Uma célula de trabalho eficiente precisa ser capaz de controlar o fluxo de um objeto através dela, desde seu ponto de entrada até o destino desejado. Isso pode exigir a movimentação de vários objetos em direções diferentes. Há muitas maneiras de direcionar o movimento de objetos dentro de uma célula de trabalho, incluindo sistemas pneumáticos. A pneumática usa ar comprimido como força para criar movimento.

Nesta lição, você aprenderá sobre: 

• Diferentes soluções mecânicas para controlar o fluxo de objetos em uma célula de trabalho
• A diferença entre movimento linear e rotacional 
• Vantagens dos sistemas pneumáticos em um ambiente industrial
• Aplicações industriais da pneumática

Controlando o fluxo de materiais dentro de uma célula de trabalho

Na unidade anterior, você moveu um objeto pela célula de trabalho usando os transportadores. Você descobriu como otimizar o processo movendo os transportadores de forma mais eficiente. Este foi um método bem-sucedido para mover um objeto para um local. Entretanto, como isso funcionaria para mover vários objetos no sistema? E se esses objetos precisassem ser movidos para locais diferentes? Você precisaria ser capaz de controlar como os objetos entram no sistema transportador, para garantir que os materiais entrem na taxa apropriada. Você também precisaria ser capaz de desviar objetos para enviá-los em direções diferentes. Isso exigiria que outros sistemas trabalhassem em conjunto com os transportadores.

Vamos imaginar uma fábrica onde uma célula de trabalho é usada para embalar e separar materiais para envio. Diferentes objetos se movem ao longo de esteiras transportadoras e precisam ser direcionados para diferentes locais. Os materiais primeiro precisam entrar no sistema de uma forma que permita que sejam classificados com sucesso. Eles precisarão então ser desviados efetivamente por diferentes caminhos. Existem várias soluções mecânicas diferentes que podem ajudar a controlar o fluxo de materiais. 

Usando vários braços robóticos

Anteriormente, você usou o braço robótico de 6 eixos para pegar e colocar objetos em um palete. Um braço robótico pode mover objetos repetidamente, então pode ser útil para pegar objetos e colocá-los no sistema transportador. Um braço robótico também poderia pegar um objeto de uma posição específica e movê-lo para um transportador diferente. No entanto, isso significa que você precisaria de um braço robótico em todos os pontos de entrada e saída possíveis na célula de trabalho. Embora isso possa ser eficaz, também é muito caro e potencialmente perigoso. Usar muitos braços robóticos exigiria colocar uma grande quantidade de equipamentos em um espaço pequeno, o que poderia criar um ambiente inseguro.

Também há a questão de saber se um braço robótico é a ferramenta certa para essa tarefa. Os braços robóticos são capazes de se mover de várias maneiras, o que os torna versáteis e fáceis de usar para tarefas de pegar e colocar. No entanto, situações como mover objetos para dentro e para fora de transportadores ou colocar objetos em embalagens geralmente repetem movimentos simples e não exigem um braço robótico totalmente articulado para serem concluídas de forma eficaz. Ao pensar em como controlar o fluxo de materiais dentro de uma célula de trabalho, é importante considerar o tipo de movimento necessário em cada ponto de entrada ou saída. 

Movimento Linear vs. Rotacional

Tarefas repetitivas, como desviar um pacote de uma esteira para outra, geralmente envolvem movimentos simples, como mover para cima e para baixo, para frente e para trás ou girar uma quantidade específica. Saber o tipo de movimento necessário para concluir uma tarefa pode ajudar você a escolher a solução apropriada. Vamos pensar um pouco mais sobre esses dois tipos de movimento. 

Usando vários motores

Ao pensar em como mover um objeto usando apenas um tipo de movimento, um motor parece ser uma solução viável. Na sua CTE Workcell, os motores giram, usando movimento rotacional para mover os transportadores. Vamos pensar se adicionar mais motores poderia ajudar na tarefa de controlar a entrada ou saída de objetos nos transportadores. 

Para fazer com que um objeto se mova de uma esteira para outra, um motor pode ser usado para manipular um desviador, girando-o para abrir ou bloquear o caminho. Semelhante à forma como o braço do portão gira para subir e descer para bloquear um carro ou abrir o portão para controlar o fluxo de tráfego na estrada, um motor pode ser usado para mover um desviador de maneira semelhante.

Embora isso possa realizar a tarefa, os motores ocupam muito espaço. Adicionar espaço para motores adicionais pode atrapalhar os transportadores e outros componentes da célula de trabalho, criando novamente um ambiente de trabalho potencialmente perigoso. Espaçar os motores pode exigir uma área maior para a célula de trabalho e se tornar proibitivo em termos de custo. Se um desviador simplesmente precisa ser levantado ou abaixado em linha reta, uma solução que use movimento linear pode ser mais adequada.

Sistemas de Fluidos

Os sistemas de fluidos usam fluidos (líquidos ou gases) para realizar trabalho. Os sistemas de fluidos são amplamente categorizados em dois tipos principais: hidráulicos e pneumáticos. Esses sistemas aproveitam os princípios da dinâmica e mecânica dos fluidos para mover, controlar e manipular fluidos para criar energia mecânica. A hidráulica e a pneumática criam movimento linear usando fluidos pressurizados (líquidos na hidráulica, gases na pneumática) para mover um pistão dentro de um cilindro. Esse movimento é controlado por válvulas que direcionam o fluxo do fluido, permitindo movimentos lineares precisos e potentes.

Os sistemas hidráulicos se destacam em cenários de controle preciso e de alta força, o que os torna indispensáveis em máquinas pesadas e aplicações industriais. Eles são frequentemente usados em equipamentos de construção pesados, como escavadeiras, tratores e retroescavadeiras, para operar seus braços, caçambas e acessórios. As capacidades de alta pressão dos sistemas hidráulicos os tornam ideais para levantar e movimentar grandes cargas e para transportar materiais pesados, como em concretagens e misturas.

Pneumática, por outro lado, é ideal para operações rápidas, seguras e econômicas em aplicações de fabricação e do dia a dia. Eles são usados em tudo, desde cadeiras de dentista e freios a ar de caminhões até linhas de embalagem e outras ferramentas em fábricas automatizadas. Os sistemas pneumáticos são ideais para ferramentas leves, como martelos pneumáticos, pistolas de pregos e furadeiras. A natureza pneumática de muitas ferramentas pneumáticas as torna portáteis e mais fáceis de operar.

Principais diferenças entre hidráulica e pneumática 

Hidráulica	Pneumática
Utiliza líquidos como meio (óleo, fluidos à base de água)	Utiliza gases como meio (ar, nitrogênio)
Opera em pressões mais altas, proporcionando maior força	Operado em pressões mais baixas, proporcionando menos força
Fornece controle preciso para aplicações pesadas	Usado para tarefas mais simples e leves, onde é necessário movimento rápido
Requer manutenção cuidadosa para evitar vazamentos e contaminação	Limpo e seguro, usando ar abundante e não perigoso
Mais caro devido ao maior custo dos componentes e fluidos	Mais econômico e fácil de manter

Ao escolher entre um sistema hidráulico ou pneumático, é importante considerar o tamanho e a escala da tarefa. A hidráulica é projetada para objetos maiores e mais pesados, que exigem muita força para serem manipulados. Para tarefas menores, mais rápidas e repetíveis, como mover um desviador ou empurrar um objeto para uma correia transportadora, a pneumática é uma solução eficaz e eficiente.

Vantagens dos sistemas pneumáticos

Ao longo desta unidade, você aprenderá sobre os componentes dos sistemas pneumáticos e como eles funcionam para criar movimento. Antes de nos aprofundarmos no que faz o sistema funcionar, vamos ver por que os sistemas pneumáticos são vantajosos em muitas situações. Existem muitas razões pelas quais a pneumática é amplamente utilizada na automação industrial e fabril. 

• Eficiência e Rapidez 
  • Os sistemas pneumáticos podem realizar movimentos rápidos devido à alta velocidade do fluxo de ar comprimido, o que os torna ideais para tarefas que exigem ações rápidas e repetitivas. Isso contribui para uma maior produtividade nos processos de fabricação, pois mais materiais podem ser manipulados em menos tempo. 
• Simplicidade e Confiabilidade 
  • Os sistemas pneumáticos podem ter menos peças móveis em comparação com outros sistemas elétricos, o que os torna mais simples de projetar, manter e reparar. Isso também permite que a pneumática seja mais confiável ao longo do tempo e exija menos tempo de inatividade devido à manutenção durante a vida útil do equipamento.
• Custo-eficácia
  • Os componentes e sistemas pneumáticos tendem a ser menos dispendiosos do os sistemas hidráulicos ou elétricos, tanto em custos iniciais como em custos operacionais contínuos. 
• Segurança
  • Como os sistemas pneumáticos usam ar, eles são uma alternativa mais segura a outros sistemas, como os hidráulicos, pois o ar pode ser ventilado com segurança e não representa risco de contaminação ou incêndio em ambientes perigosos.
• Potência e flexibilidade
  • Os sistemas pneumáticos podem gerar uma quantidade significativa de força em relação ao seu tamanho e peso, o que torna versáteis e capazes de serem dimensionados para se adequarem a diferentes aplicações e tarefas facilmente. 
• Benefícios ambientais
  • Os sistemas pneumáticos usam ar como meio, que está prontamente disponível e não contamina o ambiente. Isso é particularmente benéfico em setores como o alimentício e o farmacêutico, onde um ambiente limpo é essencial.

Aplicações Industriais da Pneumática

A capacidade de manipular materiais com mecanismos que realizam movimentos repetitivos, rápidos e precisos de forma econômica, segura e ecologicamente correta fez da pneumática um pilar fundamental na fabricação e automação industrial. Os sistemas pneumáticos são incorporados para fazer muitas coisas, incluindo: 

• Manuseio de materiais - a pneumática é usada em conjunto com outros sistemas em uma célula de trabalho, como transportadores, para desviar objetos e controlar o fluxo de materiais.
• Fixação e retenção - grampos e pinças pneumáticas podem segurar com segurança as peças no lugar durante os processos de usinagem ou montagem.
• Embalagem - sistemas pneumáticos são usados em máquinas de embalagem para selar, cortar e etiquetar produtos de forma rápida e eficiente. 
• Operação de ferramentas - Ferramentas pneumáticas, como furadeiras, retificadoras e chaves, são frequentemente usadas em linhas de montagem por sua confiabilidade e facilidade de uso. 

A pneumática é um dos pilares da automação industrial e contribui para a eficiência e eficácia dos processos de fabricação modernos.

Verifique sua compreensão 

Antes de começar a próxima lição, certifique-se de entender os conceitos desta lição respondendo às perguntas do documento abaixo em seu caderno de engenharia.

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