Esta Apostila de Comandos Eletrohidráulicos e Eletropneumáticos foi especialmente elaborada pelo Professor Luís Francisco Casteletti.

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Professor Casteletti é formado Técnico em Mecânica (SENAI 1992), Técnico em Segurança no Trabalho (FAEC 2000), em Licenciatura Plena em Pedagogia (CLAREIANOS 2007) e Pós Graduado em gestão Educacional (CLARETIANOS 2008).

Atua como Professor de Cursos de Qualificação Profissional desde 1998 nas Escolas SENAI e como Professor de Cursos Técnicos desde 2002, nas Escolas POLITEC e Dom Bosco, ambas em Americana – SP.

Versão

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SUMÁRIO:

Assunto pg

Noções básicas de hidráulica 04

Lei de Pascal 04

Vantagens do acionamento hidráulico 05

Fluidos 05

Composição de um circuito hidráulico 06

Bombas 06 Reservatório 09 Pressão 10 Instrumentos indicadores 11 Escoamento 12 Fluxo em paralelo 13 Fluxo em série 14 Pneumática 15 Características do ar comprimido 15

Propriedades físicas dos gases 15

Transformação de temperatura 16 Produção de ar comprimido 17 Reservatório de ar comprimido 18 Preparação do ar comprimido 19 Tubulações e conexões 21 Unidade de conservação 22 Elementos de trabalho 24

Elementos de comando e regulagem 27

Representação de seqüência de movimentos 37

Esquemas de comando 39

Conversão pneumática de sinais 40

Equipamentos elétricos 40 Tarefas de pneumática 43 Tarefas de eletropneumática 55 Tarefas de hidráulica 67 Tarefas de eletrohidráulica 77 Simbologia 90 Exercícios 103 Bibliografia 109

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Noções Básicas de Hidráulica

Hidráulica: utiliza um líquido confinado (óleo/água) para transmitir movimento multiplicando forças. Para ganhar em força, perde-se em deslocamento. Pelo fato de usar líquido praticamente incompressível, a transmissão de movimentos é instantânea. As diferenças básicas entre os fluidos hidráulicos e o ar comprimido é que, os fluidos hidráulicos são praticamente incompressíveis e diminuem a sua viscosidade com o aumento de temperatura. O ar comprimido é compressível, ou seja, diminuem seu volume com o aumento da pressão e seu

volume se expande com o aumento da temperatura.

Hidráulica Móbil: é aquela utilizada por veículos. Ex: tratores, automóveis, ônibus, empilhadeiras, etc.

Hidráulica Estacionária: é aquela utilizada em máquinas ou equipamentos estacionários

utilizados nas indústrias. Ex: prensa hidráulica, etc.

Lei de Paschal: se aplicarmos uma força em uma área (rolha) em líquido confinado, o resultado será uma pressão igual em todas as direções.

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F

A

Vantagens do acionamento hidráulico:

- Velocidade variável – através da válvula reguladora de fluxo; - Reversibilidade – através da válvula direcional;

- Parada instantânea – através da válvula direcional;

- Proteção contra sobre carga – através da válvula de segurança ou limitadora de pressão; - Dimensões reduzidas.

Fluido

É definido como sendo qualquer líquido ou gás . Entretanto, em hidráulica, refere-se ao líquido utilizado como meio de transmitir energia (óleo ou água). A principal característica de um fluido hidráulico, é o fato dele ser praticamente incompressível.

Funções do fluido hidráulico:

- Transmitir energia (transmitir movimento); - Lubrificar peças móveis;

- Vedar folga entre essas peças móveis; - Resfriar ou dissipar calor;

- Limpar o sistema.

Principais fluidos hidráulicos:

- Água (com aditivo); - Óleos minerais; - Fluidos sintéticos;

- Fluidos resistentes ao fogo (emulsões de glicol em água, soluções de glicol em água e fluidos sintéticos não aquosos).

Viscosidade: é a característica mais importante a ser observada na escolha de um fluido hidráulico. Pode ser definida como sendo a medida de resistência do fluido ao se escoar, ou

F = Força (Kgf)

P = Pressão (Kgf/cm²) A = Área (cm²)

Área da Circunferência: A = 0,7854 x d²

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baixa e pode-se dizer que o fluido é fino ou lhe falta corpo. Um fluido que escoa com dificuldade tem alta viscosidade. Neste caso, diz-se que é grosso ou tem bastante corpo. Quanto maior for a temperatura de trabalho de um óleo, menor será sua viscosidade, ou seja, a viscosidade é inversamente proporcional à temperatura de trabalho.

Composição de um circuito Hidráulico:

O Circuito Hidráulico é formado pelos seguintes elementos:

a) elementos de trabalho: atuadores lineares e rotativos.

b) elemento de comando ou sinal: válvula direcional;

c) elemento de regulagem: válvulas reguladoras de fluxo e pressão;

d) elemento de entrada: bomba hidráulica;

e) elementos auxiliares: filtro, reservatório, conexões e tubulações;

Bomba Hidráulica

É utilizada nos circuitos hidráulicos para converter energia mecânica em energia hidráulica. Ela é responsável em criar fluxo de fluido para o sistema. A bomba hidráulica não gera pressão. A pressão só é criada quando houver restrição à passagem de fluxo.

Cavitação: é a entrada de ar, pela tubulação de entrada de óleo para a bomba, para o sistema hidráulico. Pode ser provocada por filtro entupido ou até nível de óleo baixo no reservatório. A cavitação deixa o sistema trabalhando irregularmente e a bomba barulhenta.

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Classificação das bombas:

Bombas hidrostáticas: são bombas de deslocamento positivo, que fornecem determinada quantidade de fluido a cada rotação ou ciclo. Como nas bombas hidrostáticas a saída do fluido independe da pressão, com exceção de perdas ou vazamentos, praticamente todas as bombas necessárias para transmitir força hidráulica em equipamentos industriais, em maquinaria de construção e em aviação, são do tipo hidrostática. Os tipos de bombas hidrostáticas mais comuns encontradas são: de engrenagens, de engrenagens internas, de lóbulo, tipo gerator, de palhetas balanceadas e não balanceadas, de pistão radial e axial.

Bomba de Engrenagens _{Bomba de Lóbulo}

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Bomba de Palhetas Bomba de Pistão Radial

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Bombas hidrodinâmicas: são bombas de deslocamento não positivo, usadas para transferir fluido e cuja única resistência é criada pelo peso do fluido e pelo atrito. Por isso, são raramente utilizadas em circuitos hidráulicos, pois quando aumenta a resistência à passagem de fluido, reduz o seu deslocamento.

Deslocamento: é o volume de líquido transferido durante uma rotação da bomba e é equivalente ao volume de uma câmara, multiplicado pelo número de câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba durante uma rotação.

Reservatórios

Reservatórios ou tanques têm por finalidade básica armazenar e facilitar a manutenção do fluido utilizado nos sistemas hidráulicos.

O reservatório pode ser projetado para cumprir várias funções, desde que não haja problemas quanto à sua localização ou ao seu tamanho.

Porém é fundamental que o reservatório apresente, no mínimo, as seguintes características: - ter espaço para separação do ar do fluido;

- permitir que os contaminadores se assentem; - ajudar a dissipar o calor gerado pelo sistema; - facilitar a manutenção.

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Pressão:

Podemos definir como sendo uma força exercida por unidade de superfície (área). A pressão é gerada quando existir uma restrição à passagem do fluxo.

Classificação da pressão:

Pressão absoluta: é a soma da pressão atmosférica mais a sobre pressão (aquela indicada pelo manômetro).

Pressão Estática: é a pressão existente num sistema quando o mesmo está parado (estático).

Exemplo a pressão exercida pela água parada em uma tubulação.

Pressão dinâmica: que é a pressão existente em um sistema em funcionamento (dinâmico).

Exemplo, a pressão exercida pela água em uma tubulação quando existe fluxo.

A pressão dinâmica é sempre menor que a pressão estática, pois ela é obtida subtraindo da pressão estática as perdas de carga do sistema.

Pressão relativa: também chamada de sobre pressão (aquela indicada pelo manômetro), não está incluída a pressão atmosférica.

Pressão atmosférica: é a pressão exercida por uma coluna de mercúrio (Hg) de 76 cm de altura, a 0ºC de temperatura, ao nível do mar (barômetro de Torricelli).

Fatores de conversão de unidades de pressão

1atm = 1,0134bar

1atm = 14,697 PSI (1bf/pol2₎ 1atm = 760mmHg 1kgf/cm2_{= 0,9677atm} 1kgf/cm2_{= 0,9807 bar} 1kgf/cm2_{= 14,223 PSI (1bf/pol}2₎ 1kgf/cm2_{= 736mmHg} 1bar = 0,9867atm

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1bar = 1,0196kgf/cm2 1bar = 14,503 PSI (1bf/pol2₎ 1bar = 750mmHg

1 PSI = 0,0680atm 1 PSI = 0,0703kgf/cm2 1 PSI = 0,0689bar 1 PSI = 51,719mmHg

Para cálculo aproximado: 1atm = 1bar = 1kgf/cm² = 1kp/cm² = 14,7 PSI

Instrumentos indicadores:

Os instrumentos indicadores mais utilizados em hidráulica e também em pneumática são: manômetro, vacuômentro e o termômetro.

Manômetro: instrumento utilizado para indicar pressão.

Vacuômetro: instrumento utilizado para indicar vácuo (ausência

total ou parcial de ar).

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Escoamento

As moléculas de um fluido que se movimentam em tubulações atritam-se umas às outras e com as paredes da tubulação, provocando atrito e perdas de forças. Por isso, é muito importante controlarmos o tipo de escoamento de um fluido pela tubulação.

Existem dois tipos de escoamento: - Laminar;

- Turbulento.

O tipo de escoamento mais recomendado é o laminar pelo fato de provocar menos atrito.

A velocidade de fluxo recomendada no sistema óleo hidráulico podem ser:

Pressão bar Velocidade m/s

Tubos de pressão P < 50 4 50 < p < 100 4 – 5 100 < p < 200 5 – 6 P < 200 6 - 7 Tubos de sucção -0,3 < p 1,5 0,5 – 1,5 Tubos de retorno 2 < p 20 2 - 3

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Fluxo em série e em paralelo Fluxo em paralelo

Uma característica peculiar a todos os líquidos é o fato de que eles sempre procuram os caminhos que oferecem menor resistência. Assim, quando houver duas vias de fluxo em paralelo, cada qual com resistência diferente, a pressão só aumenta o necessário e o fluxo procura sempre a via mais fácil.

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Pneumática

Características do ar comprimido

Pneumática é a ciência que estuda as propriedades físicas do ar e de outros gases.

Pneumática utiliza ar sobre pressão (ar comprimido) para transmitir movimento mecânico (linear

ou rotativo) multiplicando forças.

Ar – compressível.

Óleo / água – incompressível.

Ar comprimido – ar atmosférico com volume reduzido. Características do ar comprimido:

Vantagens:

Volume Transporte Armazenagem

Temperatura Segurança Limpeza Construção Velocidade Regulagem Segurança contra sobrecarga

Desvantagens:

Preparação Compressibilidade Potência

Custo Escape ruidoso/desperdício Rentabilidade (estudo da utilização)

Propriedades físicas dos gases:

Ar: o ar pode ser comprimido ou expandido, dependendo da variação da temperatura, pressão e do volume.

A lei de Boyle-Morriotte: ar confinado a uma temperatura constante (transformação isotérmica).

F1 F2 F3

V1

V2 _V3

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180 divisõe 100 divisõe K 373 273 ºF 212 32 100 divisões ºC 100 0 V2 T2 V1 T1

Lei de Gay-Lussac: a uma pressão constante (transformação isobárica).

V1 / T1 = V2 / T2

Lei de Charles: a um volume constante (transformação isométrica).

Transformação de temperatura: Temperatura de Vapor da água

Temperatura de congelamento da água

tC – 0 = tF – 32 = tK – 273 ºF = 9 x ºC + 32 ºC = 5 (ºF – 32)

100 – 0 212 – 32 373 – 273 5 9

Para cálculos realizados nas propriedades dos gases, a escala de temperatura utilizada é a Kelvin por se tratar de uma escala absoluta.

p1 / T1 = p2 / T2 V1 T1 p1 V2 T2 p2

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Produção do ar comprimido Compressores:

São máquinas ou equipamentos responsáveis por admitir ou sugar o ar da atmosfera, comprimi-lo e enviá-comprimi-lo para um reservatório que o armazenará.

Tipos de compressores:

Compressores de êmbolo com movimento linear:

Pistão: de efeito simples; duplo efeito; um estágio; dois estágios. Membrana;

Compressor de êmbolo rotativo; Multicelular (palhetas);

Helicoidal de fuso rosqueado; Tipo Roots.

Turbocompressor

Radial; Axial.

Critérios para a escolha de um compressor: Volume fornecido: teórico e efetivo.

Pressão: de regime ou de trabalho.

Acionamento: motor elétrico ou de explosão (gasolina, álcool ou diesel).

Regulagem:

De marcha em vazio:

- regulagem por descarga – atingindo a regulagem máxima, o ar escapa livremente por uma válvula;

- regulagem por fechamento – atingindo a regulagem, fecha-se o lado da sucção;

- regulagem por garras – usada em compressores de êmbolo – atingindo a regulagem máxima, algumas garras mantém as válvulas de sucção abertas.

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Regulagem de carga parcial:

- regulagem na rotação;

- regulagem por estrangulamento.

Regulagem intermitente: quando o compressor atinge a pressão máxima, o motor é desligado e quando atinge a pressão mínima o motor é ligado.

Refrigeração: a refrigeração de um compressor poderá ser feita por: água – utilizando um trocador de calor; e por ar – dissipando o calor através de palhetas.

Reservatório de ar comprimido: não faz parte obrigatoriamente do compressor, tendo as seguintes funções:

- estabilizar a distribuição do ar comprimido; - eliminar oscilações de pressão na rede; - separar parte da umidade existente no ar; - garantir reserva de ar.

O tamanho do reservatório depende:

- do volume de ar fornecido pelo compressor; - do consumo de ar;

- da rede de distribuição; - da regulagem do compressor; - da diferença de pressão na rede.

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Manutenção do compressor: deve-se seguir as orientações do fabricante, mas existem

algumas verificações periódicas a serem seguidas: - verificar o nível de óleo lubrificante;

- filtro de ar;

- válvula de segurança; - drenar o condensado; - manômetro.

Irregularidades na compressão:

Aquecimento exagerado do compressor: pode ser causado por: - falta de óleo no cárter;

- válvulas presas ou sujas; - ventilação insuficiente;

- válvula de recalque quebrada; - óleo viscoso demais;

- filtro de ar entupido.

Batidas ou barulhos anormais no compressor:

- volante solto;

- válvulas mal assentadas;

- desgaste nos mancais principais;

- jogo nos mancais das buchas no eixo das manivelas;

- folga ou desgaste nos pinos que prendem as buchas ou pistões; - sujeira no pistão.

Preparação do ar comprimido Secagem por resfriamento

Para resolver de maneira eficaz o problema inicial da água nas instalações de ar comprimido, o equipamento mais completo é o resfriador posterior, localizado entre a saída do compressor e o reservatório, pelo fato de que o ar comprimido na saída atinge sua maior temperatura.

O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor utilizado para resfriar o ar comprimido. Como conseqüência deste resfriamento, permite-se retirar cerca de 75% a 90% do vapor de água contido no ar, bem como vapores de óleo; além de evitar que a linha se oxide. É necessário eliminar ou reduzir ao máximo esta umidade. O ideal seria eliminá-la do ar comprimido de modo absoluto, o que é praticamente impossível. Ar seco industrial não é aquele totalmente isento de água; é o ar que, após um processo de desidratação, flui com um conteúdo de umidade residual de tal ordem que possa ser utilizado sem qualquer inconveniente.

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Secagem Por Absorção

É a fixação de um absorto, geralmente líquido ou gasoso, no interior da massa de um absorto sólido, resultante de um conjunto de reações químicas. Em outras palavras, é o método que utiliza em um circuito uma substância sólida ou líquida, com capacidade de absorver outra substância líquida ou gasosa.

Este processo é também chamado de Processo Químico de Secagem, pois o ar é conduzido no interior de um volume através de uma massa higroscópica, insolúvel ou deliqüescente que absorve a umidade do ar, processando-se uma reação química.

As substâncias higroscópicas são classificadas como insolúveis quando reagem quimicamente com o vapor d'água, sem se liquefazerem. São deliqüescentes quando, ao absorver o vapor d'água, reagem e tornam-se líquidas.

Secagem Por Adsorção

É a fixação das moléculas de um adsorvato na superfície de um adsorvente geralmente poroso e granulado, ou seja, é o processo de depositar moléculas de uma substância (ex. água) na superfície de outra substância, geralmente sólida (ex.SiO2). Este método também é conhecido por Processo Físico de Secagem, porém seus detalhes são desconhecidos. É admitido como teoria que na superfície dos corpos sólidos existem forças desbalanceadas, influenciando moléculas líquidas e gasosas através de sua força de atração; admite-se, portanto, que as moléculas (adsorvato) são adsorvidas nas camadas mono ou multimoleculares dos corpos sólidos, para efetuar um balanceamento semelhante à Lei dos Octetos dos átomos. O processo de adsorção é regenerativo; a substância adsorvente, após estar saturada de umidade, permite a liberação de água quando submetida a um aquecimento regenerativo.

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Tubulações e conexões

Escolha do diâmetro de uma tubulação:

O diâmetro de uma tubulação da rede de ar comprimido deve ser escolhido de maneira que a queda de pressão não ultrapasse 0,1 bar, mesmo se houver um crescente consumo de ar. Quanto maior for a queda de pressão, menor será a rentabilidade e a capacidade do sistema.

Considerações para o dimensionamento da tubulação:

- volume corrente (vazão); - comprimento da rede;

- queda de pressão admissível; - pressão de trabalho;

- número de partes de estrangulamento na rede.

Observação: considerar comprimento de reserva para futuras instalações.

Tipos de rede de distribuição: primária e secundária.

Tipos de redes primárias de distribuição de ar:

- rede de circuito aberta; - rede de circuito fechada;

- rede de circuito combinada.

Critérios para montar uma rede de distribuição:

- as tubulações devem ter um declive entre 1 e 2% do seu comprimento no sentido do fluxo, para facilitar a drenagem do condensado, deixando o ar mais puro, limpo e com menos umidade;

- sempre que possível, manter a rede em circuito fechado que permite uma distribuição mais uniforme da pressão; - retirar a rede secundária

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Materiais utilizados nas redes: Rede primária:

- cobre; - latão; - aço-liga;

- tubo de aço preto (galvanizado); - tubos sintéticos (plástico).

Rede secundária:

- materiais à base de borracha (menos usado); - materiais à base de polietileno (mais usado).

Conexões: acessórios utilizados para unir tubulações e também demais componentes do circuito como, por exemplo, válvulas, atuadores, etc.

Conexões de tubos metálicos: são encontradas no mercado: - com anel de corte;

- com anel de pressão; - conexões rebordadas; - de engate rápido, etc.

Conexões de mangueiras:

- conexões com porcas; - conexão espigão;

- conexões de engate rápido, etc.

Unidade de conservação:

Partículas de pó ou ferrugem e umidade que se condensam nas tubulações podem ocasionar falhas ou avarias nas válvulas, por isso perto do local de consumo é colocada uma unidade de conservação que é composta de:

- filtro de ar comprimido; - regulador de pressão;

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Filtro de ar comprimido

A função do filtro de ar comprimido é de reter as partículas sólidas e a umidade condensada existente no ar comprimido.

Regulador de pressão

O regulador de pressão mantém constante a pressão de trabalho (secundária), independentemente da pressão da rede (primária) e de consumo do ar.

Lubrificador de ar comprimido

O lubrificador acrescenta ao ar comprimido uma fina névoa de óleo que irá se depositar nas válvulas e cilindros, proporcionando a esses elementos a necessária lubrificação.

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Elementos de trabalho

A função de um elemento de trabalho é a de converter a energia hidráulica ou pneumática em movimento. São classificados em:

Atuadores lineares

A função de um atuador linear é a de converter a energia hidráulica ou pneumática em movimento linear multiplicando forças.

Os atuadores lineares são classificados em:

Atuador linear de simples ação ou simples efeito:

Realiza trabalho em um só sentido.

Atuador linear de dupla ação ou duplo efeito:

Realiza trabalho nos dois sentidos, tanto no avanço quanto no retorno. Também conhecido como atuador diferencial, pois a força de avanço é maior que a força de retorno.

Atuador Linear de haste passante:

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Atuador linear dupla ação com sistema de amortecimento:

Atuador linear tipo telescópico:

É composto por várias hastes.

Componentes de um cilindro hidráulico:

1. camisa;

2. tampa ou flange traseira; 3. tampa ou flange dianteira; 4. haste; 5. retentor dianteiro; 6. bucha guia; 7. limpa trilho; 8. êmbolo; 9. amortecedor.

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Atuadores rotativos:

A função do atuador rotativo é a de converter a energia hidráulica ou pneumática em movimento rotativo, multiplicando força.

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Elementos de comando e de regulagem:

Elementos de comando Válvulas direcionais

A função de uma válvula direcional é a de direcionar o sentido de fluxo atendendo à necessidade do circuito.

São caracterizadas por: - número de vias; - número de posições; - posição de repouso;

- tipo de acionamento (comando);

- tipo de retorno (para a posição de descanso); - vazão.

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Representação das vias e posições:

a) as posições das válvulas são representadas por quadrados;

b) o número de quadrados unidos representa o número de posições que a válvula pode assumir;

c) as linhas indicam as vias de passagens; a seta indica o sentido de fluxo;

d) os bloqueios são indicados dentro dos quadrados com traços transversais;

e) a união de vias dentro de uma válvula é representada por um ponto; f) as conexões (entrada e saída) serão caracterizadas por traços

externos que indicam a posição de repouso da válvula. O número de traços indica o número de vias;

g) outras posições são obtidas deslocando os quadrados, até que coincidam com as conexões;

h) as posições de comando podem ser indicadas por letras minúsculas;

i) válvula com três posições de comando. Posição central = posição de repouso.

Tipos de centro das válvulas

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Vias de acesso

Formas de representação das válvulas direcionais

Tipos de acionamento:

Por apalpador

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Pressão Piloto positiva e retorno por mola

Por alavanca (força Muscular)

Acionamento por simples solenóide

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Acionamento por rolete

Simbologia das Válvulas Direcionais: Acionamento por força muscular

Geral Por botão Por alavanca Por pedal Acionamento mecânico Por apalpador Por mola

Por rolete apalpador Por rolete apalpador escamoteável (gatilho)

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Acionamento elétrico

Por eletroimã com (bobina solenóide):

Um enrolamento ativo

Dois enrolamentos ativos no mesmo sentido Dois enrolamentos ativos em sentido contrário

Acionamento pneumático Acionamento direto

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

Acionamento indireto

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

Acionamento combinado

Por eletroímã e válvula de pré-comando (servocomando).

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Aspectos construtivos:

O princípio de construção da válvula determina: - a força de acionamento;

- a maneira de acionar; - a possibilidade de ligação; - o tamanho da construção.

Válvula de retenção

A válvula de retenção é usada para permitir a passagem do fluido num determinado sentido e fazer seu bloqueio no sentido oposto.

Válvula de escape rápido

Essa válvula é colocada diretamente no cilindro ou o mais próximo dele, com a finalidade de aumentar a velocidade do

êmbolo.

Válvula alternadora (função lógica “OU”)

Essa válvula é empregada quando há necessidade de enviar sinais de lugares diferentes a um ponto comum de comando.

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Válvula de simultaneidade (elemento lógico “E”)

Emprega-se essa válvula, principalmente, em comando de bloqueio, comandos de segurança e funções de controle em combinações lógicas.

Elementos de regulagem Válvula reguladora de fluxo

Emprega-se essa válvula para a regulagem da velocidade em atuadores

.Métodos de regulagem de fluxo

Por Desvio

Pela Entrada

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Válvula de retardo

A válvula de retardo é empregada quando há necessidade, num circuito pneumático, de um espaço de tempo entre uma e outra operação em um ciclo de operações.

Válvula de seqüência

Essa válvula é utilizada em comandos pneumáticos quando há necessidade de uma pressão determinada para o processo de comando (comando em dependência da pressão e comandos seqüenciais).

Válvula limitadora de pressão

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Válvula redutora de pressão

A válvula redutora de pressão tem a função de manter constante a pressão de saída, mesmo havendo variação da pressão de entrada, que deverá ser sempre maior.

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Representação de seqüência de movimentos

Quando a instalação hidráulica ou pneumática realiza várias operações, possuindo vários cilindros e/ou motores, é importante que o técnico de manutenção tenha a seu dispor os esquemas de comando e seqüência para montar ou reparar o equipamento.

Esses esquemas permitirão realizar um estudo para localizar o defeito e com isso ganhar-se tempo na manutenção.

Existem várias formas de representar esta seqüência de trabalho, tais como:

Relação cronológica

Essa relação trata da descrição dos fatos na ordem exata dos acontecimentos. Por exemplo: - o cilindro A avança e eleva os pacotes;

- o cilindro B empurra os pacotes no transportador II; - o cilindro A desce;

- o cilindro B retorna.

Tabela

Para representar a seqüência de trabalho de uma instalação em uma tabela, devem-se dispor, em colunas, os passos de trabalho e os movimentos dos cilindros. Por exemplo:

Passo de Trabalho Movimento do Cilindro

A B 1 Para cima - 2 - Para frente 3 Para baixo - 4 - Para trás Setas ou símbolos

As setas ou símbolos oferecem um tipo de representação bem simplificada. Por exemplo: Avanço ou + Retorno ou - A ou + B ou + A ou - B ou -

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Diagrama de movimento

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Conversão pneumática de sinais

Pressostato: também conhecidos como sensores de pressão, são chaves elétricas acionadas por um piloto hidráulico ou pneumático. Os pressostatos são montados em linhas de pressão hidráulica e ou pneumáticas e registram tanto o acréscimo como a queda de pressão nessas linhas, invertendo seus contatos toda vez em que a pressão do óleo ou ar comprimido ultrapassar o valor ajustado na mola de reposição.

Equipamentos elétricos

Equipamentos de entrada de sinais Interruptor

Elemento de comutação acionado manualmente com, pelo menos, duas posições de comutação, e que permanece em cada uma das posições após o acionamento.

Botoeira

Elemento de comutação acionado manualmente, com reposição automática após a retirada da força de acionamento.

Chave fim de curso

Elemento de comutação acionado mecanicamente, cuja finalidade é transmitir informações da instalação ao comando.

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Equipamento para processamento de sinais Contator de potência

Elemento de comutação, acionado eletromagneticamente, sendo, portanto, comandado indiretamente. Trabalha com potência elevada, sendo utilizado para o comando de elementos de trabalho: eletroímãs, motores elétricos, etc.

Comutação direta para inversão do sentido de rotação de motores trifásicos

Contator auxiliar

Elemento de comutação de potência baixa, é utilizado para comutação de circuitos auxiliares.

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11.2.3. Relé de tempo

Elemento de comutação temporizado, com retardo de fechamento ou de abertura.

Equipamento de saída de sinal Válvula magnética

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Tarefas Pneumáticas

Comando pneumático básico direto:

Exercícios:

1) Identifique corretamente todos os componentes do circuito. 2) Descreva o princípio de funcionamento.

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Comando em série:

Exercícios:

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Comando em paralelo:

Exercícios:

(46)

Comando básico indireto com simples piloto positivo:

Exercícios:

(47)

Comando básico indireto com duplo piloto positivo:

Q. Equip. Denominações e observações No_Ident.

Exercícios:

(48)

Comando de cilindro com escape rápido no avanço:

Q. Equip. Denominações e observações

Exercícios:

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Comando de ciclo único com retorno automático:

Q.Equip. Denominações e observações No_Ident.

Exercícios:

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Comando de inversão em dependência de pressão (ciclo único):

Q.Equip. Denominações e observações No _Ident.

Exercícios:

(51)

Comando de inversão em dependência de pressão com controle mecânico (ciclo único):

Q.Equip. Denominações e observações

Exercícios:

(52)

Comando de inversão e corte de sinal em dependência de tempo (ciclo único):

O retorno do êmbolo acontece, mesmo que o botão de partida esteja acionado.

Exercícios:

(53)

Comando de ciclo contínuo com parada no avanço ou no retorno:

Exercícios:

(54)

Comando seqüencial com válvula Flip-Flop

Exercícios:

(55)

Tarefas Eletropneumáticas

Comando eletropneumático básico com cilindro de simples ação:

Exercícios:

(56)

Comando eletropneumático básico com cilindro de dupla ação:

Exercícios:

(57)

Comando em série:

Exercícios:

(58)

Comando em paralelo:

Exercícios:

(59)

Comando com válvula de impulso:

Exercícios:

(60)

Comando de auto-retenção:

Exercícios:

(61)

Comando com retorno automático (duplo solenóide):

Exercícios:

(62)

Comando básico com retorno automático (simples solenóide):

Exercícios:

(63)

Comando de auto - retenção (ciclo contínuo):

Exercícios:

(64)

Comando com relé de tempo:

Exercícios:

(65)

Circuito seqüencial com válvula de impulso:

Exercícios:

(66)

Circuito seqüencial com comando de auto-retenção.

Movimento (A + B + A - B -)

Exercícios:

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Tarefas Hidráulicas

Circuito hidráulico básico linear:

Questionário:

1) Identifique corretamente todos os componentes.

2) As pressões de avanço e retorno do atuador são iguais? Justifique.

3) As velocidades de avanço e retorno do atuador são iguais? Justifique.

4) O que acontecerá com a pressão quando o atuador chegar no final de curso de avanço e de retorno?

(68)

Circuito hidráulico básico rotativo:

Questionário:

2) Por que a pressão do atuador rotativo é a mesma nos dois sentidos de giro?

3) O que poderá acontecer se não for ligada a mangueira de dreno externo do atuador rotativo?

4) O que acontecerá com a pressão quando for aumentada a carga sobre o atuador rotativo?

(69)

Circuito hidráulico regenerativo:

Questionário:

2) Por que tanto a avanço quanto o retorno do atuador têm a mesma velocidade? 3) Descreva o princípio de funcionamento:

(70)

Circuito hidráulico com controle de velocidade:

Questionário:

2) Por que o retorno do atuador não tem controle de velocidade?

3) O que acontecerá se invertermos a entrada com a saída da válvula reguladora de fluxo? 4) O que acontecerá se retirarmos a retenção que está incorporada à válvula reguladora de

fluxo?

5) Que tipo de regulagem de velocidade temos aplicada no circuito? 6) Descreva o princípio de funcionamento:

(71)

Circuito hidráulico com controle de velocidade:

Questionário:

2) O que acontecerá com a pressão e com a velocidade do atuador se abrirmos totalmente a válvula reguladora de fluxo?

fluxo?

5) Que tipo de regulagem de velocidade temos aplicada no circuito? 6) Descreva o princípio de funcionamento:

(72)

Circuito hidráulico com aproximação rápida, avanço controlado e retorno rápido:

Questionário:

fluxo?

4) Que tipo de regulagem de velocidade temos aplicada no circuito? Justifique.

5) Se a válvula reguladora de fluxo não for instalada no circuito, o que poderá acontecer? 6) Qual percurso o fluido deve percorrer para que o atuador 1.0 retorne?

(73)

Circuito hidráulico em seqüência:

Questionário:

2) O que acontecerá se invertermos a entrada com a saída da válvula de seqüência? 3) O que acontecerá se invertermos as mangueiras das saídas A e B da válvula direcional? 4) O que irá acontecer se invertermos a posição da válvula de retenção?

5) Se regularmos a pressão da válvula de seqüência para 300 PSI, o que irá acontecer no circuito?

(74)

Circuito com contrabalanço:

Questionário:

2) O que acontecerá se invertermos apenas a posição da válvula de retenção que está incorporada à válvula de contrabalanço?

3) O que acontecerá se trocarmos a entrada com a saída da válvula de contrabalanço? 4) O que irá acontecer se eliminarmos a válvula de contrabalanço?

5) O que irá acontecer se instalarmos a válvula de contrabalanço na entrada de retorno do atuador?

(75)

Circuito hidráulico em seqüência com pressão reduzida para a primeira operação:

Questionário:

1) Identifique corretamente todos os componentes. 2) Descreva o princípio de funcionamento:

3) Qual dos dois atuadores avançará primeiro? Justifique. 4) Qual dos dois atuadores retornará primeiro? Justifique.

(76)

Circuito hidráulico em seqüência com velocidade controlada na segunda operação:

Questionário:

1) Identifique corretamente todos os componentes. 2) Descreva o princípio de funcionamento:

(77)

Tarefas práticas de eletro hidráulica

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89)

Partida e retorno em seqüência com ciclo único ou ciclo contínuo, com temporização e velocidade controlada.

(90)

Símbolos básicos funcionais

Pneumático Hidráulico Descrição

Fluxo

Fonte de pressão Motor elétrico Motor térmico Silenciador

Reservatório aberto à atmosfera Reservatório com linha

terminando abaixo do nível de fluido

Reservatório pressurizado

(91)

Símbolos de linhas de fluxo

Pneumático e hidráulico Descrição

Linha de trabalho, de retorno ou de alimentação

Linha de pilotagem Linha de dreno ou sangria Mangueira ou tubo flexível Linha elétrica

União de linhas

Linhas cruzadas, não conectadas

Sangria de ar

Compressores e bombas

Com um sentido de fluxo

Com dois sentidos de fluxo Bomba hidráulica de

deslocamento variável com um sentido de fluxo

Bomba hidráulica de

deslocamento variável com dois sentidos de fluxo

(92)

Motores/Atuadores rotativos

Com um sentido de fluxo

Com dois sentidos de fluxo Com um sentido de fluxo e deslocamento variável Com dois sentidos de fluxo e deslocamento variável Motor oscilante

Bomba/motor de deslocamento fixo com reversão do sentido de fluxo (funcionamento como bamba ou motor conforme o sentido de fluxo)

Cilindros/Atuadores lineares

Cilindro de ação simples com retração por uma força não especificada (símbolo geral quando o método de retorno não for especificado)

Cilindro de ação simples com retração por mola

Cilindro de ação dupla com haste simples

Com dois amortecimentos fixos Com dois amortecimentos reguláveis

(93)

Cilindro telescópico com intensificador de pressão

Cilindro telescópico com ação simples

Cilindro telescópico com ação dupla

Cilindro telescópico com conversor hidropneumático Cilindro telescópico com haste dupla

Cilindro telescópico com cilindro diferencial

Observação

O funcionamento do cilindro depende da diferença das áreas efetivas de cada lado do êmbolo Com um amortecimento fixo no avanço

Com um amortecimento fixo na retração

Com um amortecimento regulável no avanço

Com um amortecimento regulável na retração

(94)

Símbolos acumuladores

Hidráulico Descrição

Acumulador (símbolo gernérico) Acumulador por mola(s) Acumulador por peso

Acumulador por gás (genérico) Acumulador por gás com bexiga Acumulador por gás com membrana Acumulador por gás com êmbolo

Trocadores de calor

Resfriador (símbolo genérico). O sentido das setas no losango indica a dissipação de calor sem representação das linhas de fluxo do meio refrigerante

Resfriador (símbolo genérico). O sentido das setas no losango indica a dissipação de calor com representação das linhas de fluxo do líquido refrigerante

Resfriador (símbolo genérico). O sentido das setas no losango indica a dissipação de calor com representação das linhas de fluxo do gás refrigerante

(95)

Símbolos de filtros, purgadores e lubrificantes

Filtro (símbolo genérico) Purgadores com dreno manual Purgadores com dreno automático

Filtro com purgador com dreno manual

Filtro com purgador com dreno automático

Filtro com purgador com desumidificador de ar Filtro com purgador com lubrificador

Filtro com purgador com unidade condicionadora

Válvulas direcionais

2 vias com 2 posições posição normal fechada (NF)

2 vias com 2 posições posição normal aberta (NA)

3 vias com 2 posições posição normal fechada

3 vias com 2 posições posição normal aberta

(96)

4 vias com 2 posições

4 vias com 3 posições posição intermediária com saídas livres para R

4 vias com 3 posições posição intermesiária fechada

Acionamento das válvulas

Acionamento direto por piloto externo por aplicação ou por acréscimo de pressão Acionamento direto por piloto externo por despressurização Acionamento indireto por acréscimo de pressão Acionamento indireto por despressurização

Acionamento indireto por áreas de atuação diferentes (no símbolo, o retângulo maior representa a área de atuação maior

Acionamento combinado por solenóide com piloto e dreno (hidráulico), exaustão

(97)

Acionamento combinado por solenóide com piloto e dreno interno

Acionamento combinado por solenóide ou piloto

Acionamento combinado por solenóide e piloto ou por ação muscular

Símbolo básico, sem indicação do modo de operação

Botão de acionamento manual Alavanca de acionamento manual Pedal

Apalpador ou pino Mola

Rolete

Rolete articulado ou gatilho (operando em um único sentido) Acionamento por solenóide com uma bobina

Acionamento por solenóide com duas bobinas, operando em sentido oposto

Acionamento por solenóide com uma bobina operando

proporcionalmente

Acionamento com duas bobinas operando proporcionalmente em sentidos opostos

Acionamento por motor elétrico reversível

(98)

Válvulas de pressão

Válvula de alivio, de segurança, limitadora de pressão ou de seqüência diretamente operada Válvula de alivio, de segurança, limitadora de pressão ou de seqüência comandada por piloto a distância

Válvula de alivio, de segurança ou limitadora de pressão pré-operada com piloto e dreno interno

Válvula de alivio, de segurança ou limitadora de pressão pré-operada com piloto externo e dreno interno

Válvula de alivio, de segurança ou limitadora de pressão pré-operada com dreno esterno e comando a distância

Válvula de alivio, de segurança ou limitadora de pressão pré-operada com válvula de seqüência (simbologia não normalizada)

Válvula redutora de pressão com conexão de descarga

Válvula redutora de pressão com conexão de descarga, com comando a distância

Normalmente fechada, com um estrangulamento

(99)

Normalmente aberta, com um estrangulamento

Normalmente fechada com dois estrangulamentos

Válvula redutora de pressão diretamente operada

Válvula redutora de pressão com comando a distância

Válvula redutora de pressão com válvula reguladora de pressão diferencial

Válvula redutora de pressão com válvula reguladora de pressão proporcional

Válvulas de bloqueio

Válvula de retenção dupla ou germinada

Válvula alternadora (elemento OU)

Válvula de escapa rápido Válvula de simultaneidade (elemento E)

Válvula de retenção sem mola Válvula de retenção com mola

(100)

Válvula de retenção pilotada

Válvulas de fluxo

Estrangulamento influenciável pela viscosidade Estrangulamento não influenciável pela viscosidade Com orifício de passagem fixo

Com orifício de passagem regulável

Válvulas reguladoras de vazão com orifício de passagem fixo

Válvulas reguladoras de vazão com orifício de passagem fixo e descarga no reservatório

Observação

Igual à anterior porém o excesso do fluxo é descarregado no reservatório

Válvulas reguladoras de vazão com vazão regulável

Válvulas reguladoras de vazão com vazão regulável com descarga no reservatório Válvulas reguladoras de vazão om controle unidirecional

(101)

Instrumentos e acessórios

Manômetro ou vacuômetro (a linha pode ser conectada a qualquer ponto da circunferência) Termômetro Medidor de vazão Pressostato Fluxostato Componentes elétricos Símbolo Descrição Contato NA Contato cumutador Contato NF

Botão liso tipo pulsador

Botão com trava

Botão giratório com trava

Botão tipo cogumelo com trava

(102)

Chave fim de curso tipo gatilho

Sensor indutivo

Sensor capacitivo

Sensor óptico

Relé auxiliares

Relé temporizadores com retardo na ligação

Relé temporizadores com retardo no desligamento

Contador predeterminadoo

Indicador luminoso e indicador sonoro

Relé auxiliar comutador

(103)

Pressostatos

Relé

Exercícios

1) Defina pressão.

2) Qual das pressões estudadas é a que o manômetro indica? 3) Calcule: a) P = 200 Kgf/cm² F = 20 Kgf A = ? b) P =? F = 2000 Kgf A = 20 cm² c) P = 40 Kgf/cm² F = ? A = 12 cm² d) P = 12 kgf/cm² F = ? Diâmetro = 100 mm e) P = 560 PSI F = ? Diâmetro = 120 mm f) P = 660 PSI F = 2500 Kgf Diâmetro = ? g) P = 860 PSI F = 2500 Kgf A = ? h) P = PSI F = 4 T A = 15 cm² i) P = PSI F = 6,8 T A = 25 cm²

4) Em uma prensa hidráulica temos 3 cilindros. O cilindro “A” efetua a fixação da peça na máquina e necessita de quatro Toneladas de força para esta operação. Os cilindros “B” e “C” necessitam de 3.800 Kgf e 5,5 T respectivamente para fazem a conformação na ponta do material. Sabendo-se que a unidade hidráulica está preparada para trabalhar com 450 Kgf/cm² de pressão, calcule o diâmetro para cada um dos três cilindros (deixe os cálculos). A = F/P 5) Sabendo-se que uma guilhotina hidráulica necessita de 45 Toneladas para cortar um material e que o diâmetro do cilindro é de 800 mm, calcule a pressão necessária em PSI para alimentar o sistema (deixe os cálculos). P = F/A A = 0,7854 x d²

6) Sabendo-se que a pressão do circuito é de 4Kgf/cm², determine a força e o diâmetro para cada cilindro, sendo que: Força = Pressão x Área Área = 0,7854 x d²

- área do cilindro 1.0 = 10 cm²; Resposta: força = ____________ diâmetro = __________

- área do cilindro 2.0 = 15 cm²; Resposta: força = ____________ diâmetro = __________

7) Aumentando a temperatura:

a) o volume do ar: ___________________________ b) a viscosidade do óleo: ______________________ 8) Defina hidráulica móbil e estacionária.

(104)

11) Quais são os principais fluidos hidráulicos?

12) Qual é a relação entre viscosidade e temperatura do óleo hidráulico? 13) Qual é a principal função da bomba hidráulica?

14) Quais são os principais componentes de um circuito hidráulico? 15) Defina cavitação e aeração.

16) Como são classificadas as bombas hidráulicas? Qual delas é a mais utilizada em acionamentos hidráulicos e por quê?

17) Quais são os tipos existentes de bombas hidrostáticas? 18) Quais são as funções de um reservatório hidráulico? 19) Defina pressão.

20) Como é gerada a pressão em um circuito hidráulico ou pneumático?

21) Uma característica peculiar a todos os fluidos é a de que eles sempre procuram o caminho mais:

22) Calcule:

Lado “A”: área, volume e pressão. Lado “B”: área, deslocamento e força.

(A)

(B)

23) No esquema abaixo, qual dos cilindros levantará primeiro? Resposta: ____________

a) A = 20 cm² b) A = 40 cm² c) A = 60 cm²

24) A pressão de 10 Kgf/cm² corresponde a: _______ PSI, _______ atm, _______ bar._______ Altura de 20 cm 30 Kgf Diâmetro de 100 mm Diâmetro de 400mm 100 Kgf 200 Kgf 300 Kgf

(105)

25) Qual será a força resultante em um cilindro de 10cm² de área e que trabalha com uma pressão de 12 Kgf/cm²? F = P x A

26) Qual será a pressão necessária para um cilindro levantar um peso de 2.500 Kgf, sabendo-se que sua área é de 20cm²? P = F/A

27) Calcule a área de um cilindro que trabalha com uma pressão de 55 Kgf/cm² e que tenha que levantar uma carga de 5,5 Toneladas. A = F/P

28) Qual será o peso que um cilindro poderá levantar, sabendo-se que ele trabalha com uma pressão de 150 Kgf/cm² e que seu diâmetro é de 100mm? A = 0,7854 x d²

29) Complete o quadro abaixo:

CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICA PNEUMÁTICA

Construção Pressão Velocidade Velocidade Força Fluido

30) Quais são as vantagens do acionamento pneumático? 31) Quais são as desvantagens do acionamento pneumático? 32) Calcule:

a) P1 = 150PSI P2 = ? V1 = 1m³ V2 = 0,2 m³

b) V1 = 1,5 m³ V2 = ? T1 = 30 ºC T2 = 90 ºC

c) P1 = 28 PSI P2 = ? T1 = 20 ºC T2 = 66 ºC

d) P1 = 25 PSI P2 = ? T1 = 45 ºF T2 = 128 ºF

33) Defina compressores e para que são utilizados. 34) Como são classificados os compressores?

35) Quais são os critérios para a escolha de um compressor? 36) Quais são os tipos de regulagens para os compressores? 37) Quais ao as funções do reservatório de ar comprimido?

38) Quais são as verificações periódicas que devem ser feitas em compressor?

39) Quais são os tipos de rede primária de distribuição de ar comprimido? Qual delas é a mais utilizada e por quê?

(106)

41) De qual posição da rede primária de ar comprimido deve ser retirada a rede secundária e por quê?

42) Quais são os componentes na ordem certa de montagem, de uma unidade de conservação de ar comprimido?

43) Identifique os símbolos abaixo e descreva suas funções:

a)

b)

c)

d)

e)

44) Quais as funções dos atuadores lineares e rotativos? 45) Identifique os símbolos abaixo:

a)

b)

c)

d)

(107)

+ -

1º Passo 2º Passo 3º Passo 4º Passo 5º Passo 6º Passo 7º Passo 8º Passo f) g) h) i) j) k)

46) Represente, no diagrama de movimento e passo, a seqüência de movimentos descritos abaixo dos atuadores de um circuito hidráulico:

A+ B+ C+B- B+A- C- B- A+B+C+ A-B-C-

A - + B C - +

(108)

47) Calcule:

Lado “A”:área: ___________ volume: __________ pressão: ___________ Lado “B”:área: ___________ força: ____________ Deslocamento: ________

Volume: deslocamento (altura) x área

48) Com as dimensões do atuador abaixo, calcule a força de avanço e de retorno do mesmo, considerando uma pressão de 120 Kgf/cm²:

49) Calcule a Força e o Volume de avanço e de retorno para o atuador abaixo (Pressão = 2900 PSI / Curso = 250 mm):

50) Calcule a área, a pressão e o volume de avanço e de retorno do atuador abaixo (Força = 5 T / Curso = 450 mm): 225 Kgf Altura de 20 cm Diâmetro de 80 mm Diâmetro de 350 mm Diâmetro de 25 mm Diâmetro de 80 mm Diâmetro de 45 mm Diâmetro de 120 mm Diâmetro de 200 mm Diâmetro

(109)

Bibliografia:

SENAI SP - Apostila - Pneumática e eletropneumática Industrial - 2005;