Eletricidade

Formao sob Medida para Empresas Eletricidade

SENAI-SP, 2003

Trabalho elaborado pela Escola SENAI Conde Alexandre Siciliano

Coordenao geral Coordenao do projeto Contedo Edio de contedo Diagramao colaborao

Paulo de Ges Vieira Gerencia Regional 2 Moacyr Piffer Filho Valdemir Perez Correa Moacyr Piffer Filho e Valdemir Perez Correa Ncleo de Automao Industrial UFP 1.06

SENAI

Servio Nacional de Aprendizagem Industrial Escola SENAI Conde Alexandre Siciliano Rua Eng. Roberto Mange 95 CP 88 Anhangaba Jundia - SP CEP 13.208-200 (0XX11) 4586-0751 (0XX11) 4586-0751 ramal 230 0800 551000

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SumrioIntroduo Tenso Eltrica Corrente Eltrica Corrente Alternada Aterramento Motores Eltricos Motofreios Sensores Pirmetro Manuteno Corretiva Manuteno Preventiva Manuteno Preditiva Componentes Eltricos 4 5 6 7 8 9 10 11 16 18 18 18 19

IntroduoO operrio desperta com o toque do rdio-relgio. Levanta, acende a luz. Toma um banho quente. Prepara seu lanche com auxlio da torradeira eltrica. Alguma coisa ajuda a vida do operrio desde que ele acorda. a eletricidade. Voc j imaginou o mundo sem eletricidade? No existiria nenhum dos equipamentos de que o operrio precisou. Nem o rdio, nem a televiso. Tampouco existiria as mquinas comandadas por computadores e robs. Certamente, sem a eletricidade a automao no teria alcanado o estgio de desenvolvimento que possui hoje. A energia est sempre associada a um trabalho, por isso dizemos que energia a capacidade de realizar trabalho. A energia eltrica manifesta-se por seus efeitos magnticos, trmicos , luminosos, qumicos e fisiolgicos, tais como: O aquecimento de uma resistncia para esquentar a gua do chuveiro (efeito trmico) A luz de uma lmpada (efeito luminoso) A eletrlise da gua (efeito qumico) A contrao muscular de um organismo vivo ao levar um choque eltrico. (efeito fisiolgico) A rotao de um motor (efeito magntico) A energia no pode ser criada, nem destruda, portanto nunca desaparece, apenas se transformando, passando de um forma para outra. Na composio da matria, temos as molculas, que por sua vez so formadas por tomos, que so a menor partcula em que se pode dividir um elemento e que formado por uma parte central chamada ncleo e uma parte perifrica formada pelos eltrons. O ncleo constitudo por dois tipos de partculas: os prtons, com carga positiva, e os nutrons, que so eletricamente neutros, enquanto os eltrons possuem carga negativa, e como os planetas eles giram ao redor do ncleo.

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Tenso EltricaTenso eltrica (volts = V) Para que haja movimento de eltrons em um circuito necessrio que alguma fora ou presso aparea para fazer com que esses eltrons se movimentem. A esta presso damos o nome de diferena de potencial (d.d.p.), voltagem, tenso ou foraeletromotriz (f.e.m.), que nos dada em volts. Analogamente podemos considerar que a tenso eltrica pode ser comparada com a presso de um sistema hidrulico e, portanto, a isolao de um condutor comparativamente espessura de um duto hidrulico, dimensionado para suportar a presso. A tenso eltrica pode ser isolada por diversos mtodos: atravs de materiais isolantes aplicados diretamente nos condutores; atravs de distanciamentos, afastamentos entre os condutores sendo que, neste caso, o isolante o ar. Quanto maior for a tenso eltrica, maior deve ser a isolao do condutor para que no ocorra falha. Analogamente ao circuito hidrulico, onde quanto maior a presso da gua maior deve ser a espessura deste duto. Conceito: Tenso eltrica: diferena de potencial eltrico entre dois pontos, capaz de gerar movimento ordenado de eltrons entre um ponto e outro. Abaixo instrumento de medida da tenso eltrica (voltmetro) que dado em volts:

Acima um aparelho de medio de tenso analgico, abaixo a forma em que inserido no circuito, paralelo a medio.

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Corrente EltricaCorrente eltrica ( Ampre A) Esta unidade define a intensidade eltrica de cargas (eltrons) que fluem atravs dos condutores eltricos. A corrente eltrica pode ser comparada a quantidade de gua que passa dentro de um cano. Quanto maior a quantidade de gua maior ter de ser a seo do cano para que permita a passagem de gua sem danos. Assim se comporta a corrente eltrica, tambm chamada de amperagem. A seo dos condutores eltricos (cabos e fios) deve ser devidamente compatvel para permitir a passagem de corrente sem provocar aquecimento. Quanto maior for a intensidade da corrente maior dever ser a seo do condutor. No caso da gua a unidade de medida em relao ao tempo litros por segundos, ou seja, a quantidade de litros que estiver passando num determinado ponto do encanamento durante um segundo. Toda vez que passar uma corrente de eltrons em um circuito eltrico ela poder tambm ser medida. Quando num ponto qualquer de um circuito eltrico passar 6,28 milhes de eltrons diz-se que passou um Coulomb, medida essa utilizada para medir cargas eltricas. Porm, se passar num ponto do mesmo circuito um Coulomb de eltrons no tempo de um segundo a corrente ser de um ampre. 1 A = 1 Coulomb/ segundo

Ao lado um aparelho para medir a grandeza eltrica ampre (ampermetro), e a forma em que inserida no circuito, em srie com o circuito a ser medido:

O ampermetro inserido em srie com o circuito que alimenta a carga.

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Corrente Alternada o movimento ordenado de cargas eltricas, porm com sentido que muda de um instante para o outro. A quantidade de vezes em que este sentido de uma corrente eltrica muda dentro de um determinado tempo denominado de freqncia. As usinas geradoras de energia eltrica produzem tenso e corrente eltrica alternada. este tipo de tenso que encontramos nas tomadas de nossas residncias e fbricas. Abaixo smbolo de um gerador de tenso alternada:

Abaixo a forma da tenso alternada em forma de grfico:

Freqncia igual ao nmero de oscilao (perodo) em um segundo. A unidade de medida da freqncia o Hertz. No Brasil a freqncia 60 Hertz. Ou seja, em um segundo a tenso eltrica muda de polarizao 119 vezes. 7

AterramentoToda mquina e dispositivos metlicos com acionamento e automatizao eltrica tem que ser aterrado conforme a norma da ABNT ( Associao Brasileira de Normas Tcnicas). Sua finalidade proteger as pessoas que estiverem em contato fsico com a mquina ou equipamento. O aterramento feito com hastes de cobre fincadas no solo, que de acordo com as necessidades e condies do solo podem ser em malha fecha ou aberta, sua resistncia medida com aparelho prprio para esta finalidade chamado de terrmetro. Considerando que um equipamento est com fuga de corrente eltrica atravs de seu corpo metlico, exemplificaremos um equipamento com aterramento e um sem, o caminho que a fuga encontrar at a terra:

Com aterramento.

Sem aterramento.

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Motores EltricosDefinio: Dispositivo eletromecnico, que aproveitando o efeito magntico da corrente eltrica usado para transmitir movimentos circulares em seu rotor. Para diminuir a perda por atrito durante a transmisso de movimentos circulares em seu rotor, este apoiado sobre dois rolamentos.

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Motor com FreioMotofreios Em alguns tipos de equipamentos acionados por motores, no momento em que manualmente ou automaticamente ele desenergizado, h a necessidade em que ele para instantaneamente. Neste caso o recurso usado o sistema de frenagem de motor por uma ao externa, seja ela com a aplicao de uma corrente continua no campo magntico do estator do motor ou por ao mecnica ou eletromecnica. Em nosso exemplo abaixo veremos o tipo eletromecnico:

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SensoresSensores Indutivos Sensores de proximidade indutivos so equipamentos eletrnicos capazes de detectar a aproximao de peas, componentes, mquinas, etc. O princpio de funcionamento baseia-se na gerao de um campo eletromagntico de alta freqncia, que desenvolvido por uma bobina ressonante instalada na face sensora. A bobina faz parte de um circuito oscilador, que em sinal senoidal. Quando um metal aproxima-se do campo, este por correntes de superfcie, absorve a energia do campo, diminuindo a amplitude do sinal gerado no oscilador. A variao de amplitude deste sinal convertida em uma variao contnua, que comparada com um valor padro, passa a atuar no estgio de sada. A face sensora: a superfcie onde emerge o campo magntico. Distncia sensora: distncia em que se aproximando o acionador da face sensora, o sensor muda o estado de sada. condies normal (desacionada), gera um elementos de

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Sensores fotoeltricos Os sensores fotoeltricos, tambm conhecidos por sensores pticos manipulam a luz de forma a detectar a presena do acionador, que na maioria das aplicaes o prprio produto. Princpio de funcionamento: Baseiam-se na transmisso e recepo de luz infravermelho (invisvel ao ser humano), que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado. Os fotoeltricos so compostos por dois circuitos bsicos: um responsvel pela emisso do feixe de luz, denominado transmissor, e outro responsvel pela recepo do feixe de luz, denominado receptor. O transmissor envia o feixe de luz atravs de um fotodiodo, que emite flashes, com alta potncia e curta durao, para evitar que o receptor confunda a luz emitida pelo transmissor com a iluminao ambiente. O receptor composto por um fototransistor sensvel a luz, que em conjunto com um filtro sintonizado na mesma freqncia de pulsao dos flashes do transmissor, faz com que o receptor compreenda somente a luz vinda do transmissor. Sistema com barreira O transmissor e o receptor esto em unidades distintas e devem ser dispostos um em frente do outro, de modo que o receptor possa constantemente receber luz do transmissor. O acionamento da sada ocorrer quando o objeto a ser detectado interromper o feixe de luz.

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Sistema por difuso Neste sistema o transmissor e o receptor so montados na mesma unidade. Sendo que o acionamento da sada ocorre quando o objeto a ser detectado entra na regio de sensibilidade e reflete para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor.

Sistema reflexivo Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma nica unidade. O feixe de luz chega ao receptor somente aps ser refletido por um espelho prismtico, e o acionamento da sada ocorrer quando o objeto a ser detectado interromper este feixe.

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Espelho prismtico O espelho prismtico permite que o feixe de luz refletido para o receptor seja paralelo ao feixe transmitido pelo transmissor, devido s superfcies inclinadas a 45, o que no acontece quando a luz refletida diretamente por um objeto, onde a luz se espalha em vrios ngulos. distncia sensora para os modelos reflexivos em funo do tamanho ( rea de reflexo) e, o tipo de espelho prismtico utilizado.

Deteco de transparente A deteco de objetos transparente, tais como: garrafas de vidros, vidros planos, etc; podem ser detectados com angulao do feixe em relao ao objeto, ou atravs de potencimetros de ajuste de sensibilidade, mas sempre se aconselha um teste prtico. A deteco de garrafas plsticas tipo PET, requerem sensores especiais para esta finalidade. Deteco de objetos brilhantes Quando o sistema reflexivo for utilizado na deteco de objetos brilhantes ou com superfcie polidas, tais como: engradados plsticos para vasilhame, etiquetas brilhantes, etc, cuidados especiais devem ser tomados, pois o objeto neste caso pode refletir o feixe de luz. Atuando assim, como se fosse o espelho prismtico, ocasionando a no interrupo do feixe, confundindo o receptor que no aciona a sada, acasionando uma falha de deteco.

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A fim de evitar que isto ocorra, aconselha-se utilizar um dos mtodos. 1-Montagem angular em relao ao produto.

2-Filtro polarizado, que serve para direcionar mecanicamente o feixe de luz.

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PirmetrosControle de Temperatura Dentro de um processo de produo s vezes temos a necessidade de controlar a temperatura, e neste caso temos que usar um dispositivo que consiga manter a temperatura na qual o nosso produto precisa. Abaixo temos o tipo mais comum de pirmetro:

Tais dispositivos que controlam a temperatura tem o nome de Pirmetro e trabalham em conjunto com sensores chamados termoelemento que fazem a leitura da temperatura, normalmente utilizamos o termopar ou termoresistncia do tipo Pt-100. E atravs da leitura do termoelemento, e a programao feita no pirmetro podemos acionar tanto o comando para ligar a resistncia, como tambm, atravs do programa podemos acionar o resfriamento atravs de ventiladores ou ventoinhas. Termopar O termopar, ao ser aquecido acelera a movimentao dos eltrons livres e faz com que eles passem de um material para outro, causando uma diferena de potencial. Esta ddp que ser lida pelo pirmetro e convertida em temperatura que poderemos ler em seu display.

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O termopar ao ser aquecido faz com que o eltron circule, causando uma ddp da ordem de milivolts, e estes milivolts identificado na entrada do pirmetro e convertido em um sinal digital que identificado no display com nmeros que reconhecemos como valores de temperatura. Abaixo exemplo de aplicao do Pirmetro:

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ManutenoMANUTENO CORRETIVA o servio de manuteno realizado aps a falha. Eqivale a uma atitude de defesa enquanto se espera uma prxima falha acidental. a chamada manuteno catastrfica, ou seja, norteada pela idia: nada se faz enquanto no houver fumaa (defeito ou falha). Este o mtodo tradicional de se fazer manuteno e sempre gera custos crescentes, alm de paradas imprevistas. MANUTENO PREVENTIVA Define-se como sendo um conjunto de procedimentos que visam manter a mquina em funcionamento, executando rotinas que previnam (evitem) paradas repentinas. um mtodo onde as intervenes tem previso, preparao e controle. Ou seja, as intervenes so planejadas. Exemplo: um determinado equipamento tem algumas peas que costumam apresentar defeitos a partir de 3000 horas de uso, assim a preventiva pode programar a sua troca antes de atingir este nmero de horas. MANUTENO PREDITIVA A manuteno preditiva um aperfeioamento da manuteno preventiva, baseado no real conhecimento das condies da mquina, equipamento ou componente. A manuteno preditiva nasceu da constatao de que, muitos componentes ainda em bom estado eram trocados nas intervenes preventivas, devido a isso buscou-se modos de identificar o momento da falha com maior preciso para que se pudesse intervir um pouco antes da ocorrncia. CAUSAS DE FALHAS ELTRICAS MAIS COMUNS Mau contato nos conectores Condutores interrompidos Chave fim-de-curso solta ou inoperante Sensor desregulado Conector do sensor solto 18 Motor travado Rel do motor desarmado Eletrovlvula com defeito Contator de potncia desarmado Fusvel aberto Disjuntor desarmado

Componentes EltricosFusvel O fusvel um elemento de proteo que abre o circuito toda vez que a corrente eltrica, que passa pr ele, ultrapassa a corrente nominal do fusvel, isso devido ao fio que esta dentro dele que se funde e rompe-se impedindo ento, a passagem da corrente eltrica. O fusvel utilizado para proteo contra curtos-circuitos, no sendo uma proteo ideal sobrecargas. Fusvel DIAZED O fusvel DIAZED constitudo de um corpo de porcelana em cujos os extremos metlicos se fixa um fio de cobre puro ou recoberto com uma camada de zinco, imerso em areia especial de granulao adequada, que funciona como meio extintor do arco voltaico.

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Fusvel NH O conjunto para fusveis do tipo NH constitudo de Base e Fusvel. A base construda de material termoplstico, possuindo meios de fixao para quadros ou placas. Possuem contatos em forma de garras prateadas, que garantem o contato eltrico. O fusvel possui um corpo de porcelana onde se aloja o elemento fusvel e o elo indicador de queima imersos em areia e nas extremidades contatos do tipo faca prateados.

DISJUNTOR Denominam-se disjuntores os dispositivos de manobra e proteo, capazes de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condies normais do circuito, assim como estabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em condies anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito e/ou sobrecarga.

Dispositivos de manobra e proteo contra sobrecarga.

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Rels trmicos Os rels trmicos, assim como os fusveis, so elementos de proteo, porm com funes diferenciadas. Enquanto o fusvel utilizado principalmente na proteo contra curto-circuito, o rel trmico utilizado em casos de sobrecarga. O rel trmico funciona com o princpio de bimetais (normalmente ferro e nquel), assim, se houver uma elevao de corrente por um determinado tempo, devido a uma sobrecarga, haver um aquecimento do bimetlico e o rel trmico comuta desligando o circuito. Botes no comando eltrico Os botes podem ainda fazer a sinalizao do comando, ou seja, em seu interior possui uma lmpada que indica que o boto foi acionado.

Sinalizao Para que um operador saiba o que est acontecendo com o equipamento que ele est operando, necessrio que possa visualizar, rpida e facilmente, mensagens que indiquem que a operao est se realizando dentro dos padres esperados. a forma visual ou sonora de chamar a ateno do operador para uma situao determinada em um circuito, mquina ou conjunto de mquinas. Ela realizada por meio de campainhas ou sirenes ou por sinalizadores luminosos com cores determinadas por normas. Cor Vermelho Amarelo Verde Branco Incolor Condio de operao condio anormal ateno ou cuidado mquina pronto para operar circuito sob tenso operao normal

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CONTATORES So dispositivos de manobra eletromecnica, construdos para um elevado nmero de manobras. De acordo com a potncia (carga), o contator um dispositivo de comando do motor e pode ser usado individualmente, acoplado a rels de sobrecarga (rel trmico), na proteo de sobrecorrente. Certos tipos de contatores tm a capacidade de estabelecer e interromper correntes de curto-circuito.

Chaves fimde-curso Tem como finalidade limitar uma ao dentro de um comando eltrico, ou comandar uma nova operao dentro comando eltrico. Normalmente a chave FDC tem dois jogos de contatos, um NF e um NA. Obs.:- existem chaves FDC com mais de dois jogos de contatos. Abaixo temos uma figura com a demonstrao dos contatos:

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CHAVES SECCIONADORAS So dispositivos de manobra que servem para abrir ou fechar um circuito geral do painel de comando. Temos chaves seccionadoras simples, em que somente servem para fechar ou abrir um circuito manualmente, veja abaixo:

Os modelos acima so para manobra de equipamento de porte pequeno.

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