Modelos de Cilindros em Sistemas Pneumáticos
Conheça os diferentes tipos de cilindros utilizados em sistemas pneumáticos
Por Késsila Perdomo | 29 de Dezembro de 2019
No fim do ano é comum a utilização de espumante para a comemoração dos eventos, uma peça bem importante da champanhe é a rolha. O processo de fabricação da rolha inclui diversas etapas que utilizam diferentes cilindros pneumáticos.
Sumário
Os cilindros pneumáticos são atuadores lineares que possuem a função de converter a energia armazenada do ar comprimido sob a forma de pressão estática em energia cinética gerando assim a sua movimentação linear. Eles possuem diversas aparências, tamanhos e funções dependendo da necessidade do mercado. Uma grande vantagem desses atuadores é que são “limpos” em virtude de se utilizar um gás como fluido de operação o que evita contaminação dos ambientes por vazamentos gotejantes como quando se utiliza fluidos hidráulicos.
Eles podem ser cilindros de simples ou dupla ação, cilindros sem haste, cilindros de haste passante, entre outros. Neste artigo serão abordados alguns dos principais cilindros empregados na indústria.
Cilindros de Simples Ação
O cilindro de simples ação é também chamado de simples efeito. Ele realiza o trabalho em apenas um sentido, por isso consome menos ar que os cilindros de dupla ação (aproximadamente a metade). O recuo ocorre através de uma mola ou força externa.
A força da mola é dimensionada com a finalidade de produzir a retração do pistão para a posição inicial, com velocidade suficientemente alta e sem absorver acentuada energia. Esta força deve ser considerada no cálculo da força efetiva do atuador. Os cilindros são limitados entre 80 mm e 125 mm de curso, de acordo com o fabricante, por razão da força gerada pela ação da mola. Logo, o controle de velocidade também se torna mais difícil.
Cilindro de Êmbolo
Cilindro de Simples Ação de Êmbolo
Os cilindros de simples ação possuem apenas uma entrada de ar para realizar trabalho e por isso são comandados por válvulas direcionais 3/2 vias. Na câmara oposta à da entrada, o atuador dispõe de um orifício que serve de respiro para impedir a formação da contrapressão causada pelo ar residual confinado. Podem ser aplicados em operações para fixar, expulsar, prensar, elevar, marcar e etc.
Cilindro de Simples Ação Atuado por Válvula Direcional 3/2 vias NF
Cilindro de Membrana
Neste tipo de cilindro a membrana assume papel do êmbolo, portanto não é produzido atrito oriundo da vedação deslizante, mas em contrapartida há a atuação da força elástica da membrana. É caracterizado por produzir grande força com pequeno volume construtivo, não necessita de lubrificação e não existe transição descontínua do atrito estático para o atrito dinâmico. O curso de trabalho é limitado entre 50 mm e 80 mm. Possui grande aplicação em indústrias alimentícias, químicas e farmacêuticas.
Cilindro de Simples Ação de Membrana
Cilindros de Dupla Ação
O cilindro de dupla ação é também chamado de duplo efeito. A força gerada pela pressão do ar produz movimento do êmbolo nos dois sentidos (avanço e retorno do cilindro). O ar comprimido é admitido e liberado por dois orifícios existentes nos cabeçotes dianteiro e traseiro do cilindro. São aplicados quando uma carga deve ser movida em ambas as direções.
A possibilidade de deslocamento do pistão pode ser de até 2000 mm, porém há uma limitação em virtude da flexão e/ou flambagem da haste do cilindro. A avaliação de seleção da haste de um cilindro pneumático é baseada nos métodos de verificação de estabilidade a flambagem.
Eles são geralmente comandados por válvulas direcionais 5/2 ou 5/3 vias devido a compatibilidade de entrada de trabalho do cilindro e as saídas disponíveis na válvula.
Cilindro de Dupla Ação com Válvula Direcional 5/2 vias de 2 Posições
Cilindro Diferencial ou Assimétrico
Este modelo é um dos mais utilizados pela indústria dentre os cilindros de dupla ação. Possui essa denominação em consequência da relação diferencial de áreas de atuação da pressão nas câmaras de trabalho do cilindro, ou seja, a área da câmara que contém a haste é tanto menor quanto maior for o diâmetro da haste o que acarreta em uma força e uma velocidade de retorno distinta comparada à força e a velocidade estabelecida durante o avanço do cilindro.
Cilindro de Dupla Ação com Amortecimento Elástico
Cilindro com Amortecimento de Final de Curso
Cilindro com amortecimento de final de curso são cilindros providos de um dispositivo de amortecimento que minimiza os efeitos de impactos secos, ocasionados quando os mesmos estão sujeitos a cargas e velocidades elevadas. Estes impactos podem causar vazamentos, reduzir o rendimento volumétrico e a vida útil do cilindro.
Antes de chegar na posição final, o êmbolo interrompe o escape direto de ar, deixando somente uma pequena passagem comumente regulável por meio de uma válvula redutora de vazão com retenção. Geralmente os cilindros que dispõem desse dispositivo são os que possuem diâmetro superior a 30 mm e curso acima de 50 mm.
Cilindro de Dupla Ação Diferencial com Amortecimento Pneumático Regulável
Cilindro Haste Passante (Simétrico ou Cilindro de Haste Dupla)
O cilindro simétrico apresenta duas hastes unidas ao mesmo êmbolo. Enquanto uma das hastes realiza trabalho, a outra pode ser utilizada no comando de fins de curso ou dispositivos que não possam ser posicionados ao longo da haste oposta. Ademais, estes cilindros apresentam a possibilidade de variação de curso de avanço, o que é bastante favorável, principalmente em operações de usinagem. É utilizado também na automação de mesas de máquinas operatrizes e máquinas de injeção.
Cilindro de Haste Dupla
Cilindro Tandem
O cilindro tandem é dotado de dois êmbolos unidos por uma haste comum e separados por meio de um cabeçote intermediário. Devido à sua forma construtiva, dois cilindros de dupla ação dispostos em série numa mesma camisa, e que, em função das entradas de ar independentes, permite que o ar seja liberado simultaneamente nas duas câmaras, no sentido de avanço ou retorno, de tal modo que a força produzida seja, teoricamente, igual ao somatório das forças individuais de cada êmbolo. Com este arranjo, dispõe-se de maior força, tanto no avanço, quanto no retorno.
Aplicado em projetos que precisam de maiores forças e que não dispõem de espaço suficiente para comportar um cilindro de diâmetro maior e/ou onde não for viável aumentar a pressão de trabalho. Utilizado, por exemplo, em sistemas de sincronismo de movimentos.
Cilindro Tandem
Cilindro de Múltiplas Posições
O cilindro de múltiplas posições consiste em dois ou mais cilindros de dupla ação unidos entre si e possuindo cada um entradas de ar independentes. Essa união possibilita a obtenção de três, quatro ou mais posições estáveis de final de curso.
Ele é aplicado em circuito de distribuição, posicionamento, comandos de dosagens, transportes de peças, seleção de ramais para transporte de peças em esteiras, transportadoras, acionamento de alavancas, dispositivo selecionador (peças boas, refugadas, reaproveitadas), entre outros.
Cilindro de Múltiplas Posições
Cilindro de Impacto
O cilindro de impacto é um cilindro de dupla ação especialmente fabricado com algumas modificações, são elas:
- Construção de uma pré-câmara de ar;
- Necessidade de prolongamento na parte traseira do êmbolo;
- Necessidade de duas válvulas de retenção instaladas na parede divisória da pré-câmara de ar;
Estas modificações permitem que o cilindro desenvolva a energia necessária para à obtenção da força de impacto, devido à elevada resposta dinâmica adquirida, o que resulta em uma força relativamente grande em comparação às dimensões do cilindro. Assim, um cilindro de impacto com diâmetro de 102 mm, acionado por uma pressão de 7 bar, desenvolve uma força de impacto equivalente a 35304 N, enquanto que um cilindro normal de mesmo diâmetro e operando a mesma pressão, atinge somente 5296 N. Ele desenvolve velocidade entre 7,5 m/s a 10 m/s, enquanto a velocidade de cilindros normais situa-se entre 0,5 m/s a 2m/s.
Aplicado em projetos que necessitam de grandes forças durante curtos espaços de tempo como é o caso de rebitagens, gravações, cortes e etc. Entretanto, ele não se adapta a trabalhos que exigem grandes deformações, principalmente porque sua velocidade tende a diminuir rapidamente depois de determinado deslocamento em razão da resistência oferecida pelo material trabalhado ou pela contrapressão gerada no cabeçote dianteiro.
Posições Cilindro de Impacto
Guias Lineares
As guias lineares foram projetadas para oferecer maior precisão de movimentos para cilindros pneumáticos, visando evitar o giro da haste.
O projeto, aliado à utilização de componentes mecânicos de alta precisão, garante às guias alto desempenho, tanto para as forças de carregamento quanto para os momentos de torção envolvidos no circuito. Elas podem ser montadas em qualquer posição, o que permite maior versatilidade em sua aplicação.
Guia Linear Modelo Parker
Os cilindros comerciais oferecem uma gama muito grande de diâmetros e de comprimentos totais do curso de trabalho. Atualmente, por encomenda, o usuário obtém qualquer curso e/ou diâmetro desejado. Entretanto com o objetivo de padronizar os componentes entre os diferentes fabricantes, há uma tendência de produção dos cilindros que atendam a Normas Técnicas Internacionais. Os cilindros são construídos conforme as normas ISO 6431 e DIN 24335. Assim, desde o material construtivo até suas dimensões são padronizadas.
Referências:
TECNOLOGIA Pneumática Moderna: Festo Brasil. [S. l.: s. n.], 2018.
TECNOLOGIA Pneumática Industrial: Parker Training. [S. l.: s. n.], 2000.
