Eletric i Dade
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Cursos Online EDUCA
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Acredite no seu potencial, bons estudos!
Curso Gratuito Eletricidade
Carga horária: 30hs
Conteúdo:
Introdução
Tensão Elétrica
Corrente Elétrica
Corrente Alternada
Aterramento
Motores Elétricos
Motor com freios
Sensores
Pirômetro
Manutenção
Componentes Elétricos
Bibliografia/Links Recomendados
Introdução
O operário desperta com o toque do rádio-relógio. Levanta, acende a luz. Toma um banho quente. Prepara seu lanche com auxílio da torradeira elétrica.
Alguma coisa ajuda a vida do operário desde que ele acorda. É a eletricidade.
Você já imaginou o mundo sem eletricidade? Não existiria nenhum dos equipamentos de que o operário precisou. Nem o rádio, nem a televisão.
Tampouco existiria as máquinas comandadas por computadores e robôs.
Certamente, sem a eletricidade a automação não teria alcançado o estágio de desenvolvimento que possui hoje.
A energia está sempre associada a um trabalho, por isso dizemos que energia é a capacidade de realizar trabalho.
A energia elétrica manifesta-se por seus efeitos magnéticos, térmicos , luminosos, químicos e fisiológicos, tais como:
O aquecimento de uma resistência para esquentar a água do chuveiro (efeito térmico)
A luz de uma lâmpada (efeito luminoso)
A eletrólise da água (efeito químico)
A contração muscular de um organismo vivo ao levar um choque elétrico. (efeito fisiológico)
A rotação de um motor (efeito magnético)
A energia não pode ser criada, nem destruída, portanto nunca desaparece, apenas se transformando, passando de um forma para outra.
Na composição da matéria, temos as moléculas, que por sua vez são formadas por átomos, que são a menor partícula em que se pode dividir um elemento e que é formado por uma parte central chamada núcleo e uma parte periférica formada pelos elétrons.
O núcleo é constituído por dois tipos de partículas: os prótons, com carga positiva, e os nêutrons, que são eletricamente neutros, enquanto os elétrons possuem carga negativa, e como os planetas eles giram ao redor do núcleo.
Tensão Elétrica
Tensão elétrica – (volts = V)
Para que haja movimento de elétrons em um circuito é necessário
que alguma força ou pressão apareça para fazer com que esses
elétrons se movimentem. A esta pressão damos o nome de
diferença de potencial (d.d.p.), voltagem, tensão ou
forçaeletromotriz (f.e.m.), que nos é dada em volts.
Analogamente podemos considerar que a tensão elétrica pode ser
comparada com a pressão de um sistema hidráulico e, portanto, a
“isolação” de um condutor é comparativamente à espessura de um
duto hidráulico, dimensionado para suportar a pressão.
A tensão elétrica pode ser isolada por diversos métodos: através de
materiais isolantes aplicados diretamente nos condutores; através
de distanciamentos, afastamentos entre os condutores sendo que,
neste caso, o isolante é o ar.
Quanto maior for a tensão elétrica, maior deve ser a isolação do
condutor para que não ocorra falha. Analogamente ao circuito
hidráulico, onde quanto maior a pressão da água maior deve ser a
espessura deste duto.
Conceito:
Tensão elétrica: diferença de potencial elétrico entre dois pontos,
capaz de gerar movimento ordenado de elétrons entre um ponto e
outro.
Abaixo instrumento de medida da tensão elétrica (voltímetro) que é
dado em volts:
Acima um aparelho de medição de tensão analógico, abaixo a
forma em que é inserido no circuito, paralelo a medição.
Corrente Elétrica
Corrente elétrica –( Ampère – A)
Esta unidade define a intensidade elétrica de cargas (elétrons) que
fluem através dos condutores elétricos. A corrente elétrica pode ser
comparada a quantidade de água que passa dentro de um cano.
Quanto maior a quantidade de água maior terá de ser a seção do
cano para que permita a passagem de água sem danos.
Assim se comporta a corrente elétrica, também chamada de
amperagem. A seção dos condutores elétricos (cabos e fios) deve
ser devidamente compatível para permitir a passagem de corrente
sem provocar aquecimento.
Quanto maior for a intensidade da corrente maior deverá ser a
seção do condutor.
No caso da água, a unidade de medida em relação ao tempo é litros
por segundos, ou seja, a quantidade de litros que estiver passando
num determinado ponto do encanamento durante um segundo.
Toda vez que passar uma corrente de elétrons em um circuito
elétrico ela poderá também ser medida.
Quando num ponto qualquer de um circuito elétrico passar 6,28
milhões de elétrons diz-se que passou umCoulomb, medida essa
utilizada para medir cargas elétricas.
Porém, se passar num ponto do mesmo circuito um Coulomb de
elétrons no tempo de um segundo a corrente será de um ampère.
1 A = 1 Coulomb/ segundo
Corrente Alternada
É o movimento ordenado de cargas elétricas, porém com sentido
que muda de um instante para o outro.
A quantidade de vezes em que este sentido de uma corrente
elétrica muda dentro de um determinado tempo denominado de
frequência.
As usinas geradoras de energia elétrica produzem tensão e
corrente elétrica alternada.
É este tipo de tensão que encontramos nas tomadas de nossas
residências e fábricas.
Abaixo símbolo de um gerador de tensão alternada:
Abaixo a forma da tensão alternada em forma de gráfico:
Frequência é igual ao número de oscilação (período) em um
segundo. A unidade de medida da frequência é o Hertz.
No Brasil a frequência é 60 Hertz. Ou seja, em um segundo a
tensão elétrica muda de polarização 119 vezes.
Aterramento
Toda máquina e dispositivos metálicos com acionamento e
automatização elétrica tem que ser aterrado conforme a norma da
ABNT ( Associação Brasileira de Normas Técnicas).
Sua finalidade é proteger as pessoas que estiverem em contato
físico com a máquina ou equipamento.
O aterramento é feito com hastes de cobre fincadas no solo, que de
acordo com as necessidades e condições do solo podem ser em
malha fechada ou aberta, sua resistência é medida com aparelho
próprio para esta finalidade chamado de terrômetro.
Considerando que um equipamento está com fuga de corrente
elétrica através de seu corpo metálico, exemplificaremos um
equipamento com aterramento e um sem, o caminho que a fuga
encontrará até a terra:
Motores Elétricos
Definição:
Dispositivo eletromecânico, que aproveitando o efeito magnético da
corrente elétrica é usado para transmitir movimentos circulares em
seu rotor.
Para diminuir a perda por atrito durante a transmissão de
movimentos circulares em seu rotor, este é apoiado sobre dois
rolamentos.
Motor com freios
Motofreios
Em alguns tipos de equipamentos acionados por motores, no
momento em que manualmente ou automaticamente ele é
desenergizado, há a necessidade em que ele para
instantaneamente.
Neste caso o recurso usado é o sistema de frenagem de motor por
uma ação externa, seja ela com a aplicação de uma corrente
continua no campo magnético do estator do motor ou por ação
mecânica ou eletromecânica.
Em nosso exemplo abaixo veremos o tipo eletromecânico:
Sensores
Sensores Indutivos
Sensores de proximidade indutivos são equipamentos eletrônicos
capazes de detectar a aproximação de peças, componentes,
elementos de máquinas, etc.
O princípio de funcionamento baseia-se na geração de um campo
eletromagnético de alta frequência, que é desenvolvido por uma
bobina ressonante instalada na face sensora.
A bobina faz parte de um circuito oscilador, que em condições
normal (desacionada), gera um sinal senoidal.
Quando um metal aproxima-se do campo, este por correntes de
superfície, absorve a energia do campo, diminuindo a amplitude do
sinal gerado no oscilador.
A variação de amplitude deste sinal é convertida em uma variação
contínua, que comparada com um valor padrão, passa a atuar no
estágio de saída.
A face sensora: é a superfície onde emerge o campo magnético.
Distância sensora: é à distância em que se aproximando o
acionador da face sensora, o sensor muda o estado de saída.
Sensores fotoelétricos
Os sensores fotoelétricos, também conhecidos por sensores ópticos
manipulam a luz de forma a detectar a presença do acionador, que
na maioria das aplicações é o próprio produto.
Princípio de funcionamento:
Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infravermelho
(invisível ao ser humano), que pode ser refletida ou interrompida por
um objeto a ser detectado.
Os fotoelétricos são compostos por dois circuitos básicos: um
responsável pela emissão do feixe de luz, denominado transmissor,
e outro responsável pela recepção do feixe de luz, denominado
receptor.
O transmissor envia o feixe de luz através de um fotodiodo, que
emite flashes, com alta potência e curta duração, para evitar que o
receptor confunda a luz emitida pelo transmissor com a iluminação
ambiente.
O receptor é composto por um fototransistor sensível a luz, que em
conjunto com um filtro sintonizado na mesma frequência de
pulsação dos flashes do transmissor, faz com que o receptor
compreenda somente a luz vinda do transmissor.
Sistema com barreira
O transmissor e o receptor estão em unidades distintas e devem ser
dispostos um em frente do outro, de modo que o receptor possa
constantemente receber luz do transmissor. O acionamento da
saída ocorrerá quando o objeto a ser detectado interromper o feixe
de luz.
Sistema por difusão
Neste sistema o transmissor e o receptor são montados na mesma
unidade. Sendo que o acionamento da saída ocorre quando o
objeto a ser detectado entra na região de sensibilidade e reflete
para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor.
Sistema reflexivo
Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma única
unidade. O feixe de luz chega ao receptor somente após ser
refletido por um espelho prismático, e o acionamento da saída
ocorrerá quando o objeto a ser detectado interromper este feixe.
Espelho prismático
O espelho prismático permite que o feixe de luz refletido para o
receptor seja paralelo ao feixe transmitido pelo transmissor, devido
às superfícies inclinadas a 45º, o que não acontece quando a luz é
refletida diretamente por um objeto, onde a luz se espalha em
vários ângulos.
À distância sensora para os modelos reflexivos é em função do
tamanho ( área de reflexão) e, o tipo de espelho prismático
utilizado.
Detecção de transparente
A detecção de objetos transparente, tais como: garrafas de vidros,
vidros planos, etc; podem ser detectados com angulação do feixe
em relação ao objeto, ou através de potenciômetros de ajuste de
sensibilidade, mas sempre se aconselha um teste prático.
A detecção de garrafas plásticas tipo PET, requerem sensores
especiais para esta finalidade.
Detecção de objetos brilhantes
Quando o sistema reflexivo for utilizado na detecção de objetos
brilhantes ou com superfície polidas, tais como: engradados
plásticos para vasilhame, etiquetas brilhantes, etc, cuidados
especiais devem ser tomados, pois o objeto neste caso pode refletir
o feixe de luz.
Atuando assim, como se fosse o espelho prismático, ocasionando a
não interrupção do feixe, confundindo o receptor que não aciona a
saída, acasionando uma falha de detecção.
A fim de evitar que isto ocorra, aconselha-se utilizar um dos
métodos.
1-Montagem angular em relação ao produto.
2-Filtro polarizado, que serve para direcionar mecanicamente o
feixe de luz.
Pirômetro
Controle de Temperatura
Dentro de um processo de produção às vezes temos a necessidade
de controlar a temperatura, e neste caso temos que usar um
dispositivo que consiga manter a temperatura na qual o nosso
produto precisa.
Abaixo temos o tipo mais comum de pirômetro:
Tais dispositivos que controlam a temperatura tem o nome de
Pirômetro e trabalham em conjunto com sensores chamados
termoelemento que fazem a leitura da temperatura, normalmente
utilizamos o termopar ou termoresistência do tipo Pt-100.
E através da leitura do termoelemento, e a programação feita no
pirômetro podemos acionar tanto o comando para ligar a
resistência, como também, através do programa podemos acionar o
resfriamento através de ventiladores ou ventoinhas.
Termopar
O termopar, ao ser aquecido acelera a movimentação dos elétrons
livres e faz com que eles passem de um material para outro,
causando uma diferença de potencial.
Esta ddp é que será lida pelo pirômetro e convertida em
temperatura que poderemos ler em seu display.
O termopar ao ser aquecido faz com que o elétron circule,
causando uma ddp da ordem de milivolts, e estes milivolts é
identificado na entrada do pirômetro e é convertido em um sinal
digital que é identificado no display com números que
reconhecemos como valores de temperatura.
Abaixo exemplo de aplicação do Pirômetro:
Manutenção
MANUTENÇÃO CORRETIVA
É o serviço de manutenção realizado após a falha. Equivale a uma
atitude de defesa enquanto se espera uma próxima falha acidental.
É a chamada “manutenção catastrófica”, ou seja, é norteada pela
idéia: “nada se faz enquanto não houver fumaça (defeito ou falha)”.
Este é o método tradicional de se fazer manutenção e sempre gera
custos crescentes, além de paradas imprevistas.
MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Define-se como sendo um conjunto de procedimentos que visam
manter a máquina em funcionamento, executando rotinas que
previnam (evitem) paradas repentinas.
É um método onde as intervenções tem previsão, preparação e
controle. Ou seja, as intervenções são planejadas.
Exemplo: um determinado equipamento tem algumas peças que
costumam apresentar defeitos a partir de 3000 horas de uso, assim
a preventiva pode programar a sua troca antes de atingir este
número de horas.
MANUTENÇÃO PREDITIVA
A manutenção preditiva é um aperfeiçoamento da manutenção
preventiva, baseado no real conhecimento das condições da
máquina, equipamento ou componente. A manutenção preditiva
nasceu da constatação de que, muitos componentes ainda em bom
estado eram trocados nas intervenções preventivas, devido a isso
buscou-se modos de identificar o momento da falha com maior
precisão para que se pudesse intervir um pouco antes da
ocorrência.
CAUSAS DE FALHAS ELÉTRICAS MAIS COMUNS
• Mau contato nos conectores
• Condutores interrompidos
• Chave fim-de-curso solta ou inoperante
• Sensor desregulado
• Conector do sensor solto
• Motor travado
• Relê do motor desarmado
• Eletroválvula com defeito
• Contator de potência desarmado
• Fusível aberto
• Disjuntor desarmado Componentes Elétricos
Fusível
O fusível é um elemento de proteção que abre o circuito toda vez
que a corrente elétrica, que passa pôr ele, ultrapassa a corrente
nominal do fusível, isso devido ao fio que esta dentro dele que se
funde e rompe-se impedindo então, a passagem da corrente
elétrica.
O fusível é utilizado para proteção contra curtos-circuitos, não
sendo uma proteção ideal à sobrecargas.
Fusível DIAZED
O fusível DIAZED é constituído de um corpo de porcelana em cujos
os extremos metálicos se fixa um fio de cobre puro ou recoberto
com uma camada de zinco, imerso em areia especial de granulação
adequada, que funciona como meio extintor do arco voltaico.
Fusível NH
O conjunto para fusíveis do tipo NH é constituído de Base e Fusível.
A base é construída de material termoplástico, possuindo meios de
fixação para quadros ou placas. Possuem contatos em forma de
garras prateadas, que garantem o contato elétrico.
O fusível possui um corpo de porcelana onde se aloja o elemento
fusível e o elo indicador de queima imersos em areia e nas
extremidades contatos do tipo faca prateados.
DISJUNTOR
Denominam-se disjuntores os dispositivos de manobra e proteção,
capazes de estabelecer, conduzir e interromper correntes em
condições normais do circuito, assim como estabelecer, conduzir
por tempo especificado e interromper correntes em condições
anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito
e/ou sobrecarga.
Dispositivos de manobra e proteção contra sobrecarga.
Relês térmicos
Os relês térmicos, assim como os fusíveis, são elementos de
proteção, porém com funções diferenciadas. Enquanto o fusível é
utilizado principalmente na proteção contra curto-circuito, o relê
térmico é utilizado em casos de sobrecarga.
O relê térmico funciona com o princípio de bimetais (normalmente
ferro e níquel), assim, se houver uma elevação de corrente por um
determinado tempo, devido a uma sobrecarga, haverá um
aquecimento do bimetálico e o relê térmico comuta desligando o
circuito.
Botões no comando elétrico
Os botões podem ainda fazer a sinalização do comando, ou seja,
em seu interior possui uma lâmpada que indica que o botão foi
acionado.
Sinalização
Para que um operador saiba o que está acontecendo com o
equipamento que ele está operando, é necessário que possa
visualizar, rápida e facilmente, mensagens que indiquem que a
operação está se realizando dentro dos padrões esperados.
É a forma visual ou sonora de chamar a atenção do operador para
uma situação determinada em um circuito, máquina ou conjunto de
máquinas.
Ela é realizada por meio de campainhas ou sirenes ou por
sinalizadores luminosos com cores determinadas por normas.
CONTATORES
São dispositivos de manobra eletromecânica, construídos para um
elevado número de manobras.
De acordo com a potência (carga), o contator é um dispositivo de
comando do motor e pode ser usado individualmente, acoplado a
relês de sobrecarga (relê térmico), na proteção de sobrecorrente.
Certos tipos de contatores têm a capacidade de estabelecer e
interromper correntes de curto-circuito.
Chaves fim–de-curso
Tem como finalidade limitar uma ação dentro de um comando
elétrico, ou comandar uma nova operação dentro comando elétrico.
Normalmente a chave FDC tem dois jogos de contatos, um NF e um
NA.
Obs.:- existem chaves FDC com mais de dois jogos de contatos.
Abaixo temos uma figura com a demonstração dos contatos:
CHAVES SECCIONADORAS
São dispositivos de manobra que servem para abrir ou fechar um
circuito geral do painel de comando.
Temos chaves seccionadoras simples, em que somente servem
para fechar ou abrir um circuito manualmente, veja abaixo:
Os modelos acima são para manobra de equipamento de porte
pequeno.
Bibliografia/Links Recomendados
- http://fisica.cdcc.sc.usp.br/olimpiadas/01/artigo3/conceitos.html
- http://www.arandanet.com.br/midiaonline/eletricidade_moderna/
- http://www.eletricidade.net/
Livros indicados:
Eletricidade Básica
Autor: Gussow, Milton
Editora: Artmed
Laboratório de Eletricidade e Eletrônica
Autor: Capuano, Francisco Gabriel
Editora: Érica
Eletricidade Básica Volumes 1 ao 5
Autor: Valkenburgh, Van
Editora: Ao Livro Técnico (Imperial)
Fundamentos de Eletricidade
Autor: Silva Filho, Matheus Teodoro da
Editora: LTC
Eletrônica - Eletricidade - Corrente Contínua
Autor: Aiub, Jose Eduardo; Filoni, Enio
Editora: Erica
Eletricidade para a Engenharia
Autor: Guerrini, Delio Pereira
Editora: Manole
Eletricidade e Eletrônica Básica
Autor: Lima Junior, Almir Wirth
Editora: Alta Books
Derivativos de Eletricidade & Gerenciamento de Risco
Autor: Mayo, Roberto
Editora: Synergia Editora
Eletricidade Aplicada em Corrente Contínua - Teoria e
Exercícios
Autor: Cruz, Eduardo
Editora: Erica
Eletricidade Geral Eletrotécnica
Autor: M.G.Say
Editora: Hemus
Curso Completo de Eletricidade Básica
Autor: Navy, U.S.
Editora: Hemus
Eletricidade Industrial
Autor: Martino, G.
Editora: Hemus
A História da Eletricidade - Os Homens que Desenvolveram a
Eletricidade
Autor: Martins, Jader Benuzzi
Editora: Ciência Moderna
Eletricidade Básica - Módulo 1 - Curso Técnico Eletrotécnica
Autor: Wolski, Belmiro
Editora: Base Editora
Força e Luz - Eletricidade e Modernização
Autor: Magalhaes, Gildo
Editora: UNESP