ESCOLA SUPERIOR NÁUTICA INFANTE D. HENRIQUE
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MARÍTIMA
EXAMES DE RECICLAGEM
PARA
OFICIAIS DE MÁQUINAS MARÍTIMAS
APONTAMENTOS
DE
SISTEMAS PNEUMÁTICOS
Elementos coligidos por:
Prof. Luis Filipe Baptista
ENIDH, Dezembro de 2010
0
ÍNDICE
1. PNEUMÁTICA ...............................................................................................................................2
1.1. INTRODUÇÃO À PNEUMÁTICA........................................................................................2
Cilindros ......................................................................................................................................3
Válvulas ......................................................................................................................................3
Comando à distância de um cilindro pneumático ................................................................9
Bloqueamento do distribuidor................................................................................................11
Movimento semi-automático e automático..........................................................................12
Controlo de velocidade da haste do cilindro.......................................................................14
Elementos lógicos ...................................................................................................................15
Circuito pneumático (ciclo manual-automático) .................................................................17
ANEXO. SIMBOLOGIA DE CIRCUITOS PNEUMÁTICOS ..................................................20
1
1. PNEUMÁTICA
1.1. INTRODUÇÃO À PNEUMÁTICA
Como é conhecimento de todos, só existem dois tipos de movimentos: rotativo e linear. A
pneumática é uma tecnologia que se serve de ambos nas mais diversas aplicações, mas deve-se
salientar que o movimento linear ou de vaivém é aquele que iremos dedicar uma maior atenção no
estudo que iremos apresentar seguidamente. No entanto, as modificações dos esquemas de comando
para o caso de aplicações com motores pneumáticos são de fácil compreensão, após a aquisição dos
conhecimentos básicos acerca desta tecnologia.
Assim como o motor eléctrico é o órgão de potência para a electricidade, o cilindro pneumático é o
componente que executa o referido movimento linear, tendo como energia, naturalmente, o ar
comprimido.
Há muitas tarefas, bastante desgastantes, que o ser humano realiza, através dos seus órgãos motores
(mãos, braços, pernas) cuja força muscular pode ser substituída por uma força externa, desenvolvida
linearmente, embora basculante (ou de vaivém).
Em geral, os cilindros pneumáticos desenvolvem forças até cerca de 30000 Newton
(aproximadamente 3000 Kgf), visto que muitas operações na indústria podem ser executadas por
uma força de vaivém pneumática, com o valor anteriormente indicado (Fig.1.1 e 1.2).
Numa primeira análise, pode afirmar-se que acções como transportar, fechar, abrir, apertar, cortar,
prensar, empurrar, puxar, elevar, são algumas das aplicações do movimento linear que servirão de
exemplo a este estudo.
Como órgão de potência, o cilindro é um componente extremamente simples, sendo constituído por:
duas tampas, uma camisa, um êmbolo e uma haste.
Fig.1.1. Cilindro pneumático de duplo efeito em corte.
No entanto, a tecnologia pneumática tem evoluído bastante, pelo que hoje em dia existem diversos
outros tipos de cilindros pneumáticos, de que são exemplos o cilindro sem haste ou cilindro de
banda. Este tipo de cilindros é adequado quando se pretende obter cursos longos. Podem também
ser utilizados em manipuladores automáticos controlados por autómatos programáveis.
Fig.1.2. Diversos tipos de cilindros pneumáticos.
2
Para além dos cilindros pneumáticos, é forçoso falar das válvulas que lhes estão associadas. Estes
componentes já não são tão simples como os cilindros, visto existir uma gama muito vasta destes
elementos, atendendo, não só, ao circuito lógico em causa, mas também à aplicação e ambiente de
trabalho.
a)
b)
Fig.1.3. Válvulas pneumáticas. a) Válvula simples. b) Bloco de válvulas (tipo compacto).
Vamos começar por descrever alguns componentes, de modo a poder-se elaborar os primeiros
esquemas, necessariamente simples, como introdução ao princípio de funcionamento de válvulas de
3 e 5 orifícios em simbologia normalizada ISO-CETOP 1219 (ISO – International Organization for
Standardization ; CETOP - Comissão Europeia de Transmissões Óleo-pneumáticas). Assim,
apresentam-se seguidamente os principais tipos e características de cilindros e válvulas geralmente
utilizados na indústria. Para mais detalhes, veja os quadros de símbolos pneumáticos em Anexo.
Cilindros
Simples efeito
Cilindros quanto ao tipo
Duplo efeito
Cilindros quanto à classe
Leve
Média
Pesada
Especial
Mini
Membrana
Tandem
Dupla haste
Binário (torque)
De uma forma simplista, pode dizer-se que o cilindro mais usado é o de duplo efeito quanto ao tipo,
e a classe média quanto à classe. Duplo efeito, porque efectua trabalho em ambos os sentidos de
movimento e classe média, porque possui amortecimento regulável em ambos os fins de curso.
Válvulas
As válvulas de dois estados, com três e cinco orifícios, são as mais utilizadas em aplicações práticas.
Para construir os primeiros circuitos, é fundamental estudar-se o princípio de funcionamento destes
dois tipos de válvulas. À medida que se for avançando neste capítulo, iremos introduzir mais alguns
elementos da vasta gama de válvulas disponibilizadas pelos fabricantes. Deste modo, pretendemos
evitar uma apresentação muito exaustiva de simbologia, o que permite ao aluno uma assimilação
progressiva e contínua dos diversos símbolos pneumáticos.
3
Válvulas quanto ao número de estados
2 orifícios
3 orifícios
4 orifícios
5 orifícios
Manual
Válvulas quanto ao comando
Mecânico
Manípulo
Botão
Puxador
Pedal
Rolete fixo
Rolete móvel
Haste sensível
Botoneira
Electromagnético
Eléctrico
Electropneumático
Pneumático
A figura 1.4-a) e b) representa uma válvula de dois orifícios com dois estados, 2/2, respectivamente,
fechada e aberta. Nesta válvula, o orifício 1 é a entrada e o 2 é a saída (números normalizados).
12
2
10
1
a)
b)
Fig.1.4
Diariamente, o leitor toma contacto com este tipo de válvula, sem se dar conta disso. Quando pela
manhã abre e fecha a torneira da água para se lavar está a utilizar a referida válvula (de passagem).
Basicamente, todas as válvulas, quer sejam de dois, três, quatro ou cinco orifícios, são constituídas
por um invólucro ou sede (construída com material metálico ou sintético), dentro da qual existe um
mecanismo que se encarrega de efectuar todos os desvios de fluxo de ar, independentemente do tipo
de comando.
Este mecanismo poderá ser representado por um êmbolo distribuidor, uma gaveta ou um diafragma.
Vamos optar pelo êmbolo distribuidor, tendo em conta que este apresenta um desenho mais simples.
A Figura 1.4-a) representa a válvula normalmente fechada e, consequentemente, o êmbolo
distribuidor encontra-se todo à esquerda. Na figura 1.4-b), ao posicionar-se todo à direita permite
que aquela se encontre normalmente aberta.
4
A Figura 1.5 simboliza a reunião dos dois estados possíveis, constituindo o símbolo ISO-CETOP de
uma válvula 2/2. O número de quadrados reunidos indica, assim, o número de estados ou posições
de uma válvula. O símbolo “Δ” representa a alimentação de ar comprimido já filtrado, regulado e
possivelmente lubrificado.
12
2
10
1
Fig. 1.5
A Figura 1.6-a), b) representam uma válvula bastante mais importante em pneumática. Trata-se de
uma válvula de três orifícios com dois estados, ou seja, uma válvula 3/2.
Provavelmente já contactou certamente com um tipo de componente semelhante no seu quotidiano
sem se preocupar, naturalmente, com a sua designação. Por exemplo, quando enche a câmara-de-ar
de um pneu recorre a uma válvula 3/3, isto é, três orifícios e três estados. A sua preocupação é
enchê-la à pressão da referência indicada pelo fabricante. Se por acaso a encheu demasiado,
pretende deixar escapar para a atmosfera o ar em excesso. Estas duas funções correspondem ao
princípio de funcionamento de uma válvula 3/2, se excluirmos a terceira posição que corresponde à
posição de válvula totalmente fechada para admissão e escape em simultâneo.
a)
b)
Fig.1.6
Na Figura 1.6-b), corresponde ao distribuidor colocado à esquerda, o que põe em escape todo o ar,
através de comunicação interna entre os orifícios 2 e 3. Assim, o orifício 1 está fora de serviço,
embora continue “alimentado” pela rede de distribuição do ar comprimido. Na Figura 1.6-b) o
êmbolo distribuidor está colocado à direita o que permite a admissão do ar comprimido entre os
orifícios 1 e 2, ficando o 3 fora de serviço durante este estado.
5
A Figura 1.7 reúne os dois estados que acabamos de estudar e representa o símbolo ISO-CETOP da
válvula 3/2. Neste caso, a válvula possui comando por manípulo com duas posições fixas
estacionárias.
2
10
12
3
1
Fig. 1.7
A Figura 1.8-a), b) representam uma válvula de cinco orifícios com dois estados, isto é, uma 5/2.
Esta válvula é normalmente utilizada para comandar cilindros pneumáticos de duplo efeito, como
iremos ver um pouco mais à frente neste estudo.
a)
b)
Fig.1.8
Na figura 1.8-a), o êmbolo está à direita, existindo admissão entre 1 e 2 e escape entre 4 e 5, ficando
o orifício 3 fora de serviço. A figura 1.8-b) apresenta o êmbolo distribuidor à esquerda, resultando
dessa posição o seguinte: admissão entre os orifícios 1 e 4 e simultaneamente escape entre 2 e 3,
ficando fora de serviço o orifício 5. A figura 1.9-a), representar o símbolo ISO-CETOP de uma
válvula 5/2 de actuação por botão e retorno por mola, na qual estão indicados os números
correspondentes aos orifícios. A figura 1.9-b) representa o esquema da válvula 5/2 em corte na qual
é possível observar a configuração do êmbolo distribuidor que canaliza o ar no interior da válvula
para os diferentes orifícios.
4
2
1
1
5
1 3
a)
6
b)
Fig.1.9-a) Símbolo de válvula 5/2. b) Válvula 5/2 em corte.
Após efectuar-se o estudo preliminar de válvulas 3/2 e 5/2, estamos em condições de elaborar os
primeiros circuitos pneumáticos básicos.
Vamos admitir que se pretende fixar uma peça, utilizando um cilindro de simples efeito como o da
Figura 1.10 ou um cilindro de duplo efeito, conforme indicado na Figura 1.11. Ambas as válvulas
são de actuação por botoneira e retorno por mola. Nestes casos, a válvula 3/2 comanda o cilindro de
simples efeito e a 5/2 o cilindro de duplo efeito.
2
10
12
3
2
12
3
1
1
1
a)
b)
Fig. 1.10
-
1
+
4
2
5
1 3
-
1
1
a)
+
4
2
5
1 3
1
b)
Fig. 1.11
7
Vamos considerar, ainda, que os diâmetros internos dos cilindros são de 50 mm e que o ar está à
pressão de 6 bar, concluímos que a força de avanço (F+) é de 1180 N para o cilindro de duplo efeito
e de 1080 N para o de simples efeito, quando os êmbolos estiverem completamente avançados.
Qual a razão para esta diferença? Porque a mola que executa o retorno da haste no cilindro de
simples efeito, possui normalmente uma força de 100 N, quando está totalmente premida.
Quando se pretende que um cilindro execute trabalho em ambos os sentidos, ou mais propriamente,
à compressão e à tracção, é necessário utilizar-se um cilindro de duplo efeito. O de simples efeito só
pode executar trabalho num sentido - à compressão ou à tracção dependendo, para tanto, da posição
da mola a qual possui força unicamente para recolher ou fazer sair a haste, respectivamente.
Num cilindro de duplo efeito, temos de diferenciar a força de avanço (F+) da força de retorno (F-).
De facto, o mesmo cilindro desenvolve mais força quando trabalha à compressão do que à tracção.
Com efeito, a força desenvolvida pela haste resulta do produto da pressão (P) pela área (S) onde
incide o ar comprimido (F=P*S). Assim, a haste, ao retirar alguma área ao êmbolo, determina que
F- seja ligeiramente inferior a F+. Daqui resultam, também, as designações de câmara positiva (+) e
câmara negativa (-).
Foi dito anteriormente que os cilindros de duplo efeito e de classe média são os mais utilizados. De
facto, assim acontece, mas isso não significa que o de simples efeito, embora menos utilizado, não
tenha igualmente o seu campo de aplicação.
A título de exemplo, podemos referir a indústria de confecções, onde a cravação de botões
metálicos em calças de ganga (“jeans”) é executada por cilindros pneumáticos de simples efeito.
Este tipo de operação exige forças entre 6000 e 12000 N e cursos à volta de 50 mm. Nestas
condições, o cilindro de simples efeito é mais rápido que o de duplo efeito porque, à partida, tem
uma menor resistência na câmara negativa. Daqui resulta uma maior aceleração do êmbolo e maior
acumulação de energia na ponta da haste que executa a referida cravação.
No entanto, para além das limitações já descritas, o cilindro de simples efeito está também limitado
a cursos pequenos, raramente superiores a 100 mm, devido às dimensões da mola de recuperação.
A partir desta fase do estudo, vamos passar a utilizar apenas circuitos com cilindros de duplo efeito.
Logo que possível, irá estudar-se a controlo de velocidade destes componentes, conforme
representado na figura 1.12.
A figura 1.12, representa o esquema de comando de um cilindro através de uma válvula 5/2 com
comando por manípulo, com duas posições estacionárias (ou biestáveis). Diz-se neste caso que a
válvula é biestável.
-
+
4
2
5
12
1 3
1
Fig. 1.12
8
Uma válvula quando possui retorno por mola (Figuras 1.10 e 1.11), designa-se vulgarmente por
monoestável, porque esta regressa imediatamente à posição de repouso, assim que a força que a faz
mudar de estado deixa de actuar.
Comando à distância de um cilindro pneumático
Vamos, seguidamente estudar o controlo pneumático à distância. Para tanto, vamos admitir que
dispõe de duas botoneiras de comando para fixar e libertar a peça, podendo analisar o respectivo
circuito na figura 1.13. Este circuito é composto pelos seguintes componentes:
•
A - cilindro pneumático de duplo efeito, com amortecimento regulável.
•
B - válvula de cinco orifícios com dois estados, 5/2, comando pneumático duplo e impulsos
à distância.
•
C1 - C2 - válvulas de três orifícios com dois estados, 3/2, comando manual por botão e
retorno por mola.
A
4
2
14
12
B
1 3
2
1
12
C1
5
3
1
2
1
12
C2
3
1
Fig.1.13
Como é normal, todos os circuitos são representados na posição de repouso. Assim, temos a câmara
negativa do cilindro A com ar comprimido à pressão da rede, visto que os orifícios 1 e 2
comunicam entre si, e a câmara positiva à pressão atmosférica, atendendo a que o 4 está em
comunicação com a atmosfera, através do orifício 5.
Vamos iniciar o ciclo com o avanço da haste do cilindro A. Para tal, é necessário que haja admissão
de ar comprimido na câmara positiva e simultaneamente que a câmara negativa entre em escape
para a atmosfera. Admissão e escape verificar-se-ão logo que a válvula 5/2 mude de estado, isto é,
logo que receba impulso no seu lado esquerdo. Este impulso é obtido por actuação do botão C1,
conforme pode analisar-se na figura 1.14-a).
Na figura 1.14-b), a válvula Cl deixou de estar premida e retorna à posição inicial, pela acção da
mola incorporada na sua sede. Assim, permite o escape do ar que originou o impulso, uma vez que
o orifício 2 volta a estar em comunicação com a atmosfera através de 3.
A válvula B já mudou de estado e como resultado, temos a câmara positiva de A a ser pressurizada
com ar da rede, atendendo a que existe admissão entre os orifícios 1 e 4. Por outro lado, a câmara
negativa está em escape através da comunicação entre os orifícios 2 e 3.
A Fig.1.14-b) representa o estado em que ficou o circuito, após a haste do êmbolo ter atingido o seu
ponto morto superior. Esta posição manter-se-á enquanto não houver mudança de estado na válvula
9
B. A figura 1.15-a) indica-nos que pretendemos fazer regressar a haste do êmbolo ao seu ponto
morto inferior. Para que isso suceda, premimos a válvula C2, permitindo deste modo, a passagem
de um impulso pneumático dirigido à válvula B.
4
4
2
14
5
2
1
C1
3
2
1
1
1
12
5
1 3
1
2
14
12
3
C2
2
1
1
C1
1
1 3
3
2
1
1
1
3
C2
a)
1
b)
Fig.1.14-a). Actuação em C1 – avanço do cilindro A (pilotagem mo orifício 14 da válvula 5/2). b) Válvula C1 em
escape – cilindro A continua a avançar (válvula B é biestável).
-
+
4
4
14
C1
5
1 3
2
10
3
12
12
5
12
2
14
2
2
12
C2
1
a)
3
1
10
2
10
12
C1
1 3
3
2
10
12
1
C2
3
1
b)
Fig. 1.15-a). Actuação em C2 – recuo do cilindro A (pilotagem do orifício 12 da válvula 5/2). b) Válvula C2
em escape – cilindro A recua totalmente (válvula B é biestável).
A figura 1.16 representa o esquema de comando electropneumático do circuito. Ambos os
solenóides (S1 e S2) são “alimentados” por ar comprimido (orifício n.º 1) vindo através do corpo da
válvula 5/2. Estas linhas de alimentação internas estão representadas a tracejado. Premindo o
contacto eléctrico C1, a bobina é excitada e atrai o núcleo, estabelecendo a seguinte ligação no
interior do solenóide: o orifício n.º 1 contacta com o n.º 2 e naturalmente produz-se o impulso
pneumático à semelhança do verificado na figura 1.14-a); o orifício n.º 3 ficará obstruído pela ponta
a negro do núcleo, enquanto a bobina permanecer excitada. Logo que o núcleo C1 abra o circuito
eléctrico, deixa de existir campo magnético e a mola leva-o à posição de repouso.
Consequentemente os orifícios n.º 2 e n.º 3 estabelecem o escape pelo interior do núcleo do ar
10
comprimido que foi necessário para realizar o impulso pneumático que produziu o avanço do
cilindro A.
a)
b)
Fig.1.16. (Nota: Imagens retiradas da ref. [1]).
A Fig.1.17 representa o esquema eléctricopneumático relativo ao movimento de avanço-recuo do
cilindro. Neste esquema, S1 é representado pela botoneira “Avanço” e S2 é representado pela
botoneira “Recuo”. De notar que o esquema representado foi realizado num software específico de
desenho e simulação de circuitos pneumáticos (Automation Studio).
(Nota: ver http://www.automationstudio.com).
Fig.1.17
Bloqueamento do distribuidor
Vamos seguidamente ver as situações de bloqueamento (fig.1.18) no ponto morto inferior. A
válvula 5/2, não pode mudar de estado, visto que os impulsos vindos de C1 e C2 se anulam
mutuamente e deste modo o seu êmbolo distribuidor não passa da esquerda para a direita. Para que
o bloqueamento desapareça, o impulso vindo de C2, tem de entrar em escape, ou seja, a válvula C2
não pode estar actuada.
A figura 1.19 dá-nos a situação inversa, ou seja, o bloqueamento existe agora no ponto morto
superior. Neste caso, é o impulso originado por Cl que tem de entrar em escape, isto é, a válvula Cl
não pode estar actuada.
11
Fig.1.18
Fig.1.19
Movimento semi-automático e automático
Analisemos seguidamente um circuito que iremos designar por semi-automático. Na figura 1.20,
pretende-se o seguinte: premir manualmente Cl e obter o avanço de A; logo que a haste do êmbolo
atinja o seu fim de curso, o que corresponde ao ponto morto superior, a válvula aí será actuada
mecanicamente, permitindo o regresso automático de A e, portanto, atingir o ponto morto inferior.
Fig. 1.20
Deve notar-se que o único componente novo que aparece neste circuito é o elemento a1, que é uma
válvula 3/2 de comando mecânico por rolete e retorno por mola (sensor de fim de curso).
12
Com a figura 1.21, pretende introduzir-se o conceito de circuito inteiramente automático, embora
recorrendo a um simples vaivém.
Fig. 1.21
Neste circuito, logo que a válvula 3/2 de manípulo, passe de stop para start, por acção do operador,
dá-se passagem ao impulso pneumático vindo de a0, uma vez que esta válvula se encontra actuada
pela haste do cilindro; por sua vez, a válvula 5/2 que “alimenta” o cilindro de duplo efeito, recebe,
assim, o impulso que a faz mudar de estado, ou seja desloca o êmbolo distribuidor da esquerda para
a direita. Esta acção permite o avanço da haste do cilindro pneumático. Esta, ao atingir o seu fim de
curso, vai actuar a válvula a1, dando origem ao impulso responsável por nova mudança de estado da
válvula 5/2. A deslocação do êmbolo distribuidor da direita para a esquerda, dá origem ao retorno
da haste do cilindro. Logo que a válvula a0 volte a ser actuada pela haste do cilindro, dá-se novo
impulso A+ e este dará origem a um novo ciclo de vaivém. Como é lógico, podemos alterar este
vaivém de contínuo a descontínuo ou intermitente, mas o ciclo irá manter-se. Este circuito voltará à
posição de repouso, logo que o operador passe a válvula de manípulo, ou interruptor, da posição de
start para stop.
A Fig.1.22 representa o circuito electropneumático equivalente ao anteriormente apresentado.
Fig.1.22
A partir desta descrição, vamos passar a usar uma terminologia mais simplificada. Por exemplo, em
vez de dizer-se que a válvula 5/2 vai mudar de estado, isto é, o seu êmbolo distribuidor vai deslocarse da direita para a esquerda ou vice-versa, diz-se simplesmente: vai comutar, foi comutada, deu-se
a comutação. Quando se pretender dizer que a haste do êmbolo do cilindro pneumático A vai
avançar ou recolher, diremos simplesmente A+, A-.
13
A palavra impulso pode ter o mesmo significado através dos seguintes termos: pilotagem, sinal,
ordem.
Controlo de velocidade da haste do cilindro
Para continuar o estudo, vejamos como regular a velocidade de um cilindro pneumático. Admita-se
o sentido de avanço como exemplo. É vulgar pensar-se que devemos estrangular a respectiva
admissão de modo a conseguirmos variar a velocidade em causa. Porém teremos de concluir que é
errado, excepto com cilindros de simples efeito e ainda de duplo efeito mas com diâmetros internos
até 20 mm. Acima destes valores, não é a admissão mas sim o escape da câmara contrária que se
deve estrangular.
Em qualquer movimento, quer seja de avanço ou de retorno, pretende-se, tanto quanto possível,
uma força constante e se a admissão estiver estrangulada, a pressão do ar comprimido sofre
variações que provocam oscilações no movimento em ritmo intermitente.
A figura 1.23 representa a admissão na câmara positiva como deve ser efectuada, isto é, livre, e o ar
contido na câmara negativa é estrangulado durante o escape através da válvula V2. Esta operação
dar-se-á logo que a válvula 5/2 seja comutada pelo impulso vindo de C1.
O esquema da figura 1.23, apresenta um novo símbolo, isto é, o do componente V2. Este não é mais
do que uma válvula controladora de fluxo unidireccional, ou seja, estrangula a passagem do ar num
sentido e deixa passá-lo livremente em sentido contrário. Este componente possui uma válvula de
retenção que impede totalmente a passagem do ar durante o escape, obrigando-o a passar numa
zona estrangulada, de variação regulável no exterior da sede e através de um parafuso.
A
V1
V2
4
2
14
12
B
2
1
12
C1
3
1
5
1 3
2
1
12
C2
3
1
Fig.1.23
Quando se pretende o movimento de retorno, teremos de possuir admissão de ar na câmara negativa.
Neste caso, o ar circulará livremente através do “by-pass” ao estrangulamento, em sentido contrário
àquele que se acabou de descrever. Neste sentido, a válvula de retenção não impede a livre
circulação do ar e como tal possuímos uma admissão sem qualquer estrangulamento no movimento
de retorno. Quando se pretender regular a velocidade em ambos os sentidos, terão que se usar dois
estranguladores de fluxo (V1 e V2), conforme representado na figura 1.23.
14
Elementos lógicos
Nesta secção vamos descrever as três funções lógicas mais simples, ou seja: E (And), OU (Or) e
NEGAÇÃO (Not), em pneumática.
Vamos começar pelo estudo da função E (and). Como exemplo prático desta função, pode referir-se
a protecção de um operador quando este comanda manualmente uma prensa, uma guilhotina,
balancé ou qualquer outro dispositivo em que haja o perigo de ser mutilado, principalmente, nos
dedos ou nas mãos.
De modo a evitar este perigo, é forçoso utilizar-se uma função lógica E (and), isto é, obrigar o
operador a usar a mão esquerda e a mão direita em simultâneo. Só assim, ele porá em marcha a
máquina que comanda sem que haja a possibilidade de danificar uma das mãos. Vamos
exemplificar esta situação através do comando de um cilindro pneumático de duplo efeito.
Fig.1.24
Na figura 1.24, vamos designar a válvula A como activa e a B como passiva. Entende-se por activa
aquela que é alimentada a partir da rede de energia (ar comprimido) e por passiva a que está em
série com a activa. A válvula B somente recebe o ar comprimido através de A, o que equivale a
dizer que não possui energia própria.
Vamos admitir que a mão esquerda do operador se ocupa do botão A e a mão direita do botão B. Se,
por acaso, o operador pretender pôr a máquina em funcionamento, apenas com uma mão, tendo
livre a outra, o sinal S (responsável pelo arranque da máquina) nunca será obtido, como facilmente
se observa, através do funcionamento do circuito da Fig.1.24.
Quando os botões A e B estiverem premidos, significa que o operador utilizou ambas as mãos e
assim, teremos o aparecimento do sinal S, que irá fazer avançar a haste do cilindro.
Na Fig.1.25 pode observar-se o mesmo circuito constituído por componentes electropneumáticos.
Em geral, diz-se que uma função lógica E (and) é uma função em série. Com efeito, é o processo
mais económico de construi aquela função, mas nem sempre é possível executá-la em série. Com
efeito, depende do funcionamento interno das válvulas e das condições lógicas do circuito. Por
exemplo, uma válvula de retorno por ar interno não pode se usada em série, visto que necessita de
“alimentação” própria para executar o fecho da válvula, logo que esta deixe de ser actuada. Isto
significa que a válvula tem de ser activa e nunca passiva.
15
Fig.1.25
O mesmo circuito pode ser executado por um elemento lógico E (and), conforme representado na
Fig.1.26. Esta figura representa o símbolo ISO-CETOP 1219 da válvula E bem como a vista em
corte da respectiva válvula.
a)
b)
Fig.1.26
Consideremos agora a função lógica OU (Or). É também bastante usada e a título de exemplo
poderemos referir um circuito constituído por ciclo manual ou automático e ainda um circuito de
emergência.
O elemento lógico OU funciona da seguinte forma: quer o sinal A quer o sinal B passam da entrada
para a saída e escapam pela mesma via de chegada. No entanto, este elemento não permite a
comunicação entre os orifícios de A e B, pelo que não se deve confundir este componente com uma
vulgar ligação “T”. A Fig. 1.27 representa o símbolo ISO-CETOP 1219 da válvula OU bem como a
vista em corte da respectiva válvula.
a)
b)
Fig.1.27
Na eventualidade de os dois sinais A e B surgirem em “simultâneo”, a esfera ou disco irá manter-se
na última posição (à esquerda ou à direita) e o sinal S irá obter-se sem qualquer dificuldade. A
esfera ou disco nunca poderá ocupar a posição central, em funcionamento normal, visto impedir
dessa forma a passagem de ar de A ou B para a saída (S).
16
Circuito pneumático (ciclo manual-automático)
Considere o circuito representado na Fig.1.28. Conforme se pode verificar, a válvula 5/2 de
comando manual, por manípulo (Manual/Automático) permite duas posições estacionárias. O
estado correspondente à posição “Manual” vai alimentar os botões “Avanço”, “Recuo”, enquanto
que a linha de alimentação dos sensores de fim de curso a0 e a1, está à pressão atmosférica (escape).
Logo que o manípulo coloque a válvula na posição “Automático”, passa-se de imediato ao
movimento de vaivém automático, visto que a0 e a1 passam a estar alimentados por ar comprimido
enquanto que as botoneiras manuais passam a ficar fora de serviço.
A Fig.1.29 representa a versão electropneumática do circuito representado na Fig.1.28.
Fig.1.28
Fig.1.29
Referências:
[1]. José Novais (1991), Método sequencial para automatização electro-pneumática, 2ª edição,
Edição da Fundação Calouste Gulbenkian
[2]. José Novais (1995), Ar comprimido industrial, Edição da Fundação Calouste Gulbenkian
[3]. Site do fabricante de automatismos NORGREN MOTION CONTROL, FLUID PNEUMATIC
EQUIPMENT, http://www.norgren.com/default.asp
[4]. Site do fabricante de automatismos ASCOJOUCOMATIC, Componentes pneumáticos de
automatização, http://www.ascojoucomatic.pt/
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Esquema de uma instalação de distribuição de ar comprimido a bordo de um navio
Fig. Esquema de ar de arranque de uma instalação Diesel. (Fonte: MAN-B&W).
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Esquema de ar de arranque por ar comprimido
a) Válvula de ar de arranque
2) Esquema de funcionamento do circuito de ar de arranque (SULZER, modelo RTA)
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ANEXO. SIMBOLOGIA DE CIRCUITOS PNEUMÁTICOS
(Nota: Simbologia obtida a partir da ref.[4])
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