etec - hidráulica, pneumática, noções de comandos elétricos
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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
3
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
13
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:
17
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
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80
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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
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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
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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
93
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