Helder Anibal Hermini

1

2

A história da Automação Desenvolvimento da técnica do ar comprimido Propriedades do ar comprimido Vantagens e desvantagens da utilização da pneumática Unidades de medida e fundamentos físicos

3

4

Prólogo

O Homem no decorrer do seu pro cesso evolutivo, em determinado momento necessitou de fontes de energia para produzir trabalho.

No inicio, utilizou a própria força muscular, Em seguida utilizou a energia de animais, natureza: e de elementos da Tração animal (Cavalos, Mul as), Força Eólica (Moinhos de Ventos, Caravelas), e a Força Hidráulica (Rodas de água).

5

Prólogo

Dominando os elementos da natureza, o homem prospectou minérios, descobriu o ferro e os metais, aprendeu a moldar estes metais, e criou a metalurgia. Que associada ao fogo e a através água, passou a gerar energia da pressão do vapor.

E foi esta impulsionar as energia que passou a máquinas e veículos do mundo.

Contemos um evolução… pouco desta

6

Arquimedes

Matemático,astrônomo e inventor. Notabilizou-se pela descoberta áreas defesa e de de princípios matemáticos para a medida de volumes, sua pela invenção de máquinas para a cidade,

Siracusa ,

de princípios da mecânica dos fluidos.

Chegaram até nossos dias várias obras a respeito de Geometria, durante e diversos Hidrostática e outros ramos da Física que exerceram grande influência Renascimento.

O famoso

Princípio de

Arquimedes é válido até hoje.

Mosaico do Período Greco-Romano que mostra Arquimedes sentado à mesa, estudando, interrompido por um soldado romano.

7

Arquimedes

No ano 212 A.C., a cidade de Siracusa foi defendida espelhos por Arquimedes que, utilizando côncavos formados por segmentos de espelhos planos, incendiara a esquadra de Marcelus.

A invasão romana havia sido derrotada pelo sol!.

O foco formado pelo conjunto de espelhos fora dirigido para as velas das embarcações, cuja temperatura fora suficiente para queimá-las.

8

Ctesíbios

A utilização do ar para a transmissão de energia remonta ao terceiro século antes de Cristo.

Desta época cito-se o uso da força do ar como auxiliar no acionamento de um órgão de água, construído pelo mecânico Ctesíbios (C. 270) , em Alexandria.

O músico da E toca um órgão movido a água; o da D, um chifre (cornu), espécie de trombeta curva. Consta que o órgão foi inventado pelo grego Ctesíbios (c. -270).

9

Heron de Alexandria

Heron de Alexandria (Egito) um dispositivo constrói esférico, que girava movido pela de pressão de escape do vapor (Princípio ação e reação).

Denominou o seu invento de Eulópila.

10

Heron de Alexandria

Uma das grandes façanhas de Heron templo, foi o projeto portais de um templo egípcio.

pressurizava um dispositivo para a abertura dos O ar aquecido pela chama do um recipiente água, portanto, subterrâneo provocando com o escoamento de porte dela para um balde, cujo peso finalmente movia o dispositivo de abertura.

As portas do templo ficavam, “automaticamente”, abertas enquanto a chama sagrada, no interior do altar, permanecesse acesa!

11

Heron de Alexandria

um É de Heron também o desenvolvimento de órgão acionado pneumaticamente : Um pistão movido por uma hélice do tipo moinho de vento comprimia ar para dentro de um reservatório em forma de sino, do qual se encaminhava o ar para os tubos do árgão. É o primeiro registro de construção de um reservatório de ar comprimido objetivando a uniformização da pressão e do fluxo do ar.

12

Pascal Pascal Em 1663 publicou Blaise seus trabalhos sobre o multiplicação de forças baseada no distribuição homogêneo da pressão estática.

13

14

15

Dênis Papin

“Já que a água goza da propriedade de que uma pequena quantidade dela transformada em vapor por meio do calor tem uma força elástica similar à do ar, e de que por meio do frio se transforma de novo em água, de maneira que não sobra nem rastro daquela força elástica, cheguei à conclusão de que é possível construir máquinas que no seu interior, por meio de um calor não muito intenso, se pode produzir um vazio perfeito, que de maneira nenhuma poderia se conseguido através da pólvora”.

Esta idéia se constituiu no ponto de partida para aqueles que inventaram a máquina a vapor.

16

Dênis Papin

17

James Watt

18

James Watt

vapor Algumas foram máquinas a projetadas aplicando a teoria de Papin, porém estas apresentavam:

•

Alto consumo de vapor,

•

Ausência de válvulas segurança

•

Funcionamento lubrificação, de sem

•

Abertura manual dos registros de válvulas estas Pensando em sanar deficiências, James Watt criou a primeira máquina a

19

20

Grandes Eventos

A construção do túnel de 13,6 km em Mt. Cernis, nos Alpes Suíços, em 1857, ensejou um marco importante na evolução da tecnologia do ar comprimido. Com a perfuração manual, previa-se um prazo de 30 anos para o término da obra. A energia do vapor, para mover máquinas perfuratrizes, não poderia ser transmitida com facilidade ao longo das grandes distâncias em jogo, por causa dos problemas de condensação. Em 1861 instalaram-se perfuratrizes de rocha pneumáticas, do tipo de Impacto de Germano Sommeiller.

Quando as obras terminaram, em 1871, havia duas linhas instaladas, de 7 km cada, marcando com grande sucesso a utilização da transmissão de energia através do ar comprimido, que não só reduziu drasticamente o tempo de execução da obra, como também absorveu grande parcela da árdua tarefa dos trabalhadores da construção do túnel.

21

Século XIX

As experiências adquiridas na pneumática estimularam a mecanização de diversos atividades em Paris como: •Sistemas postais de distribuição de pacotes, •Elevadores, •Teares, •Máquinas ferramentas.

Estes equipamentos pneumáticos eram alimentados por uma rede urbana de ar comprimido, com uma potência instalada que chegou a 18.000 kw em 1891. Porém, com o advento do motor elétrico, também no fim do século passado, persistiram apenas os equipamentos pneumáticos usados em locais com perigo de explosões.

22

Década de 50

da A década de 50 ficou marcada pelas incursões pneumática na construção de elementos lógicos quando se percebeu que a transmissão de sinais no ar pode ser feita a altas velocidades.

, Iniciaram-se movimentos técnológicos para o uso Intensivo de elementos lógicos fluídicos invés de relês aos na automatização industrial, associando-os sensores pneumáticos robustos confiáveis e duráveis.

então já disponíveis

23

Década de 60

A pneumática começa a tomar vulto como um recurso a mais, ao lado da hidráulica e da eletricidade , para apoiar a mecanização e a automatização industrial.

Quais foram os motivos por esta opção???

1. SIMPLICIDADE e BAIXO CUSTO de seus componentes básicos, 2. VERSATILIDADE de seu uso para múltiplas funções e sistemas de acionamento.

24

Década de 70

Com a introdução de acionamento da intensivamente os comando digital comando.

relês solenóides para o válvula de comando dos atuadores pneumáticos , passou-se a usar e as técnicas de a eles associadas, para reatar a lógica dos sinais dos sistemas de

25

Década de 70

Até o final da década de setenta predominava o uso dos elementos pneumáticos em sistemas pneumáticos puros e o dos relês em sistemas eletropneumáticos.

26

Década de 80

•A microeletrônica e a informática no projeto de comandos pneumáticos.

começam ser implementadas maciçamente em equipamentos mecânicos e •Os microprocessadores, microcontroladores e PLCs, a preços cada vez mais competitivos substituem gradativamente os elementos de processamento de sinal pneumáticos e os relês da eletropneumática, provocando conseqüentemente também o crescente uso dos sensores elétricos ou eletrônicos como elementos de sinal.

•A combinação dos atuadores e suas válvulas de comando pneumáticas com a microeletrônica e a informática acarretam uma grande revolução na automação industrial.

27

28

Pneumática

Vantagens e desvantagens

Matéria que estuda o movimento dos gases e fenômenos a ele relacionados.

As vantagens também as limitações do uso da pneumática resultam basicamente de duas importantes propriedades do ar: como Compressibilidade e Baixa viscosidade.

29

Principais vantagens da Pneumática

Energia facilmente transportável; armazenável e O meio de transporte de energia, o ar é constantemente renovado pela sucção do compressor, sem problemas de envelhecimento, e não são necessárias canalizações de retorno; O ar, como fluido de trabalho, não causa problemas ao meio ambiente;

30

Principais vantagens da Pneumática

Velocidades dos atuadores relativamente grandes; Fácil integração com a microeletrônica; Possibilidade de integração com sistemas de automação e controle; Boa relação potência/peso; Padronização e robustez dos componentes pneumáticos;

31

Principais vantagens da Pneumática

Enorme flexibilidade de usos e aplicações; Fácil variação, contínua, das forças e velocidades de atuação; Durabilidade, segurança e facilidade de operação; Utilizável em ambientes explosivos;

32

Principais vantagens da Pneumática

A sobrecarga não causa problemas de danos nos componentes; Praticamente insensíveis às mudanças de temperatura, os componentes pneumáticos podem ser usados em altas temperaturas.

33

Principais desvantagens ou limitações do uso da Pneumática

Desuniformidade de deslocamento do atuador quando as forças são variáveis, devida à compressibilidade do ar; Limitação das forças máximas de trabalho; Pouco amortecimento, oscilações no movimento; devido à baixa viscosidade do ar, propiciando o surgimento de

34

Principais desvantagens ou limitações do uso da Pneumática

Maiores custos da energia com o ar comprimido, comparado com os da energia elétrica; Ruídos; Liberação de óleo nebulizado no ambiente de trabalho quando não se usam canalizações para o retorno do ar.

35

As velocidades usuais nos atuadores lineares são da ordem de 30 a 1500 mm/s , podendo-se em casos especiais, atingir-se valores da ordem de 4 a 5 m/s . Para velocidades menores de mm/s 100 devem ser usados os cilindros hidropneumáticos para se obter uma melhor uniformidade de deslocamento com forças variáveis. Neste caso pode se chegar a valores de até 0,5 mm/s .

36

As forças usuais obtíveis nos atuadores pneumáticos são limitadas pelas máximas pressões e diâmetros disponíveis.

Os custos para a obtenção do ar comprimido crescem com o aumento da pressão de trabalho.

Para se evitar consumos excessivos de ar comprimido de trabalho.

utilizam-se cilindros com diâmetros não maiores que 200 a 250 mm.

Conseqüentemente ficam limitadas as forças Os valores máximos usuais são de Newtons.

30.000

37