As conexões pneumáticas são peças usadas para conectar seções de tubo e mangueiras em sistemas pneumáticos (ar comprimido). Em comparação com as conexões hidráulicas, as conexões pneumáticas são tipicamente caracterizadas por junções mais apertadas e com pressão de trabalho mais baixa. Elas são frequentemente usadas em sistemas de controle de lógica pneumática e instrumentação.
É importante distinguir o tipo de Tubo que está sendo conectada no sistema para determinar quais as conexões pneumáticas apropriadas. As conexões pneumáticas são distinguidas com base no tipo de conexão e na função a ser executa.
Neste artigo, iremos abordar este assunto que não muito difundido no Brasil, embora de suma importância. Sendo umas das principais causadoras de desperdício de ar e consequentemente dinheiro para a Indústria, as conexões pneumáticas englobam muita tecnologia e engenharia em sua construção maior ainda do que podemos imaginar.
1 – Tipos de Conexões Pneumáticas
As conexões pneumáticas estão ligadas através de vários métodos de conexão diferentes, cada um com suas vantagens e desvantagens.
1.1 – Conexões Pneumáticas – “Engate Rápido”
As conexões pneumáticas de engate rápido são classificadas em Macho ou Fêmea. O Macho (que possui o aspecto parecido a de um espigão) se conecta a um encaixe interno (semelhante a um tipo de “luva”) na Fêmea.
Esse encaixe interno retrai-se para conectar e desconectar as duas extremidades da conexão. Algumas conexões de engate rápido funcionam como acessórios de conexão, para aplicações que são convenientes a desconexão e reconexão frequente da seção de mangueira.
Figura 1: Conexão engate Rápido macho(a) fêmea(b)
1.2 – Conexões Pneumáticas – Compressão
As Conexões Pneumáticas de compressão incluem todos os tipos de conexões que utilizam força de compressão para conectar o tubo ao encaixe.
As Conexões Pneumáticas Universais usa juntas metálicas ou anéis que formam uma vedação no recipiente através da compressão. A compressão é tipicamente feita apertando uma porca no encaixe sobre a tubulação, comprimindo e segurando os tubos.
As Conexões Pneumáticas Universais não requerem ferramentas especificas para montagem, tornando-os convenientes para instalações de campo rápidas.
Figura 2: Conexão de Compressão
1.3 Conexões Pneumáticas – Conexões Super-Rápidas
As conexões Pneumáticas Super-Rápidas têm extremidades projetadas para se conectar diretamente com os tubos, empurrando-os para o fim. Esses acessórios geralmente se desconectam através de algum tipo de retração do colarinho geralmente o afastando ou empurrando-o para o centro. Essas conexões são convenientes para seções do sistema que requerem desconexão e reconexão frequentes.
Figura 3: Conexão Super-Rápida
1.4 Conexões Pneumáticas – Acessórios Roscados
As conexões pneumáticas roscadas possuem roscas de parafusos (ranhuras embutidas) nas superfícies interna (fêmea) ou externa (macho) projetadas para aceitar conexões com roscas correspondentes.
Os fios fornecem uma conexão simples, mas sem vedação garantida, são chamados de linhas diretas. Já os fios cônicos são projetados para fornecer uma vedação apertada que é importante para aplicações pneumáticas.
Esses fios precisos criam um “ajuste a seco”, o que significa selar sem a necessidade de um vedante adicional, o que é importante em aplicações onde a adição de selante pode causar contaminação ou corrosão do equipamento.
Figura 4: Conexão Roscadas Macho(a) Fêmea(b)
O tamanho do fio é medido e baseado no interior do recipiente. Os padrões de tamanho de segmento incluem NPT (National Pipe Thread) e BSP (British Standard Pipe), embora existam muitos outros padrões e o uso geralmente varia de acordo com o país e a indústria.
Cada tamanho de fio de rosca corresponde a um número específico de fios de rosca por polegada (TPI). Abaixo está uma tabela que descreve os tamanhos de rosca nominais e seus valores correspondentes.
| Diâmetro Externo Real | Designação do Segmento – Tamanho nominal | Rosca por Polegada | |
| (polegada) | (polegada) | NPT | BSP |
| 0.3125 | 1/16 | 27 | 28 |
| 0.405 | 1/8 | 27 | 28 |
| 0.540 | 1/4 | 18 | 19 |
| 0.675 | 3/8 | 18 | 19 |
| 0.840 | 1/2 | 14 | 14 |
| 1.050 | 3/4 | 14 | 14 |
| 1.315 | 1 | 11-1/2 | 11 |
| 1.660 | 1-1/4 | 11-1/2 | 11 |
| 1.900 | 1-1/2 | 11-1/2 | 11 |
| 2.375 | 2 | 8 | 11 |
| 2.875 | 2-1/2 | 8 | 11 |
| 3.500 | 3 | 8 | 11 |
| 4.000 | 3-1/2 | 8 | 11 |
| 4.500 | 4 | 8 | 11 |
| 5.563 | 5 | 8 | 11 |
| 6.625 | 6 | 8 | 11 |
2 – Conexões Pneumáticas mais utilizadas
Há uma grande quantidade de tipos de conexões pneumáticas instaladas em sistemas pneumáticos que desempenham diferentes funções. Os tipos mais comuns estão descritos abaixo:
• Acoplamento – Conecta dois tubos similares entre si através de rosca, compressão ou conexões “engate-rápido”.
Figura 5: Conexão Acoplamento
• União – Acoplamentos que podem ser desconectados sem corte. Sua conexão (tipicamente rosqueada) permite uma extração simples.
Figura 6: Conexão União
• Cotovelo – Muda o fluxo da direção para vários ângulos. Os ângulos mais comuns são 90 ° e 45 °, mas também são feitos cotovelos de 22,5 °.
Figura 7: Conexão Cotovelo
• T – Conecta três seções de fluxo em uma interseção em forma de T. Isso permite que o fluxo de fluido seja combinado ou dividido.
Figura 8: Conexão T
• Nipple – Permite que dois acessórios separados sejam conectados entre si. Os nipples padrão são retos com rosca macho em ambas as extremidades.
Figura 9: Conexão nipple
• Válvulas – Conecta geralmente os cilindros aos tubos juntamente com a adição de uma válvula para se obter o controle de fluxo.
Figura 10: Conexão Válvula Reguladora de Fluxo
3 -Especificações e Dimensionamentos
Uma vez que o tipo de encaixe necessário foi determinado, o aspecto mais fundamental das Conexões Pneumáticas pode ser endereçado ao dimensionamento apropriado.
O dimensionamento apropriado é essencial para uma seleção de montagem bem sucedida, pois as peças sobredimensionadas ou subdimensionadas serão completamente incompatíveis ou serão seladas ou conectadas inadequadamente.
O primeiro passo para o dimensionamento adequado é selecionar o sistema de medição apropriado para compatibilidade com o equipamento ou conjunto instalado. Os dois sistemas de medição são; métrico em milímetro (mm) ou inglesa em polegada (“).
O dimensionamento de Conexões pneumáticas é definido pelo tamanho dos tubos aos quais ele se conecta. Tubos e mangueiras são dimensionados com base no diâmetro interno (DI) e no diâmetro externo (DE), medido em polegadas (”) ou milímetros (mm).
Um acessório projetado para se conectar a um tubo com 2″ DE é avaliado como um acessório DE de 2”. O diâmetro interno mede o diâmetro da porção vazia do cilindro, enquanto o diâmetro externo inclui a espessura da parede da tubulação.
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4 – Operação
Os acessórios pneumáticos geralmente são classificados para certos intervalos de temperatura e pressão, de acordo com o que eles são projetados para manipular.
A faixa de pressão de operação e a faixa de trabalho de pressões ou as classificações de pressão nas quais as conexões pneumáticas foram projetadas para operar, tipicamente medido em libras por polegada quadrada (psi).
O funcionamento acima ou abaixo desta classificação pode fazer com que o encaixe falhe, ou seja, ocasionando quebra, vazamento, perda de vedação e pressão do sistema.
O intervalo de temperatura operacional é a faixa de trabalho de temperaturas ou as classificações de temperatura nas quais o acessório foi projetado para funcionar, medido em graus Fahrenheit (° F) ou graus Celsius (° C). O funcionamento acima ou abaixo desta classificação pode fazer com que o acessório falhe.
5 – Materiais
O material de montagem é importante para determinar várias propriedades físicas da peça, bem como a compatibilidade de gases e até mesmo com o ambiente de utilização. As Conexões Pneumáticas podem ser encontradas em plástico, metal ou compósito. Abaixo segue a descrição e os tipo de cada conexão.
5.1 – Metais
- Alumínio – leve e resistente à corrosão. Por si só, o alumínio tem baixa resistência à tração e é usado por sua resistência à corrosão e baixa densidade em aplicações de baixa pressão. É ligado com zinco, cobre, silício, manganês e / ou outros metais para melhorar sua força e dureza.
- Latão – forte, durável e resistente à corrosão, com ductilidade a alta temperatura e boa condutividade. É o metal mais comum para compactação e usinagem. Geralmente de conexão roscada típica de sistemas pneumáticos devido à sua usinabilidade e suas excelentes propriedades de desempenho e custo.
- Aço – durável e forte, com alta resistência ao calor. O aço é uma liga de ferro e carbono; tipicamente, é ligado com outros metais para melhorar a sua resistência à corrosão. O aço galvanizado é revestido com zinco para proteção adicional contra a ferrugem e resistência química.
- Aço inoxidável – forte com excelente resistência química e corrosiva. O aço inoxidável é uma liga de aço que contém mais de 10,5% de cromo. Possui a força e a durabilidade do aço, além de proporcionar uma excelente resistência à corrosão, embora sendo á um custo maior.
5.2 – Polímeros
- As fluororresinas tais como politetrafluoroetileno (PTFE) e fluoreto de polivinilideno (PVDF) são polímeros à base de fluorocarbonetos tipicamente utilizados para requisitos de temperatura acima de 250 ° C (500 ° F). Eles exibem uma boa resistência química e propriedades dielétricas.
- O polipropileno é um material termoplástico utilizado amplamente para acessórios pneumáticos devido ao seu preço, ampla compatibilidade de materiais e durabilidade. Ele exibe excelente fluxo a frio, resistência bi-axial e propriedades de alongamento de rendimento e pode ser usado em aplicações expostas devido à sua resistência a UV, intemperismo e ozônio.
5.3 – Compósitos
- As Conexões Pneumáticas compostas incluem os feitos de combinações de materiais, como carbono, fibra de vidro e grafite. Estes materiais têm pontos de fusão elevados e são utilizados como acessórios para aplicações que requerem alta durabilidade e resistência química. Eles também apresentam baixa condutividade elétrica e térmica.
6 – Características
Os acessórios pneumáticos podem ter outros recursos que adicionam a funcionalidade necessária para determinadas aplicações.
- Os encaixes de encadernação são projetados para serem montados em uma parede ou antepara para permitir conexões de tubos em ambos os lados de uma barreira.
- Os acessórios de conexão sob pressão são projetados para permitir a instalação ou conexão do acessório enquanto o sistema está sob pressão.
- As juntas de dilatação e os acoplamentos conectam as seções do tubo e proporcionam permissão para o movimento devido à carga do serviço, ao choque ou aos ciclos térmicos.
- Os acessórios alinhados são fabricados com um revestimento integral. Os revestimentos são geralmente feitos de polímeros de engenharia para uso com materiais de processo ou em aplicações como o processamento de alimentos onde a limpeza da mídia é importante.
- Os acessórios revestidos têm um chapeamento, tratamento de superfície ou revestimento que proporciona características térmicas melhoradas, durabilidade química, resistência à corrosão ou outras características de superfície desejáveis.
- Os acessórios pré-isolados consistem em materiais isolantes ou construções de casacos projetados para isolar o recipiente e a mídia de temperaturas externas
- O recurso giratório permite que uma ou mais extremidades de montagem rotem ou giram.
Coautoria: Leonardo Sanches do Carmo
Especialista em Pneumática Industrial, formado em Tecnologia de Eletrônica Automotiva na FATEC Sorocaba (Faculdade de Tecnologia “José Crespo Gonzales”) e técnico em Eletroeletrônica pelo SENAI de Alumínio (“Antônio Ermínio de Moraes”). Atualmente Pesquisador da FAPESP (Fundação de Ampara à Pesquisa do Estado de São Paulo) na Empresa CitiSystems.
