Apostila de Treinamento _30!01!07

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Norgren Ltda. Av. Engº Alberto de Zagottis, 696 B CEP 04675-085 São Paulo SP Brasil Fone: 11 5698-4000 Fax: 11 5698-4001/ 5698-4015 www.norgren.com.br

EXERCÍCIOS

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1) Levantar uma carga de 70 kgf em 1 s a uma altura de 500 mm. Sabe-se que a pressão disponível na linha é de 6 bar.

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2) Levantar uma carga de 300 kgf em 2 s a uma altura de 600 mm. Sabe-se que a pressão disponível na linha é de 7 bar. O acionamento deverá ser feito à distância.

5


3) Para o problema anterior, desenvolver um circuito elétrico.

6


4) Um soldador elaborou um dispositivo com o intuito de fixar um equipamento para executar uma solda. Para a fixação estão previstos 2 cilindros pneumáticos com força de 100 kgf e um curso de 500 mm. O acionamento da operação deve ser realizado dos dois lados da peça para melhor comodidade do operador. A pressão disponível na rede é de 6 bar e o tempo de operação de 3 s.

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5) Para o problema anterior, desenvolver um circuito elétrico.

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6) Uma empresa deseja automatizar a pintura do chassis de caminhões. O projeto prevê um cilindro pneumático de curso 1000 mm que aciona uma cremalheira para fazer um giro de 180°. Por segurança, o acionamento do dispositivo deverá ser feito simultaneamente por dois operadores ao mesmo tempo. A força para acionar a cremalheira é de 120 kgf e o tempo de operação de 2 s. A pressão da rede de ar comprimido é de 6 bar.

9


7) Para a mesma situação do exercício anterior, desenvolver o comando elétrico.

10


8) Deseja-se automatizar um dispositivo de compactação de baquelite, cuja peça é um cabo de panela. Estima-se uma força necessária de 120 kgf para a pressão de 6 bar. O dispositivo tem um curso de 200 mm e o tempo de operação é de 1 s para o avanço e 5 s para a compactação.

11


9) Para a mesma situação do exercício anterior, desenvolver o comando elétrico.

12


10) Deseja-se automatizar uma operação de desbaste, atualmente realizada em um torno pequeno. O operador deverá prender a peça e em seguida apertar um botão. A força necessária para desbaste é e 60 kgf, o tempo de 4 s, o curso necessário é de 125 mm e a pressão disponível na linha é de 5 bar.

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11) Elevar uma carga de 200 kgf a 1 m de altura e arrastá-la para uma plataforma. A operação deverá ser realizada, no máximo, em 12s (6 s para subir e 6 s para o arraste). As superfícies são de metal e a pressão da rede de ar comprimido, de 6 bar.

14


12) No exercício anterior, elaborar o circuito eletro-pneumático.

15


13) No exercício 11, supondo que a alimentação de peças seja contínua, automatizar a operação.

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14) Automatizar uma máquina de corte de barras de aço. A operação é feita da seguinte forma: alimentação manual, fixação da barra com morsa e corte com serra circular por alavanca. Dados: Pressão disponível na linha: 6 bar; na operação de corte: força = 30 kgf, tempo = 2 s, curso = 200 mm; na fixação da peça: força = 50 kgf, tempo = 0,2 s, curso = 25 mm.

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15) No exercício anterior, elaborar o circuito eletro-pneumático.

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CIRCUITOS PNEUMÁTICOS

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21


22


23


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SIMBOLOGIA

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ANEXOS

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RESOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS

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Resolução Exercício 1 Circuito Pneumático

Cálculos e dimensionamento F = 70 kgf t = 1s L = 500 mm P = 6 bar Fator de Segurança para a força do cilindro = 50 % (caso de movimentação de carga). Assim, F = 70x1,5 = 105 kgf.

Da tabela de Forças Teóricas/Consumo de Ar, tem-se: - Diâmetro do cilindro = 50 mm - K1 = 0,136 l/cm de curso

Com estes dados, pode-se especificar o cilindro: PRA/182050/500

O próximo passo é dimensionar a válvula. Para isso, deve-se

calcular a vazão necessária para a mesma:

39


slQ

Q

t

LKQ

/8,6

1

50136,0

=

⋅=

⋅=

Calcula-se também o Cv da válvula:

612,0

8,609,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv

Com estes dados, deve-se dimensionar a válvula, considerando

também suas características de acordo com o circuito pneumático projetado. Assim, a válvula escolhida será:

VB3 0443 02 O último componente a se dimensionar neste circuito é a

preparação de ar. O dado mais importante para dimensioná-la é a vazão necessária ao sistema.

Considerando a vazão de 6,8 l/s calculada e baseando-se na tabela 2 (Dimensionamento de preparação de ar – filtro/regulador e lubrificador), temos a seguinte preparação de ar:

C72J-2GK-QT3-RMG-QTB

40




Da tabela de Forças Teóricas/Consumo de Ar, tem-se: - Diâmetro do cilindro = 100 mm - K1 = 0,634 l/cm de curso (este valor foi obtido adotando-se o valor tabelado para uma pressão de 6 bar e fazendo-se um ajuste para a pressão utilizada de 7 bar).

Com estes dados, pode-se especificar o cilindro: RA/8100/600

O próximo passo é dimensionar a válvula que comanda o cilindro.

Para isso, deve-se calcular a vazão necessária para a mesma:

41


slQ

Q

t

LKQ

/02,19

2

60634,0

=

⋅=

⋅=


71,1

02,1909,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv



40320GM O próximo componente a escolher é a válvula auxiliar 3/2 vias

alavanca/trava utilizada para pilotar a válvula principal. Como esta válvula estará sendo utilizada apenas para pilotar uma outra válvula, não é necessário que esta apresente uma grande vazão. Assim, a válvula escolhida será:





42


Resolução Exercício 3 Circuito Eletro-pneumático

Cálculos e dimensionamento

Em relação ao circuito elaborado para o exercício 2, o cilindro e a preparação de ar continuam sendo os mesmos.

O único componente que sofrerá alteração será a válvula que aciona o cilindro, que passará de acionamento pneumático para elétrico. Desta forma, analisando o coeficiente de vazão necessária para a válvula (Cv = 1,71) pode-se utilizar o seguinte produto:

26370G0.0201.024.00

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Resolução Exercício 4

Circuito Pneumático

Cálculos e dimensionamento F = 100 kgf t = 3s L = 500 mm P = 6 bar Fator de Segurança para a força do cilindro = 10 % (caso de fixação de peça). Assim, F = 100x1,1 = 110 kgf.

Da tabela de Forças Teóricas/Consumo de Ar, tem-se: - Diâmetro do cilindro = 50 mm - K1 = 0,136 l/cm de curso.

44


Com estes dados, pode-se especificar os 2 cilindros:

RA/8050/500

O próximo passo é dimensionar a válvula que comanda os cilindros.

Para cada cilindro necessitamos da seguinte vazão:

slQ

Q

t

LKQ

/27,2

3

50136,0

=

⋅=

⋅=

Como temos apenas 1 válvula acionando os 2 cilindros, devemos somar a vazão necessária para acionar ambos ao mesmo tempo:

slQ

Q

QQQ

T

T

T

/54,4

27,227,2

21

=

+=

+=


409,0

54,409,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv



VB18A5DDA-X5020 Os próximos componentes a escolher são as válvulas OU:

81521501

Deve-se dimensionar também as válvulas auxiliares 3/2 vias alavanca/mola utilizadas para o operador comandar o sistema. Como estas válvulas estarão sendo utilizadas apenas para pilotar uma outra válvula, não é necessário que estas apresentem uma grande vazão. Assim, as 4 válvulas escolhidas serão do seguinte modelo:



45


Considerando a vazão de 4,54 l/s calculada e baseando-se na

tabela 2 (Dimensionamento de preparação de ar – filtro/regulador e lubrificador), temos a seguinte preparação de ar:

P1A-100-M1AA

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Em relação ao circuito elaborado para o exercício 4, os cilindros e a preparação de ar continuam sendo os mesmos.

O único componente que sofrerá alteração será a válvula que aciona os cilindros, que passará de acionamento pneumático para elétrico. Desta forma, analisando a vazão necessária para a válvula, pode-se utilizar o seguinte produto:

VB18A511A-A213C

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Neste caso, como o cilindro estará avançando e retornando a carga, deve-se levar em consideração a menor força, que é a força de retorno.

48


Da tabela de Forças Teóricas/Consumo de Ar, tem-se: - Diâmetro do cilindro = 80 mm - K1 = 0,348 l/cm de curso (utilizado consumo de ar no avanço, pois é maior que no retorno).

Com estes dados, pode-se especificar o cilindro:

PRA/182080/1000

O próximo passo é dimensionar a válvula que comanda o cilindro. Deve-se, para tanto, calcular a vazão necessária:

slQ

Q

t

LKQ

/4,17

2

100348,0

=

⋅=

⋅=


57,1

4,1709,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv

Com estes dados, deve-se dimensionar a válvula, considerando também suas características de acordo com o circuito pneumático projetado. Assim, a válvula escolhida será:

40321G0 Os próximos componentes a escolher são as válvulas lógicas E:

81522501

Deve-se dimensionar também as válvulas auxiliares 3/2 vias alavanca/mola utilizadas para o operador comandar o sistema. Como estas válvulas estarão sendo utilizadas apenas para pilotar uma outra válvula, não é necessário que estas apresentem uma grande vazão. Assim, as 4 válvulas escolhidas serão do seguinte modelo:





49






26372G0.0201.024.00

50






PRA/182063/200


51


slQ

Q

t

LKQ

/32,4

1

20216,0

=

⋅=

⋅=


39,0

32,409,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv


VB18A5DDA-X5020 O próximo componente a escolher é o temporizador pneumático (e

sua sub-base): 81503710 (temporizador) + 81532104 (sub-base)

O projeto também exige a utilização de uma válvula rolete fim-de-

curso, podendo ser: VB3 0411 02

A última válvula a dimensionar é a válvula auxiliar 3/2 vias

botão/mola utilizada para que o operador tenha um controle manual do momento em que iniciará o processo. Como esta válvula (assim como a válvula rolete especificada acima) estará sendo utilizada apenas para pilotar uma outra válvula, não é necessário que tenha uma grande vazão. Assim, a válvula escolhida será:




P1A-100-M1AA

52






VB18A511A-A213C

53




54


Da tabela de Forças Teóricas/Consumo de Ar, tem-se:

- Diâmetro do cilindro = 50 mm - K1 = 0,113 l/cm de curso (este valor foi obtido adotando-se o valor tabelado para uma pressão de 6 bar e fazendo-se um ajuste para a pressão utilizada de 5 bar).

Com estes dados, pode-se especificar o cilindro. Considerando-se

que o sensor utilizado para detectar quando o cilindro atingiu seu final de curso será magnético, temos o modelo do cilindro:

RA/8050/M/125 O código do sensor poderá ser o M/50/LSU/5V.


slQ

Q

t

LKQ

/35,0

4

5,12113,0

=

⋅=

⋅=


032,0

35,009,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv



VB18A513A-A213C O último componente a se dimensionar neste circuito é a



P1A-100-M1AA

55



Cálculos e dimensionamento O primeiro passo será dimensionar o cilindro A. - Cilindro A: F = 200 kgf t = 6s L = 1000 mm P = 6 bar Fator de Segurança para a força do cilindro = 50 % (caso de movimentação de carga). Assim, F = 200x1,5 = 300 kgf.

A+ B+ A- B-

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Da tabela de Forças Teóricas/Consumo de Ar, tem-se:

- Diâmetro do cilindro = 80 mm - K1 = 0,348 l/cm de curso.


PRA/182080/1000


slQ

Q

t

LKQ

/8,5

6

100348,0

=

⋅=

⋅=


522,0

8,509,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv


V60A5DDA-X5020 Deve-se proceder da mesma maneira para o cilindro B:

- Cilindro B: F = 0,25 x Peso da Carga (conforme dados do enunciado) Assim: F=0,25 x 200 = 50 kgf t = 6s L = 1000 mm P = 6 bar Fator de Segurança para a força do cilindro = 50 % (caso de movimentação de carga). Assim, F = 50x1,5 = 75 kgf.


57



PRA/182040/1000


slQ

Q

t

LKQ

/45,1

6

100087,0

=

⋅=

⋅=


131,0

45,109,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv


V60A5DDA-X5020 Os próximos componentes a escolher são as válvulas rolete fim-de-

curso: VB3 0411 02

Deve-se especificar também a válvula auxiliar 3/2 vias botão/mola

utilizada para iniciar o processo: VB3 0404 02

O último componente a se dimensionar neste circuito é a


Como temos 2 cilindros operando em momentos diferentes, e sempre que um deles está em movimento (avançando ou retornando) o outro está parado, devemos considerar como a vazão do sistema o maior valor entre cada um dos cilindros.

Para o cilindro A, a vazão calculada foi de 5,8 l/s. Enquanto que para o cilindro B, foi de 1,45 l/s.

Desta forma, a vazão a ser analisada para dimensionar a preparação de ar é de 5,8 l/s, levando-nos ao seguinte modelo:


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Em relação ao circuito elaborado para o exercício 11, o cilindro e a preparação de ar continuam sendo os mesmos. A única diferença é que agora o cilindro será utilizado com sensor magnético. Os códigos deverão ser alterados para:

- Cilindro A: PRA/182080/M/1000 - Cilindro B: PRA/182040/M/1000

Os sensores magnéticos utilizados serão: M/50/LSU/5V

A+ B+ A- B-

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O único componente que sofrerá alteração será a válvula que

aciona os cilindros, que passará de acionamento pneumático para elétrico. Desta forma, analisando a vazão necessária para a válvula, pode-se utilizar o seguinte produto:

V60A511A-A213C

60



Os equipamentos a serem utilizados neste circuito são idênticos aos do exercício 12.

A diferença na lógica de funcionamento do sistema será feita pela inclusão de mais um sensor magnético (que irá identificar quando o cilindro B chegou ao seu início de curso) e na utilização de um botão/trava que manterá o sistema ligado durante o tempo que o operador desejar (sem que haja a necessidade de manter pressionado o botão).

A+ B+ A- B-

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Cálculos e dimensionamento O primeiro passo será dimensionar o cilindro A. - Cilindro A: F = 50 kgf t = 0,2s L = 25 mm P = 6 bar Fator de Segurança para a força do cilindro = 10 % (caso de fixação de peça). Assim, F = 50x1,1 = 55 kgf.

A+ B+ B- A-

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RA/192040/M/25


slQ

Q

t

LKQ

/09,1

2,0

5,2087,0

=

⋅=

⋅=


098,0

09,109,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv


VB18A5DDA-X5020 Deve-se proceder da mesma maneira para o cilindro B:

- Cilindro B: F = 30 kgf t = 2s L = 200 mm P = 6 bar Fator de Segurança para a força do cilindro = 50 % (caso de movimentação de carga). Assim, F = 30x1,5 = 45 kgf.


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RA/192032/M/200


slQ

Q

t

LKQ

/56,0

2

20056,0

=

⋅=

⋅=


05,0

56,009,0

09,0

=

⋅=

⋅=

Cv

Cv

QCv


VB18A5DDA-X5020 Os próximos componentes a escolher são as válvulas rolete fim-de-

curso: VB3 0411 02

Deve-se especificar também a válvula auxiliar 3/2 vias botão/mola

utilizada para iniciar o processo: VB3 0404 02

Como a seqüência de funcionamento deste circuito é INDIRETA,

recorreu-se ao método cascata para a elaboração do circuito pneumático. Este método exige a utilização de válvula seletora de pressão (5/2 vias duplo piloto).

Esta válvula seletora de pressão está sendo utilizada para fornecer e controlar o ar utilizado para a pilotagem das válvulas que acionam os cilindros A e B. Assim, não é necessário desenvolver cálculo de vazão para a mesma, pelos motivos citados nos exercícios anteriores. O modelo escolhido será:

VB18A5DDA-X5020 O último componente a se dimensionar neste circuito é a


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Como temos 2 cilindros operando em momentos diferentes, e

sempre que um deles está em movimento (avançando ou retornando) o outro está parado, devemos considerar como a vazão do sistema o maior valor entre cada um dos cilindros.

Para o cilindro A, a vazão calculada foi de 1,09 l/s. Enquanto que para o cilindro B, foi de 0,56 l/s.

Desta forma, a vazão a ser analisada para dimensionar a preparação de ar é de 1,09 l/s, levando-nos ao seguinte modelo:

P1A-100-M1AA

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Os sensores magnéticos utilizados serão: M/50/LSU/5V

O único componente que sofrerá alteração será a válvula que

aciona os cilindros, que passará de acionamento pneumático para elétrico. Para a válvula que aciona o cilindro A, como se trata de uma

operação de fixação de peças, será utilizada uma válvula duplo solenóide: VB18A511A-A213C

A+ B+ B- A-

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Já para a válvula que aciona o cilindro B, como este está

comandando uma operação de desbaste ou usinagem, o correto é utilizar para acioná-lo uma válvula simples solenóide:

VB18A517A-A213C

Apostila de Treinamento _30!01!07

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