FICHA TÉCNICA TÍTULO
Automação Pneumá�ca AUTORES
Adriano M. Almeida Santos · António J. S. Ferreira da Silva
EDITORA Publindústria Edições Técnicas FORMATO: 170 x 240 mm NÚMERO DE PÁGINAS: 344 TIRAGEM: 1000 exemplares PÚBLICO ALVO: Técnicos e Estudantes do Ensino Universitário e Politécnico
SOBRE A EDITORA A Publindústria assume como missão estratégica a actividade comunicacional vocacionada para a Indústria Transformadora. Entre os nossos produtos comunicacionais destacamos a edição de revistas técnico-cienficas, uma acvidade edirorial que iniciámos e vimos a aprofundar desde há 20 anos.
A edição de livros técnicos e manuais universitários é uma área de negócios emergente, um desafio e uma prova do envolvimento da Publindústria, com os técnicos e cienstas portugueses. Estamos apostados em ocupar o reduzido nicho de mercado do livro técnico, nos mais diversos domínios da ciência e tecnologia, que contenham uma forte componente pedagógica e/ou formava.
SOBRE O LIVRO Este livro é o resultado de um trabalho desenvolvido pelos autores ao longo de vários anos de ensino na área de Automação e, talvez por isso, o seu carácter fundamentalmente didácco. Desna-se, pois, parcularmente a alunos dos cursos de Engenharia Mecânica e Electrotecnia, a profissionais na área da Automação Pneumáca, bem como a todos aqueles que, de algum modo, estão ligados à área da pneumáca.
Neste livro são focadas as principais técnicas de comando de sistemas pneumácos, pneumácos, recorrendo sempre que possível a so�ware de simulação, de forma a tornar mais simples e atracva a sua completa compreensão. Os temas relacionados com a produção, tratamento e dimensionamento de redes de distribuição do ar comprimido são também abordados nesta nova edição.
SOBRE OS AUTORES Adriano M. Almeida Santos Nasceu em Vila Nova de Gaia em Março de 1963. É licenciado em Engenharia Mecânica, ramo de Gestão da Produção, pelo Instuto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) e mestre em Manutenção Industrial pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP). É assistente do Departamento de Engenharia Mecânica do ISEP desde 2000, onde lecciona disciplinas na área da Automação Industrial. É autor e co-autor de várias comunicações e argos cienficos apresentados em congressos e publicados em revistas técnicascienficas e da especialidade. É, desde 2007, director do Laboratório de Automação do Departamento de Engenharia Mecânica. Exerce a acvidade de formador em várias áreas de automação industrial, nomeadamente na Pneumática, Óleo-hidráulica e Controladores Lógicos Programáveis (PLC’s). Actualmente, encontra-se a desenvolver uma tese de doutoramento na área dos Sistemas de Automação.
António J. S. Ferreira da Silva Nasceu em Matosinhos em Agosto de 1958. É licenciado em Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) e mestre em Engenharia Mecânica pelo Instuto Superior Técnico (IST), perfil de Sistemas. É professor-adjunto do Departamento de Engenharia Mecânica do Instuto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) desde 1993, onde lecciona a disciplinas da área da Automação Industrial. É autor e co-autor de várias comunicações e argos cienficos apresentados em congressos e publicados em revistas técnicocienficas e da especialidade. Exerce a acvidade de formador em várias áreas de automação industrial, nomeadamente na Pneumática, Óleo-hidráulica e Controladores Lógicos Programáveis (PLC’s). Actualmente, encontra-se a desenvolver uma tese de doutoramento na área de Técnicas de Inteligência Arficial Aplicadas ao Controlo de Parques Eólicos.
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FICHA TÉCNICA TÍTULO
Automação Pneumá�ca AUTORES
Adriano M. Almeida Santos · António J. S. Ferreira da Silva
EDITORA Publindústria Edições Técnicas FORMATO: 170 x 240 mm NÚMERO DE PÁGINAS: 344 TIRAGEM: 1000 exemplares PÚBLICO ALVO: Técnicos e Estudantes do Ensino Universitário e Politécnico
ÍNDICE 1 1.1 1.2 1.3 2 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.4.1 2.4.1.1 2.4.1.2 2.4.2 2.4.2.1 2.4.3 2.4.3.1 2.4.3.2 2.4.3.3 2.4.3.4 2.4.3.5 2.4.3.6 2.5 2.6 2.6.1 2.6.1.1 2.6.1.2 2.6.2 2.6.3 2.6.3.1 2.6.3.2 2.6.4 2.6.4.1 2.6.4.2 2.6.4.3 2.6.4.4 2.6.5 2.6.6 3
A Pneumática - Nota histórica Introdução Propriedades do ar comprimido Estrutura de um sistema pneumático Produção e tratamento de ar comprimido Introdução Produção de ar comprimido Compressores Compressão dinâmica Compressão volumétrica Classificação dos compressores Compressores dinâmicos Compressores centrífugos ou radiais Compressores axiais Compressores volumétricos Compressores alternativos Compressores rotativos Compressor Roots 23 Compressor de Palhetas Compressor de Anel Líquido Compressor de Espiral Compressor de Parafuso Compressor de Dentes Accionamento dos compressores Tratamento de ar comprimido Arrefecedores de ar Refrigeração a água Refrigeração a ar Reservatórios de ar comprimido Filtros e separadores de água e óleo Filtros de ar comprimido Separadores de água/óleo Secadores de ar Secador por refrigeração Secador por adsorção Secador por absorçao Secador de membrana Selecção de compressores Fugas de ar comprimido Distribuição do ar comprimido, dimensionamento de redes
3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.4 4 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.2.9 4.2.10 4.2.11 4.2.12 4.2.13 4.2.14 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.3 5.3.1
Introdução Distribuição de ar comprimido Dimensionamento de redes de distribuição Estimativa de consumo de ar Dimensionamento da rede principal Dimensionamento das redes secundárias Dimensionamento das redes de alimentação Exercícios resolvidos Actuadores pneumáticos Introdução Actuadores lineares (cilindros) Cilindro de simples efeito Cilindro de duplo efeito Cilindro de duplo efeito com amortecimento Cilindro de dupla acção, Tandem Cilindro de duplo efeito de haste passante Cilindro rotativo de alheta Cilindro rotativo de báscula Cilindro sem haste Cilindro de foles (Bellows) Cilindro de duplo efeito com bloqueio Cilindro linear e rotativo Cilindro de aperto Pinça Pneumática Amortecedor hidráulico Actuadores rotativos (motores) Motor de pistões Motor de palhetas Motor de engrenagens Turbomotores Dimensionamento de actuadores pneumáticos Introdução Dimensionamento de actuadores lineares Cilindros de duplo efeito Cilindros de simples efeito Verificação do diâmetro da haste. Critério de Euler Dimensionamento ao amortecimento Consumo de ar necessário à actuação Ábacos de dimensionamento de actuadores pneumáticos Cálculo do diâmetro do actuador
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5.3.2 6 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.4.1 6.2.4.2 6.2.5 6.2.5.1 6.2.5.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.5 6.6 6.7 6.7.1 7 7.1 7.2 7.2.1 7.3 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.5 7.5.1 7.5.1.1 7.5.1.2 7.5.1.3 7.5.2 7.6 7.6.1 7.6.2 7.6.2.1 7.6.2.2 7.7 7.7.1 7.7.1.1 7.7.1.2 7.7.1.3 7.8 7.8.1 7.8.2 7.8.3 7.8.4 7.9 7.9.1 7.9.2 7.9.3 7.9.4 7.9.4.1 7.10
Dimensionamento e verificação do diâmetro da haste Válvulas Introdução Válvulas direccionais Simbologia das válvulas Accionamento das válvulas Características de construção Válvulas de sede ou de assento Válvulas de sede esférica Válvulas de sede de prato Válvulas de gaveta Válvulas de gaveta longitudinal Válvulas de gaveta giratória Válvulas de bloqueio Válvula de retenção Válvula selectora ou válvula “OU” Válvula de simultaneidade ou válvula “E” Válvula reguladora de caudal unidireccional Válvulas de pressão Válvula reguladora de pressão Válvula limitadora de pressão Válvula de sequência Válvula de escape rápido Válvula de fecho (corte) Válvulas de vácuo Ventosas Técnicas de comando pneumático Introdução Circuitos pneumáticos Representação de um circuito Convenções Circuitos elementares Cilindro de simples efeito Cilindro de duplo efeito Regulação de velocidade em cilindros Temporização de impulsos pneumáticos Lógica pneumática Funções lógicas básicas Função “NÃO” (NOT) Função “E” (AND, “.”, Λ) Função “OU” (OR, “+”, V) Obtenção de funções lógicas Princípios de técnicas de comando Implementação de sistemas de automação Generalidades sobre ciclos automáticos Ciclos combinatórios Ciclos sequenciais Método de Cascata Exemplificação do método Circuito com uma memória (2 grupos) Circuito com duas memórias (3 grupos) Circuito com três memórias (4 grupos) Método da Matriz de Karnaugh Princípios base Variáveis incompatíveis. Matriz contraída Implementação de um circuito utilizando 2 memórias Regras de elaboração do Mapa de Karnaugh Elementos complementares dos circuitos pneumáticos Comando ON/OFF Comando START/STOP Comando Manual/Automático Contadores Paragem ao fim de n ciclos Exercícios resolvidos
8 8.1 8.2 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 8.4.6 8.5 8.6 8.7 8.7.1 8.7.1.1 8.7.1.2 8.7.1.3 8.7.2 8.7.3 8.7.4 8.7.4.1 8.7.4.2 8.7.4.3 8.7.4.4 8.7.4.5 8.8 8.8.1 8.8.2 8.9 8.9.1 8.9.1.1 8.9.1.2 8.9.2 8.10 8.10.1 8.10.1.1 8.10.1.2 8.10.2 8.10.2.1 8.10.2.2 8.11 8.11.1 8.11.2 8.12 9 Anexo A Anexo B Anexo C Anexo D Anexo E Anexo F Anexo G -
Técnicas de comando eléctrico Introdução Sinais Critérios de diferenciação do controlo Controlo analógico Controlo digital Controlo binário Diferenciação do processamento de sinais Comando sincronizado Comando assíncrono Comando por relações lógicas Comando sequencial Comando sequencial controlado por tempo Comando sequencial controlado pelo processo Comando em ciclo aberto Elementos eléctricos e electropneumáticos Elementos de entrada Elementos sem retenção (botão de pressão) Contacto normalmente aberto Contacto normalmente fechado Contacto comutador Elementos com retenção (interruptor) Detectores electromecânicos de posição (fins de curso) Detectores de proximidade (sensores) Configurações de saída Detectores de proximidade indutivos Detectores de proximidade capacitivos Detectores de proximidade ópticos Detectores de proximidade magnéticos Conversores de sinais electropneumáticos Conversores Electropneumáticos (E-P) Conversores Pneumáticos/Eléctricos (P-E) Elementos eléctricos de processamento de sinais Relés temporizados Relé temporizado com retardo na abertura Relé temporizado com retardo no fecho Contadores Desenho de circuitos electropneumáticos Controlo directo e indirecto de cilindros Controlo directo de cilindros Controlo indirecto de cilindros Circuito de auto-retenção Circuito de auto-retenção com ligar dominante Circuito de auto-retenção com desligar dominante Método da Matriz de Karnaugh (eléctrico) Ciclos combinatórios, electropneumáticos Circuitos sequenciais, electropneumático Exercícios resolvidos Anexos Estimativa de consumo de ar para os cilindros pneumáticos Comprimentos equivalentes em metros Diâmetros comerciais de tubos (DIN 2440) Diagramas de encurvadura, Critério de Euler Tabelas comerciais, cilindros normalizados SMC Tabelas comerciais, cilindros normalizados FESTO Força de reacção da molas cilindros simples efeito, SMC Anexo H - Selecção do diâmetro, amortecimento, SMC Anexo I - Diagrama Pressão - Força, FESTO Anexo J - Diagrama de encurvadura, FESTO Anexo L - Simbologia pneumática Bibliografia Índice remissivo
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