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APOSTILA DE TSA - 2°°°° TMPT E 2°°°° TMPN - 1°°°° SEM. 2012 - ETEC FERNANDO PRESTES – prof. J. Antonio

Hidráulica, Pneumática, Noções de Comandos Elétricos, Eletropneumatica e Eletrohidraulica

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SUMÁRIO: Assunto pg

Noções básicas de hidráulica 03

Lei de Pascal 03

Vantagens do acionamento hidráulico 04

Fluidos 04

Bombas 05

Cavitação 05

Reservatório 09

Pressão 10

Instrumentos indicadores 11

Escoamento 11

Acumulador de Pressão Hidráulico 13

Pneumática 14

Características do ar comprimido 14

Transformação de temperatura 15

Produção de ar comprimido 16

Reservatório de ar comprimido 19

Tubulações e conexões 20

Unidade de conservação 21

Elementos de trabalho 22

Elementos de comando e regulagem 24

Representação de seqüência de movimentos 29

Esquemas de comando 30

Conversão pneumática de sinais 31

Noções de Comandos e Equipamentos elétricos 31

Equipamentos de saída de sinal 31

Componentes elétricos de Proteção 37

Componentes eletromecânicos de manobra 43

Diagramas de comando e simbologias 45

Conversor de frequencia 49

Motores elétricos 49

Transformador elétrico 50

Circuitos pneumáticos típicos 52

Circuitos eletropneumáticos 56

Circuitos hidráulicos 61

Exemplos de circuitos práticos 67

Simbologias hidráulica, pneumática e elétrica 62

Formulas Técnicas e Tabelas para cálculos e Dimensionamentos 85

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1111 ---- Noções Básicas de HidráulicaNoções Básicas de HidráulicaNoções Básicas de HidráulicaNoções Básicas de Hidráulica

1111. Hidráulica:. Hidráulica:. Hidráulica:. Hidráulica: utiliza um líquido confinado (óleo/água) para transmitir

movimento multiplicando forças. Para ganhar em força, perde-se em

deslocamento. Pelo fato de usar líquido praticamente incompressível, a

transmissão de movimentos é instantânea.

1111.1. .1. .1. .1. Lei de PascLei de PascLei de PascLei de Pascal:al:al:al: se aplicarmos uma força em uma área (rolha) em

líquido confinado, o resultado será uma pressão igual em todas as

direções.

F = Força (Kgf) Área da Circunferência: P = Pressão (Kgf/cm²) A = 0,7854 x d²

4

A = Área (cm²)

1111.2. Vantagens do acionamento hidráulico:.2. Vantagens do acionamento hidráulico:.2. Vantagens do acionamento hidráulico:.2. Vantagens do acionamento hidráulico:

- Velocidade variável – através da válvula reguladora de fluxo;

- Reversibilidade – através da válvula direcional;

- Parada instantânea – através da válvula direcional;

- Proteção contra sobre carga – através da válvula de segurança

ou limitadora de pressão;

- Dimensões reduzidas

1111.3. .3. .3. .3. FluidoFluidoFluidoFluido

É definido como sendo qualquer líquido ou gás. Entretanto, em

hidráulica, refere-se ao líquido utilizado como meio de transmitir

energia (óleo ou água).

1111.3.1..3.1..3.1..3.1. Funções do fluido hidráulico:Funções do fluido hidráulico:Funções do fluido hidráulico:Funções do fluido hidráulico:

- Transmitir energia;

- Lubrificar peças móveis;

- Vedar folga entre essas peças móveis;

- Resfriar ou dissipar calor;

- Limpar o sistema.

1111.3.2. Principais fluidos hidráulicos:.3.2. Principais fluidos hidráulicos:.3.2. Principais fluidos hidráulicos:.3.2. Principais fluidos hidráulicos:

- Água (com aditivo);

- Óleos minerais;

- Fluidos sintéticos;

- Fluidos resistentes ao fogo (emulsões de glicol em água, soluções de

glicol em água e fluidos sintéticos não aquosos).

1111.3.3. Viscosidade.3.3. Viscosidade.3.3. Viscosidade.3.3. Viscosidade Cinematica:Cinematica:Cinematica:Cinematica: é a característica mais importante a

ser observada na escolha de um fluido hidráulico. Pode ser definida

como sendo a medida de resistência do fluido ao se escoar, ou seja, é

a medida inversa à da fluidez. Se um fluido escoa facilmente, sua

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viscosidade é baixa e pode-se dizer que o fluido é fino ou lhe falta

corpo. Um fluido que escoa com dificuldade tem alta viscosidade. Neste

caso, diz-se que é grosso ou tem bastante corpo. Quanto maior for a

temperatura de trabalho de um óleo, menor será sua viscosidade, ou

seja, a viscosidade é inversamente proporcional à temperatura de

trabalho.

Os seguintes limites são considerados:

• Viscosidade de trabalho otimizada em relação à eficiência, economia

e segurança υotim = 20-40 mm2/s.

• A temperatura padrão de trabalho para operação de um sistema

hidráulico é entre 30°C e 60°C, -30°C é a menor e +90°C é a

maior temperatura limite, temperatura a qual nunca deve ser

excedida.

Óleos minerais são oferecidos em diferentes classes de viscosidade

cinemática (VG, grau de viscosidade). O número característico descreve

a viscosidade nominal em mm2/s (cSt - Centstokes) a 40°C.

1111.4. Bomba Hidráulica.4. Bomba Hidráulica.4. Bomba Hidráulica.4. Bomba Hidráulica

É utilizada nos circuitos hidráulicos para converter energia mecânica

em energia hidráulica. Ela é responsável em criar fluxo de fluido para

o sistema. A bomba hidráulica não gera pressão. A pressão só criada

quando houver restrição à passagem de fluxo.

Motor elétrico: converte energia elétrica em movimento mecânico rotativo. Acoplamento: transfere movimento mecânico rotativo do motor para a bomba.

Bomba hidráulica: converte movimento mecânico rotativo em fluxo hidráulico.

Reservatório: armazena o fluido hidráulico. 1111.4.1. Cavitação.4.1. Cavitação.4.1. Cavitação.4.1. Cavitação: é à entrada de ar, pela tubulação de entrada de óleo para a bomba, para o sistema hidráulico. Pode ser provocada por filtro

entupido ou até nível de óleo baixo no reservatório. A cavitação deixa

o sistema trabalhando irregularmente e a bomba barulhenta. Quando as

bolhas de ar passar por zonas de depressão; implodem e provocam ondas de

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choque, desgaste, corrosão e até mesmo destroem pedaços dos rotores,

carcaças e tubulações.

1111.4.2. Classificação das bombas:.4.2. Classificação das bombas:.4.2. Classificação das bombas:.4.2. Classificação das bombas: 1.1.1.1.4.2.14.2.14.2.14.2.1 Bombas hidrodinâmicas:Bombas hidrodinâmicas:Bombas hidrodinâmicas:Bombas hidrodinâmicas: são bombas de deslocamento não positivo, usadas para transferir fluido e cuja única resistência é

criada pelo peso do fluido e pelo atrito. Por isso, são raramente

utilizadas em circuitos hidráulicos, pois quando aumenta a resistência

à passagem de fluido, reduz o seu deslocamento.

1.4.2.2 Bombas hidrostáticas: são bombas de deslocamento positivo, que

fornecem determinada quantidade de fluido a cada rotação ou ciclo.

Como nas bombas hidrostáticas a saída do fluido independe da pressão,

com exceção de perdas ou vazamentos, praticamente todas as bombas

necessárias para transmitir força hidráulica em equipamentos

industriais, em maquinaria de construção e em aviação, são do tipo

hidrostática. Os tipos de bombas hidrostáticas mais comuns encontradas

são: de engrenagens, de engrenagens internas, de lóbulo, tipo gerator,

de palhetas balanceadas e não balanceadas, de pistão radial e axial.

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Bomba de PalhetasBomba de PalhetasBomba de PalhetasBomba de Palhetas

Bomba de Lóbulo

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Bomba de Engrenagens CAMPO DE EMPREGO DAS BOMBAS

1111.4.2.3 Deslocamento.4.2.3 Deslocamento.4.2.3 Deslocamento.4.2.3 Deslocamento: é o volume de líquido transferido durante uma rotação da bomba e é equivalente ao volume de uma câmara, multiplicado

pelo número de câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba

durante uma rotação. Tipicamente, as bombas de pistão têm uma

eficiência volumétrica inicial que alcança 90%. Os equipamentos de

palheta e engrenagem têm uma eficiência volumétrica que varia de 85% a

95%.

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1111.5..5..5..5. ReservatórioReservatórioReservatórioReservatório O reservatório ou tanque é utilizado para o armazenamento do fluido

hidráulico; contribui para a troca de calor e a decantação das

partículas contaminantes. Devido a estas tarefas o reservatório deverá

ter a sua capacidade determinada pela equação abaixo:

CCCCRRRR = (3 a 5Q= (3 a 5Q= (3 a 5Q= (3 a 5QBBBB) ) ) ) + V+ V+ V+ V

Onde: CR = Volume do reservatório (l)

QB = Vazão máxima de trabalho (l/min)

V = Volume lado da haste dos cilindros hidráulicos (l)

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1.5.1 1.5.1 1.5.1 1.5.1 –––– Recomendações para os filtros de Recomendações para os filtros de Recomendações para os filtros de Recomendações para os filtros de fluido hidraulico:fluido hidraulico:fluido hidraulico:fluido hidraulico: - Filtros para linha de sucção (interno ao tanque) – 74 à 150 Microns - Filtros para linha de sucção (externo ao tanque) – 3 à 238 Microns - Filtros para linha de retorno – 5 à 40 Microns - Filtros para linha de pressão – 3 a 40 Microns 1111.6. Pressão:.6. Pressão:.6. Pressão:.6. Pressão: Podemos definir como sendo a restrição à passagem do fluxo, ou ainda

como a força exercida por unidade de superfície.

1111.6.1. Pressão absoluta:.6.1. Pressão absoluta:.6.1. Pressão absoluta:.6.1. Pressão absoluta: é a soma da pressão atmosférica mais a sobrepressão (aquela indicada pelo manômetro).

1.61.61.61.6.2. .2. .2. .2. Pressão relativaPressão relativaPressão relativaPressão relativa ou especificaou especificaou especificaou especifica: : : : também chamada de sobrepressão (aquela indicada pelo manômetro), não está incluída a pressão

atmosférica. 1.6.1.6.1.6.1.6.3. Pressão atmosférica:3. Pressão atmosférica:3. Pressão atmosférica:3. Pressão atmosférica: é a pressão exercida por uma coluna de mercúrio (Hg) de 76 cm de altura, a 0ºC de temperatura, ao nível do

mar (barômetro de Torricelli).

1111.6.4. Unidades de pressão mais utilizadas nas indústrias:.6.4. Unidades de pressão mais utilizadas nas indústrias:.6.4. Unidades de pressão mais utilizadas nas indústrias:.6.4. Unidades de pressão mais utilizadas nas indústrias: atm, bar, kgf/cm² e PSI (Libras por polegada quadrada) 1111.6.5. Para cálculo aproximado:.6.5. Para cálculo aproximado:.6.5. Para cálculo aproximado:.6.5. Para cálculo aproximado: 1atm=1bar =1kgf/cm²=1kp/cm²=14,7 PSI

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1111.7..7..7..7. Instrumentos indicadores:Instrumentos indicadores:Instrumentos indicadores:Instrumentos indicadores: Os instrumentos indicadores mais utilizados em hidráulica e também em

pneumática são: manômetro, vacuômetro e o termômetro.

1111.7.2. Vacuômetro:.7.2. Vacuômetro:.7.2. Vacuômetro:.7.2. Vacuômetro: instrumento utilizado para indicar vácuo (ausência total ou parcial de ar). 1111.7.3. Termômetro: .7.3. Termômetro: .7.3. Termômetro: .7.3. Termômetro: instrumento utilizado para indicar temperatura.

1111.8. Escoamento.8. Escoamento.8. Escoamento.8. Escoamento As moléculas de um fluido que se movimentam em tubulações atritam-se

umas às outras e com as paredes da tubulação, provocando perdas de

forças. A velocidade de fluxo recomendada no sistema óleo hidráulica

pode ser:

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1111.9. Fluxo em série e em paralelo.9. Fluxo em série e em paralelo.9. Fluxo em série e em paralelo.9. Fluxo em série e em paralelo 1111.9.1. Fluxo em paralelo.9.1. Fluxo em paralelo.9.1. Fluxo em paralelo.9.1. Fluxo em paralelo Uma característica peculiar a todos os líquidos é o fato de que eles

sempre procuram os caminhos que oferecem menor resistência. Assim,

quando houver duas vias de fluxo em paralelo, cada qual com

resistência diferente, a pressão só aumenta o necessário e o fluxo

procura sempre a via mais fácil.

1111.9.2. Fluxo em série.9.2. Fluxo em série.9.2. Fluxo em série.9.2. Fluxo em série

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1.9.3 Acumuladores Hidráulicos São dispositivos auxiliares que armazenam energia para desempenhar

funções suplementares aos equipamentos e sistemas automatizados quando

necessário. A energia acumulada em forma de pressão (energia

potencial) e retornada ao sistema para atender as seguintes

aplicações:

- Manter estável o nível de pressão do sistema

- Servir de fonte de suprimento emergencial

- Absorver choques provocados por equipamentos do sistema

Em processos de prensagem, laminação ou de fixação, evita que a

interrupção do suprimento de óleo prejudique a finalização de um

processo produtivo. Um acumulador, numa emergência, poderá manter a

pressão do sistema. O volume do acumulador é muitas vezes usado para

completar o ciclo da maquina.

Mantém a pressão em uma parte do sistema enquanto a bomba estiver

suprindo o fluxo pressurizado na outra parte.

Mantém a pressão do sistema, compensando a perda de pressão ocorrida

por vazamento ou aumento de pressão causada pela expansão térmica.

Quando a demanda do sistema é maior do que a bomba pode suprir, a

energia potencial acumulada no acumulador pode ser usada para prover o

fluxo.

Absorver os choques dos sistemas. O choque pode desenvolver-se em um

sistema pela inércia de uma carga ligada a um cilindro ou motor

hidráulico, ou pode ser causado pela inércia do fluido quando o fluxo

do sistema é bloqueado subitamente, ou mudar de direção quando uma

válvula de controle direcional é acionada rapidamente.

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1.10.1.10.1.10.1.10. Composição de um Circuito Hidráulico:Composição de um Circuito Hidráulico:Composição de um Circuito Hidráulico:Composição de um Circuito Hidráulico:

2222 –––– PneumáticPneumáticPneumáticPneumáticaaaa 2222. Pneumática. Pneumática. Pneumática. Pneumática é a ciência que estuda as propriedades físicas do ar e de outros gases. 2222.1. Pneumática.1. Pneumática.1. Pneumática.1. Pneumática Utiliza ar sobre pressão (ar comprimido) para transmitir movimento

mecânico (linear ou rotativo) multiplicando forças. 2222.1.1. Ar.1.1. Ar.1.1. Ar.1.1. Ar – compressível. 2222.1.2. Óleo/água.1.2. Óleo/água.1.2. Óleo/água.1.2. Óleo/água – incompressível. 2222.1.3. Ar comprimido.1.3. Ar comprimido.1.3. Ar comprimido.1.3. Ar comprimido – ar atmosférico com volume reduzido. 2222.2. Características do ar comprimido:.2. Características do ar comprimido:.2. Características do ar comprimido:.2. Características do ar comprimido: 2222.2.1. Vantagens.2.1. Vantagens.2.1. Vantagens.2.1. Vantagens:

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Volume Transporte Armazenagem

Temperatura Segurança Limpeza

Construção Velocidade Regulagem

Segurança contra sobrecarga

2222.2.2. Desvantagens:.2.2. Desvantagens:.2.2. Desvantagens:.2.2. Desvantagens: Preparação Compressibilidade Potência

Custo Escape ruidoso/desperdício 2222.3 Propriedades físicas dos gases:.3 Propriedades físicas dos gases:.3 Propriedades físicas dos gases:.3 Propriedades físicas dos gases:

2222.3.1. Ar: .3.1. Ar: .3.1. Ar: .3.1. Ar: o ar pode ser comprimido ou expandido, dependendo da variação da temperatura, pressão e do volume. 2222.3.2 Características físicas de desempenho do ar comprimido.3.2 Características físicas de desempenho do ar comprimido.3.2 Características físicas de desempenho do ar comprimido.3.2 Características físicas de desempenho do ar comprimido:::: As características físicas de desempenho do ar comprimido são

determinadas por:

- Temperatura

- Volume

- Pressão

- Volume do fluxo

- Características do fluxo

As correlações são descritas como seguem:

---- Características de temperaturaCaracterísticas de temperaturaCaracterísticas de temperaturaCaracterísticas de temperatura----volumevolumevolumevolume----pressãopressãopressãopressão

A temperatura especifica a condição física de um objeto. Essa

característica é indicada em Graus centígrados (ºC) ou convertida em

kelvin (K).

T[K] = t [ºC] + 273T[K] = t [ºC] + 273T[K] = t [ºC] + 273T[K] = t [ºC] + 273

Se a temperatura é aumentada para um volume constante (transformação

isocórica), conseqüentemente a pressão se eleva.

pppp0000 :::: pppp1111 = = = = TTTT0000 : T: T: T: T1111

Se o volume é diminuído para uma temperatura constante

(transformação isotérmica), conseqüentemente a pressão aumenta.

pppp0000 x Vx Vx Vx V0000 = p= p= p= p1111 x Vx Vx Vx V1111

Se a temperatura é aumentada em pressão constante (transformação

isobárica), conseqüentemente o volume aumenta.

VVVV0000 : V: V: V: V1111 = T= T= T= T0 0 0 0 : T: T: T: T1111

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2222.3.3.3.3.3.3.3.3 Transformação de temperatura:Transformação de temperatura:Transformação de temperatura:Transformação de temperatura:

Para cálculos realizados nas propriedades dos gases, a escala de

temperatura utilizada é a Kelvin por se tratar de uma escala absoluta.

3 - Produção do ar comprimido 3. Compressores: São máquinas ou equipamentos responsáveis por admitir ou sugar o ar da

atmosfera, comprimi-lo e enviá-lo para um reservatório que o

armazenará.

3333.1. Tipos de compressores:.1. Tipos de compressores:.1. Tipos de compressores:.1. Tipos de compressores:

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18

3333.1.1. Central de Ar Comprimido.1.1. Central de Ar Comprimido.1.1. Central de Ar Comprimido.1.1. Central de Ar Comprimido

3.2. Critérios para a escolha de um compressor: 3.2.1. Volume fornecido: teórico e efetivo. 3.2.3. Pressão: de regime ou de trabalho. 3.2.4. Acionamento: motor elétrico ou de explosão (gasolina, álcool ou diesel)

1pcm = 0,029 m3/min = 1,7 m3/h 1psi = 0,7 bar = 0,7 kgf/cm2 = 6,9kPa

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3333.2.5. Regulagem:.2.5. Regulagem:.2.5. Regulagem:.2.5. Regulagem: 3333.2.5.1. De marcha em vazio:.2.5.1. De marcha em vazio:.2.5.1. De marcha em vazio:.2.5.1. De marcha em vazio: - regulagem por descarga – atingindo a regulagem máxima, o ar escapa livremente por uma válvula; - regulagem por fechamento – atingindo a regulagem, fecha-se o lado da sucção;

- regulagem por garras – usada em compressores de êmbolo – atingindo a Regulagem máxima, algumas garras mantém as válvulas de sucção

abertas.

3333.2.5.2. Regulagem de carga parcial:.2.5.2. Regulagem de carga parcial:.2.5.2. Regulagem de carga parcial:.2.5.2. Regulagem de carga parcial: - regulagem na rotação; - regulagem por estrangulamento. 3333.2.5.3. .2.5.3. .2.5.3. .2.5.3. Regulagem intermitente:Regulagem intermitente:Regulagem intermitente:Regulagem intermitente: quando o compressor atinge a pressão máxima, o motor é desligado e quando atinge a pressão mínima o motor é

ligado.

3333.2.6.2.6.2.6.2.6 Refrigeração:Refrigeração:Refrigeração:Refrigeração: a refrigeração de um compressor poderá ser feita por: água – utilizando um trocador de calor; e por ar – dissipando o

calor através de palhetas.

3333.3. Reservatório de ar comprimido.3. Reservatório de ar comprimido.3. Reservatório de ar comprimido.3. Reservatório de ar comprimido : Não faz parte obrigatoriamente do compressor tendo as seguintes

funções:

- estabilizar a distribuição do ar comprimido; - eliminar oscilações de pressão na rede;

- separar parte da umidade existente no ar;

- garantir reserva de ar.

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3333.3.1 .3.1 .3.1 .3.1 TTTTamanho do reservatório depende:amanho do reservatório depende:amanho do reservatório depende:amanho do reservatório depende: - do volume de ar fornecido pelo compressor; - do consumo de ar;

- da rede de distribuição;

- da regulagem do compressor;

- da diferença de pressão na rede.

O dimensionamento do seu volume é muitas vezes feito com regras

práticas. Uma delas é: Volume do reservatório em m3 = (1/10) a (1/6)(1/10) a (1/6)(1/10) a (1/6)(1/10) a (1/6) da

vazão do compressor em m3/min.

4444 ---- Tubulações e conexõesTubulações e conexõesTubulações e conexõesTubulações e conexões 4444.1. Escolha do diâmetro de uma tubulação:.1. Escolha do diâmetro de uma tubulação:.1. Escolha do diâmetro de uma tubulação:.1. Escolha do diâmetro de uma tubulação: O diâmetro de uma tubulação da rede de ar comprimido deve ser

escolhido de maneira que a queda de pressão não ultrapasse 0,1 bar0,1 bar0,1 bar0,1 bar,

mesmo se houver um crescente consumo de ar.

Quanto maior for a queda de pressão, menor será a rentabilidade e a

capacidade do sistema.

4444.2. Considerações para o dimensionamento da tubulação:.2. Considerações para o dimensionamento da tubulação:.2. Considerações para o dimensionamento da tubulação:.2. Considerações para o dimensionamento da tubulação: - volume corrente (vazão); - comprimento da rede; - queda de pressão admissível; - pressão de trabalho; - número de partes de estrangulamento na rede. Observação: considerar comprimento de rObservação: considerar comprimento de rObservação: considerar comprimento de rObservação: considerar comprimento de reserva para futuras eserva para futuras eserva para futuras eserva para futuras instalações.instalações.instalações.instalações.

4444.3. Tipos de rede de distribuição.3. Tipos de rede de distribuição.3. Tipos de rede de distribuição.3. Tipos de rede de distribuição: primária e secundária.

4444.3.1. Tipos de redes primárias de distribuição de ar:.3.1. Tipos de redes primárias de distribuição de ar:.3.1. Tipos de redes primárias de distribuição de ar:.3.1. Tipos de redes primárias de distribuição de ar:

- rede de circuito aberta; - rede de circuito fechada;

- rede de circuito combinada.

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4.4. Critérios para montar uma rede de distribuição: - as tubulações devem ter um declive entre 1 e 2%1 e 2%1 e 2%1 e 2% do seu comprimento no

sentido do fluxo;

- sempre que possível, manter a rede em circuito fechado que permite uma distribuição mais uniforme da pressão;

- retirar a rede secundária da parte superior da primária.

5555. Unidade de conservação:. Unidade de conservação:. Unidade de conservação:. Unidade de conservação: Partículas de pó ou ferrugem e umidade que se condensam nas tubulações

podem ocasionar falhas ou avarias nas válvulas, por isso perto do

local de consumo é colocada uma unidade de conservação (LUBREFIL) que

é composta de:

- filtro de ar comprimido; - regulador de pressão; - lubrificador de ar comprimido.

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OBSERVAÇÃO:OBSERVAÇÃO:OBSERVAÇÃO:OBSERVAÇÃO: O lubrificador acrescenta ao ar comprimido uma fina névoa de óleo que

irá se depositar nas válvulas e cilindros, proporcionando a esses

elementos a necessária lubrificação (Oleo Mineral SAE 10 ou ISO VG 32, ISO VG46 ).

6.06.06.06.0 Elementos de trabalhoElementos de trabalhoElementos de trabalhoElementos de trabalho A função de um elemento de trabalho é a de converter a energia

hidráulica ou pneumática em movimento. São classificados em: 6.1. Atuadores lineares A função de um atuador linear é a de converter a energia hidráulica ou

pneumática em movimento linear multiplicando forças.

São classificados em: 6.1.1. Atuador linear de simples ação ou simples efeito: Realiza trabalho em um só sentido.

6.1.2. Atuador linear de dupla ação ou duplo efeito: Realiza trabalho nos dois sentidos, tanto no avanço quanto no retorno.

Também conhecido como atuador diferencial, pois a força de avanço é

maior que a força de retorno.

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6.1.3. Atuador linear6.1.3. Atuador linear6.1.3. Atuador linear6.1.3. Atuador linear tipo telescópico:tipo telescópico:tipo telescópico:tipo telescópico: É composto por várias hastes.

6.2. Atuadores rotativos6.2. Atuadores rotativos6.2. Atuadores rotativos6.2. Atuadores rotativos :::: A função do atuador rotativo é a de converter a energia hidráulica ou

pneumática em movimento rotativo, multiplicando força.

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7. Elementos de comando e de regulagem:7. Elementos de comando e de regulagem:7. Elementos de comando e de regulagem:7. Elementos de comando e de regulagem: 7.1. Elementos de comando7.1. Elementos de comando7.1. Elementos de comando7.1. Elementos de comando 7.1.1. Válvulas direcionais7.1.1. Válvulas direcionais7.1.1. Válvulas direcionais7.1.1. Válvulas direcionais A função de uma válvula direcional é a de direcionar o sentido de

fluxo atendendo à necessidade do circuito.

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São caracterizadas por:

- número de vias; - número de posições; - posição de repouso; - tipo de acionamento (comando); - tipo de retorno (para a posição de descanso); - vazão. Um dos símbolos mais importantes é aquele usado para representar

válvulas e, principalmente, as válvulas direcionais. Uma válvula pode

assumir varias posições, dependendo do estado em que se encontra: não

acionada, acionada para a direita, acionada para a esquerda etc.

As válvulas direcionais são classificadas de acordo com o numero de

orifícios para passagem do fluxo de ar ou óleo (vias) e pelo numero de

posições que ela pode assumir. Cada posição da válvula é simbolizada

por um quadrado e o número de quadrados indica o número de posições ou

estados que ela pode assumir.

válvulas de uma, duas ou três posições

No interior do quadrado, representam-se as passagens que estão

abertas, permitindo o fluxo de fluido, e as que estão fechadas. Quando

um orifício da válvula se comunica com outro, permitindo a passagem de

fluido, essa passagem e representada por uma seta. As vias são

identificadas por letras maiúsculas ou por números:

As vias quando são fechadas são indicadas por um TR aço horizontal. As ligações externas com as vias são indicadas por

traços curtos.

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(a) Vias fechadas; b) vias em comunicação; c) Ligações externas com as

vias; d) válvula com duas posições e três vias. O orifício 1 esta

bloqueado e o orifício 2 esta em comunicação com o orifício 3.

A posição de repouso é aquela que a válvula assume quando não é

acionada. A posição de partida é aquela que a válvula assume quando

montada no sistema e recebe a pressão da rede e ainda, se houver a

ligação elétrica.

7.1.2. Válvula de retenção7.1.2. Válvula de retenção7.1.2. Válvula de retenção7.1.2. Válvula de retenção A válvula de retenção é usada para permitir a passagem do fluido num

determinado sentido e fazer seu bloqueio no sentido oposto.

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7.1.3. Válvula de escape rápido7.1.3. Válvula de escape rápido7.1.3. Válvula de escape rápido7.1.3. Válvula de escape rápido Essa válvula é colocada diretamente no cilindro ou o mais próximo

dele, com a finalidade de aumentar a velocidade do êmbolo.

7.1.4. Válvula alternadora (função lógica “OU”)7.1.4. Válvula alternadora (função lógica “OU”)7.1.4. Válvula alternadora (função lógica “OU”)7.1.4. Válvula alternadora (função lógica “OU”) Essa válvula é empregada quando há necessidade de enviar sinais de

lugares diferentes a um ponto comum de comando.

7.1.5. Válvula de simultaneidade (elemento7.1.5. Válvula de simultaneidade (elemento7.1.5. Válvula de simultaneidade (elemento7.1.5. Válvula de simultaneidade (elemento lógico “E”)lógico “E”)lógico “E”)lógico “E”) Empregam-se essa válvula, principalmente, em comando de bloqueio,

comandos de segurança e funções de controle em combinações lógicas.

7.2. Elementos de regulagem7.2. Elementos de regulagem7.2. Elementos de regulagem7.2. Elementos de regulagem 7.2.1. Válvula reguladora7.2.1. Válvula reguladora7.2.1. Válvula reguladora7.2.1. Válvula reguladora de fluxode fluxode fluxode fluxo Emprega-se essa válvula para a regulagem da velocidade em atuadores.

28

7.2.2. Válvula de retardo7.2.2. Válvula de retardo7.2.2. Válvula de retardo7.2.2. Válvula de retardo A válvula de retardo é empregada quando há necessidade, num circuito

pneumático, de um espaço de tempo entre uma e outra operação em um

ciclo de operações.

7.2.3. Válvula de seqüência7.2.3. Válvula de seqüência7.2.3. Válvula de seqüência7.2.3. Válvula de seqüência Essa válvula é utilizada em comandos pneumáticos quando há necessidade

de uma pressão determinada para o processo de comando (comando em

dependência da pressão e comandos seqüenciais).

7.3. 7.3. 7.3. 7.3. Válvula limitadora de pressãoVálvula limitadora de pressãoVálvula limitadora de pressãoVálvula limitadora de pressão A finalidade dessa válvula é limitar a pressão de trabalho a um

determinado valor ajustado.

29

7.4. Válvula redutora de pressão7.4. Válvula redutora de pressão7.4. Válvula redutora de pressão7.4. Válvula redutora de pressão A válvula redutora de pressão tem a função de manter constante a

pressão de saída, mesmo havendo variação da pressão de entrada, que

deverá ser sempre maior.

8. Representação de seqüência de movimentos8. Representação de seqüência de movimentos8. Representação de seqüência de movimentos8. Representação de seqüência de movimentos Quando a instalação hidráulica ou pneumática realiza várias operações,

possuindo vários cilindros e/ou motores, é importante que o técnico de

manutenção tenha a seu dispor os esquemas de comando e seqüência para

montar ou reparar o equipamento.

Esses esquemas permitirão realizar um estudo para localizar o defeito

e com isso ganhar-se tempo na manutenção. Existem várias formas de

representar esta seqüência de trabalho, tais como:

- relação em seqüência cronológica; - tabela; - setas ou símbolos; - diagramas.

8.1. Relação cronológica8.1. Relação cronológica8.1. Relação cronológica8.1. Relação cronológica Essa relação trata da descrição dos fatos na ordem exata dos

acontecimentos. Por exemplo:

- o cilindro A avança e eleva os pacotes; - o cilindro B empurra os pacotes no transportador II; - o cilindro A desce; - o cilindro B retorna.

8.2. Tabela8.2. Tabela8.2. Tabela8.2. Tabela

30

Para representar a seqüência de trabalho de uma instalação em uma

tabela, devem-se dispor, em colunas, os passos de trabalho e os

movimentos dos cilindros. Por exemplo:

8.3. Setas ou símbolos8.3. Setas ou símbolos8.3. Setas ou símbolos8.3. Setas ou símbolos As setas ou símbolos oferecem um tipo de representação bem

simplificada. Por exemplo:

Avanço → ou +

Retorno ← ou -

A → ou +

B → ou +

A ← ou -

B ← ou -

8.4. Diagrama8.4. Diagrama8.4. Diagrama8.4. Diagrama de movimentode movimentode movimentode movimento Esse diagrama representa o estado de comutação dos elementos de

comando.

8.5. Esquemas de 8.5. Esquemas de 8.5. Esquemas de 8.5. Esquemas de commandocommandocommandocommando

31

9. Conversão pneumática de sinais9. Conversão pneumática de sinais9. Conversão pneumática de sinais9. Conversão pneumática de sinais Pressostato: também conhecidos como sensores de pressão, são chaves elétricas acionadas por um piloto hidráulico ou pneumático. Os

pressostatos são montados em linhas de pressão hidráulica e ou

pneumáticas e registram tanto o acréscimo como a queda de pressão

nessas linhas, invertendo seus contatos toda vez em que a pressão do

óleo ou ar comprimido ultrapassar o valor ajustado na mola de

reposição.

10.10.10.10. Noções de Comandos eNoções de Comandos eNoções de Comandos eNoções de Comandos e Equipamentos elétricosEquipamentos elétricosEquipamentos elétricosEquipamentos elétricos 10.1 Equipamentos de entrada de sinais10.1 Equipamentos de entrada de sinais10.1 Equipamentos de entrada de sinais10.1 Equipamentos de entrada de sinais 10.1.110.1.110.1.110.1.1 InterruptorInterruptorInterruptorInterruptor

32

Elemento de comutação acionado manualmente com, pelo menos, duas

posições de comutação, e que permanece em cada uma das posições após o

acionamento.

10.1.2. Botoeira10.1.2. Botoeira10.1.2. Botoeira10.1.2. Botoeira Botões de comandoBotões de comandoBotões de comandoBotões de comando Os botões de comando, ou botoeiras, são equipamentos de comandos

elétricos com a finalidade de enviar um sinal elétrico para o

acionamento de um equipamento ou interrupção de um de comando. O

acionamento dos botões de comando deve ser feito sempre por um

operador.

A foto a seguir ilustra alguns modelos de botões de impulso.

Quanto à forma de acionamento do botão, temos dois tipos de botões de

comando: de impulso e com retenção.

O botão de impulso muda a posição de seus contatos no momento do

acionamento, porém ao ser desacionado, seus contatos voltam à posição

de origem. Enquanto que os botões de retenção mantêm o contato na nova

posição e para voltar à posição de origem é necessário um novo

acionamento no sentido contrário.

A seguir são apresentados a simbologia dos botões de impulso e com

retenção.

O acionamento desses botões pode ocorrer de várias formas; pulsador

simples, pulsador tipo cogumelo, comutador simples e comutador por

chave.

Segue as fotos desses tipos de acionamentos.

33

Quanto aos elementos de contatos, são possíveis uma série de

combinações, de acordo com cada fabricante.

Segue abaixo as combinações mais comuns de contatos.

10.1.3. Chave fim de curso10.1.3. Chave fim de curso10.1.3. Chave fim de curso10.1.3. Chave fim de curso e Sinalizadorese Sinalizadorese Sinalizadorese Sinalizadores As chaves fim-de-curso são elementos de comando com a finalidade de

enviar sinais ao comando elétrico de um determinado sistema. Esse tipo

de equipamento é acionado por elementos de máquinas que compõe um

sistema industrial.

A função principal deste componente é “avisar” o comando que

determinada situação foi alcançada, como por exemplo, uma parte móvel

da máquina chegou numa determinada posição.

Fonte: Catálogo Siemens

34

Quanto aos elementos de contatos, são possíveis algumas combinações de

acordo com o fabricante.

SinalizadoresSinalizadoresSinalizadoresSinalizadores Os sinalizadores são equipamentos de comandos elétricos com a

finalidade de sinalizar uma ocorrência ou status de um equipamento ou

máquina. Os sinalizadores são fabricados de diversas cores e formas.

Os mais comuns são os sonoros e luminosos.

A norma define as cores e as condições que o sinalizador está

alertando. A tabela a seguir ilustra essa descrição.

10.2. 10.2. 10.2. 10.2. EEEEquipamento para processamento de sinaisquipamento para processamento de sinaisquipamento para processamento de sinaisquipamento para processamento de sinais 10.2.1. Contator de potência10.2.1. Contator de potência10.2.1. Contator de potência10.2.1. Contator de potência Contator é um dispositivo eletromecânico com a finalidade de abrir ou

fechar circuitos. O acionamento deste dispositivo é feito

35

eletromagneticamente. Esse equipamento é projetado para uma elevada

freqüência de operação.

O contator tem duas funções básicas em comandos elétricos; lógica de

contatos e acionamento de motores. Para o acionamento de motores, os

contatos são abertos ou fechados simultaneamente, energizando ou

desernegizando o motor.

Outro dado importante do contator é a categoria de emprego.

A tabela a seguir apresenta algumas categorias de emprego.

Fonte: Catálogo Siemens

36

Esse tipo de contator possui os contatos principais, que vão alimentar

o motor e contatos auxiliares, normalmente 2NA e 2NF, para algum tipo

de ligação de comando ou sinalização.

Para especificar um contator, alguns dados são imprescindíveis: tensão

nominal da bobina, número de contatos principais e auxiliares e os

dados de trabalho da carga; tensão nominal, freqüência nominal e

corrente nominal.

Ao executar um projeto de comandos elétricos a partir dos dados da

carga, utilizando o catálogo do fabricante, especifica-se o contator.

Por exemplo, o contator de potência 3TF40 da Siemens tem a seguinte

especificação de catálogo.

10.2.2 C10.2.2 C10.2.2 C10.2.2 Contator auxiliarontator auxiliarontator auxiliarontator auxiliar: : : : é utilizado para montar a lógica de

acionamento do comando e também para aumentar o número dos contatos

auxiliares dos contatores de potência, quando ligado em paralelo, ou

sendo alimentado por um contato aberto do contator de potência. Seu

contato tem baixa capacidade de corrente elétrica, pois nesses

contatos vai passar a corrente das bobinas dos contatores que serão

acionados.

Para especificar um contator auxiliar é necessário que se tenha um

catálogo de fabricante para obter os dados de quantidade de contatos,

fusível de proteção e dimensões, conforme o modelo.

A seguir são apresentados os dados de um catálogo.

37

10.10.10.10.2222....3333 Relé de tempoRelé de tempoRelé de tempoRelé de tempo

Elemento de comutação temporizado, com retardo de fechamento ou de

abertura.

Os temporizadores, também conhecidos como relés de tempo, são

dispositivos elétricos utilizados em circuitos de comando com a função

de causar o acionamento de um determinado componente após um tempo

predeterminado.

Para partida de motores em estrela-triângulo existe um modelo

específico de relé temporizador.

11111111.... COMPONENTES ELÉTRICOS DE PROTEÇÃOCOMPONENTES ELÉTRICOS DE PROTEÇÃOCOMPONENTES ELÉTRICOS DE PROTEÇÃOCOMPONENTES ELÉTRICOS DE PROTEÇÃO

11111111.1 .1 .1 .1 Fusíveis InduFusíveis InduFusíveis InduFusíveis Industriaisstriaisstriaisstriais Fusível industrial é um componente elétrico de proteção, com a função

de interromper a circulação da corrente elétrica num circuito,

mediante curto-circuito ou sobrecarga de longa duração.

Os fusíveis industriais se dividem em dois modelos: Fusíveis NH e

Fusíveis Diazed. São especificados conforme a necessidade e tipo de

circuito que vão proteger.

38

Especificações técnicasEspecificações técnicasEspecificações técnicasEspecificações técnicas

Para a especificação desses componentes num determinado circuito são

necessários os seguintes dados: Corrente nominal, tensão nominal e

capacidade de interrupção.

Tipos de fusíveis industriaisTipos de fusíveis industriaisTipos de fusíveis industriaisTipos de fusíveis industriais

Os fusíveis industriais são fabricados em dois tipos, conforme o tempo

de atuação; Ação Rápida ou Ação Retardada.

Os Fusíveis de Ação Rápida Fusíveis de Ação Rápida Fusíveis de Ação Rápida Fusíveis de Ação Rápida são utilizados onde a corrente do circuito

em todos os momentos é inferior ao valor da corrente nominal do

circuito e qualquer sobrecorrentequalquer sobrecorrentequalquer sobrecorrentequalquer sobrecorrente deve ser interrompida imediatamente,

como por exemplo, circuitos eletrônicos e resistivos.

Já os Fusíveis de Ação RetFusíveis de Ação RetFusíveis de Ação RetFusíveis de Ação Retardadaardadaardadaardada, quando submetidos a uma

sobrecorrente só vão atuar se essa sobrecorrente prevalecer por alguns

segundos. Esse tipo de fusível é recomendado para proteção de

circuitos sujeitos a sobrecargas periódicas, como por exemplo,

circuitos com motores e capacitores.

Desta forma, os fusíveis industriaisos fusíveis industriaisos fusíveis industriaisos fusíveis industriais são utilizados somente como

dispositivos de proteção contra curtoproteção contra curtoproteção contra curtoproteção contra curto----circuitocircuitocircuitocircuito nas redes dos circuitos

elétricos industriais.

Fusível Diazed Os fusíveis Diazed são construídos com corpo cilíndrico como se pode

ver na foto abaixo. Para facilitar a identificação da corrente nominal

do fusível, quando em operação em um circuito, o indicador de queima

apresenta uma cor que define sua corrente nominal. A tabela a seguir

apresenta a cores normalizadas e as respectivas correntes.

A fusão do elo-fusível de um diazed ocorre em função dos valores de

corrente e tempo de circulação. O gráfico a seguir ilustra a curva

característica desse componente com esses valores para os fusíveis da

WEG.

39

Fusível NHFusível NHFusível NHFusível NH

Os fusíveis NH têm sua forma construtiva conforme foto a seguir.

Para a utilização e conexão do fusível ao circuito é necessário a

utilização da base. Para a manipulação do fusível utiliza-se o punho.

Fonte: Catálogo Siemens

Da mesma forma que ocorre com os fusíveis tipos diazed, os fusíveis NH

obedecem a uma curva característica traçada pelo fabricante para a

fusão do elo fusível.

40

12.2 12.2 12.2 12.2 Relé de proteção de falta de faseRelé de proteção de falta de faseRelé de proteção de falta de faseRelé de proteção de falta de fase O relé de proteção de falta de fase é um equipamento de proteção para

um sistema de comandos elétricos industriais trifásicos, pois qualquer

falha na alimentação, queda de fase e neutro ou assimetria entre

fases, esse relé aciona o comando dando um sinal elétrico à lógica de

relés. A seguir é apresentado a foto de um relé de proteção de falta

de fase.

Fonte: Catálogo Siemens

A preocupação que se tem com relação à falta de fase num sistema

elétrico trifásico é que dependendo das cargas instaladas, a falta de

uma fase pode causar grandes prejuízos para a empresa.

11111111.3 .3 .3 .3 Relé TérmicRelé TérmicRelé TérmicRelé Térmicoooo Como já se sabe, a função dos fusíveis industriais não é proteger o

motor contra sobrecarga é apenas contra curto-circuito, logo de nada

adianta o fusível nesses casos de sobrecarga no motor.

Para evitar esse tipo de problema em instalações de sistemas com

motores, será necessário a instalação de um componente chamado relé

térmico nos circuito de comando dos motores elétricos. Eles serão os

protetores dos motores elétricos contra as sobrecargas.

As principais vantagens na utilização dos relés térmicos são:

• Proteção do circuito contra correntes acima dos valores

predeterminados;

• Não desarma com corrente de pico na partida de motores;

• Sinaliza o desarme;

• Permite a utilização de contatos NA e NF para sinalização e comando.

Normalmente o relé térmico é equipado com um conjunto de contatos com

1NA+1NF, botão de rearme manual para travamento automático (azul),

botão de teste-desliga (vermelho), indicador visual de disparo por

sobrecarga (verde).

A foto a seguir ilustra esses acessórios.

41

Todo fabricante apresenta a curva característica do componente. A

seguir uma curva média característica de disparo de um relé térmico.

Em circuitos trifásicos, é utilizado um conjunto de três bimetálicos

para proteção de todas as fases.

O esquema a seguir ilustra um relé térmico.

Os relés são acoplados aos contatores e devem ser especificado

utilizando-se um catálogo de fabricante. A sua especificação é feita

42

conforme o modelo do contator e a faixa de corrente que esse relé deve

proteger. Segue a foto de um conjunto.

Fonte: Catálogo Siemens

É muito importante, antes de rearmar um relé térmico, descobrir qual

foi o motivo causador do seu desarme no circuito elétrico.

11111111.4 Relés .4 Relés .4 Relés .4 Relés TemporizadoresTemporizadoresTemporizadoresTemporizadores Os temporizadores, também conhecidos como relés de tempo, são

dispositivos elétricos utilizados em circuitos de comando com a função

de causar o acionamento de um determinado componente após um tempo

predeterminado.

Esse dispositivo tem várias utilidades nos circuitos de comandos, tais

como; temporização em lógicas de comandos, partidas seqüenciais de

motores elétricos, sistemas de partida de motores e muitas outras

utilidades.

Para partida de motores em estrela-triângulo existe um modelo

específico de relé temporizador.

12121212. COMPONENTES ELETROMECANICOS DE MANOBRA DE . COMPONENTES ELETROMECANICOS DE MANOBRA DE . COMPONENTES ELETROMECANICOS DE MANOBRA DE . COMPONENTES ELETROMECANICOS DE MANOBRA DE MOTORES MOTORES MOTORES MOTORES

ELETRICOSELETRICOSELETRICOSELETRICOS

12.1 Chaves seccionadoras manuais Chaves seccionadoras manuais são componentes eletromecânicos,

utilizados para manobras de motores elétricos.

Através de um sistema mecânico acionado manualmente pelo operador,

contatos elétricos mudam de posição, desligando ou comutando o

posicionamento desses contatos. Desta forma, é possível ligar e

desligar um motor, inverter o sentido de rotação, mudar a velocidade e

até mesmo criar um sistema de partida.

A foto abaixo ilustra uma chave seccionadora manual.

43

Seu funcionamento mecânico está baseado na utilização de cames

acionados por um sistema rotativo. Quando o operador aciona o manípulo

esses cames acionam os contatos elétricos mudando suas posições.

Especificações técnicasEspecificações técnicasEspecificações técnicasEspecificações técnicas::::

Para a especificação de uma chave seccionadora num determinado

circuito são necessários os seguintes dados: Corrente nominal, tensão

nominal de serviço, tensão de isolação e tipo de operação.

Quanto ao tipo de operação, esse dado determina se a chave

seccionadora opera com carga ou a vazio. Tipos de chaves seccionadorasTipos de chaves seccionadorasTipos de chaves seccionadorasTipos de chaves seccionadoras::::

As chaves seccionadoras podem ser divididas basicamente em dois tipos:

• Chave seccionadora com carga;

• Chave seccionadora sem carga.

A chave seccionadora com carga tem seu mecanismo e contatos elétricos

projetados para uma interrupção de linha sem ou com uma circulação de

corrente elétrica. Esse tipo de chave é equipado com um dispositivo

chamado “câmara de extinção de arco voltaico”e as molas que

impulsionam o mecanismo no momento da manobra são projetadas para

proporcionar uma alta velocidade de comutação.

O outro tipo, chave seccionadora sem carga, foi projetada e

especificada para operar sem carga, ou seja, sem a circulação de uma

corrente elétrica nos seus contatos. Neste caso o tempo de comutação

dos contatos depende da velocidade que o operador impõe no momento da

manobra.

12121212.2.2.2.2 Chave reversora para motor monofásicoChave reversora para motor monofásicoChave reversora para motor monofásicoChave reversora para motor monofásico A chave reversora para motor monofásico tem como funções básicas;

ligar/desligar e inverter o sentido de rotação do motor monofásico.

Essa chave possui três posições; desligada, esquerda e direita. Na

posição desligado todos os contatos estão abertos não permitindo uma

circulação de corrente elétrica no motor. 12121212.3 .3 .3 .3 Chave reversora para motor trifásicoChave reversora para motor trifásicoChave reversora para motor trifásicoChave reversora para motor trifásico A chave reversora para motor trifásico tem como funções básicas,

ligar/desligar e inverter o sentido de rotação do motor trifásico.

Essa chave possui três posições; desligada, esquerda e direita.

44

Na posição desligado todos os contatos estão abertos não permitindo

uma circulação de corrente elétrica no motor.

12121212.4 .4 .4 .4 Chave reversora estrelaChave reversora estrelaChave reversora estrelaChave reversora estrela----triângulotriângulotriângulotriângulo A chave reversora estrela-triângulo, tem como funções básicas;

ligar/desligar alimentar o motor nas ligações estrela ou triângulo.

Essa chave possui três posições; desligada, estrela e triângulo.

Na posição desligado todos os contatos estão abertos não permitindo

uma circulação de corrente elétrica no motor.

12121212.5.5.5.5 Chave comutadora para ligação DahlanderChave comutadora para ligação DahlanderChave comutadora para ligação DahlanderChave comutadora para ligação Dahlander

A chave comutadora para ligação Dahlander é utilizada em motores com

esse tipo de ligação, normalmente chamados; motor Dahlander. Essa

chave tem como funções básicas, ligar/desligar alimentar o motor na

ligação triângulo ou na ligação duplo-estrela. Desta forma é possível

obter duas velocidades com o mesmo motor elétrico por meio de

comutação de pólos.

Essa chave possui três posições; desligada, baixa velocidade e alta

velocidade.

Na posição desligado todos os contatos estão abertos não permitindo

uma circulação de corrente elétrica no motor.

12.6 12.6 12.6 12.6 Disjuntor Disjuntor Disjuntor Disjuntor TermomagnéticoTermomagnéticoTermomagnéticoTermomagnético

O disjunto termomagnético possui a função de proteção e,

eventualmente, de chave. Interrompe a passagem de corrente ao ocorrer

uma sobrecarga ou curto-circuito. Define-se sobrecarga como uma

corrente superior a corrente nominal que durante um período prolongado

pode danificar o cabo condutor e/ou equipamento. Esta proteção baseia-

se no princípio da dilatação de duas lâminas de metais distintos,

portanto, com coeficientes de dilatação diferentes. Uma pequena

sobrecarga faz o sistema de lâminas deformar-se (efeito térmico) sob o

calor desligando o circuito.

Figura 10 : Princípio de proteção para sobrecarga

A proteção contra curto-circuito se dá através de dispositivo

magnético, desligando o circuito quase que instantaneamente (curva de

resposta do dispositivo).

45

Os disjuntores podem ser : monopolares, bipolares e tripolares.

Algumas vantagens : religável, não precisa de elemento de reposição,

pode eventualmente ser utilizado como chave e comando.

Figura 11 : Símbolos elétricos do disjuntor

13.13.13.13. Diagramas de comandosDiagramas de comandosDiagramas de comandosDiagramas de comandos e Simbologiae Simbologiae Simbologiae Simbologia 13.1 13.1 13.1 13.1 –––– Diagramas de comandosDiagramas de comandosDiagramas de comandosDiagramas de comandos Existem vários tipos de esquemas elétricos ou formas de representações

de sistemas elétricos industriais.

Diagramas de comando são esquemas elétricos com a finalidade de

ilustrar um sistema elétrico industrial de forma padronizada e de

fácil interpretação de qualquer usuário, na instalação e manutenção

desse sistema.

O diagrama de comando permite a interpretação de um sistema

industrial, pois:

• demonstra a seqüência de funcionamento do circuito;

• representa os componentes e funções;

• permite uma rápida localização dos componentes.

O diagrama de comando mais utilizado é o diagrama funcional, pois esse

diagrama representa os sistemas elétricos industriais de forma prática

com fácil compreensão. Nesse tipo de diagrama, o comando lógico é

separado da parte de acionamento e são chamados de “Diagrama de

Comando” e “Diagrama Principal”.

A seguir é apresentado um exemplo de diagrama de comando funcional.

46

O diagrama principal pode ser representado também de forma unifilar. O

esquema a seguir ilustra os dois casos; diagrama multifilar e unifilar

do mesmo circuito principal.

47

13131313.2.2.2.2 SimbologiaSimbologiaSimbologiaSimbologia ElétricaElétricaElétricaElétrica A seguir serão apresentados os principais símbolos gráficos utilizados

nos diagramas de comandos elétricos.

A identificação dos contatos dos relés e contatores são feita por meio

de números que indicam a função e a posição do contato.

Os contatos dos contatores de potência que alimentam a carga, contatos

principais (três), têm a identificação feita da seguinte forma;

entrada de força números ímpares e saída dos contatos para a carga,

números pares.

A figura a seguir ilustra essa identificação.

Os contatos de comando, ou seja, os contatos dos contatores auxiliar e

contatos auxiliares dos contatores de potência são identificados da

seguinte forma:

São identificados por dois números, sendo que;

• o primeiro número (dezena) tanto na entrada como na saída indica a

seqüência do contato, ou seja, se o contator auxiliar tem quatro

48

contatos, o primeiro será número “1”, o segundo número “2” e assim

por diante.

• o segundo número (unidade) identifica se o contato é fechado NF,

números “1” e “2” sendo o “1” entrada e “2” saída, ou se o

contato é aberto NA, números “3” e “4”, sendo “3” entrada e

“4” saída.

Esse descritivo pode ser observado no esquema que segue.

13131313.3.3.3.3 Localização dos contatosLocalização dos contatosLocalização dos contatosLocalização dos contatos Em comandos mais complexos, a localização dos contatos dos contatores

e relés são identificados logo abaixo do componente com o número da

linha em que os contatos estão localizados. Além da localização, a

identificação dos contatos é feita em colunas “A” para contatos

abertos (NA) e “F” para contatos fechados (NF).

O esquema abaixo ilustra essa localização.

49

14141414 Conversores de Frequencia Conversores de Frequencia Conversores de Frequencia Conversores de Frequencia Os conversores de freqüência (também conhecidos como inversores) se

diferenciam dos dispositivos de partida de motores porque estes

últimos somente são capazes de alimentar o motor com a freqüência

nominal da rede. Por outro lado, os inversores podem controlar a

velocidade de um motor de corrente alternada trifásico entre zero e

dez vezes a velocidade nominal do mesmo. Estes valores de velocidade

mínima e máxima geralmente são limitados pelas características

mecânicas e construtivas do motor a ser controlado.

O principio de funcionamento dos inversores tem como base alimentar o

motor com uma corrente de freqüência variável, por exemplo: entre 0 e

600 Hz, e desta forma ajustar a velocidade de rotação do eixo ao valor

desejado. Um motor de dois pólos conectado a uma rede de 380 V CA 60

Hz gira aproximadamente a 3600 RPM se o inversor entregar uma

freqüência de saída de 30 Hz, o motor girara com a metade da

velocidade. O inversor também se encarregara de regular, junto com a

freqüência, o valor eficaz da tensão de saída para manter constante a

corrente entregue ao motor.

E, desta forma, contar com o torque nominal do motor em uma ampla

faixa de velocidades. Por isso, os inversores são ideais para

controlar bombas, ventiladores, compressores, esteiras, maquinas de

embalagem, bem como para aplicações simples de posicionamento.

E importante ter em conta que os motores novos podem ser controlados

por um inversor de maneira excelente e eficaz, enquanto os motores

antigos podem apresentar problemas de isolamento depois de alguns

meses de trabalho satisfatório.

Micromaster - Siemens

15151515 Motores Motores Motores Motores ElétricosElétricosElétricosElétricos

O motor elétrico e composto basicamente de um rotorrotorrotorrotor (parte móvel) e um

estatorestatorestatorestator (parte fixa), os quais são formados por pacotes de chapas de

ferro silício com ranhuras, onde se alojam as bobinas. Entre elas será

produzida uma reação eletromagnética que transformara a energia

elétrica absorvida da rede em energia mecânica na ponta do eixo,

necessária para movimentar a carga. Em um motor de corrente alternada,

o rotor é composto por hastes de cobre ou liga de alumínio unidas em

50

suas extremidades, dai o nome de rotor em curto-circuito ou de gaiola

de esquilo como e conhecido.

Os motores podem ser monofásicos ou trifásicos. Os primeiros são

conectados a uma rede monofásica (dois cabos) e habitualmente são

usados em residências e pequenos comércios. Produzem um campo

magnético pulsante, por isso tem vibrações, sendo que não podem ser

fabricados para grandes potencias, pois não tem torque de partida e

precisam de um capacitor para dar partida.

Os motores trifásicos são projetados para serem conectados a redes

trifásicas (três cabos), e são universalmente utilizados nas

indústrias, edifícios e grandes instalações. O motor trifásico produz

um campo magnético giratório. Por isso funciona sem vibrações e possui

um elevado torque de partida. Normalmente tem seis terminais de

conexão.

São fabricados até para potencias muito elevadas.

Corte de um motor de indução trifasico

16161616.... TransformadorTransformadorTransformadorTransformador ElétricoElétricoElétricoElétrico

A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) define o

TRANSFORMADOR como: Um dispositivo que por meio da indução

eletromagnética, transfere energia elétrica de um ou mais circuitos

(primário) para outro ou outros circuitos (secundário), usando a MESMA

freqüência, mas, geralmente, com tensões e intensidades de correntes

DIFERENTES. Então, o é um CONVERSOR de energia eletromagnética, cuja

operação pode ser explicada em termos do comportamento de um circuito

magnético excitado por uma corrente alternada.

APLICAÇÕES:APLICAÇÕES:APLICAÇÕES:APLICAÇÕES: • ALTERAÇÃO de níveis de TENSÃO e CORRENTE entre dois circuitos. Ex.:

Sistema de energia elétrica.

51

• ISOLAMENTO para CORRENTE CONTÍNUA entre circuitos, mantendo a

continuidade para corrente alternada.

• CASAMENTO de IMPEDÂNCIAS em circuitos eletrônicos

(permite obter a máxima transferência de potência).

• MEDIÇÃO (transformador de potencial – TP e

Transformador de corrente – TC).

O transformador básico é formado por duas bobinas isoladas

eletricamente, enroladas em torno de um núcleo de ferro silício.

Transformador elétrico símbolos Na figura tem-se que:

---- φφφφ : fluxo magnético - Vp: tensão primária (primário do transformador)

- Vs: tensão secundária (secundário do transformador)

- Ip: corrente primária

- Is: corrente secundária

- Np: número de espiras do primário

Vale a relação:

a = Vp/Vs = Np/Ns

onde a é a relação de tensão ou relação de espiras. Para a>1 é

transformador abaixador; a<1 transformador elevador

52

17. Montagens Típicas de Circuitos 17.1. Comando pneumático básico direto:

17.2. Comando em série:

53

17.3. Comando em paralelo:

17.4. Comando básico indireto com simples piloto positivo:

54

17.5. Comando básico indireto com duplo piloto positivo:

55

17.6. Comando de ciclo único com retorno automático:

56

17.8. Comando eletropneumático básico com cilindro de simples ação:

17.9. Comando em série:

57

17.10. Comando em paralelo:

17.11. Comando com válvula de impulso:

58

17.12. Comando de auto-retenção:

59

17.13. Comando com relé de tempo:

60

17171717.14.14.14.14. Circuito seqüencial com comando de auto. Circuito seqüencial com comando de auto. Circuito seqüencial com comando de auto. Circuito seqüencial com comando de auto----retençãoretençãoretençãoretenção

61

17.15. Circuito hidráulico básico linear:

17.16. Circuito hidráulico básico rotativo:

62

17.17. Circuito hidráulico com controle de velocidade:

17.18. Circuito hidráulico com controle de velocidade:

63

17.19. Circuito hidráulico com aproximação rápida, avanço controlado e retorno rápido: 17.20. Circuito hidráulico em seqüência:

64

17.21. Circuito com contrabalanço:

65

17.22. Circuito hidráulico em seqüência com pressão reduzida para a primeira operação:

66

17.23. Circuito hidráulico em seqüência com velocidade controlada na segunda operação:

67

17.3 Circuitos práticos17.3 Circuitos práticos17.3 Circuitos práticos17.3 Circuitos práticos

17.3.1 17.3.1 17.3.1 17.3.1 –––– HidraulicoHidraulicoHidraulicoHidraulico

68

17.3.2 17.3.2 17.3.2 17.3.2 ---- PneumáticoPneumáticoPneumáticoPneumático

69

70

17.3.3 17.3.3 17.3.3 17.3.3 –––– Pneumátíco e eletropneumáticoPneumátíco e eletropneumáticoPneumátíco e eletropneumáticoPneumátíco e eletropneumático

71

Solução eletropneumatica

72

18181818.0.0.0.0 SIMBOLOGIASIMBOLOGIASIMBOLOGIASIMBOLOGIA HIDRAULICA E PNEUMATICAHIDRAULICA E PNEUMATICAHIDRAULICA E PNEUMATICAHIDRAULICA E PNEUMATICA

73

74

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80

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85

19191919. FORMULAS TÉCNICAS. FORMULAS TÉCNICAS. FORMULAS TÉCNICAS. FORMULAS TÉCNICAS PARA DIMENSIONAMENTOS:PARA DIMENSIONAMENTOS:PARA DIMENSIONAMENTOS:PARA DIMENSIONAMENTOS: 19191919.1 .1 .1 .1 –––– SISTEMASISTEMASISTEMASISTEMA HIDRAULICOHIDRAULICOHIDRAULICOHIDRAULICO

19.1.1 19.1.1 19.1.1 19.1.1 –––– Torque Torque Torque Torque e Potencia Motor Hidraulicoe Potencia Motor Hidraulicoe Potencia Motor Hidraulicoe Potencia Motor Hidraulico

19191919.1.2 .1.2 .1.2 .1.2 Cilindros e SistemasCilindros e SistemasCilindros e SistemasCilindros e Sistemas Hidraulicos Hidraulicos Hidraulicos Hidraulicos

86

19191919.1.3.1.3.1.3.1.3 Calculo da Força Calculo da Força Calculo da Força Calculo da Força e Volume deslocado e Volume deslocado e Volume deslocado e Volume deslocado em Cilindro Hidraulicoem Cilindro Hidraulicoem Cilindro Hidraulicoem Cilindro Hidraulico::::

19191919.1.4 .1.4 .1.4 .1.4 Nomograma para Nomograma para Nomograma para Nomograma para ccccalculo do Diametro Interno de tubulação alculo do Diametro Interno de tubulação alculo do Diametro Interno de tubulação alculo do Diametro Interno de tubulação

hidraulica hidraulica hidraulica hidraulica iiiindustrialndustrialndustrialndustrial::::

87

19191919.2 .2 .2 .2 –––– SISTEMAS PNEUMATSISTEMAS PNEUMATSISTEMAS PNEUMATSISTEMAS PNEUMATIIIICOSCOSCOSCOS 19.2.1 19.2.1 19.2.1 19.2.1 –––– Clindros Pneumáticos Clindros Pneumáticos Clindros Pneumáticos Clindros Pneumáticos

Ftav = Força de avanço teorica Fa = Força de atrito

Consumo de ar num cicloConsumo de ar num cicloConsumo de ar num cicloConsumo de ar num ciclo

QQQQAAAA = (= (= (= (ππππ.D.D.D.D2222/4) . l . (P/4) . l . (P/4) . l . (P/4) . l . (PSSSS + P+ P+ P+ Patmatmatmatm)/ P)/ P)/ P)/ Patmatmatmatm

QQQQRRRR = = = = ππππ.(D.(D.(D.(D2222----dddd2222)/4 . l . (P)/4 . l . (P)/4 . l . (P)/4 . l . (PSSSS + P+ P+ P+ Patmatmatmatm)/ P)/ P)/ P)/ Patmatmatmatm

Patm = Pressão Atmosferica - (kgf/cm2)

D = Diamêtro do Embolo - (cm)

d = Diamêtro da Haste - (cm)

Ps = Pressão de Serviço - (kgf/cm2)

l = Numero de ciclos do pistão/min x curso do pistão - (cm/min)

QA = Vazão no avanço - (lpm); QR = Vazão no retorno – (lpm)

88

19191919.2.2.2.2.2.2.2.2 ---- Tabela de CTabela de CTabela de CTabela de Consumo de ar e Força Efetivaonsumo de ar e Força Efetivaonsumo de ar e Força Efetivaonsumo de ar e Força Efetiva

89

19.2.3 19.2.3 19.2.3 19.2.3 –––– Motores PneumaticosMotores PneumaticosMotores PneumaticosMotores Pneumaticos Potencia e Toque: Potencia e Toque: Potencia e Toque: Potencia e Toque: Cada motor tem uma curva, na qual se pode ler o momento torsor e a

potência de acordo com o número de revoluções. Quando o motor está

parado, sem ar, e quando gira sem carga no eixo (regime de potência

livre), não gera potência. A potência máxima se ganha normalmente

quando o eixo gira na metade do número de revoluções máximo

admissível. No regime de potência livre, o momento torsor é zero e,

quando se começa a frear, o momento aumenta normalmente em forma

linear até que pare. O motor pode permanecer parado com as palhetas em

diferentes posições, porém é impossível conhecer de imediato o momento

torsor ao iniciar suas revoluções. O gráfico indica, sem restrições, o

momento e potência mínimos em um início de partida de um motor de

palhetas.

.

90

19191919.2..2..2..2.4444 ---- Nomograma para calculo do Diâmetro Interno de Rede de Ar Nomograma para calculo do Diâmetro Interno de Rede de Ar Nomograma para calculo do Diâmetro Interno de Rede de Ar Nomograma para calculo do Diâmetro Interno de Rede de Ar ComprimidoComprimidoComprimidoComprimido

91

19191919.3.3.3.3 Dispositivos de controle dos motores elétricoDispositivos de controle dos motores elétricoDispositivos de controle dos motores elétricoDispositivos de controle dos motores elétrico

19.3.1 Esquema de Partida Direta de Motor Indução Trifásico19.3.1 Esquema de Partida Direta de Motor Indução Trifásico19.3.1 Esquema de Partida Direta de Motor Indução Trifásico19.3.1 Esquema de Partida Direta de Motor Indução Trifásico

92

19191919.3.2.3.2.3.2.3.2 Esquema de Partida estrelaEsquema de Partida estrelaEsquema de Partida estrelaEsquema de Partida estrela----triangulo de Motor Indução Trifásicotriangulo de Motor Indução Trifásicotriangulo de Motor Indução Trifásicotriangulo de Motor Indução Trifásico

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19191919....3.3.3.3.3 3 3 3 Guia de seleção do tipo de motor para diferentes cargasGuia de seleção do tipo de motor para diferentes cargasGuia de seleção do tipo de motor para diferentes cargasGuia de seleção do tipo de motor para diferentes cargas::::

94

19191919....3.43.43.43.4 –––– CARACTERISTICASCARACTERISTICASCARACTERISTICASCARACTERISTICAS TECNICASTECNICASTECNICASTECNICAS MOTORES ELETRICOS TRIFASICOS MOTORES ELETRICOS TRIFASICOS MOTORES ELETRICOS TRIFASICOS MOTORES ELETRICOS TRIFASICOS –––– 4 4 4 4 POLOSPOLOSPOLOSPOLOS

* Motores com sobrelevação de temperatura ΔT de 105K. 1) Para obter a corrente em 380V, multiplicar por 0,577. Em 440V, multiplicar por 0,5. 2) Os valores apresentados estão sujeitos à alteração sem aviso prévio. 3) Carcaças 63 e 71: 220/380V ou 440V (ligação estrela)

95

19191919....3.53.53.53.5 Tabela Tabela Tabela Tabela ---- Equações para determinar a corrente nominal (A) paraEquações para determinar a corrente nominal (A) paraEquações para determinar a corrente nominal (A) paraEquações para determinar a corrente nominal (A) para motores de corrente contínua e alternada (monofásicos e trifásicos), a motores de corrente contínua e alternada (monofásicos e trifásicos), a motores de corrente contínua e alternada (monofásicos e trifásicos), a motores de corrente contínua e alternada (monofásicos e trifásicos), a partir potência nominal e aparente, fornecida em CV ou kW.partir potência nominal e aparente, fornecida em CV ou kW.partir potência nominal e aparente, fornecida em CV ou kW.partir potência nominal e aparente, fornecida em CV ou kW.

19191919.4.4.4.4 OBSERVAÇÕES:OBSERVAÇÕES:OBSERVAÇÕES:OBSERVAÇÕES: 1 – OS PROJETOS ELETRICOS ALÉM DE SEREM EXECUTADOS CONFORME AS NORMAS ESPECIFICAS PERTINENTES DEVEM SE ORIENTAR PELOS CRITÉRIOS ESTABELECIDOS NA NORMA REGULAMENTARORA NORMA REGULAMENTARORA NORMA REGULAMENTARORA NORMA REGULAMENTARORA NR 10.NR 10.NR 10.NR 10. 2 – OS PROJETOS DE EQUIPAMENTOS E VASOS DE PRESSÃO ALÉM DE SEREM EXECUTADOS CONFORME AS NORMAS ESPECIFICAS PERTINENTES DEVEM SE ORIENTAR PELOS CRITÉRIOS ESTABELECIDOS

PELA NORMA REGULAMENTADORANORMA REGULAMENTADORANORMA REGULAMENTADORANORMA REGULAMENTADORA NR 13.NR 13.NR 13.NR 13.

20202020.... BIBLIOGRAFIA:BIBLIOGRAFIA:BIBLIOGRAFIA:BIBLIOGRAFIA:

Apostila Controle Eletrohidraulico e Eletropneumático – IFSC Manual M2001-1 BR – Tecnologia Hidráulica Industrial – PARKER Apostila de Automação Escola Tec. Estadual Republica – Depto. Mecânica Apostila Comandos Elétricos – DLB MAGCE Catálogos de Motores e Componentes elétricos - WEG e SIEMENS Manual Tecnologia Eletropneumática Industrial Parker Apostila M1001 BR – Tecnologia Pneumática Industrial Parker Tecnologia Ar Comprimido Bosh Coletanea de Formulas Hidraulicas – Rexroth