistema implementado com rotas predeterminadas e possíveis pontos em que se evitem gargalos na intenção de reduzir perdas de carga e custos Ao passar pela fonte de alimentação principal o ar passa por condensação devido a mudanças na temperatura ambiente que ocorrem ao longo do dia Para evitar que a condensação afete o funcionamento do equipamento pneumático o condensado pode ser removido do sistema por meio de um purgador instalado no final da linha de alimentação Para definir a tubulação necessária para o processo usamos uma equação responsável por determinar o diâmetro mínimo da tubulação principal podendo ser aplicada também nas respectivas linhas de distribuição Onde 25 223 Unidade de preparação do ar Secagem Filtração e Regulação de pressão Uma das principais preocupações do sistema pneumático está voltada para um ar limpo puro e seco A partir disso os elementos constituintes desse processo se tornam primordiais para conhecimento e uso adequado a fim de proporcionar um sistema eficiente No processo de filtragem os filtros entram em ação e asseguram um ar limpo livre de resíduos e de partículas contaminantes Esse processo é tão importante que existem categorias de filtros introduzidos nesse sistema pneumático São eles filtro coalescente filtro regulador filtro lubrificador e por fim o filtro regulador de pressão Veja o exemplo de um filtro regulador Fonte Grupo Festo Figura 29 Filtro regulador 26 Faz parte desse processo também a secagem processo realizado pelo secador de ar comprimido Após o resfriamento do ar comprimido ocorrerá a formação de duas fases parte da água na forma de vapor e outra como gás e deverá haver secagem pois durante a passagem desse vapor nas tubulações e reservatórios ocorrerá um resfriamento e a umidade irá se condensar assim terá de ser purgada ou drenada do sistema E no que se refere à água que se acumula na rede pneumática podemos compreender que ela pode ser eliminada através de filtros separadores de água e drenos dispostos ao longo da linha No entanto um filtro não pode eliminar vapor dágua e para isso são necessários secadores Veja a seguir o elemento responsável por esse processo Fonte Donaldson Figura 210 Secador de ar comprimido 23 Simbologia hidráulica e pneumática As simbologias usadas nos processos tanto pneumáticos quanto hidráulicos garantem uma comunicação padronizada a todos que queiram acompanhar o projeto Dessa forma a ISO 1219 rege a simbologia usada para sistemas hidráulicos Veja alguns exemplos das simbologias mais usadas 27 Fonte Bosch Figura 211 Simbologia básica do sistema hidráulico 28 Fonte Bosch Figura 212a Simbologia funcional do sistema hidráulico 29 Fonte Bosch Figura 212b Simbologia funcional do sistema hidráulico 30 Fonte Bosch Figura 213 Simbologia de atuadores do sistema hidráulico 31 Assim encontramos uma série de símbolos referentes ao sistema hidráulico por isso abordamos apenas os mais usuais Em se tratando do sistema pneumático também encontramos diversos símbolos que o representam Entre os mais comuns temos Fonte Mti Brasil Figura 214 Simbologias mais comuns do sistema pneumático Quanto à simbologia de válvulas temos 32 Fonte Mti Brasil Figura 215 Simbologia de válvulas do sistema pneumático Contamos também com a simbologia que se refere aos cilindros pneumáticos 33 Fonte Mti Brasil Figura 216 Simbologia de cilindros do sistema pneumático E por fim alguns outros símbolos comumente usados para representar os sistemas pneumáticos Fonte Mti Brasil Figura 217 Outros símbolos do sistema pneumático 34 Conclusão Neste bloco vimos os principais componentes do sistema hidráulico desde atuadores bombas válvulas até seu reservatório sem esquecer os outros acessórios como tubulações filtros e manômetros Abordamos os seus tipos de fluido divididos nas classes de estático dinâmico e cinemático E também os fluidos usados para esse sistema sendo óleo mineral o mais utilizado Quanto aos componentes do sistema pneumático abordamos seus cinco pilares divididos em compressor reservatório válvula tubulações e por fim os atuadores Também abordamos as distribuições na rede de ar comprimido e alguns cálculos que expressam o diâmetro mínimo da tubulação principal No último tópico deste bloco falamos sobre as principais simbologias usadas tanto no sistema hidráulico quanto no sistema pneumático A partir desse conhecimento será possível compreender melhor os seus circuitos uma vez que já conhecemos as suas representações gráficas Referências 1 HIDRAUJAC Atuadores hidráulicos Disponível em httpsbitly3hUEJGn Acesso em 22 fev 2021 2 NEI Bombas Bombas volumétricas Disponível em httpsbitly3hUEScT Acesso em 20 fev 2020 3 FLEX Hidráulica Válvula hidráulica Disponível em httpsbitly3I7LJdS Acesso em 23 fev 2020 4 PARKER Tecnologia Hidráulica Industrial Apostila Parker Disponível em httpsprkerco3MBY7WO Acesso em 18 fev 2021 5 BRICO LEMAR Compressor com êmbolo Disponível em httpsbitly3J1Is0V Acesso em 10 mar 2021 35 6 CELEROTON Launch of Turbo Compressor CT15150 Disponível em httpsbitly3tO3I3O Acesso em 10 mar 2021 7 DIRECT INDUSTRY Compressores de deslocamento positivo Disponível em httpsbitly3KxWyYe Acesso em 10 mar 2021 8 GRUPO FESTO Disponível em httpsbitly3tJ3gDX Acesso em 10 mar 2021 9 VALE A R M Noções de Automação Industrial Material do programa etec 3 ed Universidade Federal de Mato Grosso Mato Grosso 2015 10 DONALDSON Secador de ar comprimido Filteki Soluções Industriais Disponível em httpsbitly35KTiK4 Acesso em 10 mar 2021 11 BOSCH Simbologia básica do sistema hidráulico Disponível em httpsbitly3MDqWlD Acesso em 10 mar 2021 12 MTI BRASIL Simbologia do sistema pneumático httpsbitly36aGOv2 Acesso em 10 mar 2021 36 3 CIRCUITOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Apresentação Neste bloco aprofundaremos o nosso conhecimento nos circuitos tanto hidráulicos quanto pneumáticos A partir disso veremos a cadeia de comando desses elementos sendo esta dividida entre suas principais áreas dos sistemas com cada uma delas expressando sua importância no processo de geração de energia Em seguida falaremos sobre o diagrama de trajetopasso muito importante para entendermos o funcionamento dos circuitos assim como a sua linguagem gráfica representada por suas ações e movimentos E no fechamento do bloco apresentaremos um software usado para montar circuitos sejam eles hidráulicos ou pneumáticos 31 Cadeia de comandos O processamento do circuito pneumático requer um layout gráfico suficiente para atender à função do diagrama da cadeia de comando ou seja o aproveitamento do fluxo de energia de baixo para cima Portanto os elementos responsáveis pelo fornecimento e preparação do ar comprimido são apresentados na parte inferior acompanhando o nível de energia necessário para o funcionamento normal do sistema e por fim os elementos que realizam a tarefa O quadro a seguir representa os componentes pneumáticos com suas respectivas funções e designações Dessa forma é possível conhecer cada grupo de elementos e seus respectivos componentes do sistema 37 Quadro 31 Cadeia de comandos para sistemas pneumáticos Fonte ETEC Jorge Street 2019 Dessa forma os elementos devem ser representados no esquema a partir de sua posição inicial de comando Consideramos nessa representação o estado de inatividade dos elementos pneumáticos constituintes do sistema Veja a seguir a estrutura desses elementos na cadeia de comando 38 Fonte ETEC Jorge Street 2019 Figura 31 Cadeia de comandos para sistemas pneumáticos A fim de exemplificar o conteúdo acima veja o esquema de um comando pneumático de forma a plotar os elementos na devida ordem com sua respectiva funcionalidade passando por cada grupo da cadeia de comandos 39 Fonte ETEC Jorge Street 2019 Figura 32 Sistema pneumático da cadeia de comandos Da mesma forma podemos falar da cadeia de comandos do sistema hidráulico A imagem a seguir traz o processo representado por cada grupo 40 Fonte Gomes 2015 Figura 33 Sistema pneumático da cadeia de comandos 32 Diagrama de trajetopasso O diagrama de trajetopasso é usado para demonstrar a sequência de movimentos de forma a analisar o funcionamento do circuito pneumático e determinar possíveis problemas que devem ser resolvidos pela correta especificação e posicionamento da válvula e chaves fim de curso Representando a sequência de operação dos componentes do sistema é possível indicar o movimento do elemento em relação a cada passo Para a construção desse diagrama devemos montar uma linha para cada atuador pneumático sendo que cada uma dessas linhas deve ser dividida de modo que possua o número de passos que a sequência executa Na forma de representar o movimento dos atuadores utilizamos linhas que indicam sua ação onde Haste parada Avanço da haste 41 Recuo da haste Uma vez conhecido o sentido dos movimentos podemos nomear os atuadores como por exemplo A B C e assim por diante E o sinal representa o sentido do movimento Veja Haste parada sem sinal Avanço da haste Recuo da haste Agora é a hora de montar esse diagrama a partir do exemplo a seguir Exemplo Consideramos um sistema que possua 3 atuadores e pratiquem 5 açõesmovimentos A B e C Para montarmos o diagrama devemos saber as ações realizadas pelos cilindros Consideramos como exemplo essas ações 42 Repare que cada letra representa um passo por vez salvo aquelas que estão entre parênteses as quais representam passos simultâneos E as letras que não estão representadas nos passos devem permanecer no estado de repouso Dessa forma já podemos representar nosso diagrama de trajetos a partir dos dados acima Veja Dessa forma fechamos o ciclo de trabalho voltando cada atuador para sua respectiva posição inicial completando os 5 passos descritos anteriormente 43 33 Software para elaboração de circuitos Tanto para sistemas hidráulicos e pneumáticos existem softwares responsáveis para elaboração de circuitos Assim é possível representar graficamente todo o conteúdo abordado até aqui O software de que falaremos neste tópico é o FluidSIM O FluidSIM é uma aplicação completa pensada para a criação simulação instrução e estudo da Eletropneumática Eletrohidráulica e outros circuitos digitais A partir desse software é possível criar circuitos facilmente arrastando elementos Só tem de posicionarse os itens no circuito e ir construindo intuitivamente Além disso fornece um editor de diagramas de circuitos com descrições detalhadas de todos os componentes vista animada de segmentos fotografias de componentes e sequências de vídeo O software conta também com uma gama de possibilidades de comunicação com outros programas através de DDE e OPC e graças ao suporte para Festo EasyPorts a conexão a hardware real é também possível Por ser um programa que se constitui da montagem de elementos não necessita de conhecimentos de programação apenas o conhecimento da simbologia já estudada anteriormente Suas bibliotecas contam com seções de Pneumática Hidráulica Elétrica Blocos lógicos e Diagrama Ladder Sua simulação conta com a visualização das linhas pressurizadas e energizadas a cada passo Com isso grandezas como pressão vazão e velocidade podem ser monitoradas em cada ponto do circuito criado a fim de um melhor dimensionamento Na figura a seguir vemos um exemplo do layout do programa em que se busca o componente Alimentação do ar comprimido 44 Fonte Autor 2021 Figura 34 Busca de componentes no FluidSIM Assim é possível buscar os elementos interligados de acordo com a disposição do sistema E por fim ainda simular todo o processamento seja hidráulico ou pneumático para encontrar possíveis falhas na conexão ou outros erros que possam ter sido cometidos na montagem do circuito Além do FluidSIM contamos com outros softwares para circuitos hidráulicos e pneumáticos Dentre eles temos Automation Studio 45 ePlan Fluid Software de Edição da Bosch Rexroth PneuDraw SMC iDesign 5 Hydraforce Comatrol Easyvalve SUN QuickDesign SmartConnect entre outros Conclusão De início abordamos a cadeia de comandos onde existe a divisão dos elementos responsáveis pela geração de energia com cada um deles operando em sua função designada a qual possui uma imagem que representa esses circuitos tanto graficamente quanto separados por seus elementos de operação na cadeia de comando Em seguida aprendemos como funciona um diagrama de trajetopasso de modo que criamos um passo a passo no intuito de entender melhor a leitura do diagrama Para fechar o bloco falamos sobre o FluidSIM sendo um software pensado para a criação simulação instrução e estudo da pneumática e hidráulica entre outros circuitos digitais Além disso citamos alguns outros softwares que também podem realizar essas representações gráficas 46 Referências 1 ETEC JORGE STREET Pneumática Disponível em httpsbitly3vXTMre Acesso em 10 mar 2022 2 GOMES Sinésio Cadeia de Comando em Instalações Hidráulica Blogspot 22 fev 2015 Disponível em httpsbitly37esceN Acesso em 10 mar 2022 3 FLUIDSIM Software para circuitos pneumáticos e hidráulicos Disponível em httpsbitly3KDfa9f Acesso em 10 mar 2022 47 4 AUTOMAÇÃO ELETROPNEUMÁTICA Apresentação Este bloco é todo voltado para pneumática e eletropneumática Para iniciarmos falaremos sobre os atuadores pneumáticos mostrando a diferença e o modo de operação entre seus dois tipos Cilindro de Simples Ação e Cilindro de Dupla Ação Em seguida falaremos sobre a eletropneumática assim como suas válvulas e comandos Adentraremos um pouco mais a fundo sobre essa tecnologia explicando seus princípios de funcionamento Por fim falaremos sobre os circuitos eletropneumáticos assim como cada elemento em sua cadeia de comando com a respectiva função dele no processamento eletropneumático 41 Atuadores pneumáticos Podemos definir os atuadores pneumáticos como conversores de energia ou seja dispositivos que convertem a energia contida no ar comprimido em trabalho São os elementos responsáveis pela execução do trabalho realizado pelo ar comprimido podendo ser divididos em lineares e rotativos Os lineares são aqueles constituídos de componentes que convertem a energia pneumática em movimento linear ou angular sendo representados pelos Cilindros Pneumáticos Dependendo da natureza dos movimentos velocidade força e curso deverá ser utilizado o mais adequado para a função Já os atuadores rotativos podem converter energia pneumática em energia mecânica através de momento torçor contínuo Podemos gerar assim um organograma com as respectivas divisões entre os atuadores Veja 48 Fonte Autor 2021 Figura 41 Organograma de atuadores Como vimos na imagem acima dividimos também os atuadores lineares em simples ação e dupla ação Atuadores de simples ação possuem uma única entrada possibilitando que o ar comprimido entre no cilindro movimentando o pistão para a posição estabelecida Esses atuadores utilizam uma mola interna ou até mesmo a própria gravidade que faz o pistão retornar à posição inicial quando a pressão do ar é retirada São cilindros indicados para executar trabalhos de apenas uma direção como por exemplo levantamento de objetos Veja a imagem de um cilindro de ação simples Fonte Festo Figura 42 Cilindro de simples ação 49 Quanto aos cilindros de dupla ação possuem uma entrada em cada extremidade movendo o pistão de forma a avançar e recuar alternando assim a porta entrada que recebe o ar de alta pressão Isso faz com que se utilize em torno do dobro de energia em comparação ao de simples ação Seu uso é bastante comum em aberturas e fechamento de portas Veja a imagem a seguir que representa tais cilindros evidenciando cada um dos elementos que os constituem Fonte MTI Brasil Figura 43 Cilindro de dupla ação 50 42 Válvulas e comandos eletropneumáticos Por meio do avanço da tecnologia pneumática utilizando como base a energia elétrica e propriamente a energia pneumática surge a eletropneumática como uma área de grande importância na indústria e utilizada em diversos setores Assim essa tecnologia associa geração controle e transmissão de potência no emprego de fluidos pressurizados os quais possibilitam o controle de forças e movimentos através da interação entre energia elétrica e energia pneumática Ao tratarmos de válvulas pneumáticas nos referimos aos componentes de circuito destinados para controle e manipulação do fluxo de ar comprimido seja em direção pressão ou mesmo vazão do ar Encontramos algumas válvulas dentro desse sistema Dentre elas temos Válvula Direcional responsável por controlar a parada partida e sentido do movimento do atuador Válvula Reguladora de Fluxo como o próprio nome já diz regulariza a vazão do ar comprimido Válvula Reguladora de Pressão válvula esta que regula a pressão do ar comprimido Válvula de Bloqueio destinada ao bloqueio do sentido do ar comprimido No que se refere à eletropneumática temos a válvula solenoide que atua nesse sistema Já solenoides são bobinas eletromagnéticas que quando energizadas geram um campo magnético capaz de atrair elementos com características ferrosas comportandose como um ímã permanente As válvulas solenoides atuam com ação ONOFF ou aberta e fechada acionadas por uma bobina solenoide Seu uso está voltado para manobras em linhas de tubulação de gases vapores ou líquidos Veja a imagem a seguir que representa essa válvula 51 Fonte Unitec Parker Distribuidora Figura 44 Válvula solenoide eletropneumática As válvulas solenoides fazem parte dos comandos eletropneumáticos responsáveis por receber o acionamento elétrico e executálo e contam também com os contatores e os drivers de potência Os contatores por sua vez são utilizados em acionamentos e em proteções definidos com um elemento eletromecânico constituído por um conjunto de contatos acionados por um eletroímã Essencialmente seu objetivo é economizar energia devido ao seu baixo consumo além de eliminar o investimento em fiações que suportam correntes mais altas Seu funcionamento é similar ao de um relê com a diferença que o contator pode operar com altas tensões e correntes alternadas comutando sinais para acionamentos trifásicos de potência Veja a seguir a imagem que representa um contator 52 Fonte Schneider Figura 45 Contator auxiliar 124vcc Quanto aos drivers de potência são dispositivos amplificadores de potência compostos por elementos eletromecânicos como relés e semicondutores tais como diodos transistores e circuitos integrados Seu objetivo é acionar equipamentos os quais possuem especificações de tensão e corrente superiores ao controlador 43 Circuitos eletropneumáticos Assim como a correnteza do rio segue um fluxo o circuito eletropneumático também segue Dessa forma ocorre uma sequência de fases que passam desde a geração controle transmissão até o destino final do ar comprimido Assim formamos o fluxograma do circuito eletropneumático como vemos na imagem a seguir 53 Fonte Autor 2021 Figura 46 Fluxograma do circuito eletropneumático Suprimento de ar nessa parte do circuito ocorre a geração do ar por meio do compressor passando por outros processos como o secador elemento este responsável por remover toda umidade que o ar possa conter como vemos na imagem a seguir a exemplificação desse componente 54 Fonte Donaldson Figura 47 Secador de ar comprimido Elementos de Sinal responsáveis por fornecer informações instantâneas sobre o andamento das operações as quais estão sendo executadas para os elementos de processamento de sinais Sensores elétricos fazem parte desses elementos como vemos na imagem a seguir Fonte MPA Pneumática Figura 48 Sensor magnético para circuitos eletropneumáticos 55 Elementos de Processamento de Sinais EPS essa parte do circuito recebe informações provenientes dos sensores elétricos combinando assim com a sequência de operação capaz de produzir o acionamento elétrico para a próxima fase do circuito Os Controladores Lógicos Programáveis CLP são exemplos dessa etapa Veja a imagem a seguir que os representa Fonte Festo Figura 49 Controlador LógicoProgramável Elementos de Comando como já vimos a respeito dessa etapa sabemos que esses elementos são responsáveis por receber o acionamento elétrico e propriamente executálo de forma que acione os elementos de trabalho Relés contatoras e válvulas solenoides fazem parte desse grupo Veja o exemplo de um relé 56 Fonte Schneider Figura 410 Relé de impulso Elementos de Trabalho na fase final do processo esses elementos são aqueles que transformam a energia eletropneumática em energia mecânica Um exemplo desses elementos são os cilindros pneumáticos que vemos na imagem a seguir Fonte Sandiwild via Shutterstock Figura 411 Cilindro pneumático Conclusão Neste bloco vimos sobre os atuadores pneumáticos assim como seus dois principais tipos separados em cilindros de simples ação e cilindros de dupla ação Em seguida 57 vimos sobre as válvulas e comandos eletropneumáticos de modo que estudamos os diferentes tipos de válvulas conhecidas como direcional reguladora de fluxo reguladora de pressão de bloqueio e também a solenoide Ao tratar especificamente da eletropneumática falamos um pouco sobre seu princípio de funcionamento baseado na junção da energia elétrica com a energia pneumática Fechamos o bloco falando do circuito eletropneumático num todo de modo a falar sobre cada um dos seus elementos na cadeia de comando com as suas principais funções desde a geração do ar quanto ao seu controle transmissão e por fim o uso destinado Referências 1 FESTO Cilindro de simples ação Disponível em httpsbitly3vX0xcO Acesso em 10 mar 2022 2 MTI BRASIL Cilindro de dupla ação Disponível em httpsbitly3hZb270 Acesso em 10 mar 2022 3 UNITECPARKER DISTRIBUIDORA Válvula Solenoide Pneumática Disponível em httpsbitly3KA9xZe Acesso em 10 mar 2022 4 SCHNEIDER Eletric Contator auxiliar tesys k 4na 125vcc ca3kn40gd Disponível em httpsbitly3sXplPW Acesso em 10 mar 2022 5 DONALDSON Secador de ar comprimido Filteki Soluções Industriais Disponível em httpsbitly3Cufe8p Acesso em 10 mar 2022 6 MPA Pneumática Sensor magnético para cilindro pneumático Disponível em httpsbitly35Gk72h Acesso em 10 mar 2022 7 FESTO Controlador programável Disponível em httpsbitly3t03Mhv Acesso em 10 mar 2022 8 SCHNEIDER Relé de impulso Disponível em httpsbitly3sCXTGP Acesso em 10 mar 202 58 5 AUTOMAÇÃO ELETROHIDRÁULICA Apresentação Similar ao anterior este bloco é todo voltado para hidráulica e eletrohidráulica Inicia o tema falando sobre os atuadores hidráulicos de modo a mostrar sua função no sistema e suas aplicações cotidianas Em seguida falaremos sobre a eletrohidráulica assim como suas válvulas e comandos adentrando um pouco mais a fundo sobre essa tecnologia e explicando seus princípios de funcionamento Por fim falaremos sobre os circuitos eletrohidráulicos com o passo a passo para a criação de um circuito com suas respectivas representações gráficas 51 Atuadores hidráulicos Os atuadores hidráulicos se identificam como a parte responsável pela geração do trabalho mecânico Eles movem cargas válvulas giram eixos rodas etc De acordo com a natureza do movimento gerado os atuadores são divididos em duas categorias lineares e rotativos Os atuadores lineares são aqueles que realizam movimento retilíneo a um curso estabelecido assim como num tempo predeterminado para seu avanço ou mesmo retorno Já os atuadores rotativos se constituem por elementos mecânicos que geram rotação em um eixo e superam a resistência ao torque Eles são semelhantes em estrutura às bombas mas fornecem energia mecânica para o eixo inversamente à bomba que recebe energia mecânica e gera energia hidráulica Baseadas em suas respectivas capacidades mecânicas muitos equipamentos pesados utilizam múltiplos atuadores hidráulicos para trabalhar como tratores de forma a poder levantar uma grande quantidade de peso contando com essa ferramenta para ter força suficiente para suportar a carga Veja na imagem a seguir um braço hidráulico que pode ser acoplado em tratores com a função de levantar objetos 59 Fonte Grouser Products Figura 51 Sistema hidráulico de levante frontal para trator agrícola Com o uso de atuadores é possível converter uma pequena energia aplicada em uma grande força de forma a possibilitar o trabalho com cargas de peso muito elevado Além disso garantese uma resposta praticamente imediata ao seu acionamento Outra vantagem a se destacar está no fato de esses atuadores manterem um torque constante com a variação de sua velocidade assim como o próprio torque pode ser alterado a partir de uma válvula reguladora de pressão O seu ritmo de operação intermitente faz com que se torne seu uso muito eficiente em outras palavras paradas e constantes partidas não acarretam problemas de superaquecimento Se comparados com motores elétricos seu torque de partida está estimado em até 160 do torque nominal enquanto nos atuadores hidráulicos atinge em média 80 do torque nominal economizando energia potencial 52 Válvulas e comandos eletrohidráulicos Assim como a tecnologia eletropneumática a eletrohidráulica utiliza como base a energia elétrica e em conjunto com a energia hidráulica Assim essa tecnologia associa 60 geração controle e transmissão de potência no emprego de fluidos líquidos o que possibilita o controle de forças e movimentos através da interação entre energia elétrica e energia hidráulica Ao tratarmos das válvulas eletrohidráulicas podemos dividilas em 3 principais tipos os quais exercem sua respectiva função dentro do sistema eletrohidráulico Veja sobre cada uma delas Válvulas de bloqueio válvula mecânica cuja finalidade se destina apenas para proteção contra o rompimento de mangueiras do sistema hidráulico podendo ser dos tipos borboleta esfera gaveta imagem a seguir globo e agulha Fonte Jefferson Engenharia e Processos Industriais Figura 52 Válvula de bloqueio gaveta Válvulas direcionais elementos que controlam pressão direção ou mesmo volume do fluido no sistema Têm a função principal de orientar a direção que o fluxo deve seguir comandando partida parada e sentido da vazão Essas válvulas têm seu uso na eletro hidráulica podendo ser utilizadas por solenoide Veja a imagem dessa válvula 61 Fonte Hi Comp Figura 53 Válvulas direcionais Válvulas controladoras essas válvulas podem controlar as grandezas pressão e vazão Diferentemente das válvulas direcionais essas válvulas controlam ou apenas a vazão ou apenas a pressão ou seja são destinadas especificamente para controle de uma ou outra Veja o exemplo de uma válvula reguladora de pressão Fonte RDA Hidráulica Parker Distribuidora Figura 54 Válvula reguladora de pressão 62 53 Circuitos eletrohidráulicos Para podermos montar um circuito eletrohidráulico é necessário seguir alguns passos para o sucesso do circuito no sistema seja a montagem em algum software ou mesmo numa folha de papel A seguir o detalhamento dos passos 1 O primeiro passo a ser dado é montar a unidade hidráulica composta por reservatório bomba válvulas e outros componentes representado pelo símbolo a seguir 2 Em seguida inserir a válvula Para o exemplo será usada uma válvula direcional 42 vias com acionamento elétrico e retorno por mola 3 Escolher o atuador no caso de dupla ação 4 Adicionar os elementos elétricos Para isso iniciar com a fonte de energia 5 Inserir relé e solenoide 6 Inserir as botoeiras aberta e fechada 63 7 Em seguida colocar 2 contatos de selo 8 E um Led para avisar quando a solenoide estiver acionada 9 Dispor os elementos desta forma no plano 10 Por fim fazer as ligações entre os elementos e simular se for realizada por software 64 Dessa forma é possível visualizar à direita a parte elétrica e à esquerda a parte hidráulica que juntas formam um sistema eletrohidráulico no qual pressionando a botoeira S1 o atuador dispara e ao se pressionar S2 ele volta ao seu lugar de repouso Conclusão Neste bloco vimos sobre os atuadores hidráulicos assim como sua aplicação em um trator agrícola podendo ter diversas outras utilizações tanto na indústria como no cotidiano Em seguida vimos sobre as válvulas e comandos eletrohidráulicos de modo que conhecemos sobre os diferentes tipos de válvulas conhecidas como direcional de bloqueio e controladora de pressão e vazão Ao tratarmos especificamente da eletrohidráulica falamos um pouco sobre seu princípio de funcionamento baseado na junção da energia elétrica com a energia hidráulica Fechamos o bloco falando do circuito eletrohidráulico em um passo a passo na montagem de um circuito evidenciando o circuito elétrico e o circuito hidráulico e a forma com que eles operam juntos 65 Referências 1 GROUSER PRODUCTS Sistema hidráulico de levante frontal para trator agrícola FH400 series Agri EXPO Disponível em httpsbitly3sZUxxP Acesso em 10 mar 2022 2 JEFFERSON Válvula de bloqueio de gaveta Engenharia de Processos Industriais Disponível em httpsbitly3KpJOCS Acesso em 10 mar 2022 3 HICOMP Válvulas direcionais hidráulicas Disponível em httpsbitly35KMo7C Acesso em 10 mar 2022 4 RDA HIDRÁULICA PARKER DISTRIBUIDORA Válvula reguladora de pressão Disponível em httpsbitly3CLcLGV Acesso em 10 mar 2022 66 6 APLICAÇÕES NA AUTOMAÇÃO Apresentação O bloco de fechamento desta disciplina inicia falando sobre segurança nas instalações e em procedimentos tanto hidráulicos quanto pneumáticos Também cita as normas regulamentadoras que regem as diretrizes que visam à saúde e segurança do trabalhador Em seguida falaremos um pouco sobre as máquinas e equipamentos que usam essas tecnologias as quais estão introduzidas na automação das indústrias hoje em dia E por fim trataremos dos processos tanto de ciclo contínuo como de ciclo único mostrando as suas diferenças e aplicações 61 Normas e segurança em instalações Sempre que trabalhamos com elementos e máquinas pesadas e automatizadas a segurança é um assunto importante quando lidamos com esse tema A maioria dos acidentes ocorre na manutenção do sistema por esse motivo é indispensável tomar alguns cuidados relacionados à hidráulica e pneumática Veja a seguir algumas dicas importantes para manutenção desses sistemas Em manutenções em sistemas hidráulicos não é recomendada a utilização das mãos sem nenhum equipamento de proteção Ao não seguir essa recomendação existe o risco de se sofrer queimaduras graves pois a temperatura do óleo hidráulico pode ultrapassar 150 ºC Além disso mesmo que o vazamento seja pequeno ele pode estar sob alta pressão o que traz maiores riscos Fazse necessário despressurizar o sistema antes de realizar toda e qualquer inspeção pois sem isso pode ocorrer uma possível explosão de óleo durante o procedimento 67 Sempre lembrar que existem muitos fluidos inflamáveis então se não souber informações sobre o fluido contido evitar pontos de chama como isqueiro cigarro ou outros elementos que causem fogo Utilizar sempre capacete e protetor auditivo contra o ruído do escape Alguns sistemas pneumáticos possuem trava para que não ocorram disparos acidentais porém se a mangueira de ar estiver conectada procure não carregar a ferramenta com o dedo no gatilho muito menos entregue à outra pessoa nessa condição evitando assim qualquer disparo acidental Quanto às normas reguladoras que preconizam a segurança dos envolvidos nesse sistema temos a NR 12 que de maneira geral trata da segurança no trabalho em máquinas e equipamentos Definemse assim medidas de proteção para que se garantam a saúde e a integridade física dos envolvidos para a prevenção de acidentes e doenças do trabalho na utilização de máquinas e equipamentos de todos os tipos Contamos também com a ABNT NBR ISO 4414 que especifica regras gerais e requisitos de segurança para sistemas de fluido pneumático de potência e componentes usados em maquinaria de modo a tratar de todos os perigos significativos associados a fluido pneumático de potência especificando princípios a serem aplicados no objetivo de evitar tais perigos associados a esses sistemas Por fim podemos citar a EN ISO 4413 que trata das regras gerais e exigências de segurança técnica a sistemas hidráulicos e seus componentes Essa norma aborda todos os perigos significativos associados a sistemas de energia de fluido hidráulico especificando assim os princípios a serem aplicados a fim de que se evitem esses perigos quando os sistemas forem colocados para o uso pretendido 68 62 Máquinas e equipamentos Existe uma vasta área de aplicação tanto da hidráulica quanto da pneumática no dia a dia Essas tecnologias não estão confinadas a indústrias e sim de modo geral em diversas máquinas e equipamentos Temos a hidráulica móvel por exemplo que é encontrada em sistemas de irrigação equipamentos de terraplenagem tratores equipamentos de manuseio de material equipamentos voltados para perfuração em geral equipamentos ferroviários máquinas de construção entre outros Veja a seguir o exemplo de seu uso em tratores Fonte Markik via Shutterstock Figura 61 Pistão hidráulico em tratores Podemos encontrar também em equipamentos aeroespaciais muito usados em aeronaves e foguetes na constituição de equipamentos e sistemas para controle de leme freios controle de voo trem de pouso transmissão entre outros Veja um motor de aeronave com sistema hidráulico 69 Fonte siraphat via Shutterstock Figura 62 Sistema hidráulico em um avião Ainda podemos encontrar em equipamentos marítimos voltados para embarcações oceânicas e também em barcos de pesca nos seus sistemas de içamento de redes ou mesmo em cargueiros que necessitam movimentar cargas pesadas como vemos na imagem a seguir 70 Fonte am70 via Shutterstock Figura 63 Sistema hidráulico em navio para içamento de cargas Em se tratando da pneumática também encontramos diversas utilizações para sua tecnologia seja em parafusadeiras furadeiras chaves de impacto entre outras Ferramentas estas que auxiliam muito na automação pneumática por sua simplicidade e eficiência Porém tal tecnologia também conta com usos mais robustos presentes na indústria automotiva como por exemplo içamento de motores pelo braço robótico pneumático como vemos na imagem a seguir 71 Fonte Dalmec Figura 64 Braço robótico pneumático Além disso vemos equipamentos pneumáticos em parques de diversão responsáveis pelo içamento balanço ou alguma outra atividade relacionada com o brinquedo em questão capaz de garantir a segurança e confiabilidade do equipamento Há elevadores pneumáticos muito usados em oficinas mecânicas seja para elevação de carros ou motos dependendo assim da especificação do produto como na imagem a seguir na qual seu uso é destinado para motos devido à sua tolerância de 500 kg 72 Fonte Silmar Ferramentas Figura 65 Elevador pneumático de motocicletas 63 Processos de ciclo único e contínuos Nos processos realizados seja de forma hidráulica ou mesmo pneumática operamos em 2 ciclos de processamento Se seu acionamento der início apenas a um ciclo chamamos esse processo de ciclo único Agora se seu processamento mantiver o circuito num ciclo indefinidamente repetitivo temos o processo de ciclo contínuo Como exemplo de um processo que opera no ciclo único podemos citar uma prensa hidráulica Seu funcionamento é baseado no princípio de Pascal lei firmada na Mecânica dos Fluidos na qual a pressão aplicada sobre um fluido em equilíbrio estático é distribuída igualmente e sem perdas para todas as suas partes inclusive para as paredes do recipiente em que está contido Com isso a prensa hidráulica trabalha no processo de ciclo único porque ao acionar a botoeira a operação de prensar é realizada apenas uma vez Grosso modo podemos comparar a um soco jab direto de um lutador avançando o braço para frente e recuando após chegar ao limite predeterminado Assim também funciona a prensa 73 hidráulica que pode ser usada para muitas aplicações como estampagem corte dobra repuxo entre outros Veja na imagem a seguir uma prensa hidráulica motorizada usada para prensar sucata Fonte Ali Express Figura 66 Prensa hidráulica motorizada Ao trabalhar com processos de ciclo contínuo podemos citar como exemplo um braço robótico pneumático no setor de estampagem Esse braço realiza a operação de pegar a peça levar até a prensa depois retira a peça leva até a próxima etapa retornando em seguida para buscar uma nova peça para a prensa Dessa forma o ciclo não é interrompido até o operador pausar tornando o ciclo contínuo numa linha de produção automatizada Veja a imagem representando o braço robótico 74 Fonte Autor 2021 Figura 67 Braço robótico pneumático Conclusão Para fechar a disciplina começamos falando sobre um assunto muito importante que é a segurança do trabalhador nas instalações que possuem redes hidráulicas e pneumáticas Vimos sobre as duas principais normas que abordam esses temas a ISO 4414 tratando sobre instalações pneumáticas e a ISO 4413 relacionada à saúde e segurança nas redes hidráulicas Em seguida vimos as máquinas e equipamentos que operam sobre a tecnologia industrial da automação hidráulica ou eletrohidráulica da mesma forma que possuem a tecnologia pneumática como a eletropneumática Fechamos a disciplina ao tratarmos de processos de ciclo único que são aqueles nos quais o atuador atua numa espécie de soco como fizemos na comparação E o outro modo seria o de ciclo contínuo que como a própria palavra diz é baseado em movimentos que se repetem até um tempo predeterminado pelo programador do sistema 75 Referências 1 DALMEC Anulador de peso micropartner Disponível em httpsbitly3sYu6Zl Acesso em 10 mar 2022 2 SILMAR FERRAMENTAS Elevador Pneumático SP500 para Motos até 500 Kg Branco Disponível em httpsbitly3tHr6jk Acesso em 10 mar 2022 3 ALI EXPRESS Prensa hidráulica de 30 toneladas cilindro duplo prensa vertical de sucata de papel vegetal máquina de garrafa de plástico para bebidas Disponível em httpsbitly3MBhrUh Acesso em 10 mar 2022