UC02950

Executar desenho técnico de esquemas eletropneumáticos e eletro-hidráulicos

Curso profissional · 25h · TMIM

Índice

  1. Simbologia Pneumática ISO 1219 — cilindros, válvulas (2/2, 3/2, 4/2, 4/3), compressor, FRL
  2. Circuitos Pneumáticos Básicos — cilindro simples com 3/2, dupla acção com 5/2, sequência A+B+
  3. Electroválvulas e Controlo Eléctrico — solenoide único/duplo, diagrama trajectória-passo, lógica AND/OR/NOT
  4. Simbologia Hidráulica ISO 1219 — bombas, válvulas (pressão, caudal, direcção), motor hidráulico
  5. Circuitos Hidráulicos Básicos — accionamento de cilindro com controlo de velocidade, válvulas de sequência
  6. Software de Desenho — Festo FluidSIM, Automation Studio — introdução e exercícios

Bloco 1

Simbologia Pneumática ISO 1219

Cilindros Pneumáticos

Símbolo Tipo Funcionamento
`→ ←` Cilindro simples acção
→← Cilindro dupla acção Avança e recua por pressão
→←+ Cilindro com amortecimento Amortecimento no fim de curso
→⇉← Cilindro de êmbolo rodante Movimento rotativo + linear

Nomenclatura ISO das válvulas:

  • Número de vias / Número de posições
  • Ex.: 4/2 = 4 vias, 2 posições; 5/3 = 5 vias, 3 posições

Válvulas de Controlo Direccional

VÁLVULA 3/2 NA (normalmente aberta):
  ┌─────┬─────┐
  │ P→A │     │  Posição normal: P ligado a A
  │     │ A→R │  Posição accionada: A ligado a R (escape)
  └─────┴─────┘
  [mola][botão]
  Uso: cilindro de simples acção (mola de retorno)

VÁLVULA 5/2 SOLENÓIDE DUPLO:
  ┌─────┬─────┐
  │P→A;B→R│ A→R; P→B │
  └─────┴─────┘
  [sol.Y1]  [sol.Y2]
  Uso: cilindro de dupla acção; retém posição sem sinal

Bloco 2

Circuitos Pneumáticos Básicos

Diagrama Trajectória-Passo

Para sequência A+ B+ A- B-:

PASSO:   1    2    3    4    1
         │    │    │    │    │
A:  0────┤+   │    │-───┤    │
         │    │    │    │    │
B:  0────┼────┤+   │    │-───┤
         │    │    │    │    │
Y1: ─────────────────────────
         ┌───┐         ┌───┐
Y2:   ───┘   └─────────┘   └
         ┌───────┐     ┌───┐
Y3:   ───┘       └─────┘

O diagrama mostra a relação entre os movimentos dos cilindros e os sinais eléctricos das electroválvulas.

Circuito Eletropneumático — Exemplo

Sistema: cilindro dupla acção A controlado por 5/2 solenóide duplo (Y1/Y2) + sensores magnéticos (S1 fim de curso recuado, S2 fim de curso avançado)

Lógica de comando:

  • Marcha (S_start): activa Y1 → cilindro avança (A+)
  • Sensor S2 (avançado): activa Y2 → cilindro recua (A-)
  • Sensor S1 (recuado): sinal de ciclo completo → pronto para próximo ciclo

Circuito eléctrico de comando (PLC ou lógica directa):

Y1 = S_start AND NOT S2
Y2 = S2 AND NOT S1

Bloco 3

Electroválvulas e Lógica

Electroválvulas — Tipos e Símbolos

Electroválvula 3/2 solenoide único:

  • Posição normal: mola (sem energia)
  • Posição accionada: solenoide (com energia)
  • Retorna automaticamente quando sem sinal

Electroválvula 5/2 solenóide duplo:

  • Retém posição quando ambos os solenóides sem energia (bi-estável)
  • Actua o solenoide de cada lado para mudar de posição
  • Mais seguro para cilindros de grande volume (não retrai inesperadamente)

Lógica combinatória básica:

Função Símbolo Realização eléctrica
AND A·B Contactos em série
OR A+B Contactos em paralelo
NOT Ā Contacto NC
NAND Ā·B̄ Série de contactos NC

Bloco 4

Simbologia Hidráulica ISO 1219

Componentes Hidráulicos — Símbolos

Componente Símbolo (descrição) Função
Bomba de caudal fixo Círculo com seta sólida Débito constante independente da pressão
Bomba de caudal variável Círculo com seta + diagonal Débito ajustável
Motor hidráulico Círculo com seta para dentro Converte pressão em rotação
Válvula de alívio Quadrado com seta de cruzamento + mola Limita pressão máxima
Válvula de sequência Quadrado com piloto interno Actua quando pressão atinge setpoint
Válvula de caudal Triângulo estrangulado Controla velocidade do cilindro
Válvula de sentido único Diamante com mola Permite fluxo num sentido só
Válv. direccional 4/3 3 quadrados com setas Controla direcção do cilindro

Circuito Hidráulico Típico

RESERVATÓRIO (T)
      │
   [Filtro de aspiração]
      │
   [Bomba hidráulica] ← Motor eléctrico
      │
   [Válvula de alívio]──► T (limitação de pressão)
      │
   [Válvula direccional 4/3]
      │              │
   [Câmara A]    [Câmara B]
   CILINDRO HIDRÁULICO
      │
   [Válvula de regulação de caudal] (controlo de velocidade)
      │
      T (retorno)

Bloco 5

Circuitos Hidráulicos Básicos

Controlo de Velocidade

Estrangulamento na saída (meter-out):

  • Válvula de caudal na linha de retorno
  • Controlo estável com cargas variáveis
  • Preferida para cilindros em extensão com cargas de compressão

Estrangulamento na entrada (meter-in):

  • Válvula de caudal na linha de alimentação
  • Menos estável com cargas súbitas
  • Usada quando carga é resistente e não há risco de avanço livre

Válvula de sequência:

  • Cilindro B só avança quando a pressão de A atingir o setpoint
  • Garante que A completou o seu curso (com carga) antes de B arrancar
  • Diferente de um sensor de posição: baseado em pressão, não em posição física

Bloco 6

Software de Desenho

Festo FluidSIM — Funcionalidades

Módulos principais:

  • Editor de esquemas: biblioteca de símbolos ISO 1219 completa
  • Simulação: animar o circuito e verificar a sequência de movimentos
  • Medição: visualizar pressão, caudal, força em qualquer ponto
  • Exportação: PDF, DXF para documentação

Tipos de simulação disponíveis:

  • Pneumática: circuitos de ar comprimido com válvulas, cilindros, sensores
  • Hidráulica: circuitos de óleo com bombas, actuadores, válvulas
  • Eléctrica: circuito de comando com relés, temporizadores, PLC (ladder básico)
  • Combinada: eletropneumática e eletro-hidráulica completa

Resumo da UC02950

Competências adquiridas:

  • Desenhar e interpretar símbolos pneumáticos e hidráulicos ISO 1219
  • Construir circuitos eletropneumáticos com diagrama trajectória-passo
  • Dimensionar e seleccionar electroválvulas e sensores de posição
  • Desenhar circuitos hidráulicos com controlo de velocidade e válvulas de sequência
  • Utilizar software FluidSIM ou Automation Studio para simulação

Avaliação: Ficha 1 (símbolos + circuito pneumático) + Ficha 2 (análise circuito + circuito hidráulico) + Projecto (sistema eletropneumático 2 cilindros 10h)

NOTAS DO PROFESSOR 📖 O cilindro e a nomenclatura das válvulas O desenho electropneumático começa por dominar dois alfabetos: os tipos de cilindro e a nomenclatura vias/posições das válvulas. Distinguir um cilindro de simples ação, que recua por mola, de um de dupla ação, é fundamental porque determina o tipo de válvula que o vai comandar. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar a leitura da notação vias/posições com exemplos como 3/2 e 5/2 • Relacionar cilindro de simples ação com válvula de retorno por mola • Mostrar cilindros reais e identificar o seu símbolo normalizado

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Ler uma válvula direcional pelos quadrados Cada posição de uma válvula representa-se por um quadrado com as ligações entre vias, e a comutação faz-se por mola, botão ou solenoide. A diferença entre a 3/2 monoestável, que volta sozinha à posição de repouso, e a 5/2 biestável, que retém a última posição, é decisiva na conceção de um circuito seguro. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Ensinar a ler as ligações P, A, R dentro de cada quadrado • Distinguir válvula monoestável de biestável e as suas implicações de segurança • Relacionar a 3/2 com simples ação e a 5/2 com dupla ação

NOTAS DO PROFESSOR 📖 O diagrama trajectória-passo organiza a sequência O diagrama trajectória-passo é a ferramenta central para projetar automatismos com vários cilindros: alinha visualmente os movimentos com os sinais de comando, passo a passo. Notações como A+ B+ A- B- descrevem a sequência de forma compacta e permitem detetar conflitos antes de montar o circuito. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar a leitura do diagrama: linhas de cilindro versus sinais de válvula • Traduzir uma sequência escrita (A+ B+ A- B-) no diagrama • Mostrar como o diagrama revela sobreposições de sinal a resolver

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Do movimento desejado à lógica de comando Este exemplo mostra a essência do controlo eletropneumático: os sensores de fim de curso fecham a malha, e a lógica booleana decide quando energizar cada solenoide. As equações Y1 e Y2 não são abstração, são exatamente o que se programa no PLC ou se cabla em relés para que o ciclo se repita sozinho. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Seguir o ciclo completo: arranque, avanço, sensor, recuo • Explicar o papel dos sensores S1 e S2 no fecho da malha • Traduzir as equações lógicas em contactos ou em ladder de PLC

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Electroválvulas e a lógica que as comanda A escolha entre electroválvula monoestável e biestável tem consequências de segurança: a biestável retém a posição na falta de energia, o que pode ser desejável ou perigoso conforme a aplicação. A lógica combinatória AND, OR e NOT, realizada com contactos em série e paralelo, é a linguagem com que se constrói o comando do circuito. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Discutir o comportamento da biestável numa falha de energia • Traduzir AND e OR em contactos em série e em paralelo • Construir um exemplo simples de comando com duas condições

NOTAS DO PROFESSOR 📖 A simbologia hidráulica acrescenta a pressão A hidráulica partilha a norma ISO 1219 com a pneumática, mas introduz componentes próprios da gestão de altas pressões: bombas de caudal fixo ou variável, válvulas de alívio, de sequência e de caudal. Distinguir a função de cada símbolo é o passo prévio para ler qualquer esquema hidráulico industrial. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Diferenciar bomba de caudal fixo e variável e a sua representação • Explicar porque a válvula de alívio é obrigatória num circuito hidráulico • Relacionar a válvula de caudal com o controlo de velocidade do cilindro

NOTAS DO PROFESSOR 📖 O circuito hidráulico segue o percurso do óleo Ler um circuito hidráulico é seguir o óleo do reservatório até ao atuador e de volta: filtro, bomba, válvula de alívio que protege o sistema, válvula direcional que comanda o cilindro e válvula de caudal que doseia a velocidade. Esta leitura de percurso é a base para projetar e diagnosticar qualquer sistema. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Percorrer o circuito componente a componente seguindo o fluxo • Sublinhar o papel protetor da válvula de alívio contra sobrepressão • Relacionar este esquema com o diagnóstico hidráulico da prática de manutenção

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Controlar velocidade e encadear movimentos O controlo de velocidade hidráulico depende de onde se estrangula o caudal: o meter-out, no retorno, dá estabilidade com cargas que puxam, enquanto o meter-in serve cargas resistentes. A válvula de sequência adiciona inteligência ao circuito, fazendo um cilindro esperar que o anterior atinja a pressão antes de arrancar. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Comparar meter-in e meter-out e quando escolher cada um • Explicar o risco de avanço descontrolado sem estrangulamento na saída • Distinguir a válvula de sequência (por pressão) de um sensor de posição

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Simular antes de montar com o FluidSIM O software de simulação como o FluidSIM permite desenhar e testar um circuito completo no computador antes de tocar em qualquer componente físico. Animar a sequência, medir pressões e caudais e detetar erros de lógica poupa tempo, material e riscos, e é hoje uma competência esperada do desenhador técnico. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Demonstrar o desenho de um circuito simples e a sua simulação • Mostrar a animação da sequência para validar a lógica antes da montagem • Referir a exportação para PDF e DXF como documentação do projeto

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Da simbologia ao circuito simulado O resumo une as duas tecnologias, pneumática e hidráulica, sob a mesma lógica de comando elétrico e a mesma norma de simbologia. A mensagem a reter é que desenhar um esquema é traduzir uma sequência de movimentos em símbolos normalizados e lógica, e que a simulação valida esse desenho antes da execução. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Recapitular a ligação entre simbologia, diagrama trajectória-passo e lógica • Esclarecer o que cada ficha e o projecto avaliam • Orientar o projecto dos dois cilindros como síntese da UC