Fundamentos da Pneumática II - marioloureiro.net

1 SMC Pneum ticos do Brasil Fundamentos da Pneum tica Eng. Renato Dall Amico 14 Fundamentos da Pneum tica II No cap tulo anterior analisamos as caracter sticas f sicas do ar e os fen menos inerentes ao mesmo, como a influencia da temperatura e da umidade. Neste cap tulo trataremos da produ o, condicionamento, tratamento, filtra o, regula o, distribui o, consumo e utiliza o. Assim como do trabalho anterior este tamb m ser resumido visando ocupa-los o menor tempo poss vel. Um posterior aprofundamento sobre as mat rias poder ser feito consultando minuciosamente os respectivos cat logos de produtos SMC.

2 - Press o, Fluxo e Vaz oA rela o mais importante na pneum tica a que existe entre press o e vaz o. Se n o vejamos: n o havendo circula o de ar de um ponto a outro do sistema a press o ser a mesma em todos os pontos, porem se houver circula o do ar de um ponto a outro a press o no primeiro ponto ser maior que no segundo ponto. circula o chamaremos de fluxo e quantidade de fluxo chamaremos de vaz o. diferen a de press o entre diferentes pontos chamaremos de press o diferencial ou 'p (delta pi). Esta diferen a depende de tr s fatores: -A press o inicial -A vaz o de ar circulante -A resist ncia ao fluxo existente entre ambas os pontos A resist ncia ao fluxo de ar um conceito que n o tem unidades pr prias ( como o Ohm na Eletricidade) e na pneum tica inclusive se usa um conceito oposto, isto , procura-se destacar a facilidade ou a aptid o que os componentes pneum ticos oferecem passagem do ar comprimido.

3 Este conceito se define, de acordo com os diversos pa ses, como orif cio equivalente S , fator Cv ou fator Kv. Em rela o Eletricidade digamos que neste caso nos referimos condut ncia docircuito. Estas rela es s o de certa maneira similares ao da eletricidade, onde uma diferen a de potencial igual Resist ncia multiplicado pela Intensidade da corrente (U=RxI).Este conceito transferido de alguma forma para a Pneum tica seria como dizer: queda de press o = vaz o x rea efetiva de passagem, s que, enquanto na Eletricidade as unidades e grandezas s o diretamente proporcionais, esta rela o para o ar comprimido bastante mais complexa e nunca ser proporcional.

4 Raz o disto a compressibilidade do ar . Na eletricidade a corrente de 1 amp re (1A) provoca a queda de 1volt (1V) sobre uma resist ncia de 1 Ohm ( 1 : ) isto seja de 100 para 99 volt como de 5 para 4 volt. Em contra partida, uma queda de press o atrav s do mesmo objeto e com a mesma vaz o, pode variar com a varia o da press o inicial e com a varia o da temperatura por causa da compressibilidade do ar. Os orif cios de passagem das v lvulas pneum ticas, assim como de outros componentes, s o bastante complexos e variam de acordo com o desenho e projeto dos mesmos. Por isso muito dif cil medir ou mesmo definir a vaz o a n o ser por experimenta o em laborat rio e testes pr ticos, s depois que pode ser atribu do um valor equivalente em Kv, Cv ou em S.

5 Por simples aproxima o podemos definir que o Cv de 1 = a 18 Smm . Isto , um orif cio equivalente de 18 mm eq ivale a uma vaz o de Cv1. SMC Pneum ticos do Brasil Fundamentos da Pneum tica Eng. Renato Dall Amico 15 Para uma informa o simplificada, pois trata-se de mat ria complexa que foge ao escopo principal deste trabalho, apresentamos os principais m todos de c lculo nos diversos sistemas. Coeficiente de vaz o pelo fator Kv O fator Kv define a vaz o como sendo um volume de gua , em m /h ou em litros/minutos, que passa por uma v lvula, sendo a press o de entrada de 6 bar e a de sa da de 5 bar ( 'p =1bar ) a 20 C.

6 Grosso modo: Kv = 0,8547 Cv Coeficiente de vaz o pelo fator Cv O fator Cv define a vaz o em Gal es Americanos (US-gallons = 3,7854 l ) de gua por minuto com um 'p de 1 PSI e a uma temperatura de 68 F ( 20 C ). Grosso modo: Cv = 1,17 Kv. Coeficiente de vaz o pelo fator SOutro m todo, mais simples, do orif cio equivalente ou rea equivalente. Este m todo consiste em comparar uma determinada sec o de passagem ( placa de orif cio, diafragma) com a passagem nominal do componente ( v lvulas, conex es, mangueiras ) e dado em Smm . Grosso modo podemos comparar um coeficiente de vaz o Cv 1 = S 18mm , isto , um orif cio de 18 mm eq ivale a uma vaz o de Cv 1.

7 Pelo diagrama abaixo podemos relevar a rela o entre a press o e a vaz o equivalente atrav s de um orif cio de Sec o de 1mm = 54,44 Nl/min. FIG. O diagramap/Q mostra a rela o entre press o e vaz o para um orif cio de rea equivalente a Sec o 1mm Fluxo s nicoSMC Pneum ticos do Brasil Fundamentos da Pneum tica Eng. Renato Dall Amico 16O tri ngulo tra ado no ngulo inferior direito demarca a zona de fluxo s nico, isto , a velocidade do ar est pr ximo da velocidade do som ( 334 m/s ), o que provoca uma queda de press o na sa da do componente que impossibilita a utiliza o pr tica . Para haver fluxo necess rio que haja um diferencial de press o por m existe um limite.

8 Na pr tica podemos estimar em torno de 2 bar. Caso a press o de trabalho fosse de 6 bar dever amos ter uma press o primaria de 8 bar, que j um limite da chamada press o econ mica. Utiliza o do diagrama A escala de press o do lado esquerdo indica ambas as press es, de entrada e de sa da. A primeira linha da esquerda representa fluxo zero, pois a press o de entrada e de sa da a mesma. As varias curvas, para press es de entrada de 1 a 10 bar, indicam como a press o decresce ( diminui ) a medida que o fluxo ( vaz o ) aumenta. Exemplo 1: Press o de entrada de 6 bar, queda de press o 1 bar = press o de sa da 5 bar. Acompanhamos a linha 6 at o cruzamento com a linha horizontal 5.

9 Deste ponto descemos verticalmente at a linha base que representa a escala de vaz o onde encontramos um valor de aprox. 55 l/min. O valor descrito de 54,44 l/min. foi obtido do c lculo relatado abaixo. Os valores definem uma vaz o nominalQne pode ser comparado rapidamente aos valores muitas vezes encontrados em cat logos. Se 54,44 Nl/min a vaz o atrav s de um orif cio de 1mm ( n o confundir com 1mm de di metro ) e uma v lvula apresentar um orif cio equivalente de 4,5 mm a respectiva vaz o ser de: 54,44 x 4,5 = 245 Nl/min. Exemplo 2: Um dado componente com um S de 12mm trabalha a uma press o de 7 bar e o consumo do sistema de 600 Nl/min.

10 Qual a press o de sa da resultante? Uma vaz o de 600 Nl/min atrav s de um S de 12mm corresponde a uma vaz o de 600 y 12 = 50 Nl/min de um S de 1mm . Podemos fazer a convers o usando o diagrama, seguimos a curva 7 at o cruzamento com a linha vertical correspondente a 50 Nl/min e neste ponto encontramos um valor de ~ 6,3 bar, teremos ent o um 'p de 0,7 bar bastante compat vel em uso pr tico. O limiar da zona de fluxo s nico ou subs nico pode ser facilmente definido quando a rela o de press o entre entrada e sa da for maior ou menor que :Fluxo s nico = p1 + d x ( p2 + ) Fluxo subs nico = p1 + > x ( p2 + ) O volume Q para um fluxo subs nico eq ivale: Q = 22,2 x S x (p2 + ) x ( p1 p2 )(l/min ) E para um fluxo s nico: Q = 11,1 x S x (p1 + ) ( l/min ) SMC Pneum ticos do Brasil Fundamentos da Pneum tica Eng.