Pneumática (derivado do termo grego: πνευμα [pneuma significa “fôlego”, “sopro”, logo pneumática é o sopro em movimento]) é o ramo da física que estudo o uso do gás ou ar pressurizado. Logo, a tecnologia da pneumática envolve o uso de ar ou gás pressurizado para mover objetos.
A Pneumática tornou-se popular devido à necessidade de certas indústrias para transportar itens urgentes em uma distância relativamente curta.
Ela é conceituada como sendo a matéria que trata os movimentos e fenômenos dos gases.
Em comparação com a hidráulica, a pneumática é mais simples, com maior rendimento e de menor custo, podendo ser utilizado como solução de inúmeros problemas na automação.
Na atualidade, a maioria das máquinas modernas de hoje utilizam alguma forma de sistema pneumático dentro de sua composição para cumprir com determinadas funções. Para entender como os componentes pneumáticos se tornaram partes importantes de muitas invenções que usamos hoje, precisamos primeiro entender sua história e como elas evoluíram.
Tal como acontece com muitas formas de tecnologia, o primeiro uso de uma forma de tecnologia pneumática remonta a muitos milhares de anos. O uso do ar comprimido como fonte de energia e usada pelo homem, data dos anos 2550 AC. Nessa época eram fabricados foles e órgãos que essencialmente geravam sons baseado no escoamento do ar sob pressão em tubos com furos.
Já as origens da pneumática podem ser abordadas até o primeiro século, quando o matemático grego Hero da Alexandria escreveu sobre suas invenções alimentadas por vapor ou vento. No entanto, nenhuma das suas discussões revelou pensamentos de usar os dispositivos para o transporte de objetos.
O físico alemão Otto Von Guericke (1602 a 1686) foi um pouco mais longe. Ele inventou a bomba de vácuo, um dispositivo que extraia ar ou gás de qualquer navio ao qual estava ligado. Ele usou a bomba de vácuo para demonstrar que ele poderia usar a pressão do ar para separar pares de gabinetes de cobre chamados hemisférios.
A partir dos anos de 1800, seguindo o trabalho de Guericke, ficou evidenciado que seria um século crucial na evolução da pneumática. Isso porque a visão de muitos mais se tornaram conscientes de como o ar comprimido poderia ser usado com grande efeito. Apenas alguns dos muitos desenvolvimentos durante o 1800 incluem:
O compressor de ar composto, que comprime o ar em uma série de cilindros, foi patenteado pela primeira vez em 1829.
Em 1872 se viu essa forma de tecnologia de compressão melhorar ainda mais à medida que os cilindros eram resfriados pela água para melhorar a eficiência. Isso também resultou na invenção de cilindros revestidos com água.
O primeiro grande desenvolvimento funcional ocorreu em 1867, quando um inventor americano, Alfred Beach, construiu um trem de metrô pneumático em Nova York.
Ele mostrou como os passageiros podiam ser transportados ao longo de um tubo através do poder pneumático, com o metrô executando um bloco em 1870 para se tornar o primeiro de seu tipo na América.
A permissão para estender a linha ainda não foi concedida, o que significa que o metrô teve que ser encerrado após apenas alguns meses de operação.
O final do século XIX viu John Wanamaker, um comerciante americano ilustre, tornar-se o primeiro a introduzir tubos pneumáticos no Correio dos Estados Unidos para transportar rapidamente cartas de uma área do edifício para outro.
Ele apresentou o mesmo sistema em sua loja de departamento, Wanamaker’s, para transportar dinheiro de e para caixas junto com documentos importantes de uma parte da loja para uma área diferente.
A broca pneumática foi inventada em 1871 por Samuel Ingersoll, com um martelo pneumático seguindo depois, em 1890, de Charles Brady.
Os anos 1900 viram uma evolução adicional da pneumática, pois os componentes foram utilizados pela primeira vez em motores a jato sob a forma de compressores centrífugos e de fluxo axial. Novos desenvolvimentos ocorreram ao longo do século com avanços em dispositivos de economia de trabalho na forma de máquinas que ajudariam ou até reduzissem a necessidade de mão de obra, bem como máquinas, ferramentas e sistemas de controle automáticos.
No final da década de 1960, os primeiros componentes pneumáticos controlados digitalmente começaram a entrar no mercado, revolucionando novamente a forma como este equipamento altamente eficaz desempenhou um papel importante na vida cotidiana.
A indústria pneumática continua a evoluir hoje, com os principais nomes continuando a produzir componentes que oferecem um pouco mais para melhorar a eficiência, desempenho e funcionalidade de máquinas, equipamentos e instalações em geral.
É claro que a pneumática tem uma história rica que remonta a muitos anos e, no momento, parece não mostrar nenhum sinal de desaceleração com soluções pneumáticas inovadoras sendo desenvolvidas e divulgadas regularmente.
Comparativamente à hidráulica, a pneumática é sem dúvida o elemento mais simples, de maior rendimento e de menor custo que pode ser utilizado na solução de muitos problemas de automatização.
Fato este devido a uma série de características próprias de seu fluido de utilização, que no caso é o ar.
Quantidade
O ar para ser comprimido existe em quantidades ilimitadas.
Transporte
O ar comprimido é transportado por meio de tubulações, não existindo para esse caso a necessidade de linhas de
retorno, como é feito nos sistemas hidráulicos
Armazenagem
Em Pneumática o ar é comprimido por um compressor e armazenado em um reservatório, não sendo assim necessário que
trabalhe continuamente, mas sim, somente, quando a pressão cair a um determinado valor mínimo ajustado em um
pressostato.
Temperatura
Diferentemente do óleo que tem sua viscosidade afetada pela variação da temperatura, o ar comprimido é insensível
às oscilações desta, permitindo um funcionamento seguro, mesmo em condições extremas.
Segurança
O ar comprimido não apresenta perigos de explosão ou incêndio, e mesmo que houvesse explosão por falha estrutural
de
um componente, tubulação, mangueira, ou mesmo do reservatório de ar comprimido, a pressão do ar utilizado em
pneumática é relativamente baixa (6 a 12 bar), enquanto em hidráulica trabalha-se com pressões que chegam à ordem
de
350 bar.
Limpeza
Uma vez que o fluido de utilização é o ar comprimido, não há risco de poluição ambiental, mesmo ocorrendo
eventuais vazamentos nos elementos mal vedados. Este fato torna a pneumática um sistema excelente e eficiente para
aplicação na indústria alimentícia e farmacêutica.
Construção
Uma vez que as pressões de trabalho são relativamente baixas quando comparadas com a hidráulica, seus elementos de
comando e ação são menos robustos e mais leves, podendo ser construídos em liga de alumínio, tornando seu custo
relativamente menor, portanto mais vantajoso.
Velocidade
É um meio de trabalho que permite alta velocidade de deslocamento, em condições normais entre 1 e 2m/s, podendo
atingir 10m/s no caso de cilindros especiais e 500.000 rpm no caso de turbinas pneumáticas.
Regulagem
Não possuem escala de regulagem, isto é, os elementos são regulados em velocidade e força, conforme a necessidade
da aplicação, sendo da escala de zero ao máximo do elemento.
Segurança contra Sobrecarga
Diferentemente dos sistemas puramente mecânicas ou eletroeletrônicos, os elementos pneumáticos podem ser
solicitados, em carga, até parar, sem sofrer qualquer dano, voltando a funcionar normalmente tão logo cesse a
resistência.
Preparação
A fim de que o sistema possa ter um excelente rendimento, bem como uma prolongada vida útil de seus componentes, o
ar comprimido requer uma boa preparação da qualidade do ar, isto é, isento de impurezas e umidade, o que é
possível com a utilização de filtros e purgadores.
Compressibilidade
A compressibilidade é uma característica não apenas do ar, mas também de todos os gases, que impossibilita a
utilização da pneumática com velocidades uniformes e constantes.
A pneumática não possibilita controle de velocidade preciso e constante durante vários ciclos seguidos.
Força
Considerando a pressão normal de trabalho nas redes pneumáticas industriais, ou seja, uso econômico (6 bar), é
possível, com o uso direto de cilindros, chegar a forças de 48250 N (capacidade para erguer uma massa de 494Kg)
com atuador linear de 320mm
Escape de Ar
Sempre que o ar é expulso de dentro de um atuador, após seu movimento de expansão ou retração, ao passar pela
válvula comutadora, espalhando-se na atmosfera ambiente, provoca um ruído relativamente alto, este problema foi
diminuindo com a aplicação de silenciadores.
Custos
Quando levados em consideração os custos de implementação dentro de uma indústria (produção, preparação,
distribuição e manutenção), eles podem ser considerados significativos. Entretanto o custo da energia é em parte
compensado pelos elementos de preço vantajosos e rentabilidade do equipamento.
Atualmente existem várias aplicações da pneumática no meio industrial e mesmo na nossa vida diária. Entre alguns exemplos de aplicações atuais de pneumática podemos citar:
Os sistemas de comando são os responsáveis por controlar o atuador pneumático mediante a informação dos sensores. Pode consistir num microcomputador por exemplo. Já o sistema de comando de potência vai converte os sinais recebidos do sistema de comando em sinais de níveis de energia coerente para acionar os atuadores.
Como vocês já aprenderam do que se trata a PNEUMÁTICA e quais são os equipamentos, máquinas e aparelhos relacionados a ela.