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Prof. Simei

Junho Junho -- 20122012

Módulo IIMódulo II

Conceitos Básicos Conceitos Básicos EletricidadeEletricidadeEletricidadeEletricidade

Energia

Definição: Energia é o fenômeno que trata da capacidade de produzir trabalho, e elapode se apresentar sob várias formas:

Energia Térmica; Energia Mecânica; Energia Elétrica;

Conceitos Básicos de EletricidadeConceitos Básicos de Eletricidade

Energia Elétrica; Energia Química; Energia Atômica (ou nuclear); Etc.

Uma das mais importantes características de uma energia é a possibilidade de suatransformação de uma forma para outra.

Por exemplo: a energia térmica pode ser convertida em energia mecânica (motores decombustão interna), energia química em energia elétrica (pilhas) etc. Entretanto, namaioria das formas em que a energia se apresenta, ela não pode ser transportada, elatem que ser utilizada no mesmo local em que é produzida.

Energia Elétrica

A eletricidade tem sido um caminho usado pelo homem para lhe proporcionarbenefícios no dia-a-dia. Podemos notar que a sua transformação, como umaforma de energia em outros tipos de energia, tem trazido grandes vantagens.Entretanto, ela precisa ser muito bem conhecida para poder ser usufruída emsua forma completa, sem oferecer perigo ao usuário.


Quando acionamos um botão para acender uma lâmpada, ligamos umventilador, energizamos umabobina, estamos desencadeando um mecanismo extremamente complexo. Etal fato nos passa despercebido devido à aparente simplicidade de taisoperações.

Daquilo que conhecemos sobre a eletricidade, certamente muito maisteremos para conhecer e quanto mais nos aprofundarmos no assunto,maiores benefícios obteremos.

Fontes de Energia Elétrica

A eletricidade é uma das mais úteis formas de energia que se conhece, devido àfacilidade com que pode ser usada. Antes, porém, ela deve ser gerada, pois aeletricidade não vem do nada. Os geradores de energia, na verdade, transformam umtipo qualquer de energia em eletricidade e em razão disso podemos classificar em:

1. Geração Hidráulica (Gerador hidráulico).


1. Geração Hidráulica (Gerador hidráulico).Utiliza a energia potencial de uma represa para acionar um gerador eletromagnético.Dai o nome Gerador hidráulico.

2. Geração Térmica (Gerador termodinâmico).Neste grupo estão os dispositivos que transformam o calor em eletricidade. O calorproduzido pela combustão de lenha, carvão ou petróleo gera o vapor que movimentauma turbina, e esta por sua vez, um gerador eletromagnético.

3. Geração Nuclear (Gerador de vapor nuclear).Aproveita a energia atômica para criar vapor, e este para movimentar a turbina de umgerador eletromagnético.

Fontes de Energia Elétrica

4. Geração Fotoelétrica (Captação de energia solar).Este tipo de gerador transforma a energia luminosa (principalmente do sol) em elétrica,essa classe de gerador é bastante empregada em eletrônica, principalmente emsatélites artificiais.

5. Geração Piezoelétrica (Gerador a cristal de quartzo).


5. Geração Piezoelétrica (Gerador a cristal de quartzo).Existem substâncias como o cristal de rocha, por exemplo, que têm a propriedade degerar eletricidade quando submetidas a pressão mecânica. A eletricidade gerada emtais dispositivos é bastante pequena e, por isso, eles são utilizados somente emaplicações especiais.

6. Geração Química (Pilhas e baterias).Os geradores químicos são dispositivos nos quais ocorrem certas reações que liberamenergia, que é transformada em eletricidade, como exemplo temos as pilhas secas eos acumuladores (baterias).

Fontes Geradoras de Energia Elétrica


Em qualquer substância existente na natureza , a menor partícula que pode existir por simesma, conservando todas as características dessa substância é chamada demolécula. Em outras palavras, a molécula é a menor porção possível de qualquersubstância. Assim, por exemplo, a menor porção possível de água seria a molécula deágua. As moléculas, por sua vez, são compostas de partículas menores, os átomos.

O Átomo


O átomo é a menor parte de uma molécula, que por sua vez é dividida em 2 (duas)parte: núcleo e eletrosfera. O núcleo é formado basicamente por 2 (duas) partículas:prótons (+), que têm uma carga elétrica positiva e nêutrons (0), que não possuem cargaelétrica. A eletrosfera é formada basicamente por elétrons (-), que possuem uma cargaelétrica negativa.

Todos os átomos, são formados por diferentes quantidades dessas partículas, sendoque o mais simples deles é o átomo de hidrogênio, formado por um elétron girando emtorno do núcleo contendo um próton e um nêutron.


NÚCLEO

Contendo: Prótons e Nêutrons.

ELETROSFERA

Contendo: Elétrons.

Nêutrons: Não possuem cargas elétricas;

Prótons: Possuem cargas positivas;

Elétrons: Possuem cargas negativas.

.


Os elétrons encontram–se distribuídos ao redor do núcleo em camadasconcêntricas, podendo existir até 7 camadas, dependendo do seu número deelétrons. As camadas são denominadas pelas letras K, L, M, N, O, P, Q enestas os elétrons são distribuídos da seguinte forma:

K=2 L=8 M=18 N=32 O=32 P=18 Q=2

NÚCLEO K L M N O P Q

Tensão

Tensão elétrica é na verdade a Diferença de Potencial Elétrico (ddp) entredois pontos de um circuito. Sua unidade de medida é volt (v), emhomenagem ao físico italiano Alecssandro Volta.

Por analogia, a tensão elétrica pode ser definida como a "força" responsávelpela movimentação de elétrons livres. O potencial elétrico mede a força que


pela movimentação de elétrons livres. O potencial elétrico mede a força queuma carga elétrica experimenta no seio de um campo elétrico, expressa pelalei de Coulomb. Portanto, tensão: é a tendência, com aplicação dedeterminada força, que uma carga tem de ir de um ponto para o outro.

Para facilitar o entendimento da tensão elétrica pode-se fazer uma analogiaentre esta e a pressão hidráulica. Quanto maior a diferença de pressãohidráulica entre dois pontos, maior será o fluxo, caso haja comunicação entreestes dois pontos.

Tensão Contínua

É aquela que não varia sua intensidade e sentido em função dotempo, contendo sempre um polo positivo e um negativo. Esta estápresente em pilhas, baterias e acumuladores.


Para indicar que a tensão é contínua utilizamos o símbolo "VCC".

Exemplo: 24 VCC.

Tensão Alternada.

É aquela que varia sua intensidade e sentido periodicamente emfunção do tempo. Esta está presente na energia elétrica vinda deusinas hidroelétricas, geradores, etc.)


Para indicar que a tensão é alternada utilizamos o símbolo "VCA“.

Exemplo: 110 VCA.

Corrente Elétrica.

Toda vez que num circuito elétrico exista uma tensão e este circuito éfechado, observamos um fluxo de elétrons buscando equilíbrio decargas, ou seja, elétrons livres "caminham" pelo circuito. Portanto adefinição correta de corrente elétrica é: o movimento ordenado decargas elétricas em um circuito fechado onde exista a ação de


um campo elétrico (fonte de alimentação).

A unidade de medida utilizada para corrente elétrica é o "ampére“, emhomenagem ao físico francês André Ampere.


Por convenção, o sentido da corrente elétrica no circuito é do pólo positivopara o pólo negativo, como se as cargas que se deslocam no condutorfossem positivas.

Em metais a corrente é composta por elétrons que se movimentam nosentido oposto, mas para a maioria dos efeitos macroscópicos as duassituações são equivalentes. Observe que no interior de baterias e geradoreso sentido da corrente é o oposto.

Corrente Elétrica.

Supondo uma fonte de tensão (bateria) e uma lâmpada.

Eles não estão interligados, portanto não há movimento ordenado deelétrons. Quando ligamos a fonte e a bateria, os elétrons sãoinduzidos a entrar em movimento devido à tensão da fonte (ddp –diferença de potencial).


diferença de potencial).

Assim como em tensão, para facilitar o entendimento, podemos fazeruma analogia com a hidráulica, onde a corrente seria como o fluxo(ou vazão), sendo então a analogia de correlação completa emeltreica na hidráulica, seria:

Tensão elétrica (pressão hidráulica); Resistência elétrica (oposição à passagem de um fluído); Fluxo de elétrons livres, ou corrente (a vazão).

Corrente Contínua.

É aquela que não varia sua intensidade e sentido em função dotempo, devido à tensão aplicada ao condutor ser também contínua.


Para indicar corrente contínua utilizamos o símbolo "CC“.

Corrente Alternada.

É aquela que varia sua intensidade e sentido em função do tempo,devido à tensão aplicada ser tensão alternada.


Este tipo de corrente é conseguida através de tensão alternada. Paraindicar corrente alternada utilizamos o símbolo "CA”.

Resistência Elétrica

Na eletricidade existe ainda uma outra grandeza, que acontecequando certos materiais oferecem resistência à passagem dacorrente elétrica. Essa resistência nada mais é do que o choque doselétrons livres com os átomos (instáveis) do material.


Existem portanto os resistores, que são componentes feitos pararesistir à passagem da corrente elétrica (propositalmente), em geralbons condutores, mas dispostos de forma que o fluxo de elétrons sejadificultado de forma estrutural.

A unidade de medida utilizada para resistência elétrica é o "ohm", osímbolo é a letra grega "Ω" (ômega).

Os materiais podem ser classificados em 3 (três) tipos:

Isolantes: são materiais em que o núcleo do átomo exerce forteatração sobre os elétrons. Por isso eles não tendem a entrar emmovimento. (Exemplo: vidro, borracha, madeira etc.).

Condutores: ao contrário dos isolantes possuem baixa energia entre


Condutores: ao contrário dos isolantes possuem baixa energia entreo núcleo e elétrons. Portanto estes entram facilmente em movimento.(Exemplo: cobre, prata, alumínio etc.).

Semicondutores: estão no meio termo; no estado puro e a umatemperatura de 20°C são isolantes. Quando em estado puro e a umatemperatura de 20°C são maus condutores. Se combinados a outrosmateriais sua conectividade aumenta.

Associação de Resistências

Normalmente, em circuitos elétricos os resistores podem (e são)ligados entre si para satisfazer às condições de um circuito elétrico.

Essas condições podem ser:


Obter um valor de resistência diferente dos encontradoscomumente no mercado.

Obter divisão de corrente e/ou tensão para diferentes ramosdo circuito.

Existem três tipos de associação: em série, paralelo e mista

Associação em Série.

Neste tipo de ligação um dos terminais de um resistor é ligado a umterminal de um segundo resistor, o outro terminal deste segundo éligado a um terminal de um terceiro e assim por diante. Ou seja, osresistores são ligados um em seguida do outro.


Características:

1 - Todas as resistências são percorridas pela mesma corrente elétrica.

Associação em Série.

2 - A soma das diferenças de potencial das resistências é igual à tensãoda fonte de alimentação.


3 - As resistências em série podem ser substituídas por uma únicaresistência equivalente. Esta resistência equivalente é obtida apenassomando o valor das resistências em série.

Associação em Paralelo.

Neste tipos de ligação o primeiro terminal de uma resistência é ligadoao primeiro terminal da segunda resistência. O segundo terminal daprimeira resistência no segundo terminal da segunda resistência, eassim por diante para quantos resistores tivermos. Temos portantoum divisor de corrente.


Características:

1 - A corrente elétrica total do circuito é a soma das correntesindividuais de cada resistência.

Associação em Paralelo.

2 - Todas as resistências da associação estão sujeitas à mesma tensão.3 - As resistências em paralelo podem ser substituídas por uma

resistência equivalente através das seguintes fórmulas:

• Para dois ou mais resistores iguais (onde R é o valor do resistor e n o número de resistores):


• Para dois resistores de valores diferentes:

• Para vários resistores de valores diferentes:

Lei de Ohm.

A lei de Ohm é provavelmente a mais importante no estudo daeletricidade, isto porque ela relaciona diretamente tensão, corrente eresistência. Pode ser aplicada em qualquer circuito CC e até mesmoem CA.

A lei de Ohm é assim expressa:


A lei de Ohm é assim expressa:

Onde:

U = Tensão (em Volt - V); R = resistência (em Ohm - Ω); I = corrente (em ampére - A).

U = R x IR = U

I

I = UR

Potência Elétrica.

Outra grandeza muito utilizada em cálculos de circuitos elétricos é a potência.

Potência pode ser definida como o trabalho realizado num intervalo detempo, ou a energia elétrica consumida num intervalo de tempo. Seriaportanto a "rapidez" com que a tensão realiza o trabalho de deslocar oselétrons pelo circuito elétrico.


De modo que a potência para cargas puramente resistivas é igual ao produtoda tensão pela corrente.

Onde:

P = Potência (em Watts – W); U = Tensão (em Volt – V); I = Corrente (em Ampere – A).

P = U x IP = R x I²

P = U² R

Comandos ElétricosComandos ElétricosComandos ElétricosComandos Elétricos

Partindo do princípio da proteção do operador e do equipamento, há umaseqüência genérica dos elementos necessários para manobrar um ou maisgrupos de equipamentos (motores, lâmpadas, válvulas, etc). Nesta relação,podem-se distinguir 5 (cinco) famílias de elementos de comandos. São eles:

1. Elementos de Seccionamento: Usados para retirar a carga de um comando (oucircuito), durante uma manutenção ou verificação do circuito.

2. Elementos de Proteção contra correntes de curto-circuito: Destina-se a

Comandos ElétricosComandos Elétricos

2. Elementos de Proteção contra correntes de curto-circuito: Destina-se aproteção dos condutores do circuito terminal.

3. Elementos de Proteção contra correntes de sobrecarga: para proteger asbobinas do enrolamento do motor.

4. Dispositivos de manobra: destinam-se a ligar e desligar o equipamento oudispositivo, de forma segura, ou seja, sem que haja o contato do operador nocircuito de potência, onde circula a corrente.

5. Consumidores: elementos acionados, isto é, os equipamentos.

1. Elementos de Seccionamento:• Chaves eletromagnéticas,• Chaves seccionadoras ;• DR’s.

2. Elementos de Proteção contra Correntes de curto-circuito:• Fusíveis;• Disjuntores;• DR’s.

3. Elementos de Proteção contra Correntes de Sobrecarga:


3. Elementos de Proteção contra Correntes de Sobrecarga:• Rélés térmicos.

4. Dispositivos de manobra:• Botões;• Contatores e réles;• Chaves fim-de-curso.

5. Consumidores:• Motores;• Lâmpadas;• Resistências;• Eletroimãs e indutores.

Em comandos elétricos trabalhar-se-á bastante com um elementosimples que é o contato.

A partir do mesmo é que se forma toda lógica de um circuito etambém é ele quem dá ou não a condução de corrente. Basicamenteexistem dois tipos de contatos, listados a seguir:


Contato Normalmente Aberto (NA): não há passagem decorrente elétrica na posição de repouso. Desta forma a carga nãoestará acionada.

Contato Normalmente Fechado (NF): há passagem de correnteelétrica na posição de repouso. Desta forma a carga estaráacionada..


Representação dos contatos NA e NF

Associação de contatos normalmente abertos.

Quando se fala em associação de contatos é comum montar umatabela contendo todas as combinações possíveis entre os contatos,esta é denominada de “Tabela Verdade”.

Nota-se que na combinação em série a carga estará acionada


Nota-se que na combinação em série a carga estará acionadasomente quando os dois contatos estiverem acionados e por isso édenominada de “função E”. Já na combinação em paralelo qualquerum dos contatos ligados aciona a carga e por isso é denominada de“função OU”.

Associação de contatos normalmente fechados

Os contatos NF da mesma forma podem ser associados em sériee/ou em paralelo.

Nota-se que é exatamente inverso, a fig. a da b, portanto aassociação em série de contatos NF é denominada “função não OU”.


associação em série de contatos NF é denominada “função não OU”.Da mesma forma a associação em paralelo é chamada de “funçãonão E”.

Comando Básico com Selo.

O contato de selo é sempre ligado emparalelo com o contato de fechamentoda botoeira. Sua finalidade é de mantera corrente circulando pelo contator,mesmo após o operador ter retirado o


dedo da botoeira.

Comando Básico com Selo Duplo.

Para obter segurança no sistema, pode-se utilizar dois contatos de selo. Idemao tipo anterior, este caso há umasegurança adicional.


Comando Básico comIntertravamento Simples.

Em algumas manobras, ondeexistem 2 ou mais contatores, paraevitar curtos é indesejável ofuncionamento simultâneo de dois


contatores. Utiliza-se assim ointertravamento. Neste caso oscontatos devem ficar antes daalimentação da bobina doscontatores.

Comando Básico comIntertravamento com DoisContatos.

Dois contatos de intertravamento,ligados em série, elevam asegurança do sistema. Estes devem


ser usados quando acionando altascargas com altas correntes.

Comando Básico comIntertravamento com Boteiras.

O intertravamento, também pode serfeito através de botoeiras. Nestecaso, para facilidade derepresentação, recomenda-se que


representação, recomenda-se queuma das botoeiras venha indicadacom seus contatos invertidos. Não serecomenda este tipo de ação emmotores com cargas pesadas.

Conceitos Básicos de Conceitos Básicos de AutomaçãoAutomaçãoAutomaçãoAutomação

A sistemática de automação de processos na industria, se faznecessária por vários motivos, dentre estes motivos, podemosdestacar 5 (cinco) de suma importância:

Ganho de produtividade; Segurança operacional; Segurança ambiental;

Conceitos de AutomaçãoConceitos de Automação

Segurança ambiental; Confiabilidade e padronização; Ganhos para com qualidade.

A automação de processos industriais pode ser feita na forma de:

Sistemas em Malha Aberta;

Sistemas em Malha Fechada.

Os Sistemas em Malha Aberta são aqueles em que as grandezas desaída não são comparadas com as grandezas de entrada.

Ex: Uma máquina de secar roupas, A velocidade de acionamento de um cilindro hidráulico.


No Sistema em Malha Fechada, há um fluxo de informação no sentidodireto, da entrada para a saída, e outro fluxo de informações quecompara a saída com um valor de referência. A comparação é feitaatravés da realimentação da saída.


Os sistemas de malha fechada são controlados através de circuitoslógicos eletrônicos tornando-se mais rápidos, compactos e capazes dereceber mais informações de entrada e atuando sobre um maior númerode dispositivos de saída.

Elementos de AutomaçãoElementos de AutomaçãoElementos de AutomaçãoElementos de Automação

Os atuadores e sensores funcionam de

forma bem parecido como no corpo

humano. Os sensores são como mãos

do CLP (ou CCM) que geralmente tem

(Atuadores)

Músculos

Elementos de Sistemas EletropneumáticosElementos de Sistemas Eletropneumáticos

capacidade para ativar uma grande

variedade de elementos que atuarão

sobre uma planta industrial, assim como

uma terminação nervosa para com os

comando do cérebro.

(Atuadores)

Os sistemas eletropneumáticos, assim como quaisquer circuitosintegrados (união de dois ou mais sistemas), são baseados em umfluxo ordenado de informações.

A informação consiste na verdade de um conjunto de tratativas desinais elétricos, estes, chamados de sinais de entrada, assumindodiferentes características dentro do próprio sistema.


diferentes características dentro do próprio sistema.

Observe o diagrama que ilustra este fluxo, a seguir. Ele tipifica os 4(quatro) grupos de elementos de sinais, que compõem um sistemaeletropneumático:

Elementos de Entrada de Elementos de Entrada de Elementos de Entrada de Elementos de Entrada de SinaisSinais

Elementos de Entrada de Sinais.

A entrada de uma informação, ou sinal no sistema, é feita através dedispositivos eletromecânicos/eletroeletrônicos, tais como:

Botões; Chaves fim-de-curso; Pedais (com chaves fim-de-curso);


Pedais (com chaves fim-de-curso); Sensores e transdutores;

• Sensores de proximidade (magnéticos ou Reed Switch);• Sensores de proximidade indutivos;• Sensores de proximidade capacitivos;• Sensores fotoelétricos (ou óticos);• Sensores ou transdutores de pressão (pressostatos);• Sensores ou transdutores de temperatura (termostatos).

Um programa de computador (que fornece os valores dereferência, por exemplo).

Botoeiras Pulsadoras.

Essa botoeira possui um contato aberto e um contato fechado, sendoacionada por um botão pulsador liso e reposicionada por mola.Enquanto o botão não for acionado, os contatos 11 e 12 permanecemfechados, permitindo a passagem da corrente elétrica, ao mesmo

Elementos de Entrada de SinaisElementos de Entrada de Sinais

fechados, permitindo a passagem da corrente elétrica, ao mesmotempo em que os contatos 13 e 14 se mantêm abertos, interrompendoa passagem da corrente. Quando o botão é acionado, os contatos seinvertem de forma que o fechado abre e o aberto fecha. Soltando-se obotão, os contatos voltam à posição inicial pela ação da mola deretorno.

As botoeiras pulsadoras invertem seus contatos mediante oacionamento de um botão e, devido a ação de uma mola, retornam àposição inicial quando cessa o acionamento.


Botoeiras com Travas Giratórias.

Esta botoeira apresenta um contato fechado nos bornes 11 e 12, e umaberto 13 e 14.

Quando o botão é acionado, o contato fechado 11/12 abre e o contato


Quando o botão é acionado, o contato fechado 11/12 abre e o contato13/14 fecha e se mantêm travados na posição, mesmo depois decessado o acionamento. Para que os contatos retornem à posiçãoinicial é necessário acionar novamente o botão, agora no sentidocontrário ao primeiro acionamento.

Esta botoeira é acionada por um botão giratório com uma trava quemantém os contatos na última posição acionada.


Botoeiras com Travas Giratórias (de segurança).

O botão do tipo cogumelo, também conhecido como botão soco-trava,quando é acionado, inverte os contatos da botoeira e os mantémtravados.


O retorno à posição inicial se faz mediante um pequeno giro do botãono sentido horário, o que destrava o mecanismo e acionaautomaticamente os contatos de volta a mesma situação de antes doacionamento.

Esta botoeira também apresenta um contato fechado nos bornes 11 e12 e um aberto 13 e 14.


Outro tipo de botoeira com trava, muito usada como botão deemergência para desligar o circuito de comando elétrico em momentoscríticos, é acionada por botão do tipo cogumelo.

Chaves Fim de Curso.

As chaves fim de curso são comutadores elétricos de entrada de sinaisacionados mecanicamente. As chaves fim de curso são, geralmente,posicionadas no decorrer do percurso de cabeçotes móveis de máquinas eequipamentos industriais, bem como das hastes de cilindros hidráulicos e oupneumáticos.


pneumáticos.

Estas chaves são acionadas por um rolete mecânico e possuem um contatocomutador formado por um borne comum 11, um contato fechado 12 e umaberto 14. Enquanto o rolete não for acionado, a corrente elétrica pode passarpelos contatos 11 e 12 e está interrompida entre os contatos 11 e 14. Quando orolete é acionado, a corrente passa pelos contatos 11 e 14 e é bloqueada entreos contatos 11 e 12. Uma vez cessado o acionamento, os contatos retornam àposição inicial, ou seja, 11 interligado com 12 e 14 desligado.

Chave fim de curso acionada por umrolete mecânico. Apresenta doiscontatos independentes sendo umfechado, formado pelos bornes 11 e 12,e outro aberto, efetuado pelos bornes


e outro aberto, efetuado pelos bornes13 e 14. Quando o rolete é acionado,os contatos 11 e 12 abrem,interrompendo a passagem da correnteelétrica, enquanto que os contatos 13 e14 fecham, liberando a corrente.

São chaves de roletes que somente comutam os contatos das chavesse forem acionados num determinado sentido de direção. São oschamados roletes escamoteáveis, também conhecidos na indústriacomo gatilhos.

Esta chave fim de curso, somenteinverte seus contatos quando o roletefor atuado da esquerda para a direita.


for atuado da esquerda para a direita.No sentido contrário, uma articulaçãomecânica faz com que a haste domecanismo dobre, sem acionar oscontatos comutadores da chave fim decurso.


Tipos/métodos de acionamento de chaves fim-de-curso.

Sensores de Proximidade.

Os sensores de proximidade, são elementos emissores de sinaiselétricos os quais são posicionados no decorrer do percurso decabeçotes móveis de máquinas e equipamentos industriais, bem comodas haste de cilindros hidráulicos e ou pneumáticos.


das haste de cilindros hidráulicos e ou pneumáticos.

O acionamento dos sensores, entretanto, não dependem de contatofísico com as partes móveis dos equipamentos, basta apenas queestas partes aproximem-se dos sensores a uma distância que varia deacordo com o tipo de sensor utilizado.

Sensores de Proximidade.

Os sensores de proximidade apresentam as mesmas característicasde funcionamento. Possuem dois cabos de alimentação elétrica, sendoum positivo e outro negativo, e um cabo de saída de sinal. Estandoenergizados e ao se aproximarem do material a ser detectado, os


energizados e ao se aproximarem do material a ser detectado, ossensores emitem um sinal de saída que, devido principalmente à baixacorrente desse sinal, não podem ser utilizados para energizardiretamente bobinas de solenóides ou outros componentes elétricosque exigem maior potência.

Diante dessa característica comum da maior parte dos sensores deproximidade, é necessária a utilização de relés auxiliares com oobjetivo de amplificar o sinal de saída dos sensores, garantindo acorreta aplicação do sinal e a integridade do equipamento.

Sensores Indutivos.

Os sensores de proximidade indutivossão capazes de detectar apenasmateriais metálicos, a uma distânciaque oscila de 0 a 2 mm, dependendotambém do tamanho do material a ser


também do tamanho do material a serdetectado e das característicasespecificadas pelos diferentesfabricantes.

Sensores Capacitivos.

Os sensores de proximidade capacitivosregistram a presença de qualquer tipo dematerial. A distância de detecção varia de 0 a20 mm, dependendo da massa do material a


20 mm, dependendo da massa do material aser detectado e das característicasdeterminadas pelo fabricante.

Sensores Ópticos (de barreira fotoelétrica).

Os sensores de proximidade ópticos detectam a aproximação de qualquer tipode objeto, desde que este não seja transparente. A distância de detecção variade 0 a 100 mm, dependendo da luminosidade do ambiente. Normalmente, ossensores ópticos por barreira fotoelétrica são construídos em dois corposdistintos, sendo um emissor de luz e outro receptor. Quando um objeto se


distintos, sendo um emissor de luz e outro receptor. Quando um objeto secoloca entre os dois, interrompendo a propagação da luz entre eles, um sinalde saída é então enviado ao circuito elétrico de comando.


Sensores Ópticos por Barreira Fotoelétrica

Sensores Ópticos (reflexivo).

Neste sensor, o emissor e oreceptor de luz são montados numúnico corpo, o que reduz espaço efacilita sua montagem entre as


facilita sua montagem entre aspartes móveis dos equipamentosindustriais. A distância de detecçãoé entretanto menor, considerando-se que a luz transmitida peloemissor deve refletir no material aser detectado e penetrar noreceptor o qual emitirá o sinalelétrico de saída.

Reflexão difusa

Emissor e receptor em uma mesma peça


Sensores Magnéticos.

Os sensores de proximidade magnéticos, detectam apenas a presença demateriais metálicos e magnéticos, como no caso dos imãs permanentes. Sãoutilizados com maior freqüência em máquinas e equipamentos pneumáticos esão montados diretamente sobre as camisas dos cilindros dotados de êmbolosmagnéticos. Toda vez que o êmbolo magnético de um cilindro se movimenta,


magnéticos. Toda vez que o êmbolo magnético de um cilindro se movimenta,ao passar pela região da camisa onde externamente está posicionado umsensor magnético, este é sensibilizado e emite um sinal ao circuito elétrico decomando.


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Pressostato

Os pressostatos, também conhecidoscomo sensores de pressão, sãochaves elétricas acionadas por umpiloto hidráulico ou pneumático. Os


piloto hidráulico ou pneumático. Ospressostatos são montados em linhasde pressão hidráulica e oupneumática e registram tanto oacréscimo como a queda de pressãonessas linhas, invertendo seuscontatos toda vez em que a pressãodo óleo ou do ar comprimidoultrapassar o valor ajustado na molade reposição.

Pressostato.

Se a mola de regulagem deste pressostatofor ajustada com uma pressão de, porexemplo, 7 bar, enquanto a pressão na linhafor inferior a esse valor, seu contato 11/12


for inferior a esse valor, seu contato 11/12permanece fechado ao mesmo tempo emque o contato 11/14 se mantém aberto.Quando a pressão na linha ultrapassar os 7bar ajustado na mola, os contatos seinvertem abrindo o 11/12 e fechando o 11/14.

Sensor de Nível

Monitora o nível de tanques ou depósitos(condutiva, capacitiva, magnéticas, etc.

Na alteração do nível do produto (fluido, grão


ou pó) o dispositivo de flutuação se desloca,acionando um contato, localizado na cabeçado sensor.

Chaves de Fluxo.

Detectam vazão de fluídos em geral.Compostos por um sensor ultrassônico, que é ativado pela ação dofluído ao esbarrar com o feixe sônico, emitido por este, e na resposta,este ativa um contato elétrico, manobrando o desejado.


Termostatos.

Bimetálicos e bulbo capilar para contatos de chaveamentos, quaisfornecem um contato quando uma determinada temperatura éultrapassada.


Sensores Ultrassônicos.

Emissão e reflexão de ondasacústicas. O tempo de reflexão éavaliado com base na densidadedo material, e por consequência avelocidade de propagação


velocidade de propagaçãosônica.Não depende da cor ou domaterial.

Elementos de Elementos de Elementos de Elementos de Processamento de SinaisProcessamento de Sinais

Elementos de Processamento de Sinais.

As informações da entrada são processadas, e tratadas para leitura etratativa do mesmo. Estas são feitas pelos seguintes elementos:

Válvulas pneumáticas;

Contatores;


Rélés temporizadores;

Contadores de tempo;

Chaves eletromagnéticas;

Módulos eletrônicos;

Microprocessadores;

CLP´s.

Rélés Eletromecânicos (oucontatores).

Uma corrente elétrica passando poruma bobina provoca força mecânica emum núcleo metálico que comutacontatos

Elementos de TrabalhoElementos de Trabalho

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contatos

Contatores de Potência.

Os contatores de potênciaapresentam as mesmascaracterísticas construtivas e defuncionamento dos relés

Elementos de Processamento de SinaisElementos de Processamento de Sinais

funcionamento dos relésauxiliares, sendo dimensionadospara suportarem correnteselétricas mais elevadas,empregadas na energização dedispositivos elétricos que exigemmaiores potências de trabalho.

Rélés Auxiliares.

Os relés auxiliares são chaves elétricas de quatro ou mais contatos,acionadas por bobinas eletromagnéticas. Há no mercado umagrande diversidade de tipos de relés auxiliares que, basicamente,embora construtivamente sejam diferentes, apresentam as mesmas


embora construtivamente sejam diferentes, apresentam as mesmascaracterísticas de funcionamento.

Rélés Auxiliares.

Este relé auxiliar, particularmente, possui2 contatos abertos (13/14 e 43/44) e 2fechados (21/22 e 31/32), acionados poruma bobina eletromagnética de 24 Vcc.


uma bobina eletromagnética de 24 Vcc.Quando a bobina é energizada,imediatamente os contatos abertosfecham, permitindo a passagem dacorrente elétrica entre eles, enquanto queos contatos fechados abreminterrompendo a corrente. Quando abobina é desligada, uma mola recolocaimediatamente os contatos nas suasposições iniciais.


Além de relés auxiliares de 2 contatos abertos (NA) e 2 contatos fechados(NF), existem outros que apresentam o mesmo funcionamento anterior mas,com 3 contatos NA e 1 NF.

Relé Auxiliar com 3 contatos NA e 1 NF


No relé auxiliar de contatos comutadores pode-se empregar as mesmascombinações, além de, se necessário, todos os contatos abertos ou todosfechados ou ainda qualquer outra combinação desejada. Quando a bobina éenergizada, imediatamente os contatos comuns 11, 21, 31 e 41 fecham emrelação aos contatos 14, 24, 34 e 44, respectivamente, e abrem em relação aoscontatos 12, 22, 32 e 42. Desligando-se a bobina, uma mola recolocanovamente os contatos na posição inicial, isto é, 11 fechado com 12 e abertocom 14, 21 fechado com 22 e aberto com 24, 31 fechado com 32 e aberto com34 e, finalmente, 41 fechado com 42 e aberto em relação ao 44.

Rélé Temporizador.

Este relé temporizador possui um contato comutador euma bobina com retardo na ligação, cujo tempo éajustado por meio de um potenciômetro. Quando abobina é energizada, ao contrário dos relés auxiliaresque invertem imediatamente seus contatos, o


que invertem imediatamente seus contatos, opotenciômetro retarda o acionamento do contatocomutador, de acordo com o tempo nele regulado. Otemporizador aguardará esse período de tempo, a partirdo momento em que a bobina for energizada, esomente então os contatos são invertidos, abrindo 11 e12 e fechando 11 e 14. Quando a bobina é desligada, ocontato comutador retorna imediatamente à posiçãoinicial. Trata-se, portanto, de um relé temporizador comretardo na ligação.

Rélé Temporizador Cíclico.

Outro tipo de relé temporizadorencontrado em comandos elétricos é ocíclico, também conhecido como relépisca-pisca. Este tipo de relé possui umcontato comutador e dois potenciômetros


contato comutador e dois potenciômetrosque controlam individualmente os temposde retardo de inversão do contato.Quando a bobina é energizada, o contatocomutador é invertido ciclicamente, sendoque o potenciômetro da esquerda controlao tempo de inversão do contato, enquantoque o da direita o tempo de retorno docontato a sua posição inicial.

Elementos de Conversão Elementos de Conversão Elementos de Conversão Elementos de Conversão de Sinaisde Sinais

Elementos de Conversão de Sinais.

Uma vez coletado e processado os sinais, estes devem serconvertidos em sentenças computacionais. A conversão de sinais éfeita pelos seguintes elementos:

Amplificadores de sinais;


Amplificadores de sinais;

Placas AD/DA (analógico-digital/digital-analógico);

Válvulas (pneumáticas, hidráulicas e eletromagnéticas).

Elementos de TrabalhoElementos de TrabalhoElementos de TrabalhoElementos de Trabalho

Elementos de Trabalho

A saída das informações, ora tratadas e convertidas, é feita pelosatuadores ou elementos de trabalho, como:

Válvulas;


Cilindros (hidráulicos e pneumáticos);

Lâmpadas;

Sirenes e alarmes;

Contadores de potência;

Transistores de potência.

Indicadores Luminosos.

Os indicadores luminosos são lâmpadasincandescentes ou LEDs, utilizadas nasinalização visual de eventos ocorridosou prestes a ocorrer. São empregados,

Elementos de Saída de SinaisElementos de Saída de Sinais

ou prestes a ocorrer. São empregados,geralmente, em locais de boa visibilidadeque facilitem a visualização dosinalizador.

Sinalizador Sonoro.

Os indicadores sonoros são campainhas,sirenes, cigarras ou buzinas, empregadosna sinalização acústica de eventos


na sinalização acústica de eventosocorridos ou prestes a ocorrer. Aocontrário dos indicadores luminosos, ossonoros são utilizados, principalmente,em locais de pouca visibilidade onde umsinalizador luminoso seria pouco eficaz.

Solenóides de acionamento.

Os solenóides são bobinas eletromagnéticas que, quandoenergizadas, geram um campo magnético capaz de atrair elementoscom características ferrosas, comportando-se como um imãpermanente. Geralmente são utilizadas em eletro válvulas, ou outro


permanente. Geralmente são utilizadas em eletro válvulas, ou outromecânicos eletromecânico.

Eletroválvula.

Numa eletroválvula, hidráulica ou pneumática, a bobina do solenóide éenrolada em torno de um magneto fixo, preso à carcaça da válvula, enquantoque o magneto móvel é fixado diretamente na extremidade do carretel daválvula. Quando uma corrente elétrica percorre a bobina, um campomagnético é gerado e atrai os magnetos, o que empurra o carretel da válvulana direção oposta a do solenóide que foi energizado. Dessa forma, é possível


na direção oposta a do solenóide que foi energizado. Dessa forma, é possívelmudar a posição do carretel no interior da válvula, por meio de um pulsoelétrico.

Eletroválvulas


Eletroválvula com solenóidesde movimento discreto.

Possui duas posiçõespreferenciais: aberto e outrafechada.



Eletroválvulas com solenóides demovimento contínuoproporcional.

O deslocamento é linear ao sinal detensão.

Contadores de tempo.

Este contador registra em seu display o número de vezes em que sua bobinafor energizada ou receber um pulso elétrico de um elemento de entrada desinal, geralmente de um sensor ou chave fim de curso. Através de uma chaveseletora manual, é possível programar o número de pulsos que o relé devecontar, de maneira que, quando a contagem de pulsos for igual ao valor


contar, de maneira que, quando a contagem de pulsos for igual ao valorprogramado na chave seletora, o relé inverte seu contato comutador, abrindo11/12 e fechando 11/14. Para retornar seu contato comutador à posição iniciale zerar seu mostrador, visando o início de uma nova contagem, basta emitir umpulso elétrico em sua bobina de reset R1/R2 ou, simplesmente acionarmanualmente o botão reset localizado na parte frontal do mostrador.

Contadores de tempo.

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Contadores Pre-determinadores.

Os relés contadores registram a quantidade de pulsos elétricos a elesenviados pelo circuito e emitem sinais ao comando quando a contagemdesses pulsos for igual ao valor neles programados. Sua aplicação emcircuitos elétricos de comando é de grande utilidade, não somente para contare registrar o número de ciclos de movimentos efetuados por uma máquina


e registrar o número de ciclos de movimentos efetuados por uma máquinamas, principalmente, para controlar o número de peças a serem produzidas,interrompendo ou encerrando a produção quando sua contagem atingir o valorneles determinado.

Contadores Pre-determinadores.


Elaboração de Diagramas Elaboração de Diagramas Elaboração de Diagramas Elaboração de Diagramas Eletropneumáticos/Eletropneumáticos/EletrohidráulicosEletrohidráulicos

Elaboração dos esquemas de ComandosElaboração dos esquemas de Comandos

Na construção de esquemas de Comandos pneumáticos existevários métodos. Ainda não existe um método geral, porém, aindapredomina para pequenos projetos a utilização do método intuitivo.

Os esquemas de comandos pneumáticos podem ser elaborados pormeio de vários métodos.

Método Intuitivo;

Método Cascata;

Método Lógico, com Auxílio de Mapas.

Método IntuitivoMétodo Intuitivo

É um método cuja a característica básica desenvolve-se a partir da“intuição” do projetista, não possuindo um regra definida paraelaboração do circuito.

Características:

Requer grande experiência em projeto; Limita-se a pequenos circuitos; Limita-se a pequenos circuitos; Exige maior tempo de elaboração em projeto; Não possui garantia operacional; Inadequado na aplicação com circuitos compostos.

O método intuitivo é o mais simples de todos os métodos, porém, deveser utilizado somente em seqüência diretas, que não apresentamsobreposição de sinais na pilotagem das válvulas direcionais quecomandam os elementos de trabalho.

Método CascataMétodo Cascata

É um método que consiste em cortar a alimentação de ar comprimidodos elementos de sinal que estiverem provocando uma contrapressãona pilotagem de válvulas de comando, interferindo, dessa forma, naseqüência de movimentos dos elementos de trabalho.

Características:

Requer experiência em implementação; Limita -se a circuitos de porte médio; Seu emprego é inadequado em circuitos compostos; Não possui garantia operacional.

É o método mais empregado em sistemas críticos e com segurançaelevada, onde exigem intertravamentos de válvulas, e sistema anti-falha.

Método Lógico com Método Lógico com Auxílio Auxílio de Mapasde Mapas

É um método prático sobretudo analítico , em que é possível seestabelecer com facilidade as várias etapas de qualquer circuito , sejaele simples, composto ou complexo, analisando-se todo oprocessamento de sinais e suas combinações econômicas.

Características:

Requer muita experiência de projeto;

Ideal para circuitos, simples e complexos;

Ideal para circuitos compostos;

Pode ser aplicado em circuitos combinados.

Os esquemas de comandos eletropneumáticos podem serapresentados sob 2 (duas) formas. São elas:

Comandos EletropneumáticosComandos Eletropneumáticos

Esquemas de comandos de posição;

Esquemas de comandos de sistema.


Esquemas de comandos de posição

Nesse esquema , todos os elementos estão simbolizados onderealmente se encontram na instalação.

Essa forma de apresentação beneficia o montador pois ele vêde imediato onde deve montar os elementos.

Porém, esse tipo de esquema de comando tem um


Porém, esse tipo de esquema de comando tem uminconveniente de possuir muitos cruzamentos de linhas, ondepodem ocorrer enganos na conexão dos elementos.

Esse é o tipo de esquema de comando mais usado emhidráulica pois os circuitos hidráulicos não possuem linhas depilotagem e são montados em blocos.


Esquemas de comandos de sistema.

É o tipo de esquema mais usado em pneumática eeletropneumática.

Esse esquema de comando está baseado em uma ordenação


Esse esquema de comando está baseado em uma ordenaçãodos símbolos segundo sua função de comando que facilita aleitura, pois elimina ou reduz os cruzamentos de linhas.

Circuito 1Circuito 1

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