Cilindro Pneumático: o que é e qual a sua função? - Belton Pneumática | Blog

Cilindro Pneumático: o que é e qual a sua função?


Produzir sempre fez parte das necessidades da humanidade para sua sobrevivência, como também para manutenção da sua existência.

Ao longo dos anos o ser humano percebeu que havia necessidade de não só continuar a produzir, como também de incrementar a sua produção, ou seja, a sua produtividade.

Esse período trouxe para a humanidade uma mudança mais acentuada nos processos produtivos, com o incremento de novas invenções, que foi a Revolução Industrial entre 1760 e 1870.

A luz das novas conquista o homem passa a aplicar conceitos físicos e matemáticos para continuar a produzir, porém com maior eficiência na produtividade. A força e agilidade humana passam a não ser mais suficiente para atender as necessidades de produção.

A substituição dos músculos humanos que se exauriram após elevadas cargas de trabalho proporcionou a descoberta dos processos automatizados, ou seja, o uso maciço de novas fontes de energia, inclusive do ar comprimido.

Como e quando surgiu?

A partir dos anos de 1940, nos Estados Unidos da América, e em 1950, na República Federativa da Alemanha, a pneumática industrial e uso da automatização pneumática ganha o chão das fábricas nos mais diversos segmentos e nas mais variadas aplicações.

Assim o músculo humano ganhou o seu maior aliado, o cilindro pneumático. Baseado no princípio físico de Pascal, que nos permite aplicar de forma linear forças diferenciadas.

Então, se você quer saber tudo sobre cilindro pneumático, está lugar certo. Leia o conteúdo até o final e descubra informações valiosas sobre essa inovação.

O que é um cilindro pneumático?

Cilindro pneumático ou atuador pneumático linear é o responsável pela movimentação das partes móveis nos processos de automatização e/ou automação, e pela aplicação de força. Podemos dizer que são os músculos das máquinas.

Todos são produzidos atendendo diferentes normas, tais como ISO 6432, ISO 15552 que substituiu a ISO 6431, ISO 21287, UNITOP, entre outras. Elas respeitam determinadas exigências dimensionais externas, sem interferir na forma construtiva dos mesmos.

Cada norma leva em consideração características técnicas e dimensionais, que permitem a aplicação de forma mais eficiente nos equipamentos. Isso beneficia os processos produtivos, permitindo a substituição por qualquer outro cilindro pneumático que respeite a mesma norma, sem necessidade de qualquer tipo de adaptação.

Como o cilindro pneumático é construído?

O cilindro pneumático pode ser construído com diferentes materiais, desde os mais conhecidos, como liga de alumínio e aço SAE 1045 ou aço INOX 304 e ou 316. 

As vedações, elementos estáticos e dinâmicos, que conferem estanqueidade para o cilindro pneumático, também podem ser fornecidas em diferentes materiais. Dentre elas, estão: Buna-N, Viton®, PU e Teflon®. 

A escolha dos materiais e sua combinação dependerá da aplicação e severidade do ambiente onde instalado. Os cilindros também podem contar com pinturas especiais e ou materiais específicos, como aço inox que suportam melhor o agente agressor. 

Os ambientes agressivos são todos aqueles que possam conter produtos químicos, como, por exemplo: sal, detergentes, água quente, solventes, ácidos e outros que entram em contato direto com o cilindro pneumático ou não. 

A ação desses produtos causa danos estruturais ao cilindro pneumático, reduzindo a sua vida útil. A especificação correta de materiais construtivos e de vedações é de muita importância.

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Saiba mais sobre materiais construtivos e de vedações!

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O que é cilindro pneumático especial ou customizado? 

O cilindro pneumático especial ou customizado é desenvolvido quando o normalizado não atende às necessidades técnicas e dimensionais e ou de aplicação. Sua construção atende um dimensional específico e com materiais e pintura compatível com a aplicação.

Os cilindros pneumáticos, para atenderem às exigências da aplicação, não são os únicos responsáveis. Necessitam de outros componentes muito bem definidos e dimensionados, tais como: 

  1. Válvulas de controle direcional: responsáveis pela movimentação do cilindro pneumático 
  2. Conexões: elementos que permitem a interligação entre os cilindros e válvula direcionais. 
  3. Tubos: responsáveis por interligar os componentes. 
  4. Conjunto Preparação de Ar (CPA): responsável por eliminar impurezas residuais no ar comprimido e regular a pressão para que esta fique estável, sem comprometer o trabalho do cilindro pneumático. Também possui a função de liberar lubrificante na quantidade correta para reduzir o atrito interno dos componentes móveis e garantir a vida útil do equipamento de forma adequada.
    Observação Importante: quando é empregada, a lubrificação não pode ser realizada por qualquer tipo de lubrificante. 
  5. Válvulas auxiliares: permitem aumento e controle de velocidade, detecção de queda de pressão e outras montagens.
  6. Amortecimentos de final de curso: podem ser elásticos, pneumáticos ou combinados. Sua função é desacelerar o movimento do conjunto interno, formado pelo êmbolo e haste, evitando o impacto destes com os cabeçotes. O seu funcionamento está ligado diretamente à velocidade de deslocamento, mais a massa que está sendo transportada, para que proporcione a correta desaceleração.

Como é feita a fixação do cilindro pneumático?

O cilindro pneumático conta com uma série completa de acessórios, para permitir uma montagem adequada e de acordo com a aplicação. 

Os acessórios, atualmente, também se encontram com o dimensional em conformidade com as normas citadas anteriormente. Estes acessórios vão permitir graus de liberdade durante o deslocamento da haste, para que não ocorram esforços prejudiciais ao cilindro pneumático.

Como monitorar a posição do cilindro pneumático?

Com a crescente necessidade de ampliar a produtividade, os processos de automatização perderam espaço dentro das indústrias.

Com isso, o cilindro pneumático passa a ser mais utilizado nos processos dos controles elétricos e eletrônicos. 

O sistema de monitoramento de posição dos cilindros, que anteriormente ficava definido por válvulas de final de curso, passa a ser por sensores de final de curso. 

O êmbolo do cilindro pneumático contém um imã que quando encontra-se sob o sensor magnético de final de curso, permite que o contato do sensor feche e libere ou não a passagem de tensão para um ponto determinado.

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Saiba mais sobre controles elétricos e eletrônicos!

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Cilindro pneumático: em que versões podemos encontrar?

O cilindro pneumático pode ser encontrado em duas versões:

1. Simples Ação:

versão do cilindro pneumático em que somente um de seus movimentos é realizado pelo ar comprimido;

2. Dupla Ação:

versão do cilindro em que seus dois movimentos de avanço e retorno são realizados pela ação do ar comprimido.

Para atender as diferentes aplicações, estes cilindros podem ser encontrados nas montagens: 

  • Standard com haste passante: quando no local de atuação da haste não se pode colocar nenhum elemento de monitoramento utiliza-se a haste oposta ou também se pode prender ambas as extremidades da haste e utilizar o corpo como elemento de transmissão de movimento. 
  • Duplex geminado: é a montagem de dois cilindros standard montados um de costas para o outro. A finalidade de montagem é a de obter posições mecanicamente definidas. Com cursos iguais pode-se obter 3 posições e com cursos diferentes pode-se obter 4 posições. 
  • Duplex contínuo: Os cilindros duplex contínuos é a montagem de dois cilindros um atrás do outro. Nesta montagem o objetivo principal é o aumento de força, uma vez que temos dois êmbolos atuando sobre a mesma haste. Outra possibilidade é o mesmo duplex contínuo com hastes independentes, isso nos permite ações em momentos distintos do processo. Uma primeira ação de aproximação e a segunda para aplicação de força e realização de trabalho final. 
  • Haste passante com curso regulável e com sanfona de proteção para haste para todas montagens: pode ter este curso regulável no avanço ou no retorno. O objetivo é limitar o curso do cilindro conforme a necessidade de aplicação. Nesta montagem, a limitação de curso deve operar somente como uma garantia mecânica; caso contrário, a força aplicada fica no cabeçote do cilindro e não no dispositivo.

Qual outra versão e norma pode ser confeccionado o cilindro pneumático?

O cilindro pneumático também pode ser fornecido na versão Compacto. São cilindros com dimensões reduzidas e limitação de curso, para que atenda a montagem em locais com espaço físico reduzido para um cilindro convencional. 

Podem ser normalizados ou não. O cilindro pneumático compacto normalizado atende as normas ISO 21287 e UNITOP. 

Enquanto nos cilindros convencionais o sistema de guia para haste é realizado por uma Guia Linear, no Compacto esta é incorporada ao próprio cilindro. 

O cilindro pneumático compacto conta também com uma série de acessórios de montagem que atende às diferentes necessidades de projeto. 

Amortecimento de final de curso elástico, padrão sempre na versão com êmbolo magnético.

Há algum outro padrão sem ser ISO?

Como os Estados Unidos foi um dos precursores no uso da pneumática industrial e automatização, ainda hoje muitas empresas buscam cilindros pneumáticos com os seus dimensionais baseados em normas americanas.

Norma JIC (Join Industry Conference) com dimensional em polegada totalmente diferente do padrão adotado atualmente no mercado o métrico. 

O cilindro pneumático JIC tem uma construção robusta extremamente resistente, ideais para serviço pesado em siderúrgicas, ferroviário, mecânica pesada, aciarias, entre outros.

Qual a durabilidade de um cilindro pneumático?

Os cilindros pneumáticos são equipamentos que, se dimensionados corretamente e operados com ar comprimido, conforme norma ISO 8573.1-2001, e aplicados conforme suas características de trabalho, possuem uma durabilidade longa. 

Podem atingir entre 25.000 a 30.000 Km percorridos em deslocamentos intermitentes.

Avaliar os dados de entrada de um projeto, pressão, qualidade do ar comprimido, características do ambiente de trabalho, posição e melhor forma de fixação no equipamento, nos permite optar entre as diferentes opções, de normas e características construtivas que são disponibilizadas para o cilindro pneumático.

Com estas informações, determina-se o acionamento e a necessidade do uso de válvulas complementares. 

Colhe-se assim uma aplicação em acordo com os parâmetros técnicos do cilindro pneumático com resultados que se apresentam no desempenho do equipamento e durabilidade.

Maior rendimento com manutenção reduzida.

E aí, conseguiu esclarecer todas as suas dúvidas sobre cilindro pneumático? Esperamos que sim! Aproveite para assinar nossa newsletter e ficar por dentro de todas as novidades do blog!