Bloco 1 · Produção

Porquê pneumática

• Ar gratuito (matéria-prima) — vs hidráulico (óleo caro), eléctrico (motor + redutor).
• Limpo — fugas não contaminam (vs óleo).
• Seguro — não há risco eléctrico nem incêndio.
• Rápido — actuadores leves, alta velocidade.
• Simples — manutenção menos exigente que hidráulica.

Desvantagens:

• Eficiência baixa (5-15%) — muito ar gasto em compressão.
• Forças menores que hidráulica.
• Velocidade difícil de regular finamente (ar compressível).
• Ruído.

Compressor

Coração do sistema. Tipos:

• Pistão (alternativo): até ~30 kW, pressões altas, intermitente.
• Parafuso (screw): 5-300 kW, contínuo, silencioso.
• Palhetas (rotary vane): pequeno-médio, contínuo.
• Centrífugo: grande caudal, baixa pressão (>1000 kW).

Pressão de trabalho típica industrial: 6-8 bar (raramente 10-12).

Reservatório

Tanque pulmão (50-5000 L):

• Amortece picos de consumo.
• Permite arrefecimento do ar (parte do vapor condensa).
• Reduz ciclos do compressor (liga-desliga).

Regra: capacidade reservatório ≈ caudal compressor × 0,3 a 1 minuto.

Bloco 2 · Tratamento

Problemas do ar bruto

Ar comprimido contém:

• Água (vapor condensa ao arrefecer).
• Óleo (do compressor).
• Poeiras (aspirado da atmosfera).

Sem tratamento → corrosão de canalizações, válvulas presas, actuadores desgastados.

Unidade FRL

Filtro-Regulador-Lubrificador — instalada antes de cada equipamento:

┌─────────┬──────────┬──────────┐
│ FILTRO  │REGULADOR │LUBRIFIC. │
│  (F)    │  (R)     │  (L)     │
└────────┬┴──────────┴──────────┘
        Pressão & qualidade controladas

• Filtro: remove água + partículas (5 µm, 1 µm, 0,01 µm conforme aplicação).
• Regulador: ajusta pressão local (sem afectar resto da rede).
• Lubrificador: adiciona micro-óleo se necessário (em muitos sistemas modernos é "no oil" — actuadores auto-lubrificados).

Secador

Para ar seco (electrónica, alimentar, pneumática crítica):

• Refrigeração: arrefece ar a 3 °C; água condensa e é drenada. Ponto de orvalho ~3 °C.
• Adsorção (silica gel, alumina): ponto de orvalho até −40 °C, mas requer regeneração contínua.
• Membrana: pequeno-médio caudal.

Bloco 3 · Actuadores

Cilindro simples efeito

       ┌──────────────┐
ar ──>│  │      ┃     │── haste sai
       │  │      ┃     │
       └──────────────┘
                ↓
           Mola interna devolve

• Ar empurra num sentido.
• Mola devolve no outro.
• Curso típico: 5-200 mm.
• Aplicação: marcadores, ferramentas pequenas, ejecção.

Cilindro duplo efeito

       ┌──────────────┐
ar1 ──>│      ┃        │── haste sai (se ar1)
ar2 ──>│      ┃        │── haste recolhe (se ar2)
       └──────────────┘

• Ar empurra em ambos os sentidos.
• Mais comum (90% das aplicações industriais).
• Curso: 5-2000 mm.
• Diâmetros: 8-200 mm (área pistão = força).

Força = pressão × área pistão:

F = p × π × D² / 4

Cilindro Ø50 a 6 bar: F = 6×10⁵ × π × 0,05² / 4 ≈ 1178 N ≈ 120 kgf.

Outros actuadores

• Cilindro rotativo (paleta) — movimento angular 90°, 180°, 270°.
• Motor pneumático — rotação contínua, alta rpm, baixo binário.
• Ventosa com gerador de vácuo — manipulação de placas, vidro.
• Pinça pneumática (gripper) — para robôs e automação.
• Cilindro sem haste — economia espaço, longos cursos.

Bloco 4 · Válvulas de comando

Designação NxV

Válvulas direccionais designam-se por vias / posições:

• 3/2: 3 vias, 2 posições. Comando de cilindro simples efeito.
• 5/2: 5 vias, 2 posições. Comando de cilindro duplo efeito.
• 5/3: 5 vias, 3 posições. Duplo efeito com paragem intermédia.

Activação:

• Pneumática (sinal de ar).
• Eléctrica (electroválvula — solenoide).
• Manual (botão, alavanca).
• Mecânica (rolo, fim-de-curso).

Simbologia básica

3/2 NC:                         5/2 com solenoide:
                                
   ┌─┬─┐                         ┌─┬─┬─┐
   │ │↑│       (1=alimentação    │ │↑│ │
   └─┴─┘        2=trabalho       └─┴─┴─┘
   1 2 3        3=escape)         1 2 3 4 5
                                  
  Posição activada por sinal:    Solenoide muda
  via 1 → 2                       posição → muda
                                  alimentações

Cada posição = quadrado com setas indicando ligações activas.

Electroválvula

Válvula direccional + solenoide eléctrico:

• Bobina 24 V CC comum em comando industrial.
• Mola interna repõe posição quando bobina desactiva.
• Tempo de comutação: 5-50 ms.

Combina-se com PLC: PLC dá saída digital → activa solenoide → válvula muda → cilindro move.

Standard industrial: bloco de ilhas de válvulas com 8-32 electroválvulas + comunicação Profinet/Profibus para o PLC.

Bloco 5 · Válvulas de regulação

Estrangulador (flow control)

Regula caudal = velocidade do actuador.

─────►◢◤────  parafuso ajusta abertura

Usado em escape (controlo de velocidade) ou entrada (controlo de força inicial).

Estrangulador com anti-retorno: regula apenas num sentido; ar passa livre no oposto. Permite velocidades diferentes em avanço vs recuo.

Válvula de não-retorno (anti-retorno)

Permite passagem só num sentido (como válvula de pé hidráulica).

Aplicações:

• Impedir refluxo de ar.
• Combinar com estrangulador para regulação unidireccional.
• Proteger reservatórios.

Válvula de sequência

Activa só quando pressão atinge nível ajustável. Útil para circuitos sequenciais (movimento B só começa quando movimento A atingir pressão final).

Válvula limitadora de pressão

Abre escape quando pressão excede valor ajustado → protecção do sistema.

Bloco 6 · Simbologia ISO 1219

Princípios

Toda a documentação de circuitos pneumáticos usa norma ISO 1219:

• Linhas: traço contínuo (potência), tracejado (comando/piloto).
• Componentes: símbolos normalizados (cilindros, válvulas, FRL).
• Conexões numeradas: 1 (alimentação), 2/4 (trabalho), 3/5 (escape).

Permite ler qualquer esquema, independente do fabricante.

Exemplo simples — comando de cilindro

            FRL
             │
       ┌─────┴─────┐
       │           │
       │  5/2 NC   │
       │   ┌─┬─┐   │
       │   │↑│ │   │
       │   └─┴─┘   │
       └───┬───┬───┘
           │   │
       ┌───┴───┴───┐
       │  Cilindro │
       │  ──────┃──│──> haste
       └───────────┘

Comando 5/2 controla cilindro duplo efeito. Activando solenoide → ar a uma câmara → haste avança. Desactivando → ar à outra câmara → haste recua.

Bloco 7 · Circuitos básicos

Comando bipolar (manual)

Cilindro simples efeito com botão start e mola de retorno:

Sinal: botoeira S1 → 3/2 NO → cilindro avança
Solta-se S1: válvula fecha, cilindro recolhe (mola)

Aplicação: prensa manual de baixa força.

Comando automático com fim-de-curso

Sinal start (S1) → cilindro avança → 
fim-de-curso B1 detecta fim do curso → 
sinal volta para válvula → válvula inverte → 
cilindro recua → fim-de-curso B2 detecta início → 
parar

Sequência A+ A−: avança e recua automaticamente uma vez.

Componente novo: fim-de-curso pneumático (válvula 3/2 accionada mecanicamente).

Circuito sequencial A+ B+ A− B−

2 cilindros, 4 movimentos em sequência:

1. A avança até B1.
2. B avança até B3.
3. A recua até B2.
4. B recua até B4.

Implementado por:

• Válvulas de memória (5/2 com pilotos pneumáticos).
• Cascata de sinais.
• Ou (mais simples) PLC + electroválvulas + sensores.

Bloco 8 · Manutenção

Problemas frequentes

Manutenção preventiva

• Diária: drenar reservatório (purga inferior).
• Semanal: verificar nível do óleo do lubrificador (se houver), nível do compressor.
• Mensal: verificar pressão de trabalho, escutar fugas (audíveis ou com detector ultrassónico).
• Trimestral: substituir filtros FRL.
• Anual: revisão do compressor (mudar óleo, filtro de ar, correia).
• Auditoria de fugas: tipicamente 20-30% do consumo num sistema sem manutenção. Repar redunde em poupança enorme.

Auditoria energética

Custo de uma fuga de 1 mm em ar comprimido a 7 bar:

• Caudal: ~1 L/s ≈ 0,3 m³/min.
• Consumo extra do compressor: ~0,3 kW.
• Em 8760 h/ano: 2628 kWh/ano = ~390 €/ano.

1 fuga pequena = 1 ordenado mensal de energia. Sistema com 20 fugas → milhares de € desperdiçados/ano.