Soluções — Grupo I

1. F — Uma válvula 5/2 tem 5 vias (ligações ao circuito) e 2 posições de funcionamento. A notação X/Y sempre indica Vias/Posições.
2. V — A FRL deve ser instalada a montante (em primeiro lugar na linha de ar) para que o ar chegue filtrado, regulado e lubrificado a todos os componentes a jusante.
3. F — Uma válvula 3/2 NF (normalmente fechada) bloqueia o caudal quando não está energizada (posição de repouso = fechada). Abre quando o solenoide é activado.
4. V — Na norma ISO 1219, as linhas de pilotagem (sinais de comando hidráulico ou pneumático para válvulas pilotadas) são representadas por linhas tracejadas, enquanto as linhas de trabalho (caudal principal) são sólidas.
5. V — O diagrama trajectória-passo (ou espaço-fase) é exactamente isto: eixo X = passos ou tempo; eixo Y = posição de cada cilindro (0=recuado, 1=avançado).
6. V — A válvula 5/2 com solenóide duplo é bi-estável: retém mecanicamente a última posição activada quando ambos os solenóides ficam sem energia. Ao contrário da válvula com solenóide simples + mola que retorna sempre.
7. F — A válvula de alívio limita (não aumenta) a pressão máxima, abrindo para o tanque quando a pressão atinge o setpoint. É uma válvula de segurança, não de aumento de pressão.
8. V — O meter-out estrangula o fluido de saída do cilindro, criando uma contra-pressão que estabiliza o movimento mesmo quando a carga varia (não há risco de avanço livre). O meter-in é menos estável porque a carga pode empurrar o êmbolo se a pressão de alimentação cair.
9. V — F = P × A (força de pressão) − F_atrito − F_carga. Para cálculo de força máxima: F_max = P × A_êmbolo.
10. V — O FluidSIM (e o Automation Studio) integra módulos de simulação pneumática, hidráulica e eléctrica num único ambiente, permitindo simular sistemas eletropneumáticos completos.

Soluções — Problema 1

a) Válvula 4/3 centrada bloqueada Designação ISO: Válvula direccional 4/3 com centro bloqueado Função: Controla a direcção do movimento de um cilindro de dupla acção; na posição central, bloqueia todo o caudal (cilindro fixo)

b) Bomba de caudal variável Designação ISO: Bomba hidrostática de deslocamento variável Função: Fornece caudal ajustável ao circuito hidráulico; o ângulo da placa inclinável varia o caudal sem alterar a velocidade do motor eléctrico

c) Válvula reguladora de caudal ajustável (throttle valve) Designação ISO: Estrangulador ajustável Função: Controla o caudal que passa, regulando assim a velocidade do actuador; ajuste manual do grau de abertura

d) Cilindro pneumático de simples acção com retorno por mola Designação ISO: Actuador linear de simples acção (mola interna) Função: Avança por pressão pneumática; recua automaticamente pela energia da mola quando o ar é exaurido

e) Electroválvula 4/2 solenoide + mola Designação ISO: Válvula direccional 4/2, accionamento eléctrico + retorno por mola Função: Controla a direcção de um cilindro de dupla acção; retorna à posição inicial quando sem energia (fail-safe)

f) Válvula de alívio (válvula de segurança) Designação ISO: Válvula de alívio de pressão Função: Limita a pressão máxima no circuito hidráulico; abre automaticamente quando P > P_setpoint, ligando a linha de pressão ao tanque

g) Válvula 3/2 pilotada pneumaticamente Designação ISO: Válvula direccional 3/2, pilotagem pneumática directa Função: Muda de posição quando a pressão de pilotagem supera a força da mola; usada em circuitos de comando pneumático sem electricidade

h) Válvula de sentido único (válvula de retenção / check valve) Designação ISO: Válvula de sentido único Função: Permite fluxo livre num sentido (mola comprimida); bloqueia no sentido inverso (mola fecha a bola contra o assento)

i) Cilindro de dupla acção com haste bilateral Designação ISO: Actuador linear de dupla acção, haste bilateral Função: A haste sai dos dois lados; útil quando se pretende a mesma força de avanço e recuo (área igual de ambos os lados)

j) Motor hidráulico Designação ISO: Motor hidrostático (actuador rotativo de rotação contínua) Função: Converte energia hidráulica (pressão × caudal) em energia mecânica de rotação; equivalente ao motor eléctrico mas accionado por fluido pressurizado

Solução — Grupo III

a) Circuito pneumático:

CIRCUITO PNEUMÁTICO
─────────────────────────────��──────────────
FONTE DE AR
  [Compressor/rede de ar] → 6 bar
  │
  [FRL: Filtro 5µm + Regulador 6 bar + Lubrificador]
  │
  P
  ┌──────────────────────────���───────────────┐
  │   ELECTROVÁLVULA 5/2 SOLENÓIDE DUPLO     │
  │   Posição 1 (Y1): P→A; B→T2             │
  │   Posição 2 (Y2): P→B; A→T1             │
  └────┬─────────────┬────────────────────────┘
       A             B
       │             │
  [VRC-A: regulador  │
   de caudal na     │
   linha de retorno] │  ← meter-out no lado A
       │             │
  [CILINDRO DUPLA ACÇÃO Ø80mm]
  │────────────────────│
  S1 (sensor fim recuo)  S2 (sensor fim avanço)
  (posição 0)            (posição 1)

LINHA DE ESCAPE:
  T1 e T2 → Silenciadores (redução de ruído)

b) Diagrama trajectória-passo:

Passo:  0 (espera)  |  1 (avanço)  |  2 (avanço)  |  3 (recuo)  |  4 (recuado)
                    |              |              |             |
S_start:   ─────────┤ ON           |              |             |
                    │ ─────────────────────────────────────────────────────
A (posição):        │              │
    0 ──────────────┤ A+           │ ────────────── A- ──────────┤ 0
                    │              │                             │
Y1 (avanço):        │ ─────────────┤ ON                          │
                    │             │ Y1_OFF                       │
Y2 (recuo):         │              │          ──────────────────┤ S1 detecta
                    │              │         Y2 ON               │ Y2 OFF

Sinais de transição:
  Passo 1→2: S_start AND S1 (A recuado)
  Passo 2→3: S2 (A avançado)
  Passo 3→4: S1 (A recuado)

c) Lógica de comando:

Usando memória de estado (flip-flop ou PLC):

SET Y1 quando: S_start AND S1 (posição recuada) AND NOT Y2
RESET Y1 quando: S2 (avançado)

SET Y2 quando: S2 (avançado)
RESET Y2 quando: S1 (recuado)

Y1 = S_start · S1 · S̄_stop   (início de ciclo, se parado e botão Start)
Y2 = S2                        (recua ao atingir fim de curso avançado)

Para funcionamento contínuo (ciclo repetido automaticamente):
Y1 = SET quando S1 (recuado) E ciclo em curso

Diagrama de relés (simplificado):

Bobine Y1: [S_stop NC]──[S1 NO]──[S_start NO]/[K1 NO auto-sustentação]──[K2 NC]──[Y1]
Bobine Y2: [S_stop NC]──[S2 NO]──[K1 NO]──[K2 auto-sustentação]──[S1 NC]──[Y2]

d) Cálculo da força de avanço:

$$A_{êmbolo} = \frac{\pi \times D^2}{4} = \frac{\pi \times 80^2}{4} = \frac{\pi \times 6400}{4} = 5\,026 \text{ mm}^2$$

$$F_{avanço} = P \times A = 6 \text{ bar} \times 5\,026 \text{ mm}^2 = 6 \times 10^5 \text{ Pa} \times 5,026 \times 10^{-3} \text{ m}^2 = \mathbf{3\,016 \text{ N} \approx 3,0 \text{ kN}}$$

Nota: 6 bar = 6 × 10⁵ Pa = 0,6 N/mm². Portanto: F = 0,6 N/mm² × 5026 mm² = 3 016 N

Descontar força de atrito (tipicamente 10–15%): F_efectiva ≈ 2 700 N.