Avaliação Integrada - Automação Hidráulica e Pneumática - Sistemas de Estampagem

AVI AVALIAÇÃO INTEGRADA FOLHA DE RESPOSTA Disciplina Automação Hidráulica e Pneumática EAD Disciplina Automação Hidráulica e Pneumática EAD Disci INFORMAÇÕES IMPORTANTES LEIA ANTES DE INICIAR A Avaliação Integrada AV I é uma atividade que compreende resolução de cálculo Esta avaliação vale até 10 0 pontos Atenção 1 Serão consideradas para avaliação somente as atividades com status enviado As atividades com status na forma de rascunho não serão co rrigidas Lembrese de clicar no botão enviar Atenção 2 A atividade deve ser postada somente neste modelo d e Folha de Re s postas p referencialmente na versão Pd f Importante Nunca copie e cole informações da i nternet de outro colega ou qualquer outra fonte como sendo sua produção já que essas situações caracterizam plágio e invalidam sua atividade Se for pedido na atividade coloque as referências bibliográficas para não perder ponto CRITÉRI OS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES CÁLCULO Caminho de Resolução O trabalho deve seguir uma linha de raciocínio e coerência do início ao fim O aluno deve colocar todo o desenvolvimento da atividade até chegar ao resultado final Resultado Final A resolução do exercício deve lev ar ao resultado final correto A AV I que possui detalhamento do cálculo realizado sem pular nenhuma etapa e apresentar resultado final correto receberá nota 10 A atividade que apresentar apenas resultado final mesmo que correto sem inserir as etapas do cálculo receberá nota zero Os erros serão descontados de acordo com a sua relevância QUESTÃO 01 Os sistemas hidráulicos e pneumáticos são amplamente aplicados na automação de processos produtivos cada um com a sua especificidade Uma aciaria vai montar mais uma linha de estampagem de capôs automotivos e necessita implantar um sistema que pegue as chapas de aço quentes após o forno contínuo e as posicione na máquina de estampagem e um outro sistema que pegue o capô formado para estampagem e o posicione numa esteira para a verificação da qualidade Com base nas informações acima responda a Qual sistema deverá ser escolhido para estas duas operações Justifique b Como deverá ser realizada a pega da chapa quente na primeira operação e com qual mecanismo Justifique c Como deverá ser realizada a pega do capô formado na segunda operação e com qual mecanismo Justifique QUESTÃO 02 Uma indústria de mineração tem que instalar um atuador para mover um braço mecânico que irá empurrar e puxar grandes pedras trazidas da mina No entanto no posto de trabalho de tal braço não há conexão elétrica próxima Adicionalmente tal braço deve ser capaz de empurrar e puxar as pedras com no mínimo 18375 N Com base nas informações acima responda a Qual sistema deverá ser escolhido para esta operação Justifique b Qual tipo de atuador deverá ser escolhido para esta operação Justifique c Sabendo que o atuador possui diâmetro de 3 e diâmetro de haste de 1 qual deverá ser a pressão mínima de trabalho para puxar e empurrar as pedras d Não havendo conexão elétrica próxima ao braço como será acionada a válvula direcional de controle deste atuador Justifique Resolução Resposta Questão 01 a Considerando as demandas de alta temperatura e a necessidade de manipular chapas de aço pesadas a melhor opção para essas duas operações seria o sistema hidráulico Os sistemas hidráulicos são reconhecidos pela sua robustez e capacidade de entregar alto torque e força Esta característica tornaos ideais para a manipulação de cargas pesadas como chapas de aço Adicionalmente estes sistemas conseguem resistir a ambientes de alta temperatura como o presente na situação descrita sem perda significativa de desempenho Esta resistência ao calor é uma vantagem significativa pois sistemas pneumáticos poderiam ter o seu desempenho comprometido sob altas temperaturas devido à expansão do ar b A manipulação da chapa quente na primeira operação poderia ser feita por um braço robótico hidráulico equipado com garras especialmente projetadas para suportar altas temperaturas Este design garantiria a integridade do sistema diante do calor emitido pelas chapas de aço As garras poderiam ser construídas de materiais cerâmicos ou metais de alto ponto de fusão como o tungstênio que são resistentes ao calor Alternativamente um imã de levantamento poderia ser usado As chapas de aço são altamente magnéticas tornando a utilização de um imã eficiente A escolha entre garras e imãs dependerá de vários fatores incluindo os requisitos específicos de produção o layout da fábrica e os custos associados a cada solução c A manipulação do capô formado na segunda operação também poderia ser realizada por um braço robótico hidráulico equipado com garras Como a temperatura do capô formado deve ser significativamente mais baixa que a da chapa de aço quente o uso de garras resistentes ao calor pode não ser necessário No entanto as garras devem ser projetadas para acomodar a forma e o peso do capô de forma segura Este sistema permitiria uma manipulação precisa e cuidadosa minimizando o risco de danos ao produto final Um sistema hidráulico também oferece a vantagem de movimentos mais suaves e controlados o que é ideal para a manipulação de produtos acabados reduzindo assim a probabilidade de danos Questão 02 a Para esta operação a escolha mais apropriada seria um sistema hidráulico O motivo para essa seleção é que os sistemas hidráulicos são extremamente eficazes em fornecer a força e o controle necessários para mover cargas pesadas como grandes pedras neste cenário Além disso uma das vantagens distintas dos sistemas hidráulicos é que eles podem ser operados independentemente de uma fonte de alimentação elétrica Dado que a área de trabalho do braço mecânico descrito não tem uma conexão elétrica próxima essa característica do sistema hidráulico é particularmente relevante e útil b Dado o movimento linear necessário para empurrar e puxar as pedras o tipo de atuador mais adequado para esta operação seria um atuador hidráulico linear Os atuadores hidráulicos lineares são capazes de converter a energia dos fluidos hidráulicos pressurizados em força e movimento linear Essa conversão é ideal para aplicações que requerem movimentos de empurrar e puxar com força substancial como a tarefa descrita Além disso esses atuadores podem operar sem uma conexão elétrica direta tornandoos adequados para ambientes remotos e de difícil acesso c A força que um atuador hidráulico pode exercer é dada pela equação FPA onde P é a pressão aplicada e A é a área do pistão Para calcular a pressão mínima de trabalho para empurrar e puxar as pedras precisamos encontrar a área do pistão e a área efetiva para o movimento de puxar Primeiro vamos converter o diâmetro do pistão de polegadas para metros 3 polegadas 3 00254 00762 metros A área do pistão é então calculada usando a fórmula para a área de um círculo AπD 2² o que dá Aπ007622² 000457 m² Usando a força necessária de 18375 N e a área do pistão que acabamos de calcular a pressão necessária para empurrar as pedras pode ser encontrada usando a equação da força PFA Substituindo os valores obtemos P18375000457 402 MPa Para o movimento de puxar precisamos considerar o diâmetro da haste que é de 1 polegada ou 00254 metros A área da haste é então calculada como Aπ00254 2² 00005067 m² A área efetiva para o movimento de puxar é a área do pistão menos a área da haste ou 000457 00005067 000406 m² Usando a força necessária de 18375 N e a área efetiva que acabamos de calcular a pressão necessária para puxar as pedras pode ser encontrada usando a equação da força PFA Substituindo os valores obtemos P18375000406 452 MPa d Na ausência de uma conexão elétrica próxima ao braço o acionamento da válvula direcional de controle do atuador poderia ser realizado de várias maneiras Uma opção é o acionamento manual embora isso requeira a presença de um operador Outra opção seria usar um sistema hidráulico de controle remoto que permitiria o controle da válvula direcional mesmo a uma distância significativa Este sistema usaria fluido hidráulico pressurizado transmitido por tubos para ativar a válvula direcional permitindo o controle do atuador O controle remoto é uma solução eficaz para ambientes de trabalho remotos ou de difícil acesso como o descrito no cenário 2 2