Curso Técnico em Eletromecânica
Sistemas Eletro-Hidropneumáticos
Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidente da Confederação Nacional da Indústria
José Manuel de Aguiar Marns Diretor do Departamento Nacional do SENAI
Regina Maria de Fáma Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI
Alcantaro Alcantar o Corrêa Presidente da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina
Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC
Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC
Marco Antônio Docia Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC
Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidente da Confederação Nacional da Indústria
José Manuel de Aguiar Marns Diretor do Departamento Nacional do SENAI
Regina Maria de Fáma Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI
Alcantaro Alcantar o Corrêa Presidente da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina
Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC
Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC
Marco Antônio Docia Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC
Confederação Nacional das Indústrias Confederação Serviço Nacional de Aprendizag Aprendizagem em Industrial
Curso Técnico em Eletromecânica
Sistemas Eletro-Hidropneumáticos Guilherme de Oliveira Camargo
Florianópolis/SC 2010
É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consenmento do editor. Material em conformidade com a nova ortograa da língua portuguesa.
Equipe técnica que parcipou da elaboração desta obra Coordenação de Educação a Distância
Design Educacional, Ilustração,
Beth Schirmer
Projeto Gráco Editorial, Diagramação Equipe de Recursos Didácos SENAI/SC em Florianópolis
Revisão Ortográca e Normazação Contextual Serviços Editoriais
Autor Coordenação Projetos EaD
Guilherme de Oliveira Camargo
Maristela de Lourdes Alves
Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis
C172s Camargo, Guilherme de Oliveira Sistemas Eletro-Hidropneumáticos / Guilherme de Oliveira Camargo. – Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 119 p. : il. color ; 28 cm. Inclui bibliografias e anexos. 1. Hidráulica. 2. Pneumática. 3. Ar comprimido. 4. Eletromagnetismo. I. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. II. Título. CDU 621.22+621.5
SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Rodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SC CEP: 88034-001 Fone: (48) 0800 48 12 12 www.sc.senai.br
Prefácio Você faz parte da maior instituição de educação prossional do estado. Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conectadas e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina. No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, de senvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho. Com acesso livre a uma eciente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro prossional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade. Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movimento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as necessidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Educação por Competências, em todos os seus cursos. É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualicados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com animações, tornando a aula mais interativa e atraente. Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.
Sumário ConteúdoFormavo 11 Apresentação
14
22
Unidade de estudo 4
Composição de um Sistema Hidráulico
13
Composição de um Sistema Pneumáco
23
Seção 1 - Reservatório
39
Seção 1 - Compressores
Introdução
24
Seção 2 - Bombas de deslo-
40
Seção 2 - Redes de
15
Seção 1 - Sistemas manuais
15
Seção 2 - Sistemas
automazados
camento posivo direcionais hidráulicas 28
29
Grandezas Físicas da Hidráulica e da Pneumáca
30
Seção 7 - Fluidos hidráulicos
31
Seção 8 - Filtros hidráulicos
32
Seção 9 - Atuadores para
Seção 1 - Pressão
18
Seção 2 - Vazão
Seção 2 - Princípio da
mulplicação de energia
42
Seção 5 - Atuadores para
sistemas pneumácos
Seção 6 - Válvulas
Unidade de estudo 5
Fundamentos da Pneumáca
Fundamentos da Hidráulica
21
Seção 4 - Válvulas direcionais
pneumácas
44
35
Seção 1 - Introdução
35
Seção 2 - Caracteríscas da
pneumáca
Unidade de estudo 7
Fundamentos da Eletrotécnica
sistemas hidráulicos
Unidade de estudo 3
Seção 1 - Introdução
41
reguladoras de pressão
34
21
Seção 3 - Unidade de conser-
vação de ar
Seção 5 - Válvulas
Unidade de estudo 2
17
41
Seção 4 - Válvulas de
retenção 29
distribuição do ar comprimido
Seção 3 - Válvulas
reguladoras de vazão
20
Unidade de estudo 6
Unidade de estudo 1
26
16
38
45
Seção 1 - Grandezas elétricas
51
Seção 2 - Eletromagnesmo
54
Unidade de estudo 8
Princípio das Técnicas de Comando 55
Seção 1 - Denição de co-
70 Unidade de estudo 10 Eletroválvulas 71
Seção 1 - Introdução
72
Seção 2 - Válvula direcional
Seção 2 - Representação das
72
73
Elementos Eletrohidropneumácos Seção 1 - Botoeiras
61
Seção 2 - Relés e contatores
62
Seção 3 - Relés
temporizadores 62
Seção 4 - Contador digital de
74 Unidade de estudo 11 Especicação de Segurança e Proteção
Seção 5 - Limitador de curso
63
Seção 6 - Sensores
67
Seção 7 - Detectores de
pressão 68
Seção 8 - Transdutores ele-
trônicos de pressão 69
Seção 9 - Transdutores
eletrônicos de posição
80
Seção 1 - Tipos de
proteção de meios de serviços elétricos 76
Seção 2 - Letras de
idencação para elementos elétricos 77
Seção 3 - Idencação dos
circuitos eletro-hidropneumácos
Seção 2 - Circuito de
comando de um cilindro de dupla ação 80
Seção 3 - Circuito de
comando bilateral Seção 4 - Circuito de
comando com ciclo connuo 81
Seção 5 - Circuito de
comando de um cilindro de simples ação com autorretenção elétrica 81
75
Seção 1 - Circuito de
comando de um cilindro de simples ação
81
impulso 62
Seção 4 - Válvula direcional
pneumáca de acionamento indireto
Unidade de estudo 9
61
Seção 3 - Válvula direcional
pneumáca de acionamento direto
sequências de movimentos
60
79
hidráulica pré-operada
mando 57
78 Unidade de estudo 12 Elementos Eletrohidropneumácos
Seção 6 - Circuito de coman-
do de um cilindro de dupla ação com temporização
82 Unidade de estudo 13 Métodos para Elaboração de Circuitos Eletro-pneumácos Sequenciais
94 Unidade de estudo 14
83
Seção 1 - Método intuivo
95
84
Seção 2 - Primeira solução
86
Seção 3 - Segunda solução
86
Seção 4 - Método
minimização de contatos (sequência mínima) 88
Seção 5 - Método
maximização de contatos (cadeia estacionária) 89
Introdução à Automação com Controlador Lógico Programável Seção 1 - Estrutura de um
CLP 96
Seção 2 - Linguagens de
programação 97
Seção 3 - Diagrama Ladder
Finalizando
99
Referências
101
Anexos
103
Seção 6 - Montando o
circuito
10
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Conteúdo Formativo Carga horária da dedicação Carga horária: 105 horas
Competências Interpretar e executar projetos de automação industrial para montagem e manutenção de máquinas e equipamentos.
Conhecimentos ▪
Componentes e acessórios eletropneumácos e eletro-hidráulicos.
Circuitos e diagramas eletropneumácos e eletro-hidráulicos, simbologia, uni dades de medida e grandezas mecânicas. ▪
▪
▪
▪
▪
Compressores e redes de ar. Bombas e uidos. Sofwares especícos.
Princípios de automação (CLP, sensores e atuadores).
Habilidades Interpretar e aplicar normas técnicas regulamentadoras de preservação ambiental. ▪
Idencar os componentes e acessórios de sistemas eletropneumácos e eletro-hidráulicos. ▪
▪
▪
Ulizar técnicas da matemáca aplicada. Ulizar catálogos e tabelas técnicas.
Idencar e prospectar melhorias nas instalações de sistemas eletropneumácos e eletro-hidráulicos. ▪
Elaborar leiautes, diagramas e esquemas de sistemas eletropneumácos e eletro-hidráulicos. ▪
▪
▪
▪
Aplicar sofwares especícos. Selecionar e realizar programas básicos em CLP. Idencar caracteríscas de sensores e atuadores.
SISTEMAS ELETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
11
Atudes ▪
▪
▪
▪
▪
12
Zelo no manuseio dos equipamentos e instrumentos de medição. Uso racional de insumos e tratamentos de resíduos. Adoção de normas de segurança do trabalho. Proavidade e organização. Conservação do laboratório e equipamentos.
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Apresentação Hoje, na indústria, dicilmente você encontrará equipamentos que uti lizem apenas uma forma de acionamento em seu funcionamento, nor malmente são utilizadas várias formas para se acionar um equipamento. A eletro-hidropneumática associa os sistemas hidráulicos, pneumáticos e elétricos por meio da utilização de conversores de sinais e elementos de comandos. Atualmente, devemos nos preocupar com soluções abrangentes no desenvolvimento de nossos equipamentos e processos, mas para isso ser possível é necessário conhecer as tecnologias existentes no mercado para solucionar os problemas. Dicilmente as melhores soluções a serem uti lizadas num processo virão de uma única técnica, daí a importância de conhecer cada vez mais a interligação entre elas. O objetivo deste material é fornecer conhecimentos para o desenvolvi mento da técnica de comandos eletro-hidropneumáticos, pois cada vez mais as empresas necessitam estar preparados para inovar seus proces-
sos, aumentando a sua produtividade. Aqui iremos abordar os assuntos: fundamentos da hidráulica e pneumática; componentes hidráulicos e pneumáticos; fundamentos da eletrotécnica; princípios da técnica de comandos; componentes eletropneumáticos, eletro-hidráulicos e elétricos; representação das sequências de movimentos; princípios de automação com CLP; confecção e montagem de circuitos de comandos eletro-hidropneumáticos utilizando lógica de relés e controlador lógico programável; simbologia dos componentes elétricos, pneumáticos e hidráulicos. ▪
▪
Guilherme de Oliveira Camargo Guilherme de Oliveira Camargo é especialista em Automação Industrial pelo Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial, com formação superior em Automação Industrial pela mesma instuição e formação técnica em Mecânica de Manutenção pela Escola Técnica Federal de Santa Catarina. É colaborador do SENAI/SC há 20 anos, tendo atuado como instrutor de ensino industrial na unidade móvel de acionamentos eletro-hidropneumácos e no SENAI/SC nos cursos de Tecnologia e Especialização em Automação Industrial. Parcipou diretamente na elaboração e organização de material didáco dos cursos de Automação do SENAI/SC. Ministrou cursos para empresas do Estado e para os prossionais do SENAI.
▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
Aproveite bem estes conhecimentos. Bom estudo!
SISTEMAS ELETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
13
Unidade de estudo 1 Seções de estudo Seção 1 – Sistemas Manuais Seção 2 – Sistemas Automazados
Introdução SEÇÃO 1 Sistemas Manuais O primeiro tipo de acionamento a
ser estudado é o manual. Durante esta seção você será apresentado às principais características deste tipo de acionamento. Sabendo de suas limitações físicas, o homem tem criado, ao longo da história, mecanismos que lhe permitem ampliar seus poderes naturais e, com a utilização de fontes de energias alternativas, o homem construiu máquinas movidas pela força animal, eólica e da água. Com o surgimento das máquinas a vapor, muitos limites foram ultrapassados, principalmente nas áreas de transporte (barcos a vapor e trens) e na fabricação de bens de consumo. A força das máquinas a vapor foi uma das principais bases para a Revolução Industrial, que se iniciou na Inglaterra no século XIX. Até poucas décadas atrás, o comando e controle dessas máquinas e equipamentos eram feitos por operadores humanos. Essa associação, na qual a máquina fornece força e o homem o pensa mento, é denominada de maquinismo. No maquinismo o operador, dis pondo dos dados de aparelhos de medida e de informações diversas, faz correções durante o processo de produção para atingir, da melhor forma possível, um objetivo determinado. Um exemplo é o torneiro mecânico que comanda os movimentos do seu torno de
acordo com a forma que a peça fabricada vai tomando, em função das medidas que realiza periodicamente. Esse modelo produti-
vo exige do operário movimento repetitivo, monótono e rápido. Submetidos a situações de grande estresse, os operários podem co meter falhas que resultam muitas vezes em sérios prejuízos. Nesta seção você viu como o
acionamento manual é usado no trabalho. Na seção seguinte você será apresentado a sistemas com aciona-
mento automatizado.
SEÇÃO 2 Sistemas Automazados Você sabe o que é um sistema automatizado? Nesta seção você es-
tudará este tipo de sistema e suas vantagens em relação aos sistemas manuais. Com a evolução da eletrônica, que possibilitou a criação dos sistemas de telecomunicações e computacionais, surgiram novas tecnologias que permitiram a criação de equipamentos que não só substituem a força muscular do homem, mas também têm a capacidade de tomada de decisões. A essas tecnologias é dado o nome de auto mação. A automação se baseia na utilização de equipamentos capazes de realizar controles e autocorreções por meio de sensores e ações similares às do ser humano. A automação traz as seguintes vantagens: ▪
▪
exibilidade – alterações
rápidas na forma de produção; ▪
aumento da produção –
pelo melhor aproveitamento do tempo e aumento da velocidade de operação das máquinas e processos; valorização do trabalho do ser humano – substituição do ▪
homem em trabalhos repetitivos executados em longos períodos nos quais o homem é levado à exaustão física e psicológica, e também em trabalhos insalubres e de alta periculosidade. É importante salientar que a automação de um processo produvo não garante o aumento da produvidade ou da qualidade dos produtos, mas sim da repeção dos processos.
Nesta seção foram listadas as vantagens dos sistemas automáticos em relação aos manuais, como melhor repetição, exibilidade e aumento da produção. Além de substituir o homem em trabalhos repetitivos. Na Unidade 1 você foi apresentado aos sistemas de acionamen-
tos manuais e automáticos e pôde perceber a diferença entre eles e suas aplicações. Na próxima unidade você estudará algumas grandezas físicas fundamentais na hidráulica e na pneumática.
repetição – processo unifor-
me mantém as características dos produtos; SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
15
Unidade de estudo 2 Seções de estudo Seção 1 – Pressão
Seção 2 – Vazão
Grandezas Físicas da Hidráulica e da Pneumática Você verá a seguir as principais grandezas físicas, seus conceitos e unidades de medida para que possa compreender melhor o funcionamento dos sistemas hidráulicos e pneumáticos.
Pressão: é a força exercida
por unidade de área.
SEÇÃO 1 Pressão Nesta seção, pressão será o tema estudado. Entre outros destaques você aprenderá os tipos de pressão, as unidades de pressão e a classicação dos sistemas quanto à pressão.
Figura 1 - Fórmulas para Cálculo da Pressão, Força e Área Fonte: Uggioni (2002, p. 12).
Em um sistema hidráulico ou pneumático, a função da bomba hidráu lica ou do compressor é fornecer vazão ao sistema. A pressão resultará de qualquer oposição à passagem do uido, por exemplo, se a válvula abaixo estiver totalmente aberta não temos pressão, mas à medida que a fechamos, começamos a vericar um aumento gradativo da pressão.
Figura 2 - Restrição na Tubulação Fonte: SENAI/SC (2004, P. 26).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
17
Existem três pos de pressão. São elas: pressão atmosférica – é o peso da coluna de ar da atmosfera em 1 cm² de área;
Classicação dos siste mas quanto à pressão
▪
▪
pressão relava – é a pressão registrada no manômetro;
▪
pressão absoluta – é a soma da pressão manométrica com a
pressão atmosférica.
De acordo com a National Fluid Power Association (NFPA), classicamos os sistemas quanto à pressão da seguinte forma: Tabela 2 - Classicação dos sistemas quanto à pressão
Unidades de pressão Unidade
0 a 14 bar
Baixa pressão
14 a 35 bar
Média pressão
Bar
35 a 84 bar
Média alta pressão
PSI
84 a 210 bar Acima de 210 bar
Símbolo
Atmosfera
Atm
Quilograma-força por cenmetro quadrado Báreas Pounds per square inches = lb/pol2 ou Libras por
polegadas ao quadrado Pascal – unidade do SI
Kgf/cm²
Pa
Quadro 1 - Unidades de Pressão Fonte: SENAI/SC (2004, p. 27).
Alta pressão Extra-alta pressão
Fonte: Racine (1987, p. 10).
Conversão das unidades de pressão
Para converter as unidades de pressão, pegue o valor da unidade conhecida na coluna e multiplique pelo valor da unidade solicitada na linha.
Nesta seção você foi apresentado ao tema pressão, tendo acesso, in-
clusive, a fórmulas para cálculo da pressão, força e área. A próxima seção abordará o tema vazão.
Tabela 1 - Conversão das unidades de pressão
UNIDADES ATM Kgf/cm² bar PSI Pa
ATM kgf/cm² 1 1,033 0,968 1 0,987 1,02 0,068 0,07 0,0000098 0,0000102
Fonte: SENAI/SC (2004, p. 27).
bar 1,013 0,981 1 0,069 0,00001
PSI 14,69 14,23 14,5 1 0,000145
Pa 101325 98100 100000 6896 1
SEÇÃO 2 Vazão A Seção 2 estuda a vazão, fornecendo a você a denição do tema, a tabela de conversão das unidades de vazão para a hidráulica e a relação entre as unidades de vazão para a pneumática. Q = V/t Q = Vazão V = Volume deslocado t = tempo
18
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Tabela de conversão das unidades de vazão para a hidráulica
Vazão: é o volume deslocado em função do tempo.
Tabela 3 - Conversão das unidades de vazão para a hidráulica Unidades
Galões por minuto Decímetro cúbico por segundo Pés cúbicos por hora
Símbolo
Conversão
GPM
1 GPM = 3,785 l/min = 0,2271 m3/h
dm3/seg
1 dm3/seg = 1 l/seg =15,8502 GPM
3/h
1 3/h = 0,472 l/min = 0,125 GPM
Fonte: SENAI/SC (2004, p. 28).
Unidades de vazão para a pneumáca ▪
L/s: litros por segundo.
▪
L/min: litros por minuto.
▪
m³/min: metros cúbicos por minuto.
▪
m³/h: metros cúbicos por hora.
▪
cfm: ( cubic feet for minute ), pcm.
Relação entre as unidades de vazão para a pneumáca Tabela 4 - Relação entre as unidades de vazão para a pneumáca Para converter
Em
Mulplicar por
pcm
cfm
1
pcm
L/s
0,4720
pcm
m³/min
0,02832
pcm
m³/h
1,69923
L/s
m³/min
0,06
L/s
pcm
2,1186
m³/min
pcm
35,31
Fonte: Parker (2008, p. 9).
Como continuação dos seus estudos, na próxima unidade você será apresentado à ciência que estuda os uidos em escoamento e sob pressão: a hidráulica.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
19
Unidade de estudo 3 Seções de estudo Seção 1 – Introdução
Seção 2 – Princípio da Mulplicação de Energia
Fundamentos da Hidráulica Nas duas seções desta unidade você estudará os fundamentos da hidráulica. A primeira seção faz uma introdução ao tema, enquanto a segunda trata do princípio da multiplicação de energia.
SEÇÃO 1
Figura 3 - Princípio de Pascal
Introdução
Fonte: Uggioni (2002, p. 11).
A hidráulica é a ciência que estuda os uidos em escoamento e sob pressão, e divide-se em duas: hidrostáca – estuda os uidos sob pressão; ▪
hidrodinâmica – estuda os uidos em escoamento. ▪
Em 1795, Joseph Bramah criou a primeira prensa hidráulica manual, aplicando o princípio de Pascal.
SEÇÃO 2 Princípio da Mulplicação de Energia Se aplicarmos uma força de 10 kgf em uma área de 1 cm 2, teremos uma pressão de 10 Kgf/cm2, que atuando em uma área de 100 cm2 suportará uma carga de 1.000 Kgf.
Quando falamos em uido, estamos falando de qualquer substância no estado líquido ou gasoso capaz de escoar e assumir a for-
ma do recipiente que a contém. O termo hidráulica deriva da raiz grega HIDRO que signica água. Hoje, entende-se por hidráulica a transmissão, o controle de forças e os movimentos por meio de uidos líquidos (óleos mine-
rais e sintéticos). Em 1648, Blaise Pascal enunciou a lei que rege os princípios dos sistemas hidráulicos: “A pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido estático é a mesma em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais”.
Figura 4 - Mulplicação de Energia Fonte: Racine (1987, p. 14).
estudou os fundamentos da hidráulica e viu como ela é aplicada para multiplicar forças. Continue seus estudos na Unidade 4, lá você conhecerá como um sistema hidráulico é composto. Nesta unidade você
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
21
Unidade de estudo 4 Seções de estudo Seção 1 – Reservatório
Seção 2 – Bombas de Deslocamento posivo Seção 3 – Válvulas Direcionais hidráulicas Seção 4 – Válvulas de Retenção
Seção 5 – Válvulas Reguladoras de Vazão Seção 6 – Válvulas Reguladoras de Pressão Seção 7 – Fluidos Hidráulicos Seção 8 – Filtros Hidráulicos Seção 9 – Atuadores para
Sistemas Hidráulicos
Composição de um Sistema Hidráulico Nesta unidade você irá estudar a composição de um sistema hidráulico. Ao longo de 9 seções você acompanhará uma abordagem completa so-
bre este tipo de sistema. Um sistema hidráulico, independente do trabalho que irá realizar, é composto dos grupos seguintes. Acompanhe.
SEÇÃO 1 Reservatório Nesta seção você estudará as características do reservatório em
um sistema hidráulico.
Figura 5 - Composição do Sistema Hidráulico Fonte: Parker (2008, p. 5).
As fontes de energias normalmente utilizadas são energia elétrica (motor elétrico) e energia térmica (motor a combustão). O grupo de geração que transforma energia mecânica em energia hidráulica é constituído pelas bombas hidráulicas, entre outros componentes. O grupo de controle que regula e direciona a energia hidráulica é composto de válvulas dire cionais e reguladoras de vazão e pressão. No grupo de atuação, encon traremos os atuadores, que podem ser cilindros, osciladores e motores. O grupo de ligação responsável pela transmissão da energia hidráulica é composto por conexões, tubos e mangueiras.
Sua principal função é armazenar o uido hidráulico e como regra geral (práca) deve conter duas a três vezes a vazão da bomba. Conectados ao reservatório encontraremos linhas de sucção, retorno e dreno. Quando as linhas não possuírem ltros nas extremidades, devem ser cortadas a 45º e montadas para a parede do reservatório facilitando o uxo normal do uido.
Figura 7 - Reservatório Fonte: Festo Didacc (2001, p. 76).
No reservatório encontraremos
Figura 6 - Sistema Hidráulico
a tampa de inspeção, o bocal de enchimento, o respiro, o visor de nível e no seu interior a pla ca deetora (chicana), que tem a função de reduzir a turbulência e evitar que o uido de retorno seja sugado sem antes ter circulado pelo reservatório para trocar calor e decantar impurezas. SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
23
Simbologia Reservatório aberto
Reservatório pressurizado
SEÇÃO 2 Bombas de Deslocamento Posivo A Seção 2 aborda bombas de deslocamento positivo, bombas que, teoricamente, fornecem vazão independente da pressão. As bombas de deslocamento po sitivo podem ser de engrenagens, de palhetas ou de pistões.
Figura 8 - Bomba de Engrenagem Fonte: Festo Didacc (2001, p. 72).
Caracteríscas Rendimento de 80 a 85%
Deslocamento pico de 250 cm3/r
Pressão pica de 250 bar
Apenas deslocamento xo
Geralmente ruidosa
Boa resistência à contaminação
Compacta e de pouco peso
Pouca possibilidade de manutenção
Baixo custo
Resistente aos efeitos da cavitação
Bombas de engrenagens
Compostas de uma carcaça com orifícios de entrada e saída do uido e um mecanismo de bom-
beamento (engrenagem movida e motora). Com o desengrena mento das engrenagens motora e movida, o uido é conduzido da entrada para a saída nos vãos formados pelos dentes das en-
grenagens e as paredes internas da carcaça da bomba; com o engrenamento das engrenagens, o uido é forçado para a saída da bomba.
Simbologia De deslocamento xo unidirecional
Bombas de palhetas Seu mecanismo de bombeamento é composto de um rotor, palhetas, anel e placas com aberturas de entradas e saídas, além do mecanismo de ajuste de pressão e vazão.
Figura 9 - Bomba de Palheta Fonte: Racine (1987, p. 141).
24
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Caracteríscas Rendimento 75% a 80% Montagem múlpla e simples
Bombas de pistões Estas bombas geram uma ação de bombeamento devido ao deslocamento de pistões no interior de um tambor cilíndrico.
Gama para controle da bomba Baixo custo Pouca tolerância às impurezas Deslocamento pico 100 cm3/r Pressão pica 160 bar Pouco ruidosa Vazão uniforme
Simbologia Bomba de deslocamento xo unidirecional
Figura 10 - Bomba de Pistões Fonte: Racine (1987, p. 144).
Bomba de deslocamento variável unidirecional com compensação de pressão
Caracteríscas Rendimento em torno de 95% Deslocamento pico 500 cm3/r Alta eciência total Vazão xa ou variável Pouca tolerância a impurezas Pressão pica 700 bar Possibilidade de montagem múlpla Compacta
Simbologia Bomba de deslocamento xo unidirecional Bomba de deslocamento variável unidirecional com compensação de pressão Bomba de deslocamento variável bidirecional com compensação de pressão
Nesta seção você estudou as bombas de deslocamento posi-
tivo. Continue seus estudos na próxima seção, com as válvulas direcionais hidráulicas.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
25
SEÇÃO 3 Válvulas Direcionais Hidráulicas Agora que você já estudou as bombas, conhecerá a composição e a simbologias das válvulas. As válvulas são compostas de um corpo com ligações internas que são conectadas e desconectadas por uma parte móvel que é o car -
retel. Para identicar a simbologia de uma válvula devemos considerar o número de posições, vias, posição normal e o tipo de acio namento. Figura 11 - Válvulas Direcionais Fonte: Parker (2008, p. 71).
Número de posições: idencamos pelo número de quadrados da simbologia e devemos saber que uma válvula direcional deve ter no mínimo duas posições.
Número de vias: corresponde ao número de conexões úteis que uma determinada válvula possui.
26
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Tipos de centro: podem ser abertos ou fechados.
Depois de ter sido apresentado, nesta seção, às válvulas direcionais hidráulicas, veja na Seção 4 as válvulas de retenção.
Tipos de acionamento: podem ser manuais ou automácos.
Alavanca
Mola
Botão
Detente
Pedal
Solenóide SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
27
Válvula de retenção simples: bloqueiam a passagem do uxo em um sendo, permindo o uxo reverso livre. Válvula de retenção pilotada: permite o uxo em
uma direção, sendo que na direção contrária só exisrá uxo quando o êmbolo de pilotagem receber pressão e abrir a válvula principal.
SEÇÃO 4 Válvulas de Retenção Nesta seção você irá estudar as válvulas de retenção, válvulas de construção simples e pequenas se comparadas a outros componentes hidráulicos, mas com funções importantes. Válvulas de retenção possuem construção simples e são pequenas quando comparadas a outros componentes hidráulicos, mas desenvolvem várias funções importantes nos sistemas hidráulicos, sendo a segurança a principal delas.
Figura 12 - Válvula de Retenção Simples Fonte: Festo Didacc (2001, p. 125).
Figura 13 - Válvula de Retenção Pilotada Fonte: Racine (1987, p. 144).
Você estudou, nesta seção, as válvulas de retenção, sua utilidade e os principais tipos existentes. Estude, a seguir, as válvulas reguladoras de vazão.
28
CURSOS TÉCNICOS SENAI
SEÇÃO 5 Válvulas Reguladoras de Vazão Você já estudou as válvulas direcionais hidráulicas e as válvulas de retenção, agora irá estudar, nesta seção, as válvulas reguladoras de vazão. As válvulas reguladores de vazão são usadas em sistemas hidráulicos quando existe a necessidade de reduzir a velocidade dos atuadores. Os tipos são: válvulas unidirecionais, bidirecionais com orifício de passagem xo, regulável e com compensação de temperatura e pressão.
Figura 14 - Válvula Reguladora de Vazão Fonte: Festo Didacc (2001, p. 134).
Esta seção abordou mais um tipo de válvula, as válvulas reguladoras de vazão, usadas para reduzir a velocidade dos atuadores. Agora, avance e estude as válvulas reguladoras de pressão na Seção 6.
SEÇÃO 6 Válvulas Reguladoras de Pressão A Seção 6 mostra as válvulas reguladoras de pressão, cujo nome já explica sua função. As válvulas reguladoras de pressão controlam a pressão de um sistema hidráulico. Elas são de posicionamento innito, ou seja, podem assumir diversas posições, desde totalmente aberta até totalmente fechada.
Figura 15 - Válvula Reguladora de Pressão Fonte: Parker (2008, p. 109). SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
29
A pressão de trabalho age contra um elemento de vedação que é mantido pressionado contra a sede por meio de uma mola. Quando a pressão de trabalho for maior do que a força da mola, o elemento de vedação se afasta da sede, deslocando o excesso de pressão ao tanque. Nesta seção você estudou as vál vulas reguladoras de pressão. A próxima seção lhe orientará quanto aos uidos hidráulicos.
Tipos de uidos e suas caracteríscas.
SEÇÃO 7 Fluidos Hidráulicos Agora você irá estudar funções, tipos e características dos uidos hidráulicos. O uido hidráulico tem como função:
Transmir energia Lubricar Vedar Trocar calor
Um bom uido hidráulico, com uma boa ltragem, contribuirá muito para o aumento da vida útil dos componentes. O mais usado é o óleo mineral a base de petróleo, que recebe aditivos em sua composição para adequá-lo ao uso em sistemas hidráulicos.
30
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Figura 16 - Caracteríscas dos Fluidos Fonte: Festo Didacc (2001, p. 59).
Os aditivos são produtos químicos que adicionados ao óleo melhoram suas características ou criam novas características. Como exemplos temos: antiespumante, inibidores de corrosão, antidesgaste, etc. Apesar de não existirem normas nem diretrizes legais que denam a compatibilidade de um uido com o meio ambiente, já se verica na prática a utilização dos uidos não poluentes, como os biodegradáveis.
A viscosidade é a resistência do uido em escoar. Se um uido escoa facilmente, sua viscosidade é baixa, pode-se dizer que é no ou pouco encorpado. Um uido que escoa com diculdade tem alta viscosidade, portanto, podese dizer que é grosso ou muito encorpado. Nesta seção você estudou os uidos hidráulicos. A próxima seção apresentará os ltros hidráulicos.
SEÇÃO 8 Filtros Hidráulicos Durante esta seção você será apresentado às características dos ltros hidráulicos. Os ltros hidráulicos possuem a função de reter as partículas insolúveis do uido. Os ltros, bem como os elementos ltrantes, podem ser de diversos tipos e mo-
delos, recomenda-se que o ltro seja dimensionado para permitir a passagem de no mínimo três vezes a vazão do sistema. O ltro no sistema hidráulico é muito importante, pois em estudos realizados cou provado que entre 70 e 80% dos problemas acorridos em sistemas hidráulicos estão relacionados à qualidade do óleo.
Figura 17 - Filtros Hidráulicos Fonte: Parker (2008, p. 34).
Filtros hidráulicos
Tipos de ltros: ▪
de sucção – 100 a 150 mícrons, são os ltros montados entre o
reservatório e a bomba; ▪
de pressão – 0,1 a 20 mícrons, são ltros montados antes de
alguns componentes que requeiram um grau de ltragem mais apurado, como servoválvulas, motores de pistões axiais, válvulas proporcionais, entre outros; ▪
de retorno – 40 a 80 mícrons, são os ltros montados na linha de
retorno do uido para o reservatório.
O menor limite de visibilidade para o olho é de 40 mícrons. Em outras palavras, uma pessoa normal pode enxergar uma partícula que mede 40 mícrons, no mínimo. Isso signica que não conseguimos determinar as condições de um uido sem a utilização de equipamentos adequados. O próximo passo em seu estudo será conhecer os atuadores para sistemas hidráulicos.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
31
SEÇÃO 9 Atuadores para Sistemas Hidráulicos Você sabe o que são atuadores para sistemas hidráulicos? Conhece sua função?
Os atuadores possuem como função a conversão de energia hidráulica em energia mecânica linear ou rotativa, dependendo de seu tipo constr utivo. Veremos a seguir os atuadores mais comuns de serem encontrados na indústria. Atuador linear de dupla ação
Realiza trabalho nos dois sentidos (avanço e retorno). Simbologia Atuador linear de dupla ação
Figura 18 - Atuador Linear de Dupla Ação Fonte: Racine (1987, p. 77).
Atuador rotavo de engrenamento externo Simbologia Atuador rotavo
Figura 19 - Atuador Rotavo Fonte: Racine (1987, p. 134).
32
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Oscilador de pinhão e cremalheira Simbologia
Oscilador
Figura 20 - Oscilador – Racine Fonte: Rexroth Hidráulica (2005, p. 128).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
33
Unidade de estudo 5 Seções de estudo Seção 1 – Introdução
Seção 2 – Caracteríscas da Pneumáca
Fundamentos da Pneumática
Nesta unidade serão abordadas algumas características da pneumática imprescindíveis para que você possa entender o funcionamento
de sistemas dessa natureza.
SEÇÃO 1 Introdução
Trabalha com baixa pressão e alta velocidade (4m/s). Velocidade e força facilmente controladas. Circuito aberto, não possui retorno do ar. Energia facilmente armazená vel e transportável. Fácil instalação e manutenção de equipamentos. Fluido e componentes insensí veis à variação de temperatura. Aplicação altamente exível. ▪
Dos angos gregos provém a expressão PNEUMA, que signica fôlego, vento. Derivando da palavra PNEUMA surgiu o conceito de PNEUMÁTICA, que é a ciência que estuda o movimento dos gases e os seus fenômenos.
▪
▪
▪
▪
A Seção 1 apresenta uma visão geral da pneumática e como foi sua utilização ao longo dos tempos. O ar comprimido é uma das mais antigas formas de transmissão de energia que o homem conhece, empregada e aproveitada para ampliar sua capacidade física. O reconhecimento da existência física do ar, bem como a sua utilização
Embora a base da pneumática seja um dos mais velhos conhecimen tos da humanidade, foi preciso aguardar o século XIX para que
mais ou menos consciente para o trabalho, são comprovados há mi -
SEÇÃO 2
lhares de anos. O primeiro homem que, com certeza, sabemos ter se interessado pela pneumática, isto é, o emprego do ar comprimido como meio auxiliar de trabalho, foi o grego Ktésibios que há mais de 2000 anos construiu uma catapulta a ar comprimido. Um dos primei ros livros sobre o emprego do ar
Caracteríscas da Pneumáca
comprimido como transmissão
de energia data do século I d.C. e descreve equipamentos que foram acionados com ar aquecido.
o estudo de seu comportamento e de suas características se tornas-
se sistemático. Pode-se dizer que somente após o ano 1950 é que ela foi realmente introduzida na produção industrial.
▪
▪
▪
Necessita de tratamento do ar
a ser utilizado. Perdas por vazamento reduzem sua eciência. Fluido compressível provoca movimentos irregulares nos atuadores. Limitação da força máxima de trabalho em função da pressão (3.000 kgf). Escape de ar ruidoso. ▪
▪
▪
▪
estudará as características da pneumática e conhecerá algumas de suas aplicações. A pneumática tem se expandido Nesta seção você
muito e entre suas características
a que mais se destaca é a de que nenhuma outra técnica pode ser empregada de forma tão simples para solucionar os problemas de automação.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
35
Caracteríscas do ar comprimido
Propriedades sicas do ar ▪
▪
Quantidade: o ar, ao ser
comprimido, é encontrado em quantidade ilimitada na atmosfera.
Compressibilidade: propriedade do ar que permite a redução do
seu volume sob a ação de uma força externa, resultando no aumento de sua pressão.
Transporte: o ar comprimido é facilmente transportável por tu▪
bulações, mesmo para distâncias consideravelmente grandes. Não há necessidade de se preocupar com o retorno do ar. Armazenamento: o ar comprimido pode ser sempre armazenado em um reservatório ▪
e, posteriormente, utilizado ou transportado. Temperatura: o trabalho realizado com o ar comprimido é insensível às oscilações de temperatura. Isso garante um funcionamento seguro em situações extremas. Segurança: não existe o perigo de explosão ou de incêndio. Portanto, não são necessárias custosas proteções contra explosões. Velocidade: o ar comprimido, devido à sua baixa viscosidade, é um meio de transmissão de energia muito veloz. ▪
Figura 21 - Compressibilidade do Ar
▪
Elasticidade: propriedade do ar que possibilita voltar ao seu volu-
me inicial uma vez extinta a força externa responsável pela redução de volume.
▪
▪
Figura 22 - Elascidade do Ar
▪
Difusibilidade: propriedade do ar que permite se misturar homo -
geneamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado.
Preparação: o ar comprimido requer boa preparação. Impurezas e umidade devem ser evita▪
das, pois provocam desgaste nos elementos pneumáticos. Limpeza: o ar comprimido é limpo, mas o ar de exaustão dos componentes libera óleo pulveri zado na atmosfera. Custo: estabelecendo o valor 1 para a energia elétrica, a relação com a pneumática e hidráulica é a seguinte: Elétrica < Pneumática < Hidráulica. ▪
▪
36
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Figura 23 - Difusibilidade do Ar
▪
Expansibilidade: propriedade do ar que possibilita ocupar total-
mente o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato. Peso: como toda matéria concreta, o ar tem peso e esse peso é de 1,293 x 10-3 Kgf a 0 C e ao nível do mar. ▪
°
Aplicações da pneumáca A pneumática pode ser usada em todos os seguimentos industriais e de transporte para a realização de movimentos lineares, rotativos e outros. ▪
Movimentos lineares: xar, levantar, alimentar, transportar, abrir,
fechar. ▪
Movimentos rotativos: lixar, furar, cortar, aparafusar, rosquear.
▪
Outros: pulverizar, pintar, soprar, transportar.
Nesta unidade você conheceu os componentes de um sistema hidráuli co: reservatório, bombas e válvulas. Na unidade a seguir você verá esses componentes juntos, formando um sistema.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
37
Unidade de estudo 6 Seções de estudo Seção 1 – Compressores Seção 2 – Redes de Distribuição
do Ar Comprimido Seção 3 – Unidade de Conservação de Ar Seção 4 – Válvulas Direcionais
Pneumácas Seção 5 – Atuadores para
Sistemas Pneumácos
Composição de um Sistema Pneumático
Nesta unidade você unidade você estudará a composição de um sistema siste ma pneumático.
Os rotores são sincronizados por
Assim como vimos na hidráulica, a pneumática também se divide em quatro grupos.
meio de engrenagens, entretanto, existem fabricantes que fazem com que um rotor acione o ou tro por contato direto. O processo mais comum é acionar o rotor macho,, obtendo-se uma velocidamacho de elevada do rotor fêmea.
Figura 24 - Composição do Sistema Pneumáco
SEÇÃO 1 Compressores Você estudará, nesta primeira Você seção da Unidade 6, os compressores, equipamentos utilizados para alcançar pressões de trabalho desejadas. São equipamentos utilizados para a manipulação de uma atmosfera, a uma pressão de trabalho desejada.
Compressor de êmbo lo (pistões)
Este compressor é um dos mais usados e conhecidos, pois ele é apropriado não só para compres-
são a baixas e médias pressões, mas também para pressões altas. O movimento alternativo é transmitido para o pistão por meio de
um sistema virabrequim e biela, fazendo assim o pistão subir e descer. Iniciando o movimento descendente, o ar é aspirado por
meio de válvulas de admissão, preenchendo a câmara de com pressão. A compressão do ar tem início com o movimento de abrir a válvula de descarga, assim o ar é expulso para o sistema.
Figura 26 - Compressor de Parafusos Fonte: Howden (2010).
O ar, à pressão atmosférica, ocupa espaço entre os rotores e, conforme giram o volume compre endido entre eles, o ar é isolado da admissão e transportado para
a descarga.
SEÇÃO 2 Figura 25 - Compressor de Êmbolo Fonte: Festo Didacc (2001, p. 15).
Compressor de parafusos
Este compressor é dotado de uma carcaça na qual giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos convexos e o outro uma depres são côncava, são denominados, respectivamente, rotor macho e fêmea.
Redes de Distribuição do Ar Comprimido Esta seção apresenta as redes de
distribuição de ar comprimido, sequência natural após você ter estudado os compressores compressores.. A rede de distribuição de ar comprimido compreende todas as tubulações que saem do reservatório, passando pelo secador. Uni-
das, as tubulações orientam o ar comprimido até os pontos individuais de utilização. SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTIC ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS OS
39
A rede possui duas funções básicas: ▪
funcionar como um reservatório para atender as exigências locais;
▪
comunicar a fonte com os equipamentos consumidores.
Numa rede distribuidora, para que haja eciência, segurança e econo econo-mia, são importantes três pontos: baixa queda de pressão entre a instalação do compressor e os pontos de ulizações; ▪
▪
apresentar o mínimo de vazament vazamento; o;
▪
boa capacidade de separação do condensado em todo o sistema.
SEÇÃO 3 Unidade de Conservação de Ar Você sabe o que é unidade de Você conservação de ar? Ela se destina a ltrar, regular a pressão. e, em alguns casos, adicionar óleo ao ar antes de ser utilizado nos equipamentos. Após passar por todo o processo de produção, tratamento e distribuição, o ar comprimido deve so frer um último condicionamento, antes de ser utilizado nos equipamentos. Esse condicionamento consiste em ltragem, regulagem da pressão e, em alguns casos, lubricação (que atualmente está deixando de ser utilizada, pois os componentes já possuem lubricação própria). Uma das maneiras de fazer isso acontecer é a instalação da unidade de conservação de ar.
Figura 27 - Rede de Distribuição do Ar Comprimido Fonte: Fargon (2010).
1 Compressor de parafuso
7 Secador
2 Res Resfr fria iado dorr pos poste teri rior or ar ar/a /arr
8 Fil Filtr tros os coa oale lesc scen ente tess (gr (grau au x, y, z) z)
3 Separador de condensado
9 Purgador automáco eletrônico
4 Reservatório
10 Separador de água e óleo
5 Purgador automáco
11 Separador de condensado
6 Pré-ltro coalescente
Nesta seção você foi apresentado às redes de distribuição do ar comprimido, a seguir verá a última etapa de condicionamento de ar.
40
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Figura 28 - Unidade de Conservação de Ar Fonte: Adaptado de Festo Didacc (2001, p. 16).
Nesta seção você aprendeu as funções de uma unidade de con-
servação de ar.
SEÇÃO 4 Válvulas Direcionais Pneumácas Válvulas direcionais pneumáticas, o que é isso? Para que servem? Essa e outras questões serão respondidas nesta seção. Assim como na hidráulica, as válvulas direcionais para a pneumática também são identicadas pelo número de vias, posições, tipo de acio namento, etc. Também possuem a função de direcionar o uido que irá desenvolver diversas funções como, por exemplo, movimentar atuadores lineares e rotativos.
Figura 29 - Válvula Direcional Fonte: Adaptado de Festo Didacc (2001, p. 16).
Idencação para válvulas eletropneumácas Tabela 5 - Idencação de válvulas eletropneumácas
Oricio Norma DIN 24300
Normal ISO 1219
P
Pressão
1
Ulização
A
B
C
2
4
6
Escape
R
S
T
3
5
7
Pilotagem
X
Y
Z
10
12
14
Fonte: Parker (2008, p. 41).
Você acabou de estudar as válvulas direcionais pneumáticas. A seguir, serão mostradas as características dos atuadores para sistemas pneumáticos.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
41
SEÇÃO 5 Atuadores para Sistemas Pneumácos Estude agora, nesta seção, os atuadores para sistemas pneumáticos, componentes com função similar à dos atuadores hidráulicos: transformar a energia pneumática em energia mecânica linear ou ro tativa. Como visto anteriormente em hidráulica, os atuadores pneumáticos também convertem energia pneumática em energia mecânica linear ou rotativa dependendo de seu tipo construtivo. A seguir veremos os tipos mais comuns utili zados na indústria.
Atuador linear de simples ação com retorno por mola Realiza trabalho em um sentido.
Figura 30 - Atuador Linear de Simples Ação Fonte: Festo Didacc (2001, p. 36).
Simbologia Atuador linear de simples ação com retorno por mola
Atuador linear de dupla ação com amortecimento de m de curso Realiza trabalho nos dois sentidos (avanço e retorno).
Figura 31 - Atuador Linear de Dupla Ação Fonte: Festo Didacc (2001, p. 39).
Simbologia Atuador linear de dupla ação com amortecimento de m de curso
42
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Atuador rotavo de palhetas unidirecional Realiza movimento rotativo em um sentido.
Esta unidade abordou os sistemas pneumáticos, sistemas que reúnem os componentes estudados
na unidade anterior. Na unidade seguinte você irá iniciar o estudo das grandezas elétricas e eletromagnéticas.
Figura 32 - Atuador Rotavo Fonte: Festo Didacc (2001, p. 42).
Simbologia Atuador rotavo unidirecional (motor)
Atuador rotavo de palheta bidirecional (oscilador) Realiza movimento rotativo nos dois sentidos com ângulo de rotação limitado.
Figura 33 - Oscilador Fonte: Festo Didacc (2001, p. 41).
Simbologia Atuador rotavo de palheta bidirecional (oscilador)
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
43
Unidade de estudo 7 Seções de estudo Seção 1 – Grandezas Elétrcas Seção 2 – Eletromagnesmo
Fundamentos da Eletrotécnica
A energia elétrica é utilizada em máquinas dos mais diversos tipos. Os elementos elétricos utilizados em comandos também são dos mais variados, desde os relés e contactores até os microprocessadores. Porém para um enten -
O núcleo é o centro do átomo e nele estão os nêutrons (não possuem carga elétrica) e os prótons (possuem carga elétrica posiva). A eletrosfera são camadas ou órbitas formadas pelos elétrons (possuem carga elétrica negava), que se movimentam em torno do núcleo.
dimento perfeito desses compo-
nentes e usufruir a técnica com racionalidade, devemos conhecer os conceitos básicos da eletrotécnica. Através da energia elétrica, podese produzir luz, calor, ação mag nética ou fenômenos químicos. As causas que contribuem para a produção desses efeitos serão facilmente compreendidas se zer-
mos um estudo das partículas que compõem as várias substâncias encontradas na natureza, começando pelos átomos. Sabemos que todas essas substâncias são formadas por átomos. Cada átomo tem um núcleo, ao redor do qual giram os elétrons. Os átomos são partículas extremamente reduzidas, cujo diâmetro é de aproximadamente 1/10.000.000 mm. O diâmetro do núcleo é aproximadamente 1/10.000 do diâmetro do átomo completo e o diâmetro do elétron é aproximadamente 1/10 do diâmetro do núcleo. Os átomos são tão pequenos, que 100 milhões deles, um ao lado do outro, formarão uma reta de 10 mm de comprimento. O átomo é com posto por duas partes. Veja.
Figura 34 - Átomo Fonte: Saggin (2002, p. 3).
SEÇÃO 1 Grandezas Elétricas Nesta seção serão listas as características das grandezas elétricas. Grandezas elétricas são aquelas grandezas que provocam ou são provocadas por efeitos elétricos, ou ainda, que contribuem ou interferem nesses efeitos. As grandezas elétricas são: tensão, corrente, condutância e resistência. A seguir você conhecerá as características de cada uma delas.
Tensão elétrica (representada por E ou U)
Tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Sua unidade de medida é o volt, em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta. Em outras palavras, a tensão elétrica é a “força” responsável pela movi mentação de elétrons. Portanto, a tensão é a tendência que uma carga tem de ir de um ponto para o outro. Normalmente, toma-se um ponto que se considera de tensão zero e mede-se a tensão do res-
to dos pontos relativos ao ponto inicial.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
45
Quando nós aproximamos um material carregado positivamente de um carregado negativamente, ocorre um uxo de elétrons do polo neg ativo para o positivo (sentido real). De forma análoga, podemos dizer que a tensão elétrica é equivalente à pressão de um sistema hidráulico, o líquido se movimentará pelo duto se existir diferença de pressão, a mesma lei vale para a eletricidade, os elétrons se movimentarão pelo condutor se existir diferença de tensão.
Corrente elétrica (representada por I)
É o uxo de elétrons pelo con dutor que ocorre sempre quando houver uma diferença de potencial (tensão), buscando o equilíbrio elétrico. A passagem dos elétrons ocorre naturalmente pelo o de cobre, passando de um áto mo para outro átomo até atingir o outro extremo. Para medir a intensidade da corrente elétrica a unidade de medida é o ampère, representado por A.
Figura 35 - Sistema Hidráulico Fonte: Saggin (2002, p. 5).
A diferença de potencial (ddp) é uma grandeza, portanto, pode ser medida. A unidade de medida utilizada é o volt, representado por V. Ao medir a tensão elétrica, o voltímetro deve ser conectado sempre em paralelo com a fonte geradora ou com a carga consumidora, observado sempre a polaridade e a escala a ser utilizada. As formas mais usadas para a produção de tensão elétrica são: ▪
geração de tensão por indução;
geração de tensão mediante processos eletroquímicos ou eletrólise; ▪
▪
geração de tensão através de calor;
▪
geração de tensão mediante luz (fotoelétrico);
geração de tensão a través da deformação de cristais (piezelétrico). ▪
46
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Ampère é igual a coulomb/seg: 1 A = 1 coulomb/s. 1 (um). Coulomb representa 6,25 x 1.018 elétrons, isso quer dizer, se em um condutor passar a quantidade de elétrons equivalente a um coulomb em um segundo, teremos corrente elétrica igual a um ampère.
Figura 36 - Representação de 1 Coulomb Fonte: Saggin (2002, p. 7).
Tipos de correntes Corrente contínua: corrente que
se mantém constante com relação ao sentido e à intensidade em função do tempo. Na gura abaixo temos a sua representação gráca.
Para a medição de correntes elétricas, é utilizado um instrumento cha mado amperímetro , que deve ser ligado sempre em “série” com o cir cuito como mostra o exemplo abaixo. Resistência (R)
Corrente (l)
(Válvula)
(Fluxo)
) V ( ) o h ã ( s n e T
Figura 37 - Representação da Corrente
Amperimetro
Connua
Corrente alternada: corrente
que muda, periodicamente, de intensidade e sentido, conforme mostrado na gura que segue. Em nossas residências, assim como em grande parte das indústrias, utiliza-se a corrente alternada obtida através de um elemento gerador de corrente alternada.
A Figura 39 - Representação da Medição de Corrente Fonte: Festo Didacc (2001, p. 29).
O corpo humano e o corpo dos animais são condutores elétricos. Se a corrente elétrica ui através do coração, ela produz o que denominamos “brilação dos ventrículos do coração”. A consequência disso é a paralisação do corpo e da respiração. Portanto, é necessário sempre observar as medidas de proteção a m de evitar acidentes. Ação da corrente no homem:
Figura 38 - Representação da Corrente
▪
0,3 mA – limite da insensibilidade;
▪
1 mA – susto;
▪
10 mA – espasmo muscular;
▪
30 mA – a pessoa ca inconsciente;
▪
50 mA – brilação dos ventrículos do coração (morte).
Alternada
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
47
Correntes acima de 50 mA (0,05 A) são perigosas para o homem se o percurso da mesma passar através do coração.
Condutância e resistência
Quando, nos exemplos anteriores, nós falamos sobre a corrente elétrica circulando pelos materiais, para simplicar não citamos a facilidade ou oposição que ela
Figura 40 - Representação da Condutância Fonte: Saggin (2002, p. 9).
poderia encontrar ao atravessar
esses materiais. A facilidade que a corrente elétrica encontra, ao percorrer os materiais, é chamada de condutância. Essa grandeza é representada pela letra (G). Porém os materiais sempre oferecem certa oposição à passagem da corrente elétrica. Essa diculdade que a corrente elétrica encontra ao percorrer um material, ao contrário da condutância, é a resistência elétrica, normalmente representada pela letra (R).
Figura 41 - Representação da Resistência Fonte: Saggin (2002, p. 9).
A condutância é o inverso da resistência
A condutância e a resistência elétrica se manifestam com maior ou menor intensidade nos diversos
tipos de materiais. Por exemplo: no cobre, a condutância é maior que a resistência; já no plástico, a resistência é muito maior que a condutância.
48
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Figura 42 - Comparação entre Resistência e Condutância Fonte: Saggin (2002, p. 9).
A Lei de Ohm
1 ohm é igual à resistência elétrica entre dois pontos de um condutor metálico em forma de o, homogêneo e uniformemente temperado, na qual uma tensão elétrica de 1 volt, aplicada a esses pontos, produz uma corrente elétrica de intensidade igual a 1 ampère.
A Lei de Ohm é a mais importante no estudo da eletricidade, pois ela relaciona tensão, corrente e resistência e é aplicável a todos os circuitos de corrente contínua (DC) e com algumas modica-
ções pode também ser aplicada para circuitos de corrente alternada (AC). A Lei de Ohm pode ser expressa pela equação: E=RxI Sendo: R = resistência; E = tensão elétrica; I = corrente elétrica.
Resistência elétrica (representada por R)
A corrente que circula em um circuito elétrico não depende só da tensão que está sendo aplicada, mas também das propriedades do material do condutor, Mantendose a mesma tensão, as propriedades provocarão intensidades dife-
rentes de corrente. A variação da corrente é inuenciada pela área da seção transversal do condutor e pela natureza do material do ele mento consumidor. Em qualquer caso, também se verica a produção de calor.
Essa propriedade que possui as matérias de alterar a corrente elétrica, ou seja, de se opor à passagem da corrente, assim como de produzir calor, chama-se resistência elétrica. A unidade de medida adotada para resistência elétrica é o Ohm em homenagem ao sico alemão Georg Simon Ohm (1787-1845).
O símbolo da resistência elétrica é o (ômega, letra grega maiúscula). Segundo a resistência que oferecem à passagem da corrente, os materiais se classicam em: isolantes, condutores e semicondutores. ▪
Isolantes: são substâncias
que possuem os elétrons sujeitos a uma forte atração dos núcleos de seus átomos, ou seja, nestes materiais existem poucos elétrons de “valência”. Esses elétrons têm movimentação constatada com
muita diculdade. Por exemplo: borracha, PVC, porcelana, etc. Condutores: ao contrário dos isolantes, possuem baixa energia de ligação dos elétrons aos núcleos, portanto, muitos elétrons de “valência” e menor obstáculo aos seus movimentos. Por exemplo: prata, cobre alumínio, aço, etc. ▪
▪
Associação de resistores
Para satisfazer certas condições de um circuito devemos recorrer
à combinação de resistências. As ligações de resistências são do tipo paralelo e série. Associação de resistores em série: Vários resistores estão associados em série quando são li-
gados um em seguida do outro, de modo a serem percorridos pela mesma corrente.”
Figura 43 - Associação de Resistores em Série Fonte: Saggin (2002, p. 9).
A associação em série possui as seguintes características: a corrente é a mesma para todas assistências; a soma das tensões sobre cada resistor é igual à tensão total da fonte; as tensões parciais são diretamente proporcionais às corres pondentes. ▪
▪
▪
Semicondutores: entre os
isolantes e os condutores estão os semicondutores, substâncias que no estado puro e a uma temperatura de 0 C são isolantes. No estado puro e à temperatura de 20 C são maus condutores e aumentam sua condutivida-
de ao serem combinados com outros materiais, ou então com o aumento da temperatura. Por exemplo: germânio, silício.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
49
Associação de resistores em paralelo: Vários resistores estão
associados em paralelo quando são ligados pelos terminais de modo que quem submetidos à mesma ddp.
Potência elétrica (representada por P) É uma grandeza elétrica frequentemente utilizada para os cálculos de um circuito. A potência é denida como sendo a razão de um trabalho e é obtida do produto da tensão e da corrente em um circuito de corrente contínua. P = E. I Sendo: P= potência elétrica em wa; E= tensão elétrica em volt; I = corrente elétrica em ampère.
Figura 44 - Associação de Resistores em Paralelo Fonte: Saggin (2002, p. 9).
Características da associação em paralelo: todos os resistores estão sujeitos à mesma tensão; a somatória das correntes que passa em cada resistor é igual à corrente total da associação. ▪
▪
50
CURSOS TÉCNICOS SENAI
De acordo com a expressão acima, podemos observar que a potência varia diretamente com a tensão aplicada e o uxo de corrente do circuito. A unidade watt é uma unidade pequena para especicar a potência em certas instalações, por isso são utilizadas unidades múltiplas, como o quilowatt, megawatt e outras. Exemplifcando :
1 quilowatt = 1.000 watts; 1 megawatt = 1.000.000 watts. Em muitos casos, são utilizadas as seguintes unidades: CV e HP. A relação das unidades com watt é a seguinte: 1 HP = 746 watts; 1 CV = 736 watts. Após estudar esta seção você já conhece as características das grandezas elétricas e está preparado para conhecer os conceitos do eletromagne tismo.
SEÇÃO 2 Eletromagnesmo estudará os princípios fundamentais do eletromagnetismo, efeito causado pela passagem de corrente elétrica em um condutor. Eletromagnetismo é o efeito causado pela passagem de corrente elétrica em um condutor, esse efeito é um dos mais importantes para a concepção de muitos ele mentos elétricos e eletromecânicos, como no funcionamento de relés, contactores, eletroválvulas, entre outros. O eletromagnetismo está baseado em três princípios fundamentais: Nesta seção você
no condutor pelo qual ui uma corrente elétrica é produ▪
Se considerarmos, agora, uma bobina com várias espiras de o, o campo magnético se tornará muitas vezes mais forte, circulando em torno da bobina e se concentrando, principalmente, no centro. O nome dado a essa construção é eletroímã. O efeito observado é semelhante ao ocor rido quando se tem um ímã.
Figura 46 - Eletroimã Fonte: Sagginw (2002, p. 20).
Embora um campo magnético possa circular no ar, ele circula mais facilmente através de materiais ferromagnéticos como o ferro ou o aço. Assim, se colocarmos uma bobina envolvendo uma armadura de ferro, o campo magnético será concentrado principalmente na armadura de ferro. A gura abaixo mostra esse comportamento.
zido ao seu redor um campo
magnético; ▪
o sentido da corrente no con-
dutor é determinado pelo sentido das linhas do campo magnético; e ▪
a intensidade da corrente
elétrica inuência diretamente na intensidade do campo magnético. Quando a corrente elétrica passa através de um o condutor, pro duz um campo magnético em vol ta do mesmo conforme mostra a
gura abaixo. Figura 47 - Campo Magnéco Fonte: Saggin (2002, p. 20). Linhas de tempo
Corrente
Se, além disso, colocarmos uma peça de aço (também chamada martelo ou núcleo) no centro da bobina, o campo magnético gerado pela pas sagem de uma corrente elétrica na bobina irá se comportar da seguinte forma:
Figura 45 - Campo Magnéco Fonte: Festo Didacc (2001, p. 43).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
51
Pelo fato de o ferro ser excelente condutor e o ar péssimo condutor, o núcleo de aço é atraído pelo campo magnético para uma determinada posição quando a bobina é percorrida por uma corrente elétrica (i).
Figura 48 - Armadura Fonte: Racine (1987, p. 14).
Temos, então, um solenóide, que é constituído basicamente da armadura, bobina e entreferro (núcleo ou martelo). Quando energizamos a bobina, forma-se um campo magnético que atrai o núcleo (martelo) e empurra o êmbolo da válvula direcional.
Figura 49 - Construção do Solenóide Fonte: Racine (1987, p. 181).
52
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Solenóides: defeitos, causas e soluções Tabela 6 - solenóides: defeitos, causas e soluções Defeitos
Causas Possíveis
Soluções
Vericar circuito elétrico
Falta de energia elétrica Solenóide não atua
Efetuar a troca da bobina
Bobina queimada
Solenóide vibrando
Zumbido no solenóide
Queima da bobina
Carretel da válvula trancado, componente elétrico defeituoso
Efetuar a limpeza do sistema. Vericar circuito elétrico
Suprimento deciente de energia
Colocar estabilizador de tensão
Sujeira entre os contatos “T” x armadura Mau assentamento entre os contatos provocado pela inversão da posição do martelo
Efetuar a limpeza, lixar, com uma lixa na o martelo e a carcaça para ajustar os contatos
Solenóide vibrando
Vericar circuito elétrico
Martelo não fecha completamente
Vericar componentes do circuito elétrico
Acionamento simultâneo de 2 solenóides da mesma válvula
Usar estabilizador
Corrente residual – possibilidade do mesmo c/o solenóide desligado Circular pela bobina uma corrente relavamente alta, com baixa voltagem provocando aquecimento Oscilações de tensão
Fonte: Saggin (2002, p. 28).
Nesta seção você estudou o eletromagnetismo. Aprendeu sua denição e recebeu importantes e fundamentais conhecimentos sobre o assunto. Você viu, ainda, que a passagem de uma corrente elétrica através de um condutor resulta em um efeito chamado eletromagnetismo.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
53
Unidade de estudo 8 Seções de estudo Seção 1 – Denição de Comando Seção 2 – Representação das
Sequências de Movimentos
Princípio das Técnicas de Comando Esta unidade traz um estudo do princípio das técnicas de coman-
do. Dividida em duas seções, esta unidade apresenta a denição de comando e a representação das
sequências de movimentos. As técnicas de comandos são linguagens necessárias para as áreas de hidráulica, pneumática, elétrica, eletrônica e outras. É importante que essa linguagem conceitual seja universal para todas as áreas.
Veja as características de cada um, a seguir.
Comando de Interligação O comando de interligação associa os sinais de entrada a certas condições dos sinais de saída.
SEÇÃO 1 Denição de Comando Nesta seção a denição de comando conforme DIN 19226 será abordada. Preste atenção às ilustrações, pois elas lhe auxiliarão no seu aprendizado. “Comandar e controlar são fe nômenos gerados no interior de um sistema, no qual uma ou mais grandezas inuenciam, como grandeza de entrada, outras como grandezas de saídas, de acordo com as leis do próprio sistema” (DIN 19226, 1994 apud DRESCH JUNIOR, 2006, p. 10). As ações se originam de elementos de transferência e de cadeias de
comandos. Comando, na linguagem comum, é um dispositivo ou meio que ser ve para acionar grandes cargas, utilizando energias menores, ou ainda, acionar de forma manual com a interferência do homem (botão, alavanca). Os tipos de comando podem ser
Figura 50 - Comando de Interligação Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Comando Sequencial O comando sequencial é um comando no qual se efetua um passo para após executar o passo seguinte, dependendo das condições impostas pela sequência. Representação do Fluxo de Sinais Trabalhando com uma única técnica Entrada de Sinais
Processamento de sinais
Saída de sinais
Trabalhando com diferentes técnicas em um sistema Entrada de Sinais
Processamento de sinais
Conversão de sinais
Saída de Sinais
de interligação ou sequencial.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
55
i i
li
l l
Saída de sinal da parte hidráulica de trabalho
Formas de Energias para Acionamento Ulizadas na Automação Elétrica Hidráulica Pneumáca
S1=Conversor de sinal
M
Entrada de sinais E1,E2,E3
E1
E
E3
E
K1.1
E2
Processamento dos sinais através de K1
E
K1
Energia elétrica: a eletricidade tem sido um caminho usado pelo homem para lhe proporcionar benecios no dia a dia. Podemos notar que a sua transformação, como uma forma de energia em outros pos de energia, tem trazido grandes vantagens. Entretanto, ela precisa ser muito bem conhecida para poder ser usufruída em sua forma completa, sem oferecer perigo ao usuário. ▪
S1 Saída do sinal para S1
Energia pneumáca: apesar de o ar comprimido ser uma anga forma de energia conhecida pelo homem, somente a parr de 1950 ele foi aplicado industrialmente na automação e na racionalização da força humana para trabalhos repevos e insalubres. Atualmente, o ar comprimido tornou-se indispensável nos diversos ramos industriais. ▪
Figura 51 - Representação do Fluxo de Sinais em um Circuito Eletro-Hidráulico Fonte: Saggin (2002, p. 15).
Termos Técnicos Ulizados na Técnica de Comando Sinais são informações e representam variações de valores de uma caracterísca sica. Sinal analógico: é um po de sinal connuo que varia em função do tempo. Exemplos: manômetros, mulmetros. ▪
▪
Sinal digital: é um sinal com valores discretos (desconnuos)
no tempo e em amplitude. Isso signica que um sinal digital só é denido para determinados instantes de tempo, e que o conjunto de valores que pode assumir é nito. Exemplos: contador, relógio digital. ▪
Sinal binário: é um sinal digital com duas posições denidas.
Exemplicando um interruptor, está fechado ou está aberto.
Formas de Energia para Trabalho e Comando Dentro de um sistema de comando podemos trabalhar com várias for mas de energias, pois existe a possibilidade de transformar sinais de uma forma de energia para outra por meio de conversores de sinais. A possibilidade de projetarmos um sistema de comando ideal, tanto economicamente como tecnicamente, nem sempre é fácil, pois dependerá de fatores externo, como por exemplo, o local de montagem, o meio ambiente, o pessoal de manutenção, etc. 56
CURSOS TÉCNICOS SENAI
▪
Energia hidráulica: expe-
riências têm mostrado que a hidráulica vem se destacando e ganhando espaço como um meio de transmissão de energia nos mais variados seguimentos do mercado, sendo a hidráulica industrial e a móbil as que apresentam um maior crescimento.
Agora, trataremos de uma visão geral dos meios de trabalho e de comandos mais utilizados e dos critérios para sua escolha.
Critérios para Escolha das Formas de Energia Energia
Hidráulica
Elétrica
Pneumáca
Transmissão
Limitada e muito cara
Rápida e longas dist.
Limitada e lenta
Distância Econômica
Até aprox. 100 m
Pracamente sem limites
Até aprox. 1000 m
Velocidade de transmissão
Aprox. 50 mm/s
Aprox. 300.000 km/s
Aprox. 2 m/s
Rotações
Limitadas
Boas
Até 500.000 rpm
Força
Bem alta
Alta
Baixa
Prot. contra sobre carga
Excelente
Não tão boa
Excelente
Tabela 7 - Critérios Para Escolha das Formas de Energia Fonte: Festo Didacc (2001, p. 17).
Durante esta seção foram apresentados os tipos de comando e suas ca racterísticas. Como sequência natural de apresentação do conteúdo, a Seção 2 lista as formas de representação das sequências de movimentos.
SEÇÃO 2 Representação das Sequências de Movimentos Nesta seção você verá
as maneiras com as sequências de movimento podem ser representadas. Quando os procedimentos de comando são mais complicados ou temos que reparar grandes instalações, é uma ótima ajuda para o técnico de manutenção dispor dos esquemas de comando e sequências de movimentos para o desenvolvimento do trabalho nos equipamentos.
DICA Exemplo Pacotes chegam sobre um transportador de rolos, são levados por um cilindro pneumáco A e empurrados por um segundo cilindro B sobre um segundo transportador. Nisso, devido ao enunciado do problema, o cilindro B deverá retornar apenas quando A houver alcançado a posição nal recuada.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
57
Figura 52 - Transportador de Rolos Fonte: Saggin (2002, p. 45).
Veja, a seguir, como a sequência de movimentos do exemplo pode ser representada. Representação em sequência cronológica: o cilindro A avança e eleva os pacotes; ▪
o cilindro B empurra os pacotes sobre o segundo transportador; ▪
▪
o cilindro A desce;
▪
o cilindro B retrocede.
Representação Gráca em Diagrama de Trajeto e Passo
Neste caso, representa-se a sequência de operação de um elemento de trabalho, levando ao diagrama o valor percorrido em dependência de cada passo considerado (passo: variação do estado de qualquer unidade construtiva). Se existirem diversos elementos de trabalho para um co mando, estes são representados da mesma maneira e desenhados uns sob os outros. A correspondência é realizada pelos passos. O diagrama de trajeto e passo, para o exemplo apresentado, possui construção segundo a gura a seguir.
Representação
Abreviada em Sequência Algébrica Na sequência algébrica, a letra maiúscula representa o atuador, enquanto que o sinal algébrico, o movimento. Sinal positivo (+) para o avanço e negativo (-) para o retorno.
Exemplo: A+, B+, A-, B-. Figura 53 - Diagrama Trajeto Passo Fonte: Saggin (2002, p. 46).
58
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Representação Gráca em Diagrama de Trajeto e Tempo O trajeto de uma unidade construtiva é representado em função do tempo. Contrariamente ao diagrama de trajeto e passo, o tempo é representado linearmente, neste caso, e constitui a ligação entre as diversas unidades. Diagrama de trajeto e tempo para o exemplo:
Figura 54 - Diagrama Trajeto Passo Fonte: Saggin (2002, p. 46).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
59
Unidade de estudo 9 Seções de estudo Seção 1 – Botoeiras
Seção 2 – Relés e Contatores Seção 3 – Relés Temporizadores Seção 4 – Contador Digital de
Impulso Seção 5 – Limitador de Curso Seção 6 – Sensores Seção 7 – Detectores de Pressão Seção 8 – Transdutores Eletrônicos de Pressão Seção 9 – Transdutores Eletrônicos de Posição
Elementos Eletro-hidropneumáticos Nesta unidade serão abordados os elementos eletro-hidropneumáticos. Você não só aprenderá os símbolos, mas também conhe cerá o funcionamento, a aplicação e a construção dos elementos que compõem o sistema. Bom estudo! A energia elétrica de comando ou de acionamento é processada por elementos como: sensores, relés, contactores, condutores, motores e outros. Devido à simplicidade dos elementos, eles são representados em esquemas de comando por meio de símbolos, dessa for ma, facilitam a interpretação para a montagem e manutenção. Porém não basta somente conhecer os símbolos, temos que conhecer o funcionamento, a aplicação e a construção dos elementos que compõem o sistema.
SEÇÃO 2 Relés e Contatores O que são relés? E contatores? Qual é a utilidade desses elementos? Essas perguntas serão respondidas nesta seção.
Relés: são ulizados para o processamento de sinais e para o controle remoto de circuitos que transportam correntes elevadas. Na realidade, o relé nada mais é do que um interruptor acionado eletromagnecamente para determinadas capacidades de ligação.
SEÇÃO 1 Botoeiras Botoeiras são chaves acionadas manualmente que possuem normalmente um contato aberto e outro fechado. De acordo com o tipo de sinal a ser enviado ao co mando elétrico, as botoeiras são caracterizadas como pulsadoras ou com trava.w
Figura 56 - Relé Metaltex Fonte: Metaltex (2009, p. 35).
Contatores: o símbolo do contator é o mesmo do relé, mudando
somente a designação dos contatos. O princípio de funcionamento também é o mesmo, a diferença está na aplicação de ambos, ou seja, enquanto o relé é previsto para a comutação de pequenas cargas, o contator é empregado para potências elevadas, como na ligação de motores, aquecedores, iluminação, etc.
Figura 55 - Botoeiras Fonte: Weg (2002, p. 1).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
61
Figura 57 - Contator
Relé de tempo com retardo na energização: alimentando-se o aparelho, a temporização se inicia. Depois de transcorrido o tempo selecionado na escala, o relé de saída é energizado, comutando seus contatos.
Fonte: Weg (2002, p. 30).
Você acabou de estudar relés e contatores. A seguir serão apresentados os relés temporizadores.
SEÇÃO 3 Relés Temporizadores Relé de tempo: os relés de tempo eletrônicos são aparelhos industriais que efetuam funções temporizadas em circuitos de comando elétrico. A denominação “relés de tempo” é genérica e abrange desde circuitos simples, baseados no tempo de descarga (ou carga) de um capacitor, até circuitos digitais que ulizam a frequência da rede como base do tempo. Devido à variedade de aplicações, foram desenvolvidos vários pos.
Figura 58 - Relés Temporizadores Fonte: Weg (2002, p. 25).
62
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Relé de tempo com retardo na desenergização: alimentando-se o aparelho, seus contatos mudam de estado instantaneamente, ao rerarmos sua alimentação, iniciase a temporização para novamente alterar o estado dos contatos.
Dando sequência ao conteúdo desta e das seções anteriores, a próxima seção apresentará o con tador digital de impulso.
Figura 59 - Contador Digital de Impulso Fonte: Coel (2010).
SEÇÃO 5 Limitador de Curso Também denominado de micro- switch , é um dispositivo que quan do acionado pode altera a posição de seus contatos. Eletricamente pode ser classicado como um interruptor acionado mecanica-
mente.
SEÇÃO 4 Contador Digital de Impulso Nesta seção você estudará contador digital de impulso, componente usado na contagem de movimentos de outros elementos por meio de impulsos provenien tes de contatos de relés, sensores, etc. Registram a contagem de movi mentos de outros elementos por meio de impulsos provenientes de contatos de relés, sensores, etc. Proporciona a contagem pro gressiva (ou regressiva) e uma vez atingido o valor pré-selecionado, aciona um relé de saída.
Figura 60 - Limitador de Curso Fonte: Metaltex (2010).
SEÇÃO 6 Sensores Nesta seção serão apresentados os principais sensores utilizados em sistemas eletro-hidropneumáticos. Os sensores são elementos emissores de sinais por aproximação, isto é, sem o contato mecânico das partes móveis a serem detectadas. Conforme o emprego a que se destinam, podem ser encontrados sensores de corrente alternada ou corrente contínua. Contato reed (Acionamento Magnéco)
Estes elementos são especialmente vantajosos quando se necessita alto número de ciclos, quando não há espaço suciente para a montagem de chaves m de curso convencional, ou quando são solicitadas sob con dições ambientais adversas (poeira, umidade, etc.). Construtivamente é composto de dois contatos colocados no interior de uma ampola de vi dro preenchida com um gás inerte. Ao se aproximar um imã permanente deste invólucro, o campo magnético faz com que as duas lâminas em seu interior se toquem, estabelecendo um contato elétrico. Removendo-se o imã, o contato é imediatamente desfeito.
Figura 61 - Contato Reed Fonte: Festo Didacc (2001, p. 64).
Cuidado especial deve ser tomado no local de instalação destes detectores, que não poderá conter campos magnéticos alheios, sob risco de acionamento aleatório dos contatos, por exemplo, próximo a motores, transformadores, solenóides.
Sensor Induvo Em máquinas ou dispositivos, frequentemente é necessário detectar partes móveis ou objetos metálicos, assim como tarefas de contagem, que não possibilitam o uso convencional de chaves m de curso. Para esses casos, podem ser empregados os sensores indutivos. Os sensores induti vos estão constituídos por um circuito oscilador, um circuito de disparo e um circuito amplicador.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
63
Figura 62 - Sensor Induvo
Quando qualquer tipo de material é aproximado da face sensora, ou seja, do campo elétrico, o dielétrico do meio se altera, alterando também o dielétrico do capacitor frontal do sensor. Como o oscila dor do sensor é controlado pelo capacitor frontal, quando aproximamos um material, a capacitância também se altera, provocando uma mudança no circuito oscilador. Tal variação é convertida em um sinal contínuo que comparado com um valor padrão passa a atuar no estágio de saída.
Fonte: Festo Didacc (2001, p. 65).
O oscilador gera, através de uma bobina, um campo magnético alternado de alta frequência que se manifesta em forma de calota esférica na face do sensor. Ao ser introduzido nesse campo alternado um corpo metálico, são produzidas correntes parasitas neste, absorvendo energia do oscilador. Em virtude disso, a tensão do oscilador cai, acionando o circuito disparador, que emite um sinal. Posteriormente, esse sinal é amplicado para ser compatibilizado com a carga a ser comandada.
Sensor Capacivo Os sensores capacitivos reagem a todos os materiais, metálicos ou não. O princípio de funcionamento se baseia na geração de um campo elétri co por meio de um oscilador controlado por um capacitor. O capacitor é formado por duas placas metálicas carregadas com cargas elétricas opostas, montadas na face sensora, de forma a projetar o campo mag nético para fora do sensor, formando, assim, um capacitor que possui como dielétrico o ar.
Princípio de
Funcionamento de um Sensor Ópco O princípio de funcionamento
dos sensores ópticos se baseia na existência de dois componentes, o emissor e o receptor. O emissor, na maioria das vezes um fotodiodo, é a fonte de luz que cria a re -
gião ativa do sensor. O receptor é um componente fotoelétrico que monitora continuamente a inten-
sidade de luz que o atinge. Quando a luz gerada pelo emissor de alguma forma atinge o receptor com intensidade suciente para ativá-lo, o sensoriamento é então executado e o sinal óptico é con vertido em elétrico, comandando o estágio de saída do sensor.
Sensor Óco por Reexão Difusa O emissor e o receptor se encontram montados no mesmo invó-
Figura 63 - Sensor Capacivo Fonte: Festo Didacc (2001, p. 68).
64
CURSOS TÉCNICOS SENAI
lucro. A luz gerada pelo emissor reete de modo difuso sobre o objeto a ser detectado de tal forma que uma parcela dessa luz retorne ao sensor atingindo o re ceptor.
por micro pirâmides que formam ângulo de 90º entre suas paredes, fazendo com que praticamente toda luz emitida seja reetida em direção ao ponto de origem.
Figura 64 - Sensor Óco por Reexão Difusa
Figura 66 - Espelho Reetor
Fonte: Festo Didacc (2001, p. 71).
Fonte: Festo Didacc (2001, p. 74).
Os sensores ópticos não atingem grandes distâncias sensoras (até 360 mm), em função de que na reexão difusa apenas uma pequena parcela da luz emitida é reetida em direção ao receptor. É importante lembrar que a luz reetida depende de algumas características do objeto a ser detectado, tais como: cor, dimensões e acabamento da superfície. Dessa forma, objetos escuros, pequenos ou com superfície altamente rugosa podem, em alguns casos, não serem detectados por este tipo de sensor.
Em função de seu tipo de detecção, os sensores por retrorree -
xão são adequados para utilização a médias distâncias na detecção de objetos escuros, pois nesse caso o importante é interromper o facho luminoso para se executar a co mutação do sensor.
Sensor Óco por Retrorreexão Neste caso, além do emissor e do receptor, que são montados no mes mo invólucro, também é necessário o auxílio de um espelho reetor para estabelecer uma barreira de luz entre os componentes ópticos. Um objeto, ao interromper a barreira de luz, impede a chegada da mesma ao receptor, ativando o sensor.
Sensor Ópco por Barreira de Luz O emissor e o receptor se encon-
tram montados em invólucros separados, sendo necessário o alinhamento desses componentes para colocar o sensor em condi ções de operar. A luz originária do emissor atinge o receptor, formando uma barreira de luz entre os componentes. A barreira, ao ser interrompida, aciona o sensor.
Figura 65 - Sensor Óco por Retrorreexão Fonte: Festo Didacc (2001, p. 74).
Figura 67 - Sensor Ópco por Barrerira de Luz
A distância de acionamento desses sensores depende, além de suas próprias características, das dimensões e da qualidade do espelho reetor. O motivo pelo qual os espelhos reetores possibilitam médias distâncias de acionamento ao conjunto (até 4,5 m), é o fato de serem constituídos
Fonte: Festo Didacc (2001, p. 74).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
65
Estes sensores são apropriados para altas distâncias (até 10 m) e isso dependerá exclusivamente de suas próprias características. Como para serem acionados a interrupção do facho luminoso é necessária, não são indicados para detecção de objetos transparentes, sendo apropriados para detecção de objetos escuros ou de superfícies espelhadas.
Os cabos de bra óptica têm sido normalmente aplicados em conjunto com sensores ópticos de maneira vantajosa nas seguintes situações: sensoriamento em locais de difícil acesso; detecção em objetos em locais de temperaturas elevadas (até 200 ºC); e em aplicações nas quais o elemento sensor deverá ser xado em pe ças móveis. Esses elementos são fornecidos em diferentes versões, de maneira a reproduzir as formas de detecção dos sensores por re-
exão difusa, por retrorreexão e por barreira de luz. Após concluir os estudos dos sensores, prossiga para Seção 7, que abordará os detectores de pressão.
Figura 68 - Sensor Ópco por Barrerira de Luz Fonte: Festo Didacc (2001, p. 75).
Cabos de Fibra Ópca São elementos que vêm sendo cada vez mais utilizados em conjunto com sensores ópticos. Seu princípio de funcionamento é a transmissão da luz por meio da sua reexão no interior da bra, do local do senso riamento ao sensor óptico.
Figura 69 - Cabo de Fibra Ópca Fonte: Saggin (2000, p. 30).
66
CURSOS TÉCNICOS SENAI
SEÇÃO 7 Detectores de Pressão Um estudo sobre detectores de pressão é o que será realizado nesta seção. Os pressostatos e vacuostatos são elementos que convertem sinal de pressão em sinal elétrico. São muito usados no monitoramento de pressão máxima e mínima em sistemas industriais hidráulicos e pneumáticos, também são utilizados para a emissão de sinais nos processos de auto mação, quando a grandeza medida for pressão.
Figura 70 - Pressostato Fonte: Rexroth Hidráulica (2005, p. 263).
A pressão a ser controlada atua sobre o êmbolo 2, que se apoia por meio da haste sobre a mola 3. A força da mola é ajustada pelo parafuso de regulagem 4. Caso a força do êmbolo ultrapasse a força da mola, o êmbolo se desloca contra a mola. A haste transmite o movimento ao microinterruptor 5.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
67
SEÇÃO 8 Transdutores Eletrônicos de Pressão Transdutores eletrônicos de pressão são dispositivos que geram um sinal elétrico analógico, proporcional ao valor da pressão à que são submeti dos. Esse assunto é o tema desta seção. São dispositivos que geram um sinal elétrico analógico, proporcional ao valor da pressão à que são submetidos. Este dispositivo vem sendo largamente utilizado em aplicações como monitoração e/ou controle de processos envolvendo pressão, forças de cilindros, nível de líquidos, etc. O sinal de saída gerado pelo transmissor pode ser em corrente e/ou em tensão.
Figura 71 - Transmissor de Pressão Fonte: Festo Didacc (2001, p. 80).
O princípio de funcionamento dos transmissores se baseia na técnica piezorresistiva (semicondutor strain gauge ) que é hoje a mais usada mundialmente, proporcionando uma operação conável e alta precisão nas leituras. Nesta seção você estudou os transdutores eletrônicos de pressão. A próxima seção você continua estudando os transdutores eletrônicos, no en tanto agora transdutores eletrônicos de posição.
68
CURSOS TÉCNICOS SENAI
SEÇÃO 9 Transdutores Eletrônicos de Posição Você sabe o que são transdutores eletrônicos de posição? Veja nesta seção as características destes componentes. O sensor potenciométrico (localizado, normalmente, ao lado do cilindro) sofre uma variação no seu valor resistivo de acordo com a posição do êmbolo, produzindo dessa forma um sinal elétrico, como é possível ver abaixo. Esse sinal será processado primeiramente por um elemento de controle para depois interferir no comando.
Figura 72 - Transdutor de Posição Fonte: Festo Didacc (2001, p. 85).
Com o estudo da Seção 9, transdutores eletrônicos de posição, você encerrou esta unidade. Esta unidade abordou os elementos eletro-hidropneumáticos. O conteúdo foi dividido em nove seções para que você pudesse assimilar os conceitos. Prossiga com o estudo das eletroválvulas, tema da Unidade 10.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
69
Unidade de estudo 10 Seções de estudo Seção 1 – Introdução Seção 2 – Válvula Direcional
Hidráulica Pré-operada Seção 3 – Válvula Direcional
Pneumáca de Acionamento Ac ionamento Direto Seção 4 – Válvula Direcional
Pneumáca de Acionamento Ac ionamento Indireto
Eletroválvulas SEÇÃO 1 Introdução A Seção 1 faz uma introdução ao assunto estudado nesta unidade: as eletroválvulas. Nela serão apresentados os solenóides, componentes eletromecânicos que transformam a energia elétrica em energia mecânica linear. Como visto anteriormente, solenóides são componentes eletromecâni cos que transformam energia elétrica em energia mecânica linear. Nos sistemas hidráulicos e pneumáticos, os solenóides que têm sido tradicionalmente utilizados são do tipo digital. Como a denominação deixa claro, esses solenóides possuem duas posições de equilíbrio, totalmente energizado ou totalmente desenergizado. O princípio de operação dos solenóides, independente do seu tipo construtivo, é bastante similar, podendo ser resumido da seguinte forma: o solenóide é constituído basicamente de um núcleo xo, um núcleo móvel, mola de retorno e bobina. Quando o solenóide está desenergizado, o núcleo móvel é mantido através da ação de uma mola de retorno afastado do núcleo xo.
Figura 73 - Válvula Direcional Hidráulica com Acionamento Direto (Em Repouso) Fonte: Rexroth Hidráulica (2005, p. 168).
Quando uma corrente elétrica é aplicada à bobina, esta gera um campo magnético, o qual atrai o núcleo móvel que, por sua vez, desloca o carretel da válvula dando nova direção ao uxo do uido.
Dentre os solenóides convencionais existem dois tipos construtivos básicos: solenóides a seco e solenóides em banho de óleo. Quanto ao sinal de alimentação, podem ser alimentados com corrente contínua ou alternada. Os solenóides a seco receberam essa denominação porque todo o solenóide é isolado do uido hidráulico e, portanto, o núcleo móvel se desloca através de um espaço de ar quando o solenóide é energizado. Estes solenóides tiveram seu desenvolvimento e aplicação anterior aos solenóides em banho de óleo, encontrando aplicação até os dias atuais, apesar de apresentarem alguns inconvenientes inconvenientes.. O primeiro inconveniente é a excessiva geração de calor no solenóide, especialmente para solenóides alimentados com corrente alternada e que operam em equipamentos com uma frequência de acionamentos muito grande, ha vendo o risco de queima do sole nóide. O segundo inconveniente é a necessidade da vedação dinâmica, entre o pino de acionamento e o corpo da válvula, o que pode permitir eventuais vazamentos de
uido hidráulico para o interior do solenóide e daí para o seu exterior.
Figura 74 - Válvula Direcional Hidráulica com Acionamento Direto (Acionada) Fonte: Rexroth Hidráulica (2005, p. 168). SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTIC ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS OS
71
Figura 76 - Válvula Direcional Hidráuli ca Pré-Operada (Em Repouso) Fonte: Rexroth Hidráulica (2005, p. 171). Figura 75 - Solenóide em Banho de Óleo e a Seco Fonte: Festo Didacc (1986, p. 42).
Para eliminar esse problema, outra concepção de solenóide foi desenvol vida, foi criado o solenóide em banho de óleo. óleo. Nessa concepção o pino pino de acionamento e o núcleo móvel estão imersos no uido hidráulico que circula através da válvula, estando a bobina e núcleo xo isolados do uido hidráulico por meio de um tubo aparafusado no corpo da vál vula. Assim, é permitido um escoamento contínuo do uido hidráulico em torno do núcleo móvel, melhorando a dissipação do calor c alor gerado na bobina. Na próxima seção, as válvulas direcionais hidráulicas pré-operadas serão apresentadas.
Figura 77 - Válvula Direcional Hidráuli ca Pré-Operada (Acionada) Fonte: Rexroth Hidráulica (2005, P.
SEÇÃO 2 Válvula Direcional Hidráulica Pré-operada São válvulas de tamanho nominal grande e de elevada potência hidráulica (P x Q), sendo que uma válvula pequena comandada por solenóides é acionada deslocando o carretel que permite a passagem do óleo que irá deslocar o êmbolo da válvula principal. Por esse motivo são chamadas de válvulas de duplo acionamento ou eletro-hidráulicas.
72
CURSOS TÉCNICOS SENAI
171).
O estudo desta seção foi voltado à válvula direcional hidráulica préoperada. A próxima seção tem como tema as válvulas direcionais pneumáticas de acionamento direto.
SEÇÃO 3 Válvula Direcional Pneumáca de Acionamento Direto Você estudará, a partir de agora, as válvulas direcionais pneumáticas de acionamento direto, válvulas para pequenas vazões comumente utilizadas para pilotagem de válvulas maiores. São válvulas para pequenas vazões comumente utilizadas para pilotagem de válvulas maiores. Ao acionar o solenóide, este desloca o seu núcleo que abre diretamente a passagem do uxo de ar através do corpo da válvula.
Após estudar as válvulas pneumáticas de acionamento direto, na próxima seção você conhecerá as válvulas de acionamento indireto.
SEÇÃO 4 Válvula Direcional Pneumáca de Acionamento Indireto O funcionamento das válvulas direcionais pneumáticas de acionamento indireto será descrito ao longo desta seção. As válvulas direcionais pneumáticas de acionamento indireto têm seu funcionamento baseado no pré-acionamento feito por uma válvula de ação direta acionada por solenóide. Ao ser comandada, abre a passagem do ar, que por sua vez irá deslocar o carretel da válvula principal, efetuando as ligações das vias de trabalho pressão e escape.
Figura 79 - Válvula Direcional Pneumáca com Acionamento Indireto Fonte: Festo Didacc (2001, P. 92).
Na Unidade 10 você estudou os tipos e o funcionamento das eletrovál vulas.
Figura 78 - Válvula Direcional Pneumá ca com Acionamento Direto Fonte: Parker (2008, P. 52).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
73
Unidade de estudo 11 Seções de estudo Seção 1 – Tipos de Proteção de Meios de Serviços Elétricos Seção 2 – Letras de Idencação para Elementos Elétricos Seção 3 – Idencação dos Circuitos Eletro-hidropneumácos
Especificação de Segurança e Proteção Agora você será apresentado a um estudo da especicação de segurança e proteção, envolvendo os tipos de proteção de meios de ser viços elétricos, as letras de identicação para elementos elétricos e a identicação dos circuitos eletro-hidropneumáticos.
SEÇÃO 1 Tipos de Proteção de Meios de Serviços Elétricos Nesta seção você conhecerá os tipos de proteção existentes ao se traba-
lhar com eletricidade. A norma DIN 40050:1993 é direcionada à proteção de pessoas contra contato de partes energizadas ou partes internas que podem ser tocadas pelas mãos. Além disso, trata sobre a proteção de meios de serviços contra a penetração de corpos estranhos e de água. A formação da sigla consiste em duas letras, IP ( International Protection ), e dois números para o grau de proteção, sendo que o primeiro representa o grau de proteção à penetração de corpos estranhos e o segundo número representa o grau de proteção contra a inltração de água, conforme a tabela a seguir.
Primeiro número: grau de proteção contra contatos e corpos estranhos. ▪
▪
Segundo número: grau de proteção contra água.
Formação da Sigla/Grau de Proteção Tabela 08: Grau de Proteção - Din 40050
Primeiro
Denominação (Contatos e Corpos Estranhos)
Segundo
Denominação (Água)
0
Nenhuma proteção
0
Nenhuma proteção
1
Proteção contra grandes corpos estranhos, diâmetro maior 50mm
1
Proteção contra gotas que caem vercalmente
2
Proteção contra corpos de tamanho médio, diâmetro maior 12mm
2
Proteção contra gotas de água que caem obliquamente até 15o com a vercal
3
Proteção contra pequenos corpos estranhos, diâmetro maior 2,5mm
3
Proteção contra água respingante e que cai com o até 60o com a vercal.
4
Proteção contra corpos estranhos em forma de grão
4
Proteção contra água pulverizada
5
Proteção contra depósito de poeira
5
Proteção contra jatos de água
6
Proteção contra penetração de poeira
6
Proteção na imersão
7
Proteção na submersão
Fonte: Saggin (2002, p. 38). SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
75
SEÇÃO 2 Letras de Idencação para Elementos Elétricos Nesta seção você irá estudar as letras de identicação para os elementos elétricos (DIN 40719:1978). Esse assunto é muito importante, pois para um perfeito entendimento de um comando, é necessária a correta interpretação de sua representação gráca. Para um perfeito entendimento de um comando, é necessária a correta interpretação de sua representação gráca, que é o esquema. A representação deve conter todas as informações e identicações para os componentes, assim como uma disposição que contemple uma leitura fácil. Tabela 09: Idencação de Elementos Elétricos Din 40719
Letra
Tipo de Equipamento
A
Grupos construvos, grupos construvos especiais.
B
Conversores de grandezas não elétricas para grandezas elétricas, ou vice-versa.
C
Condensadores.
D
Elementos binários, disposivos de memória.
E
Cercas elétricas, instalação de iluminação, instalação de aquecimento.
F
Disposivos de proteção, fusíveis, reles de proteção, etc.
G
Geradores.
H
Instalações de aviso: sinaleiros.
J
Livre.
K
Reles, contactores, os ulizados em comandos para funcionamento do sistema.
L
Indutores.
M
Motores.
N
Amplicadores, reguladores.
P
Aparelhos de medição, aparelhos de teste.
Q
Aparelho de ligação de altas correntes.
R
Resistências, potenciômetros, termitores, etc.
S
Chaves, seletores, chaves m de curso, botões.
T
Transformadores.
U
Moduladores, conversores de grandeza elétrica outra grandeza elétrica.
V
Válvulas, semicondutores.
W
Recursos de transmissão, antenas.
X
Borres, pulgões, tomadas.
Y
Disposivos mecânicos acionados eletricamente: freios, embreagens, válvulas de pressão, ímãs de bloqueio, ploer.
Z
Filtros, disposivos de compensação.
Fonte: SENAI/SC (2002, p. 39).
76
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Nesta seção você conheceu as letras de identicação dos elementos elétricos (DIN 40719:1978). Continuando a estudar a respeito de identicação, você verá na próxima seção a identicação dos circuitos eletro-hidropneumáticos.
SEÇÃO 3 Idencação dos Circuitos Eletro-hidropneumácos Ainda estudando identicação você aprenderá como é a identicação dos circuitos eletro-hidropneumáticos. Os circuitos eletro-hidropneumáticos devem ter seus componentes identicados segundo orientação fornecida abaixo para facilitar seu entendimento e padronizar sua identicação. Atuadores: número sequencial + letra A - (1A..., 2A...). Válvulas: número do atuador + letra V + número sequencial - (1V1...,
2V1...). Botões: letra S + número sequencial – (S1, S2, S3). Fins de curso: número do atuador + letra S ou B + 1 p/ recuado e 2 p/
avançado (1S1..., 1S2..., 1B1..., 1B2...) Obs: S → com contato físico – B → sem contato físico. Sensores: letra B + número sequencial - (B1, B2, B3). Solenóide: número do atuador + letra Y + 1 p/ avanço e 2 p/ retorno (1Y1..., 1Y2...). Bombas: número sequencial + letra P - (1P..., 2P...). Outros: número do atuador + letra Z + número sequencial de identi cação. Nesta unidade você conheceu a identicação dos elementos elétricos e dos circuitos eletro-hidropneumáticos. Na próxima unidade você estudará a elaboração de circuitos eletro-hidropneumáticos.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
77
Unidade de estudo 12 Seções de estudo Seção 1 – Circuito de Comando de um Cilindro de Simples Ação Seção 2 – Circuito de Comando de um Cilindro de Dupla Ação
Seção 3 – Circuito de Comando Bilateral Seção 4 – Circuito de Comando com Ciclo Connuo Seção 5 – Circuito de Comando de um Cilindro de Simples Ação com Autorretenção Elétrica Seção 6 – Circuito de Comando de um Cilindro de Dupla Ação com Temporização
Elaboração de Circuitos Eletropneumáticos Na elaboração de circuitos eletro-hidropneumáticos devemos considerar o seguinte: o circuito hidráulico ou pneumático deve ser desenhado separado do elétrico; o circuito hidráulico ou pneumático dever ser representado por sua simbologia; a parte elétrica é representada, se possível, na forma de diagrama de circuito de corrente; a disposição deve ser vertical dos trajetos de corrente entre as barras positivas e negativas dispostas horizontalmente; convém dispor os equipamentos e elementos de comutação apenas sobre as linhas verticais dos trajetos de corrente; o uxo de corrente deve, se possível, transcorrer de cima para baixo; evitar cruzamento de condutores a medida do possível; os equipamentos são sempre desenhados no estado livre de corrente e não acionados. Divergindo-se dessa situação, deve-se indicar esse fato claramente (exemplo: por seta). ▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
SEÇÃO 1 Circuito de Comando de um Cilindro de Simples Ação O êmbolo de um cilindro de simples ação deve avançar pelo acionamento de um botão. Ao soltar o botão, o cilindro deve retornar.
Figura 80 - Circuito de Comando de um Cilindro de Simples Ação Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
79
SEÇÃO 2 Circuito de Comando de um Cilindro de Dupla Ação
Figura 81 - Circuito de Comando de um Cilindro de Dupla Ação Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SEÇÃO 3 Circuito de Comando Bilateral Com um impulso no botão o cilindro irá avançar e permanecer no nal do curso, com um impulso em outro botão receberá um sinal para recuar.
Figura 82 - Comando Bilateral Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
80
CURSOS TÉCNICOS SENAI
SEÇÃO 4 Circuito de Comando com Ciclo Connuo Circuito de comando com ciclo contínuo de um cilindro de dupla ação, com comando indireto. Ao ser ligada uma chave com trava, o êmbolo do cilindro deverá car avançando e recuando até a chave ser desligada. O cilindro sempre deverá car recuado.
Figura 83 - Circuito de Comando Connuo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SEÇÃO 5 Circuito de Comando de um Cilindro de Simples Ação com Autorretenção Elétrica Ao acionar um de um cilindro deverá avançar lâmpada até o outro botão.
botão, o êmbolo de simples ação e acender uma acionamento de
Figura 84 - Circuito de Comando com Autorretenção Elétrica Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SEÇÃO 6 Circuito de comando de um cilindro de dupla ação com temporização Circuito de comando de um cilindro de dupla ação com temporização em S2 (retardo na energização). Ao ser acionado um botão de impulso, o êmbolo do cilindro deverá avançar e ao chegar ao nal do curso deverá contar um tempo e depois recuar.
Figura 85 - Circuito de Comando com Temporização Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
81
Unidade de estudo 13
Seções de estudo
Seção 1 – Método Intuivo Seção 2 – Primeira Solução Seção 3 – Segunda Solução
Seção 4 – Método Minimização de Contatos (Sequência Mínima) Seção 5 – Método Maximização de Contatos (Cadeia Estacionária)
Seção 6 – Montando o Circuito
Métodos para Elaboração de Circuitos Eletropneumáticos Sequenciais Nesta unidade você conhecerá os métodos para elaboração de cir-
SEÇÃO 1
cuitos eletro-hidropneumáticos sequenciais: o método intuitivo; a primeira e segunda solução; e os métodos de minimização e maxi mização de contatos. Além disso, verá como é feita a montagem do circuito. Os circuitos eletro-hidropneumá-
A seção apresenta o método intuitivo. Preste atenção na gura mostrada, pois ela é fundamental para o entendimento deste método. Utilizando um circuito eletropneumático básico, vamos desenvolver de forma intuitiva o comando de um dispositivo para levantar caixas.
Método Intuivo
ticos representam os componentes pneumáticos, hidráulicos e elé-
tricos empregados em máquinas e equipamentos industriais, bem como a interação entre esses elementos para se obter o funcionamento desejado e os movimentos exigidos do sistema mecânico. Enquanto os circuitos pneumáticos e hidráulicos representam o acionamento das partes mecânicas, o circuito elétrico representa a sequência de movimento dos com ponentes pneumáticos e hidráulicos para que as partes móveis do equipamento se movimentem do acordo com a necessidade.
Figura 86 - Transportador de Rolos Fonte: Saggin (2002, P. 45).
Existem basicamente três métodos de elaboração dos circuitos eletro-hidropneumácos: ▪
intuivo;
minimização de contatos ou seqüência mínima; ▪
maximização de contatos ou cadeia estacionária.
As caixas que chegam ao dispositivo por meio de uma esteira transportadora de rolos deverão ser levantadas pelo cilindro A. O cilindro B, ao chegar à posição superior, deverá empurrar a caixa para a segunda esteira, em seguida o cilindro A deverá retornar, e somente quando este alcançar a posição traseira, o cilindro B deverá retornar. Nesta seção você viu o método intuitivo. Na próxima seção você estudará a primeira solução.
▪
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
83
SEÇÃO 2 Primeira Solução Você sabe o que é primeira solução? É o que você estudará agora, na Seção 2. ▪
1º passo: desenhar os cilindros A e B, com as válvulas direcionais de
acionamento bilateral. Identicar as chaves m de curso elétricas.
Figura 87 - Circuito Pneumáco Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
▪
2º passo: desenhar o circuito de comando e o circuito principal.
Figura 88 - Circuito Elétrico 2º Passo Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009).
84
CURSOS TÉCNICOS SENAI
▪
3º passo: desenhar a segunda linha de corrente no circuito de co -
mando e no circuito principal.
Figura 89 - Circuito Elétrico 3º Passo Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009).
▪
4º passo: desenhar a terceira linha de corrente no circuito de co -
mando e no circuito principal.
Figura 90 - Circuito Elétrico 4º Passo Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009).
▪
5º passo: desenhar a quarta linha de corrente no circuito de coman -
do e no circuito principal.
Figura 91 - Circuito Elétrico 5º Passo Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
85
Você terminou de estudar Seção 2, a primeira solução. A Seção 3 é continuação desta: a segunda solução.
SEÇÃO 3 Segunda Solução Agora que você já foi apresentado à primeira solução, pode avançar e estudar a segunda solução. Esta é a segunda solução para a sequência de funcionamento do exemplo anterior, utilizando válvulas direcionais com retorno por mola. Desenhar os cilindros A e B, com as válvulas direcionais de acionamento unilateral e retorno por mola. Posicionar as chaves m de curso.
SEÇÃO 4 Método Minimização de Contatos (Sequência Mínima) Esta seção descreve o método mi nimização de contatos. Este método tem como objetivo reduzir o número de relés auxi liares utilizados no comando elétrico. É aplicado, principalmente, em circuitos sequenciais eletrohidropneumáticos acionados por válvulas direcionais de duplo solenóide (bilateral) que, por não possuírem mola de reposição, apresentam a característica de
Figura 92 - Circuito Pneumáco Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009).
memorizar o último acionamento efetuado. Neste método é preciso fazer a di visão dos movimentos em grupos. A divisão para formar os grupos deve obedecer ao seguinte critério: somente deverá acontecer um movimento do cilindro para cada grupo. ▪
1º passo: deve-se escrever a
sequência de movimentos desejada. A+B +A-B-
▪
A+A- B+B-
2º passo: divide-se a sequên-
cia exatamente ao meio. Figura 93 - Circuito Elétrico
A+B+ A-B-
A+A- B+B-
Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009). ▪
3º passo: se os dois lados do
traço tiverem as letras diferentes e na mesma ordem, trata-se de uma sequência direta e pode ser construído facilmente pelo método intuitivo sem sobreposição de sinais.
86
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Mas se a sequência for indireta, o passo seguinte é dividir a sequência em setores secundários que determinarão o tamanho da cascata e o número de relés auxiliares a serem utilizados como mostrado abaixo.
Para dois setores secundários é necessário um único relé auxiliar K1. Enquanto o relé K1 está desligado, o contato fechado de K1 mantém energizado o setor 2 e o contato aberto de K1 mantém desenergizado o setor I. Exemplo de aplicação: comando de uma fresadora.
A+ A-B+ B1 2 1
▪
4º passo: desenhar a cascata
elétrica de acordo com o número de setores secundários encontrados na divisão da sequência.
Figura 94 - Comando de uma Fresadora Fonte: Saggin (2002, P. 1).
▪
1º passo: desenhar o diagrama “trajeto-passo”.
▪
2º passo: reconhecimento da situação na qual os sinais se sobre-
põem pela resolução intuitiva, desenhando o esquema pneumático e elétrico.
Figura 95 - Circuito Eletropneumáco Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
87
▪
3º passo: dividir ou classicar a sequência de movimentos em
grupos. O desligamento de sinal se processa após o último movimento do grupo e assim sucessivamente para os demais grupos. O número de grupos representa o número de linhas auxiliares de corrente que serão energizadas e desenergizadas uma a uma (em forma de cascata), eliminando os sinais indesejáveis, através de relés com circuito de autorretenção. O número de relés (Nrelés) para comutação de linhas auxiliares é sempre igual ao número de linhas auxiliares (Nlinhas) menos um (1). Nrelés = Nlinhas – 1 4º passo: desenhar o circuito pneumático, identicar e representar a posição das chaves m de curso ou sensores e o acionamento das válvulas (solenóides). ▪
SEÇÃO 5 Método Maximização de Contatos (Cadeia Estacionária) O método apresentado nesta seção, maximização de contatos, pode ser aplicado com segurança em todo circuito sequencial eletro-hidropneumático, como você verá ao longo desta seção. Este método não apresenta a característica de reduzir o número
de relés auxiliares utilizados no comando elétrico, em compensação, pode ser aplicado com segurança em todo circuito sequencial eletro-hidropneumático, não importando o tipo de acionamento Figura 96 - Circuito Pneumáco Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
▪
5º passo: desenhar a parte elétrica, com o circuito de comando (re-
lés comutadores de linhas) e o circuito principal, em que aparecerão as linhas auxiliares que são energizadas pelos contatos dos relés comutadores de linhas.
das válvulas direcionais. A grande vantagem que o comando cadeia estacionária leva sobre os demais métodos de construção de circuitos elétricos é a total segurança na emissão dos sinais enviados
pelos componentes de entrada, tais como botoeiras, chaves m de curso e sensores de proximidade. Isso signica que o movimento seguinte de uma sequência só ocorre depois da conrmação do movimento anterior. Vamos tomar como exemplo a seguinte sequência de movimentos para dois cilindros: A+, B+, B-, A-. 1º passo: desenhar o circuito com os atuadores e as válvulas identicando os componentes e as po-
sições de montagem dos ns de curso.
Figura 97 - Circuito Eletropneumáco Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
88
CURSOS TÉCNICOS SENAI
SEÇÃO 6 Montando o Circuito Você sabe como é feita a montagem de um circuito? Conhece as vantagens de cada método? A Seção 6 apresenta a montagem de um circuito e destaca as van-
tagens de cada método estudado nas seções anteriores. Figura 98 - Circuito Pneumáco
1º passo: desenhar a linha padrão
Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
de comando. 2º passo: anotar a sequência de trabalho A+ B+B-A-. 3º passo: colocar a função reset no nal A+B+ B- A-R. 4º passo: separar todas as funções de comando A+/B+/B-/ A-/R,
lembrando que o R deve ser a memória ou relé 0, ex.: R0. 5º passo: preencher a tabela de dados. Tabela 10 - Tabela De Dados
1
Seqüência de movimento
A+
wwB+
B- A-
Y1
Y3
Y4 Y2
2
Solenóide que comando o movimento
Y1
Y3 Y4
3
Desligar duplos solenóides no passo seguinte S2
S4
S3
S1
4
Fins de cursos que conrmam o movimento
K1
K2
K3
K4
5
Relê, ag ou memória de comando
6
Parda
R
Y2
0
S0
A Seção 5 apresentou o método maximização de contatos. Agora você está apto a estudar a montagem dos circuitos.
Figura 99 - Circuito Elétrico 1º Passo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
89
2º passo: a linha padrão deve ser repetida para car igual ao número
de memórias ou relés.
Figura 100 - Circuito Elétrico 2º Passo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
3º passo: voltar na primeira linha de comando e inverter o tipo do
contato de desligamento.
Figura 101 - Circuito Elétrico 3º Passo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
4º passo: identicar as memórias ou relés exatamente na ordem como
aparece na tabela de identicação.
Figura 102 - Circuito Elétrico 4º Passo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
90
CURSOS TÉCNICOS SENAI
5º passo: identicar as instruções que estão fora da retenção em ordem
crescente.
Figura 103 - Circuito Elétrico 5º Passo FontE: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
6º passo: identicar a retenção correspondente à memória ou ao relé.
Figura 104 - Circuito Elétrico 6º Passo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
7º passo: identicar os elementos de sinal de acordo com a ordem da
tabela.
Figura 105 - Circuito Elétrico 7º Passo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
91
8º passo: desenhar a linha padrão
9º passo: copiar o número de linhas de potência igual ao número de
de potência.
solenóides.
Figura 107 - Circuito Elétrico 9º Passo Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009).
10º passo: identicar a saída das linhas de potência em ordem crescente. Figura 106 - Circuito Elétrico 8º Passo Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009).
Figura 108 - Circuito Elétrico 10º Passo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
92
CURSOS TÉCNICOS SENAI
11º passo: com base na tabela, localizar cada solenóide e identicar
quem liga e quem desliga o mesmo.
Figura 109 - Circuito Elétrico 11º Passo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
12º passo: circuito nalizado e pronto para entrar em funcionamento.
Figura 110 - Circuito Elétrico 12º Passo Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Vantagens do método maximização de contatos ou cadeia estacionária: simplicar o raciocínio; reduzir o tempo de solução da lógica; diminuir a zero a chance de erro quando aplicado corretamente; resolver o circuito independente do tipo de válvula direcional que está sendo usada. Você estudou, nesta seção, cada etapa da montagem de um circuito e viu as vantagens do método maximização de contatos ou cadeia estacionária. Nesta unidade você aprendeu a elaborar circuitos eletro-hidropneumáticos. A próxima unidade fará uma introdução à automação com controlador lógico programável.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
93
Unidade de estudo 14 Seções de estudo Seção 1 – Estrutura de um CLP Seção 2 – Linguagens de
Programação Seção 3 – Diagrama Ladder
Introdução à Automação com Controlador Lógico Programável Esta unidade faz uma abordagem introdutória da automação com controladores lógicos programá-
Os CLP possibilitam a implementação de funções especícas, como por exemplo, controles lógicos, controles sequenciais, funções de temporização, de contagem e aritméticas. Visam controlar diversos tipos de máquinas e processos por meio de sinais de entrada e saídas digitais ou analógicos. O controlador lógico programável e os periféricos cor respondentes são desenvolvidos de modo que possam ser integrados facilmente em sistemas industriais de comando e serem aplicados em todas as funções a eles designadas.
veis. Os controladores lógicos progra máveis são equipamentos eletrônicos programáveis destinados a substituir sistemas controlados por dispositivos eletromecânicos. São também conhecidos por sua sigla, CLP, ou por PLC, da sigla SEÇÃO 1 em inglês de programmable logic con- Estrutura de um CLP trol . São ferramentas de trabalho mui - Você irá iniciar seus estudos sobre CLP com uma descrição de sua esto úteis e versáteis para aplicações trutura. em sistemas de acionamentos e controle, e por isso são muito uti - A estrutura de um CLP é dividida em três partes: entrada, processamenlizadas na indústria. Os CLP per- to e saída. mitem desenvolver e alterar facilmente a sua programação. Sendo assim, podemos associar diversos sinais de entrada para controlar diversos atuadores ligados às suas saídas. A norma IEC 1131-1 criou a denição para um CLP, conforme descrito a seguir: “Um sistema eletrônico digital a ser ulizado na indústria que contém uma memória programável capaz de armazenar internamente instruções de comando orientadas ao usuário.” (IEC 1131-1, 1993 apud DRESCH JR., 2006, p. 10).
E N T R A D A S
UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO
S A Í D A S
Figura 111 - Estrutura de um CLP Fonte: UERJ (2009, p. 4).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
95
Os sinais de entrada e saída dos CLPs podem ser digitais ou analógicos. Existem inúmeros tipos de módulos de entradas e saídas para atenderem as demandas dos sistemas industriais a serem controlados. Os sinais dos sensores são ligados às entradas do controlador e a cada ciclo de varredura esses sinais são lidos e memorizados internamente. Após associa dos entre si e ao programa do CLP, os resultados são transferidos para as saídas do controlador como representa a gura abaixo:
SEÇÃO 2 Linguagens de Programação Para operar um CLP, é preciso uti lizar uma linguagem de programa ção. Nesta seção são listadas algumas linguagens de programação usadas em CLP. As linguagens de programação permitem que os usuários se comuniquem com o CLP por meio de um dispositivo de programa ção e denam as operações que o CLP deve executar. Ao longo do tempo surgiram diversas linguagens de programação. Essas linguagens de programação constituem-se em um conjunto de símbolos, comandos, blocos , guras, etc., com regras a serem seguidas. No início, cada fabricante de CLP desenvolveu uma forma diferente de programar o seu CLP, mas com o surgimento da IEC 61131 isso passou a ser padronizado. A norma IEC 61131-3 trata sobre modelo de programação e de sof- tware para programação. As linguagens mais usadas são: ▪
Ladder – Ladder Diagram (LD)
ou Diagrama de Contatos; Lista de Instruções – Instruction List (IL); Diagrama de Blocos – Function Block Diagram (FBD); Diagrama Funcional Seqüencial – Sequential Function Chart (SFC). ▪
▪
▪
Figura 112 - Ciclo de Varredura Fonte: UERJ (2009, p. 4).
Agora que você já estudou a estrutura de um CLP, será apresentado às linguagens de programação utilizadas nesses comandos.
96
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Na próxima seção você estudará o diagrama Ladder .
SEÇÃO 3 Diagrama Ladder Você sabe o que é o Diagrama Ladder ? Conhece a linguagem Ladder ? Diagramas Ladder são diagramas de relés cujos símbolos representam: contatos abertos ( ); contatos normalmente fechados ( saída representando a bobina( fabricante do CLP. ▪
▪
▪
); ), entre outros, conforme o
Figura 113 - Diagrama Ladder Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Linguagem Ladder As entradas em série formam a função “E”, já as entradas em paralelo formam a função “OU”. O contato fechado é representado pelo símbo ) lo barrado ( ). As saídas são representadas pelo símbolo ( colocado do lado direito no nal da linha horizontal. Quando programamos, cada símbolo se refere a um endereço real do CLP em forma simplicada. Esse tipo de programação foi desenvolvido através do diagrama de circuito (comando). O diagrama de circuito pode ser convertido para um diagrama Ladder que é a mais tradicional das linguagens que apresenta facilidades de aprendizado e leitura para quem está acostumado aos diagramas de relés. O diagrama Ladder é como uma escada, ele é feito entre duas linhas verticais, a esquerda será conectada à tensão da fonte e a direita ao terra. As linhas horizontais são feitas interligando as duas linhas verticais e nelas são colocados os símbolos para a realização da lógica pretendida. Nesta unidade você foi apresentado à automação com controlador lógico programável e conheceu um pouco sobre linguagens de programação utilizadas.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
97
Finalizando Ao concluir o estudo deste material você estará apto a trabalhar com circuitos eletrohidropneumáticos. Os conceitos estudados são fundamentais para que você possa desenvolver circuitos complexos, pois garantem uma base teórica sólida.
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
99
Referências ▪
▪
▪
▪
▪
COEL. Contador digital de impulso HCW1840. 2010. Disponível em: . Acesso em: 08 mar. 2010. DRESCH JÚNIOR, Antonio. Programando o CLP SIEMENS S7-200. 2. ed. Joinville: SENAI/SC, 2006. 52 p. FAMIC Automation Studio 2009. Version 5.6: Famic Technologies Inc, 2009. 1 CD-ROM. FARGON. Rede de distribuição de ar . 2010. Disponível em: . Acesso em: 08 mar. 2010. FESTO DIDACTIC . Introdução a sistemas eletropneumáticos e eletro-hidráulicos .
São Paulo, 2001. 162 p. ▪
▪
▪
▪
______. Introdução à hidráulica proporcional. São Paulo, 1986. 206 p. HOWDEN. Figure 1: unidade integrada de compressor de parafusos. 2010. Disponível em: . Acesso em: 10 jan. 2010. METALTEX. Relé. 2009. Disponível em: . Acesso em: 20 dez. 2009. ______. Chaves de fm de curso FM7121. 2010. Disponível em: . Acesso em: 08 mar. 2010.
▪
PARKER. Hidráulica industrial: apostila M 2001. [S.l.], 2008.
▪
RACINE. Manual de hidráulica básica. 6. ed. Cachoeirinha, 1987. 328 p.
▪
▪
▪
▪
▪
▪
REXROTH HIDRAÚLICA. Treinamento hidráulico. Diadema: GraK Design, 2005. 278 p. v. 1. SAGGIN, Adagir (Org.). Técnicas de comandos eletro-hidropneumáticos. Blumenau: SENAI/CTV, 2002. 68 p. SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL. Departamento Regional de Santa Catarina. Hidráulica e técnicas de comando. Florianópolis, 2004. 102 p. UGGIONI, Natalino. Hidráulica industrial. Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 2002. 131 p. UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO. Controladores lógicos programáveis. Rio de Janeiro, 2009. 33 p. WEG. Dispositivos de comando e proteção. Jaraguá do Sul, 2002. 85 p.
SISTEMAS ELETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
101
Anexo Anexo 1 - Simbologia dos Elementos Elétricos Simbologia dos Elementos Elétricos
Elemento de ligação-fechador
Elemento de desligamento-abridor
Elemento reversor ou comutador
Contato fechador ou NA Retardo ao Ligar
Contato Abridor ou NF Retardo ao Ligar
Contato fechador ou NA Retardo ao Desligar
Contato Abridor ou NF Retardo ao Desligar
Acionamento por botão Contato Fechador
Acionamento por botão Contato Abridor
Acionamento por botão com Trava Contato Fechador
Acionamento por rolete Fim de curso Fechador
Acionamento por rolete Fim de curso Abridor
Sensor de Proximidade NF
Sensor de proximidade NA
Contato do Prestostato NA
Contato do Termostato NA
Acionamento geral Para rele ou Contador
Contato de Nível NA
Rele de Tempo Retardo ao ligar
Rele de Tempo Retardo ao Desligar
Solenóides ou eletro-ímã Válvulas acionadas Eletromagnecamente Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS ELETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
103
Anexo 2 - Simbologia dos Elementos Pneumácos Símbolos grácos mais utilizados para componentes de sistemas pneumáticos segundo norma ISO1219-1. Linhas de Fluxo Linha de trabalho e retorno Linha de pilotagem Indicação de conjunto de funções ou componentes
Mangueira exível
União de linhas
Linhas cruzadas e não conectadas
Possibilidade de regulagem (inclinação a 45º)
Direção do uxo
Fluxo pneumáco
Sendo de rotação Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
104
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Fontes de Energia Motor elétrico
Motor térmico Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Acoplamentos Acoplamento
Acoplamento com proteção Fonte: Soware Automaon Studio 5.6 (2009).
Compressores
Compressor de deslocamento xo unidirecional Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS ELETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
105
Condicionadores de Energia Filtro
Separador com dreno manual
Separador com dreno automáco
Filtro com separador e dreno manual
Desumidicador de ar
Lubricador
Reservatório de ar Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Válvulas Direcionais
3/2 vias
4/3 vias
Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
106
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Métodos de Acionamento Detente ou trava
Manual
Mecânico (rolete)
Pedal
Alavanca
Botão
Mola
Solenóide
Piloto
Duplo acionamento Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS ELETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
107
Conversores Rotavos de Energia
Motor de deslocamento xo bidirecional
Osciladores
Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Conversores Lineares de Energia
Simples ação ou simples efeito
De dupla ação ou duplo efeito
De haste dupla
Com amortecimento regulável Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
108
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Válvulas Controladoras de Vazão Oricio ixo
Oricio variável
Oricio variável com retorno livre (by pass) Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Válvula de Retenção Simples
Válvula alternadora (elemento OU)
Válvula seletora (elemento E) Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Válvula Reguladora de Pressão
Alivio ou segurança
Redutora de pressão
Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS ELETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
109
Instrumentos e Acessórios
Manômetro
Vacuômetro
Termômetro
Medidor de vazão (rotâmetro)
Filtro
Registro fechado
Registro aberto Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
110
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Anexo 3 - Simbologia dos Elementos Hidráulicos Símbolos grácos mais utilizados para componentes de sistemas hidráulicos (con forme norma ISO 1219). Linhas de Fluxo Linha de trabalho e retorno Linha de pilotagem (x) Linha de dreno (y)
Mangueira exível
União de linhas
Linhas cruzadas e não conectadas
Possibilidade de regulagem (inclinação a 45º)
Direção do uxo
Fluxo hidráulico
Sendo de rotação Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS ELETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
111
Fontes de Energia/Acoplamento Motor elétrico
Motor elétrico
Acoplamento
Acoplamento com proteção Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Válvulas Direcionais
Válvula direcional 3/2 vias
Válvula direcional 4/3 vias
Válvula direcional proporcional 4/3 vias Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
112
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Métodos de Acionamento
Detente ou trava
Manual
Mecânico (rolete)
Pedal
Alavanca
Botão
Mola
Solenóide convencional
Solenóide proporcional
Piloto
Duplo acionamento Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS ELETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
113
Válvulas Controladoras de Vazão Oricio xo
Oricio variável
Oricio variável com retorno livre (by pass)
Com compensação de temperatura e pressão Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Válvulas de Retenção Simples
Pilotada Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
114
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Válvula Reguladora de Pressão Ação direta
Ação indireta
Reguladora de pressão (alívio)
Sequência
Redutora de pressão
Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
115
Reservatório
Aberto à atmosfera
Pressurizado
Acumulador a gás (símbolo genérico) Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Bombas
Bomba de deslocamento xo unidirecional
Bomba de deslocamento variável unidirecional com compensação de pressão
Bomba de deslocamento xo bidirecional
Bomba de deslocamento variável bidirecional com compensação de pressão
Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
116
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Motores, Idênco à Simbologia das Bombas Invertendo-se Somente o Triângulo Interno
Motor de deslocamento xo unidirecional
Osciladores
Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
Atuadores Lineares
Atuador linear de simples ação ou simples efeito
Atuador linear de dupla ação ou duplo efeito
Atuador linear de haste dupla
Com amortecimento regulável
Cilindro telescópio
Fonte: Sofware Automaon Studio 5.6 (2009).
SISTEMAS EL ETRO-HIDROPNEUMÁTICOS
117
Instrumentos e Acessórios
Manômetro
Vacuômetro
Termômetro
Medidor de vazão (rotâmetro)
Pressostato
Transdutor de pressão
Termostato
Fluxostato
Visor ou indicador de nível
118
CURSOS TÉCNICOS SENAI