Integração com Automação: as válvulas são frequentemente integradas a sistemas de automação industrial

MAPA – SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS – 54_2024

 

M.A.P.A. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS

DOMINANDO A PNEUMÁTICA: COMPRESSORES, COMPONENTES E DIAGRAMAS

Olá, estudante!

Tudo bem?

Seja bem-vindo(a) a nossa atividade M.A.P.A. da disciplina Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos. A atividade tem como tema “Dominando a Pneumática: Compressores, Componentes e Diagramas”, e está dividida em três etapas, abordando os conteúdos que serão estudados ao longo de toda a disciplina Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos.

As suas principais tarefas nesse M.A.P.A. serão:

– Pesquisar sobre compressores de ar.

– Identificar e descrever os componentes pneumáticos em um diagrama.

– Montar um projeto para automação de uma guilhotina.

Bom trabalho!

Prof. Plínio de Andrade Vieira

 

INSTRUÇÕES DE ENTREGA

Este é um trabalho INDIVIDUAL.

As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo de Resposta MAPA Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos disponibilizado. Sobre o seu preenchimento, é necessário o cumprimento das seguintes diretrizes:

– Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder aos questionários devem ser citadas ao final da questão.

– Após inteiramente respondido, o Modelo de Resposta MAPA Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo DOC/DOCX ou PDF, e apenas estes formatos serão aceitos.

– O Modelo de Resposta MAPA Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos pode ter quantas páginas você precisar para respondê-lo, desde que siga a sua estrutura.

– O Modelo de Resposta MAPA Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos deve ser enviado única e exclusivamente pelo seu Studeo, no campo “M.A.P.A.” desta disciplina. Toda e qualquer outra forma de entrega deste Modelo de Resposta MAPA não é considerada.

A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação. Então, preencha tudo com cuidado, explique o que está fazendo, responda às perguntas e mostre sempre o passo a passo das resoluções e deduções.

Quanto mais completo seu trabalho, melhor!

 

Problemas frequentes a evitar:

– Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de envio.

– Se você usa OPEN OFFICE ou MAC, transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidades.

– Verifique se você está enviando o arquivo correto! É o MAPA da disciplina certa? Ele está preenchido adequadamente?

 

Como enviar o arquivo:

– Acesse no Studeo o ambiente da disciplina e clique no botão M.A.P.A. No final da página há uma caixa tracejada de envio de arquivo. Basta clicar nela e então selecionar o arquivo de resposta da sua atividade.

– Antes de clicar em FINALIZAR, certifique-se de que está tudo certo, pois uma vez finalizado você

não poderá mais modificar o arquivo. Sugerimos que você clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir se está de acordo com o arquivo entregue.

 

Sobre plágio e outras regras:

– Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados.

– Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados, mesmo que você tenha sido o autor.

 

A equipe de mediação está a sua disposição para o atendimento das dúvidas por meio do “Fale com o Mediador” em seu Studeo. Aproveite essa ferramenta!

 

VOCÊ ESTÁ PREPARADO(A)?

Nas próximas páginas, você será DESAFIADO! Como futuro profissional da área de tecnologia, queremos que você desenvolva habilidades essenciais para a sua jornada, como: analisar, sistematizar, refletir e tomar decisão. Uma aprendizagem ativa relevante é relacionada a nossa vida, aos nossos projetos e expectativas. E nisso o aprendizado em Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos é excelente! Analisar e interpretar os desafios da vida real para a tomada de decisão, transformando-os em um objeto de estudo que permita a aplicação de conceitos de tecnologia na vivência prática de concepção de projetos.

O objetivo deste desafio é provocar o seu senso de interpretação, buscando os fundamentos necessários à explicação e compreensão das questões propostas, conectando o conteúdo de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos à realidade de uma determinada indústria. Além disso, este desafio proporciona autonomia para que você seja capaz de organizar suas atividades mentais, de modo a desenvolver não somente o que compete as suas atribuições como estudante, mas também como futuros profissionais.

Nossa atividade está dividida em três etapas que deverão ser feitas individualmente. Você será desafiado(a) primeiramente a realizar uma pesquisa sobre compressores de ar; em seguida, descreverá os componentes presentes em um circuito pneumático; e, ao final, montará um projeto pneumático de acordo com a descrição do problema. Assim, seus conhecimentos serão colocados à prova! Você está preparado(a)? Vamos lá!

 

A influência da pneumática na vida moderna

 
A utilização da pneumática, a tecnologia que lida com o uso do ar comprimido para realizar trabalho mecânico, tem uma história fascinante que remonta a milênios. A relação entre o homem e a pneumática começou de forma modesta, mas com o tempo essa tecnologia se tornou um pilar essencial da vida moderna, desempenhando um papel crucial em inúmeras indústrias e sistemas automatizados.

A história da pneumática remonta à Grécia Antiga, quando o filósofo grego Ctesíbio de Alexandria inventou a primeira bomba de ar, conhecida como “clepsidra”, por volta do século III a.C. Essa invenção foi inicialmente usada para medir o tempo com precisão, mas logo se tornou uma ferramenta versátil para uma variedade de aplicações, incluindo o acionamento de órgãos mecânicos em teatros e templos.

No entanto, a verdadeira revolução pneumática ocorreu durante a Revolução Industrial, no século XVIII. O advento de máquinas a vapor e motores a vapor trouxe consigo a necessidade de controlar o fluxo de ar e vapor, levando ao desenvolvimento de válvulas e atuadores pneumáticos. A pneumática se espalhou rapidamente para fábricas, minas e sistemas de transporte, melhorando significativamente a eficiência e a produtividade.

 

Hoje, a pneumática desempenha um papel vital em diversas indústrias, incluindo manufatura, automobilística, aeroespacial e muitas outras. Ela é responsável por alimentar robôs industriais, máquinas de produção, ferramentas pneumáticas e sistemas de controle automatizados em toda a linha de produção. A pneumática também é amplamente utilizada em sistemas de transporte, como trens e ônibus, para controlar freios e suspensões.

Além disso, a pneumática é uma parte essencial da automação industrial, onde sistemas complexos são controlados por válvulas pneumáticas, cilindros e lógica pneumática. A confiabilidade, precisão e facilidade de controle da pneumática a tornam uma escolha popular para aplicações que exigem movimento controlado, como robótica e automação de processos.

 

ETAPA 1: compreendendo o funcionamento dos compressores

 
Os compressores de ar, em sua essência, são máquinas fascinantes que desempenham um papel crucial em várias aplicações industriais e cotidianas. Eles têm a capacidade notável de transformar o ar ambiente, que nos rodeia em nossa atmosfera, em uma poderosa fonte de energia. Isso é possível através de um processo engenhoso que envolve a compressão do ar, tornando-o útil para uma ampla gama de tarefas e operações.

Em seu funcionamento básico, os compressores de ar aspiram o ar circundante e o comprimem em um espaço confinado. Esse processo aumenta a pressão do ar, reduzindo seu volume e, assim, aumentando sua densidade. Como resultado, o ar se torna uma fonte rica de energia, capaz de executar uma variedade de tarefas, desde inflar pneus até alimentar sistemas industriais complexos.

O ar comprimido resultante pode ser armazenado em tanques ou diretamente fornecido às aplicações que o requerem. Ele é usado em uma variedade de setores, incluindo automobilismo, construção, indústria alimentícia, química e muito mais. Além disso, os compressores de ar desempenham um papel fundamental na automação industrial, alimentando máquinas e sistemas pneumáticos que controlam processos complexos.

 

Atividade da ETAPA 1: transformando ar em energia
 

Nesta etapa da nossa jornada na pneumática, você terá a oportunidade de escolher um dos tipos de compressores de ar listados a seguir, de acordo com o quinto dígito do seu número de registro acadêmico (RA). Cada tipo de compressor possui um funcionamento distinto e é amplamente utilizado em diversas aplicações. Após selecionar seu compressor, sua tarefa é explicar detalhadamente como ele opera e suas principais características.

 
Aqui estão as opções disponíveis, correspondentes ao quinto dígito do seu RA:
 

5º dígito do R.A.	Compressor a ser escolhido
0, 1 ou 2	Compressor de Pistão
3, 4 ou 5	Compressor de Parafuso
6, 7, 8 ou 9	Compressor de Palhetas

 

 

Cada um desses compressores possui características únicas e é adequado para diferentes aplicações. Portanto, utilize fontes de pesquisa confiáveis na hora de escrever suas explicações e não esqueça de citá-las de acordo com as normas técnicas. Forneça uma explicação abrangente sobre como o compressor selecionado funciona, destacando seu princípio de operação, componentes-chave e aplicações comuns. Esta etapa o levará a uma compreensão mais profunda da pneumática e de seu impacto nas indústrias modernas.

 

ETAPA 2: Controlando o fluxo de ar com precisão

 

Na jornada pela compreensão dos sistemas pneumáticos, chegamos a um componente crucial: as válvulas pneumáticas. Esses dispositivos desempenham um papel essencial na regulação e no controle do fluxo de ar comprimido, permitindo que máquinas e sistemas realizem uma variedade de tarefas com precisão e eficiência.

As válvulas pneumáticas são projetadas para direcionar o fluxo de ar de acordo com comandos específicos. Elas operam em princípios simples, mas sua importância é inestimável na automação industrial e em várias outras aplicações. Vejamos algumas das características e aplicações das válvulas pneumáticas:

Vias e Posições: as válvulas pneumáticas podem ter várias vias (caminhos para o fluxo de ar) e posições (estados em que a válvula pode estar). As vias determinam quantas direções o ar pode seguir, enquanto as posições definem os estados da válvula, como aberto, fechado ou parcialmente aberto.

Válvulas Lógicas: além das válvulas tradicionais, existem as chamadas válvulas lógicas, que funcionam com base em comandos lógicos pneumáticos. Isso permite a criação de sequências complexas de operações controladas por sistemas de automação.

Aplicações Diversas: as válvulas pneumáticas são usadas em uma ampla gama de aplicações, desde operações de linha de montagem em fábricas até sistemas de controle de tráfego em cidades. Elas estão presentes em máquinas industriais, sistemas de transporte pneumático, sistemas de embalagem, sistemas de freio pneumático em veículos pesados e muito mais.

Precisão e Rapidez: uma das principais vantagens das válvulas pneumáticas é sua capacidade de oferecer controle preciso e resposta rápida. Isso as torna ideais para aplicações que exigem movimentos precisos e repetitivos.

Confiabilidade e Durabilidade: as válvulas pneumáticas são conhecidas por sua confiabilidade e durabilidade. Elas são capazes de operar em ambientes adversos e sob condições severas, tornando-as uma escolha sólida para ambientes industriais.

Integração com Automação: as válvulas são frequentemente integradas a sistemas de automação industrial, permitindo o controle preciso e a monitorização em tempo real de processos complexos.

Atividade da ETAPA 2: identificação e caracterização das componentes pneumáticos

 

Nesta etapa do nosso aprendizado sobre sistemas pneumáticos, vamos mergulhar em um diagrama pneumático que representa um circuito pneumático real. Seu desafio é identificar cada uma das válvulas pneumáticas presentes no diagrama e descrever suas características e funcionalidades, seguindo o exemplo fornecido.

Aqui está o diagrama pneumático para sua análise:

 
Elaborado pelo autor.
 

Para realizar essa tarefa, preencha a tabela a seguir:
 

Componente	Descrição
01	Válvula 3/2 vias com acionamento por rolete fixo e retorno por mola.
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Lembre-se de aplicar o mesmo método de caracterização para cada válvula que você identificar no diagrama pneumático. Este exercício o ajudará a compreender as diferentes funções das válvulas pneumáticas em um contexto real de automação industrial e sistemas pneumáticos. Boa exploração!

ETAPA 3: automação industrial com sistemas pneumáticos e eletropneumáticos

 
A automação industrial é uma revolução silenciosa que está moldando o mundo da manufatura e da produção. Em seu núcleo, a automação visa melhorar a eficiência, a precisão e a confiabilidade dos processos industriais por meio da substituição de tarefas manuais por sistemas controlados por máquinas. Nesse cenário, os sistemas pneumáticos e eletropneumáticos desempenham papéis vitais.

Sistemas Pneumáticos na Automação Industrial

Os sistemas pneumáticos utilizam ar comprimido como meio de energia para realizar trabalho. Eles são amplamente empregados na automação industrial devido a várias vantagens:

– Eficiência Energética: os sistemas pneumáticos são conhecidos por sua eficiência energética. Eles podem ser ligados e desligados rapidamente, permitindo ciclos de trabalho precisos e rápidos.
– Flexibilidade: os componentes pneumáticos são modulares e podem ser facilmente adaptados para diferentes aplicações. Isso torna os sistemas pneumáticos versáteis e econômicos.
– Ambiente Amigável: o ar comprimido é um recurso limpo e seguro, o que o torna adequado para ambientes industriais variados.
– Custos Iniciais Baixos: comparados a sistemas hidráulicos ou elétricos, os sistemas pneumáticos frequentemente têm custos iniciais mais baixos.

Exemplos de aplicações pneumáticas na automação industrial incluem máquinas de embalagem, robótica, máquinas-ferramenta e sistemas de transporte.

Sistemas Eletropneumáticos na Automação Industrial

Os sistemas eletropneumáticos combinam elementos pneumáticos com eletrônicos para controle preciso. Aqui estão algumas características-chave:

– Controle Preciso: a combinação de eletrônica permite um controle altamente preciso sobre as ações pneumáticas. Isso é essencial em aplicações que exigem movimentos exatos.
– Programação Flexível: os sistemas eletropneumáticos podem ser programados para executar sequências complexas de operações, tornando-os ideais para automação avançada.
– Integração com Eletrônica: eles podem se integrar facilmente a sistemas de controle de automação maiores, permitindo a coordenação com outros componentes elétricos e eletrônicos.

Exemplos de aplicações eletropneumáticas incluem sistemas de posicionamento de peças em linhas de montagem, sistemas de embalagem e máquinas de usinagem de alta precisão.

Atividade da ETAPA 3: projetando um diagrama pneumático

 
Neste cenário, vamos explorar um processo industrial de corte utilizando uma guilhotina controlada por um sistema pneumático com acionamento bimanual. Esse processo é comum em indústrias que precisam cortar materiais diversos, como papel, metal, plástico, entre outros.

Descrição do Processo:
Posicionamento Inicial: o operador inicia o processo com as mãos nos botões de acionamento bimanual, que estão localizados em ambos os lados da guilhotina. A peça a ser cortada é posicionada sob a lâmina da guilhotina.
Acionamento Bimanual: o operador pressiona simultaneamente os botões de acionamento bimanual, um com cada mão. Esse acionamento bimanual é uma medida de segurança importante, pois garante que o operador tenha controle total sobre o início do ciclo de corte e evita acidentes.
Atuador A – Fixação da Peça: quando os botões de acionamento bimanual são pressionados, o atuador pneumático A é ativado. O atuador A exerce pressão para baixo, fixando firmemente a peça a ser cortada, impedindo que ela se mova durante o processo de corte.
Atuador B – Descida da Faca de Corte: Com a peça devidamente fixada, o atuador pneumático B é acionado. O atuador B controla a descida da lâmina da guilhotina de forma controlada e precisa. A lâmina corta o material conforme desce.
Retorno e Liberação: após a lâmina da guilhotina atingir o final do corte, o atuador B retorna à sua posição inicial. Em seguida, o atuador A é desativado, liberando a peça cortada.
Retorno à Posição Inicial: a guilhotina retorna a sua posição inicial, pronta para o próximo ciclo de corte. O operador pode então remover a peça cortada e repetir o processo conforme necessário.

Agora que você compreende o processo industrial de corte com guilhotina controlada por um sistema pneumático com acionamento bimanual, é hora de assumir o desafio de projetar o diagrama pneumático que tornará esse sistema funcional. Seu diagrama pneumático deve representar claramente como os componentes pneumáticos estão interconectados e como eles realizam as ações descritas no processo.
Obs.: diagrama pneumático deve ser realizado no FluidSim. Para a entrega da atividade, colocar a imagem no documento da resposta.

FINALIZAÇÃO

 
É com grande satisfação que parabenizamos você por concluir com sucesso esta atividade abrangente de automação industrial. Durante esse percurso, você mergulhou profundamente no mundo da pneumática, desde a pesquisa detalhada sobre compressores de ar até a identificação dos componentes pneumáticos em um sistema complexo, culminando com a criação de um diagrama pneumático. Essa jornada de aprendizado é uma prova notável de seu comprometimento com sua formação acadêmica e seu desenvolvimento profissional.

Compreender os princípios dos compressores de ar é essencial na automação industrial, e sua pesquisa dedicada sobre esses dispositivos demonstra seu compromisso em adquirir conhecimento prático e aplicável. A pneumática é uma das pedras angulares da automação industrial, e sua capacidade de explicar o funcionamento dos compressores agora é uma ferramenta valiosa em seu kit de habilidades.

A identificação de componentes pneumáticos em um sistema complexo é uma habilidade essencial para um futuro engenheiro de controle e automação. A clareza que você demonstrou ao descrever esses componentes e suas funções é fundamental para o entendimento do funcionamento de sistemas pneumáticos em ambientes industriais reais.

Por fim, o projeto do diagrama pneumático demonstra sua capacidade de traduzir seu conhecimento teórico em uma representação prática e visual de um sistema pneumático. Essa habilidade é inestimável para sua futura carreira, onde projetos de automação e controle desempenharão um papel central.