1- O que é um pistão pneumático?
O pistão pneumático é usado para exercer uma força ou movimento em projetos de automação. É também conhecido como cilindro pneumático ou atuador pneumático. Nesse artigo vamos mostrar como funciona, todos os tipos e como especificar um pistão pneumático.
O pistão pneumático é limpo e fácil de ser instalado e por isso ainda muito utilizado em uma grande variedade de aplicações em todo tipo de indústria.
Nesse artigo vamos entrar em todos os detalhes de opções, tipos e como especificar um pistão pneumático.
Vídeo mostrando tudo sobre pistões pneumáticos
1.1- As partes de um pistão pneumático
Abaixo mostramos as principais partes de um pistão pneumático ISO comum.
- Haste: peça que vai se movimentar para mover algo ou exercer uma força. Um dos lados da haste se conecta ao êmbolo que se move dentro da camisa.
- Camisa: a camisa (normalmente de alumínio) oferece a guia para o embolo e haste se movimentarem.
- Cabeçotes dianteiros e traseiros: onde ficam os anéis de vedações, sistema de amortecimento e opções de montagem para o pistão.
2- Tipos de pistões pneumáticos
Abaixo mostramos os principais tipos de pistões pneumáticos usados na indústria.
2.1- Pistão pneumático de dupla ação
O pistão pneumático de dupla ação é o mais comum no mercado. Ele utiliza ar comprimido para mover o pistão nas duas direções, extensão e retração. Como vemos na imagem animada.
A velocidade de extensão e retração do pistão pneumático pode ser controlada de diversas maneiras, veja como controlar a velocidade do cilindro pneumático aqui.
2.1.1- Pistões pneumáticos com amortecimento ajustável
O amortecimento no fim de curso é comum em pistões maiores para reduzir o impacto e aumentar a vida útil do pistão.
A imagem animada acima mostra o funcionamento do amortecimento. Basicamente a haste do pistão tem um diâmetro maior quando chega perto do fim do seu curso, restringe o escape do ar e com isso amortece o pistão. A restrição da passagem do ar pode ser ajustada com parafusos de ajuste em cada lado do pistão pneumático.
2.1.2- Pisão pneumático com embolo magnético
O pistão com êmbolo magnético é interessante para você saber a posição exata do pistão pneumático e, por exemplo, mandar um sinal para um CLP avisando que o pistão chegou no fim de curso.
A imagem animada acima mostra o funcionamento do pistão magnético acionando sensores que são posicionados no lado externo do pistão.
2.2- Pistão pneumático de simples ação com retorno por mola
Os pistões de simples ação com retorno por mola têm a força de um lado do pistão exercida pelo ar comprimido e do outro lado do pistão por uma mola. O funcionamento desse pistão é demonstrado na animação abaixo.
Muita gente pensa que o pistão pneumático de simples ação com retorno mola é mais simples e mais comumente usados do que o pistão de dupla ação mas, na verdade, é o contrário. O pistão com retorno mola é mais complexo de fabricar, com mais peças, o que o torna muito mais caro que o cilindro de dupla ação. Então ele não é muito comumente utilizado, a não ser em aplicações específicas.
Algumas vezes este tipo de pistão é utilizado em aplicações que requerem um nível maior de segurança, porque mesmo que a energia elétrica e ar comprimido acabe, a mola ainda garante que o pistão retorne para a posição inicial. Ele pode ser construído com a mola para retrair ou estender o cilindro.
2.3- Pistão pneumático sem haste
O pistão sem haste, como o nome diz, não tem haste. Ele foi desenvolvido por uma necessidade de economizar o espaço. O tamanho do pistão não muda e uma guia se movo linearmente sobre a extensão do pistão . Ou seja, o movimento do cilindro é produzido sem aumentar o tamanho ocupado pelo pistão .
A animação acima demonstra como ele funciona, o pistão pneumático sem haste além de economizar espaço pode ser interessante, pois permite altas velocidades de acionamento. Leia mais sobre pistão sem haste em nosso artigo aqui.
2.4- Pistão pneumático rotativo
Os pistões pneumáticos rotativos realizam um movimento rotatório em vez de um movimento linear como a maioria dos pistões. Existem basicamente dois tipos de pistões rotativos, os de aleta e os de pinhão e cremalheira.
2.4.1- Pistão pneumático rotativo de aleta
Esse tipo de pistão pneumático gira na medida que as aletas internas são pressionadas pelo ar comprimido.
O pistão pneumático rotativo de aleta exerce um movimento rotatório até 270 graus, podendo ser ajustado a grau de abertura com pinos de ajuste.
2.4.2- Pistão pneumático rotativo de pinhão e cremalheira
Esse tipo de pistão na verdade transforma o movimento linear do pistão do pistão em movimento giratório com o uso de engrenagens.
Muito comumente usado para atuar uma válvula de processo maior. Ele é diretamente montado acima de uma válvula de processo para exercer a força giratória para abrir uma válvula de processo.
Abaixo vemos uma válvula de processo automatizada onde pode-se ver o atuador pneumático de pinhão e cremalheira.
Leia também nos artigo completo falando especificamente sobre atuadores para válvulas.
2.5- Molas pneumáticas
As molas pneumáticas também são um tipo de pistão pneumático sem haste, de simples ação. Eles se estendem quando inflados e retraem quando a pressão é removida. O curso (extensão) do movimento é relativamente curto, porém muito poderoso.
As principais aplicações desse tipo de pistão pneumático é para isolar vibrações enquanto apoia um grande peso.
2.5- Molas pneumáticas
As molas pneumáticas também são um tipo de pistão pneumático sem haste, de simples ação. Eles se estendem quando inflados e retraem quando a pressão é removida. O curso (extensão) do movimento é relativamente curto, porém muito poderoso.
As principais aplicações desse tipo de pistão pneumático é para isolar vibrações enquanto apoia um grande peso.
2.6- Pistão pneumático do tipo ISO
Os pistões pneumáticos do tipo ISO são muito comuns no mercado. Eles são fabricados de acordo com a norma ISO 15552, o que significa que os pistões pneumáticos ISO são intercambiáveis entre os diferentes fabricantes. Apesar das partes internas não terem que ser construídas da mesma maneira, a norma garante que as dimensões externas e montagens sejam exatamente iguais para todos fabricantes.
Leia aqui um artigo completo sobre a norma ISO para pistão pneumático.
Abaixo vemos as normas ISO aplicadas à pistões pneumáticos:
2.7- Pistão pneumático com haste passante
O pistão pneumático de haste passante tem haste dos dois lados do pistão, então exercem força e movimento para ambos lados. Existem algumas aplicações onde estes tipos de pistões são utilizados, especialmente em correias transportadoras.
2.8- Pistão pneumático com múltiplas posições
O pistão pneumático com múltiplas posições é basicamente a união de 2 ou mais pistões pneumáticos. Como podemos ver abaixo, unindo 2 pistões pneumáticos conseguimos ter uma combinação de 4 posições diferentes de atuação.
2.9- Pistão pneumático anti-giro
Um pistão pneumático anti-giro possui guias para impedir que a haste gire no seu próprio eixo. Isso porque em um pistão pneumático comum, a haste é livre para girar. É útil em algumas aplicações de posicionamento.
2.10- Pistão pneumático com guia
Um pistão pneumático comum é feito para suportar esforços na direção contraria do seu eixo (sua haste). Quando o pistão pneumático é submetido a forças não axiais, é importante utilizar um pistão com guia, para evitar que a haste se deforme com esses esforços fora do eixo.
2.11- Pistão pneumático com freio
O pistão pneumático com trava tem um freio montado em um dos cabeçotes. O freio está constantemente travando o pistão e para liberar o pistão é preciso colocar pressão de ar no freio.
Leia tudo sobre o pistão pneumático com freio aqui.
2.12- Pistão pneumático com curso ajustável
Também é possível fabricamos um pistão pneumático que pode ter o curso modificado com o ajuste de um parafuso, por exemplo.
Veja mais informações aqui, ou veja nosso vídeo abaixo.
2.13- Outros pistões especiais
A MTi também fabrica pistões pneumáticos especiais para algumas aplicações, onde podemos ter ambientes com alta temperatura ou exposto a químicos agressivos.
Pistões pneumáticos fabricados para suportar altas temperaturas devem ter todos os seus materiais e selantes compatíveis com a temperatura que forem submetidas, utilizando vedações em viton, por exemplo, pode suportar até 180 graus Celsius.
Fabricamos também muitos pistões expostos a ambientes agressivos e nesse caso fazemos um tratamento químico além de pintura especial em todas as partes do pistão para aumentar em muito a resistência às intempéries. Além disso adicionamos proteções sanfonadas para evitar ingresso de contaminantes no pistão .
Também somos especialistas na fabricação de pistão com posicionadores para um posicionamento preciso de parada do pistão pneumático.
Vídeos sobre pistões especiais fabricados pela MTi:
3- Como especificar um pistão pneumático
Finalmente vamos falar sobre as duas características mais importantes para especificar um pistão pneumático, o diâmetro e o curso do pistão.
Quase todos fabricantes colocam no número de parte do pistão uma indicação do diâmetro e curso do pistão. Então um pistão com o diâmetro de 40mm e curso de 200mm terá em seu código, por exemplo, 40X200. Nosso código para um pistão ISO com diâmetro de 80mm e curso de 500mm, por exemplo, será: CISO-80X500. Com isso sabemos se tratar de um cilindro com diâmetro de 80mm e curso de 500mm
3.1- Diâmetro do pistão pneumático
O diâmetro do pistão é basicamente a variável principal para determinar a força que o pistão pneumático irá exercer. Quando maior o diâmetro, maior a força porque a área em que a pressão de ar irá atuar será maior. Lembrando que Força = Pressão x Área. O diâmetro aqui se refere ao diâmetro interno do pistão, e não o externo.
A tabela abaixo indica a força que um pistão irá exercer para diversos diâmetros de pistões. Note que a força muda também com a pressão do ar disponível do sistema e também que a força na extensão é maior que a força na retração do pistão, já que a área útil do pistão é menor na retração.
3.2- Curso ou extensão de um pistão pneumático
O curso ou extensão do pistão é a distância que o pistão percorrerá quando for atuado.
Para descobrir qual o curso de um pistão, basta medir quanto a ponta do pistão se move da posição totalmente retraída para a posição totalmente estendida, como na imagem abaixo.
4- Opções de montagem para pistões pneumáticos
Existe uma grande opção de montagens para os pistões pneumáticos, abaixo um quadro mostrando os acessórios de montagem mais comuns.
5- Preço de um pistão pneumático
O preço de um pistão pneumático varia muito dependendo muito do tamanho e tipo. Começando por pistões por menos de R$100.00 até milhares de reais em pistões maiores. Você pode visitar nossa loja virtual e ver preços de pistões pneumáticos e acessórios, mesmo sem se cadastrar.
Sobre a MTi
Somos especialistas em soluções pneumáticas e fornecemos pistões pneumáticos da mais alta qualidade com um excelente custo benefício.
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