Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos - Versão Digital

ACESSE AQUI O SEU LIVRO NA VERSÃO DIGITAL PROFESSORES Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos FICHA CATALOGRÁFICA C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ Núcleo de Educação a Distância JUNIOR Imar de Souza Soares Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos Taiser Tadeu Teixeira Barros Imar de Souza Soares Junior Maringá PR Unicesumar 2021 232 p Graduação EaD 1 Sistemas 2 Hidráulicos 3 Pneumáticos EaD I Título CDD 22 ed 62132 CIP NBR 12899 AACR2 ISBN 9786556154572 Impresso por Bibliotecário João Vivaldo de Souza CRB 91679 Pró Reitoria de Ensino EAD Unicesumar Diretoria de Design Educacional NEAD Núcleo de Educação a Distância Av Guedner 1610 Bloco 4 Jd Aclimação Cep 87050900 Maringá Paraná wwwunicesumaredubr 0800 600 6360 Coordenador de Conteúdo Fabio Augusto Gentilin Designer Educacional Aguinaldo Ventura Curadoria Rafaela Benan Zara Revisão Textual Meyre A P Barbosa Editoração Lucas Pinna Silveira Lima Ilustração Welington Vainer e Geison Ferreira da Silva Realidade Aumentada Cesar Henrique Seidel Maicon Douglas Curriel e Matheus Alexander de Oliveira Guandalini Fotos Shutterstock PRODUÇÃO DE MATERIAIS EXPEDIENTE DIREÇÃO UNICESUMAR NEAD NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Reitor Wilson de Matos Silva ViceReitor Wilson de Matos Silva Filho PróReitor de Administração Wilson de Matos Silva Filho PróReitor Executivo de EAD William Victor Kendrick de Matos Silva PróReitor de Ensino de EAD Janes Fidélis Tomelin Presidente da Mantenedora Cláudio Ferdinandi Diretoria Executiva Chrystiano Mincoff James Prestes Tiago Stachon Diretoria de Graduação e Pósgraduação Kátia Coelho Diretoria de Cursos Híbridos Fabricio Ricardo Lazilha Diretoria de Permanência Leonardo Spaine Head de Graduação Marcia de Souza Head de Metodologias Ativas Thuinie Medeiros Vilela Daros Head de Tecnologia e Planejamento Educacional Tania C Yoshie Fukushima Head de Recursos Digitais e Multimídias Franklin Portela Correia Gerência de Planejamento e Design Educacional Jislaine Cristina da Silva Gerência de Produção Digital Diogo Ribeiro Garcia Gerência de Recursos Educacionais Digitais Daniel Fuverki Hey Supervisora de Design Educacional e Curadoria Yasminn T Tavares Zagonel Supervisora de Produção Digital Daniele Correia BOASVINDAS Tudo isso para honrarmos a nossa missão que é promover a educação de qualidade nas diferentes áreas do conhecimento formando profissionais cidadãos que contribuam para o desenvolvimento de uma sociedade justa e solidária Reitor Wilson de Matos Silva A UniCesumar celebra os seus 30 anos de história avançando a cada dia Agora enquanto Universidade ampliamos a nossa autonomia e trabalhamos diariamente para que nossa educação à distância continue como uma das melhores do Brasil Atuamos sobre quatro pilares que consolidam a visão abrangente do que é o conhecimento para nós o intelectual o profissional o emocional e o espiritual A nossa missão é a de Promover a educação de qualidade nas diferentes áreas do conhecimento formando profissionais cidadãos que contribuam para o desenvolvimento de uma sociedade justa e solidária Neste sentido a UniCesumar tem um gênio importante para o cumprimento integral desta missão o coletivo São os nossos professores e equipe que produzem a cada dia uma inovação uma transformação na forma de pensar e de aprender É assim que fazemos juntos um novo conhecimento diariamente São mais de 800 títulos de livros didáticos como este produzidos anualmente com a distribuição de mais de 2 milhões de exemplares gratuitamente para nossos acadêmicos Estamos presentes em mais de 700 polos EAD e cinco campi Maringá Curitiba Londrina Ponta Grossa e Corumbá o que nos posiciona entre os 10 maiores grupos educacionais do país Aprendemos e escrevemos juntos esta belíssima história da jornada do conhecimento Mário Quintana diz que Livros não mudam o mundo quem muda o mundo são as pessoas Os livros só mudam as pessoas Seja bemvindo à oportunidade de fazer a sua mudança Aqui você pode conhecer um pouco mais sobre mim além das informações do meu currículo Aqui você pode conhecer um pouco mais sobre mim além das informações do meu currículo MEU CURRÍCULO MINHA HISTÓRIA Olá estimadosas alunosas meu nome é Taiser decidi ingressar na engenharia pois sempre fui muito curioso e gostava muito de robôs assim cursei engenharia elétri ca percebendo que havia acertado em minha escolha de ser engenheiro Comecei a trabalhar com robótica quan do fiz meu mestrado e atualmente tenho uma empresa de robótica educacional Segui meus estudos fazendo doutorado na área de informática na Educação Minha carreira na área da Educação iniciou quando comecei a dar aulas em um cursinho de Inglês enquanto atuava como engenheiro na indústria Alguns anos depois sur giu a oportunidade de lecionar em uma escola técnica desde então tenho atuado como docente inclusive em uma faculdade Isso me fez ter certeza de que gostaria de seguir na docência pois gosto muito desta atividade Ainda estou em contato com a indústria onde presto consultoria eventualmente na área da automação Sain do do mundo profissional gosto de jogar xadrez com meu filho pratico artes marciais tendo passado pelo Karatê Tae Kwon Do Capoeira Muai Thay e Jiu Jitsu Curto Rock desde clássicos como Beatles ao Heavy Metal do Iron Maiden Sou gaúcho e um excelente assador de churrasco Além das atividades que citei anteriormente não posso deixar de citar a que mais gosto que é ficar com a minha família minha esposa Fabiane e meus fi lhos Alice e Matheus Espero que aproveitem o material que produzimos para você sobre sistemas hidráulicos e pneumáticos Utilizei exemplos práticos que serão muito úteis para você Um forte abraço e bons estudos Dei xo disponível também o link do meu curriculum lattes para que você possa conhecer melhor minha formação e experiência httplattescnpqbr4244800535900925 MEU CURRÍCULO MINHA HISTÓRIA Aqui você pode conhecer um pouco mais sobre mim além das informações do meu currículo Olá estimadoa estudante desta fantástica profissão cha mada Engenharia É uma imensa satisfação poder estar com você mesmo que seja por um curto período de tempo auxiliando em sua formação nesta área de grande importância e igualmente complexa dos elemen tos de máquinas Eu me chamo Imar sou formado em Engenharia Me cânica pela UFSM desde 2001 Minha experiência na indústria teve início ainda durante a graduação tendo realizado um estágio de curta duração na montadora Mercedes Benz na época Daimler Chrysler em São Bernardo do CampoSP e em seguida me transferindo para Santa Catarina para ficar mais próximo da família onde tive as maiores e melhores experiências profissio nais dentro de uma indústria Em paralelo com minhas atividades como Analista de Processos iniciei a carreira na docência como uma forma de melhorar questões ligadas à capacidade de expressão em público Com o passar dos anos realizei uma pósgraduação especia lização em Automação Industrial FURBSENAI uma graduação em Pedagogia UNISUL e mais recentemen te obtive o título de Mestre em Sistemas e Processos Industriais UNISC Como podem ver em minha formação acadêmica estive em diferentes instituições passando por universi dade federal universidade particular Ensino Presencial e EAD Após todos esses anos está claro para mim que a diferença quem pode fazer somos nós Você definiu sonhos e expectativas quando ingressou neste curso e somente você é responsável por criar as condições para que eles se concretizem Vamos juntos sem receios no coração nos aventurar neste fascinante universo que se abrirá à nossa frente httplattescnpqbr2918585354738006 6 UNICESUMAR IMERSÃO RECURSOS DE Quando identificar o ícone de QRCODE utilize o aplicativo Unicesumar Experience para ter acesso aos conteúdos online O download do aplicativo está disponível nas plataformas Google Play App Store Ao longo do livro você será convidadoa a refletir questionar e transformar Aproveite este momento PENSANDO JUNTOS EU INDICO Enquanto estuda você pode acessar conteúdos online que ampliaram a discussão sobre os assuntos de maneira interativa usando a tecnologia a seu favor Sempre que encontrar esse ícone esteja conectado à internet e inicie o aplicativo Unicesumar Experience Aproxime seu dispositivo móvel da página indicada e veja os recursos em Realidade Aumentada Explore as ferramentas do App para saber das possibilidades de interação de cada objeto REALIDADE AUMENTADA Uma dose extra de conhecimento é sempre bemvinda Posicionando seu leitor de QRCode sobre o código você terá acesso aos vídeos que complementam o assunto discutido PÍLULA DE APRENDIZAGEM Professores especialistas e convidados ampliando as discussões sobre os temas RODA DE CONVERSA EXPLORANDO IDEIAS Com este elemento você terá a oportunidade de explorar termos e palavraschave do assunto discutido de forma mais objetiva INICIAIS PROVOCAÇÕES SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS O ambiente industrial é muito similar ao nosso ambiente residencial em vários aspectos Exem plo disso é a utilização de elementos da natureza como é o caso da água e da energia fornecida pelo Sol Porém como você deve imaginar existem elementos presentes na indústria os quais não são tão comuns de encontrarmos em nosso cotidiano Você saberia elencar alguns deles Uma das forças utilizadas na indústria está armazenada no ar comprimido que movimenta atuadores industriais os quais não são encontrados comumente em instalações residenciais por exemplo Outro tipo de força muito utilizada é a hidráulica que provém da movimentação de fluidos Você já utilizou ar comprimido em algum momento Se não lembra de uma ocasião aju darei recordando de quando vamos até um posto para utilizar o ar comprimido para inflar os pneus de nossa bicicleta ou do automóvel No posto há um compressor que comprime o ar e o disponibiliza para calibração dos pneus Na indústria similarmente há um compressor que acumula o ar comprimido em um reservatório e distribui ar pressurizado por toda a instalação por tubulações específicas A utilização do ar comprimido assim como de fluidos que caracterizam respectivamente os chamados acionamentos pneumáticos e hidráulicos são tecnologias amplamente utilizadas na indústria como é o caso também de controles industriais Um tipo muito comum de con trole industrial é aquele realizado por meio da utilização dos chamados Controladores Lógicos Programáveis ou CLPs que assim como as demais tecnologias citadas não fazem parte de nosso cotidiano residencial No decorrer das unidades de estudo teremos a oportunidade de conhecer conceitos relativos à pneumática e à hidráulica tanto conceitos físicos como força pressão e vazão até itens técnicos como a caracterização de contatos e tipos de válvulas utilizadas na indústria Além de conceitos físicos teremos a oportunidade de conhecer métodos de desenvolvimen to de sistemas eletropneumáticos e eletrohidráulicos assim como é o caso das sequências diretas e indiretas método trajeto passo e também técnicas de programação utilizando os Controladores Lógicos Programáveis Ao concluir os estudos você estará apto a atuar no contexto da automação industrial seja instalando uma unidade pneumática desenvolvendo um comando seja programando um controlador industrial Você também terá adquirido conhecimentos e termos fundamentais utilizados no chão de fábrica os quais permitirão que você tenha compreensão sobre processos comumente desenvolvidos em plantas industriais e que possuem relação direta com diversas outras áreas de conhecimento da engenharia E então você conseguiu vislumbrar a aplicação dos tópicos que serão abordados nesta dis ciplina dentro do seu horizonte profissional Espero que esta visão inicial possa demonstrar a importância dos sistemas hidráulicos e pneumáticos na sua futura carreira de engenheiro Vamos aprofundar estes conhecimentos então APRENDIZAGEM CAMINHOS DE 1 2 4 3 5 11 51 29 75 CONCEITOS FÍSICOS E MATEMÁTICOS 6 119 INTRODUÇÃO AOS COMANDOS ELÉTRI COS DIMENSIONAMEN TO DE ELEMENTOS DE TRABALHO E CÁLCULOS DE PER DA DE CARGA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL CON CEITUALIZAÇÕES DIAGRAMA DE MO VIMENTO I DIAGRAMAS DE MO VIMENTO II 99 7 143 8 159 SEQUÊNCIAS INDIRETAS MÉTODO DE MINIMI ZAÇÃO DE CONTATOS CASCATA ELÉTRICA E MÉTODO DE MAXIMI ZAÇÃO DE CONTATOS PASSO A PASSO SEQUÊNCIAS DI RETAS MÉTODO INTUITIVO 9 179 INTRODUÇÃO À PROGRAMAÇÃO DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRA MÁVEIS no content 1 Seja bemvindoa caroa alunoa à disciplina Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos Neste e nos próximos capítulos aprofundaremos conceitos relacionados à automação mecânica de máquinas e equi pamentos Contudo para que nossa aprendizagem possa ter maior eficiência realizaremos uma revisão de conceitos físicos e matemá ticos que servirão de suporte para compreensão dos conhecimentos que serão trabalhados Conceitos Físicos e Matemáticos Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior 12 UNICESUMAR O universo da automação industrial é amplo e pode ser relacionado diretamente aos grandes avanços tecnológicos que tivemos nas últimas décadas Contudo a premissa básica de funcionamento de todo e qualquer sistema pneumático ou hidráulico são os fluídos envolvidos no processo Você consegue descrever algumas das características físicas e das diferenças existentes entre fluídos pneumáticos e hidráulicos O estudo dos fluídos é fundamental para a compreensão de muitos dos conceitos que regem a área de pneumática e hidráulica Por exemplo ao estudarmos sobre a compressibilidade de um fluído observamos que gases possuem elevada capacidade de comprimirem seu volume natural enquanto fluídos líquidos são tidos como incompressíveis Este é um dos principais fatores que distinguem a pneumática da hidráulica e devido a isto as empresas tendem a separar os profissionais que atuam em cada uma destas áreas garantindo maior eficiência e segurança nas atividades desenvolvidas Outra característica que vale menção e é consequência direta das propriedades físicas de fluídos é a viscosidade associada a cada substância Fluidos gasosos tentem a ter baixa viscosidade e fluidos líquidos possuem um grau de viscosidade mais elevado Em decor rência disto quando trabalhamos com fluidos gasosos podemos obter velocidades consideravelmente mais altas nos processos automatizados contudo as forças que podem ser obtidas em atuadores são reduzidas Já os fluídos líquidos por serem incompressíveis permitem atingir elevadas cargas em seus elementos de trabalho contudo sua viscosidade impede de trabalharmos com velocidades elevadas A automação industrial está presente na grande maioria das indústrias É muito difícil ima ginarmos processos fabris em grandes empresas ocorrendo de forma manual Contudo ainda é possível encontrarmos produtos sendo fabricados de forma artesanal em nosso cotidiano Como sugestão e a nível de curiosidade seria extremamente interessante a realização de uma pesquisa de forma bem sucinta na internet para averiguar como a automação industrial tem avançado no meio industrial nos últimos anos 13 UNIDADE 1 A automação industrial tem evoluído rapidamente nos últimos anos Uma prova disto são os avanços obtidos nas áreas da robótica da prototipagem e da programação tendo impactos diretos na sobrevivência das empresas Quando nos referimos à automação industrial inevitavelmente vamos nos deparar com um dilema social que é a geração de desemprego Alguns países possuem leis específicas que limitam a automação a ser implementada a condições de insalubridade ou segurança operacional de equipamentos como o Japão Contudo os avanços tecnológicos estão presentes em nosso cotidiano para trazerem benefícios e não malefícios e ainda há necessidade de posicionamentos mais assertivos quanto à implantação da automação industrial nas empresas Mas uma coisa é certa a automação trouxe oportunidades para quem estudar seus conceitos e devido a isto possibilidades de ascensão profissional com maiores retornos Uma forma de visualizarmos a importância da automação industrial na atualidade seria um exercício de imaginarmos duas empresas que produzem o mesmo produto e ambas possuindo dez colaboradores em seu processo Contudo em uma delas seu gestor resolveu investir e automatizou seu processo produtivo permanecendo com cinco dos seus colaboradores e dispensando os de mais Na outra empresa seu gestor resolveu manter o quadro de pessoas pensando na importância social de suas atividades De forma mais imediatista poderíamos condenar a automação por gerar a demissão de pessoas todavia se ponderarmos que vivemos em uma sociedade capitalista e o lucro é necessário para uma empresa sobreviver pergunto qual delas você imagina que tem mais chances de permanecer viva no mercado Imagino que sua resposta mesmo que porventura não lhe agrade seja a que automatizou o processo pois possivelmente teve aumento de sua produção qualidade e redução de custos operacionais tornando a mesma uma importante estratégia de sobrevivência neste mercado globalizado extremamente competitivo DIÁRIO DE BORDO 14 UNICESUMAR Iniciaremos nossos estudos relembrando brevemente alguns conceitos de trigonometria área da matemática amplamente utilizada na engenharia e fundamental para a compreensão e a aplicação dos conhecimentos comtemplados pela área dos Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos O estudo da trigonometria tem sua origem incerta mas acredita que seja próxima de sem OLIVEIRA 2021 tendo um importante marco histórico com o astrônomo Hiparco de Nicéia por volta do século II aC com a elaboração de doze livros tratando do assunto e sendo de grande importância para os estudos que se seguiram ECALCULO 2009 Uma forma simples de compreendermos as principais relações trigonométricas é por meio do denominado círculo trigonométrico Figura 1 Ordenada y Seno 90 Abscissa x 0 Tangente β α 0 Cosseno Figura 1 Relações trigonométricas cartesianas Fonte o autor De acordo com GALVÃO et al 2016 o estudo da trigonometria data a mais de 1650 anos aC As relações trigonométricas que podem ser obtidas do círculo trigonométrico podem ser observadas no Quadro 1 Além de conhecer é preciso compreender estas relações pois acompanharão a vida profissional de um engenheiro em muitas ocasiões não apenas nesta área do conhecimento Uma das falhas apontadas por OLIVEIRA 2014 no estudo da trigonometria tem sua origem no Ensino Médio em que os exemplos de aplicação destes conceitos são de difícil visualização por parte dos alunos já que os professores não o abordam de forma simplificada Descrição da Imagem na imagem temos um referencial cartesiano e partindo de sua origem ponto 0 temos uma reta que possui ângulo alfa α com o eixo das abscissas X e ângulo beta β com o eixo das ordenadas Y A projeção da reta sobre o eixo das abscissas nos dá o valor do cosseno e sobre o eixo das ordenadas nos dá o valor do seno Se prolongarmos o segmento de reta de forma que seja possível interseccionar a mesma com um círculo de origem em o e de raio igual ao comprimento da mesma reta temos o valor equivalente à tangente Funções Trigonométricas Conceito Fórmula Seno cateto oposto hipotenusa sen θ ac Cosseno cateto adjacent hipotenusa cos θ bc Tangente cateto oposto cateto adjacente tg θ ab Quadro 1 Relações Trigonométricas Fonte o autor Dando sequência aos nossos estudos vamos nos aventurar brevemente pelo universo da física Atualmente existem sete grandezas fundamentais conhecidas pelo universo da ciência É delas que todas as demais podem ser obtidas O Quadro 2 apresenta as mesmas juntamente de suas unidades adotadas pelo sistema internacional SI Unidades Fundamentais do Sistema Internacional SI Grandeza Denominação Simbologia Comprimento metro m Massa quilograma kg Tempo segundos s Intensidade de Corrente Elétrica ampére A Temperatura Termodinâmica Kelvin K Quantidade de Matéria mol mol Intensidade Luminosa candela cd Quadro 2 Unidades fundamentais do SI Fonte o autor 16 UNICESUMAR A seguir serão apresentados alguns exemplos de como aplicar os conceitos apresentados no quadro anterior Vazão pode ser obtida pela relação entre o volume de fluido que será comportado por um recipiente e o tempo necessário para enchêlo Para visualizarmos a origem das unidades deste conceito físico podemos proceder conforme apresentado a seguir considerando como sendo um recipiente cilíndrico para fins de exemplo Q V t V A h base base π d2 A círculo 4 No Ensino Médio quando estudamos sobre os conceitos físicos relacionados à pressão nor malmente utilizamos as unidades Pascal Pa eou atmosfera atm contudo na indústria é comumente utilizado bar quilogramaforça por centímetro quadrado ou psi libraforça por polegada quadrada A unidade bar é equivalente à atmosfera ou seja 1 bar 1 atm Se con siderarmos que 1 bar é o mesmo que 1 kgfcm2 significa que para termos noção da pressão que nos cerca seria o mesmo que termos na palma de nossa mão um objeto cuja área de sua base é equivalente a 1 cm2 por exemplo uma caneta para escrita em quadro branco e na outra ponta deste objeto um quilo de algum material por exemplo um saco de arroz saco de feijão etc A pressão que a palma da mão sente sob este objeto é equivalente a 1 atm ou 1 bar 17 UNIDADE 1 No SI a unidade de Vazão é o metro cúbico m3 Contudo podemos observar que a unidade de vazão considerando as grandezas fundamentais pode ser escrita como m s 3 Pressão pode ser obtida pela relação entre a força e área de aplicação da mesma contudo esta relação pode ser aprofundada se desenvolvermos os conceitos até suas formas primitivas como segue F P A F m a a v t v s t No SI a unidade de pressão é o Pascal Pa Contudo podemos observar que a unidade de pressão considerando as grandezas fundamentais pode ser escrita como kg m s2 Energia cinética pode ser obtida pela relação entre a massa de um corpo pela sua velocidade elevada ao quadrado dividida à sua metade sendo expressa em Joules no SI 18 UNICESUMAR 2 cin m v E 2 S v t Espaço m Massa kg No SI a unidade de Energia cinética é o Joule J Contudo podemos observar que a unidade de Joule considerando as grandezas fundamentais pode ser escrita como kg m s 2 2 Vale lembrar que a velocidade está elevada ao quadrado e portanto sua unidade também o será Energia potencial pode ser obtida pela relação entre a massa de um corpo a gravidade local e a altura a qual o mesmo está submetido do solo sendo expressa em Joules no SI E m g h pot v g a t S v t Espaço m Massa kg Tempo s Altura m Tempo s Gravidade é uma aceleração 19 UNIDADE 1 No SI a unidade de Energia potencial é o Joule J Contudo podemos observar que a unidade de Joule considerando as grandezas fundamentais pode ser escrita como kg m s 2 2 De forma análoga podemos reescrever toda e qualquer fórmula física de qualquer área do conhecimento Conhecer as grandezas fundamentais nos permite compreender um pouco melhor o universo de conceitos que cercam a vida profissional de um engenheiro A apresentação de resultados numéricos sempre necessita ser bem avaliada Na engenharia dispomos de recursos que nos auxiliam neste processo Uma das estratégias que utilizamos é a representação por meio dos múltiplos e submúltiplos conforme pode ser visualizado no Quadro 3 Unidade de Referência Múltiplo Abreviatura Simbologia Correspondência Giga G 1000000000 x unidade Mega M 1000000 x unidade Kilo k 1000 x unidade Hecto he 100 x unidade Deca da 10 x unidade Considerando a pressão atmosférica equivalente a 1 bar 1kgfcm2 podemos supor que a cada cm2 de nosso corpo temos uma força equivalente a 1kgf tendendo a esmagar o mesmo Como a área superficial de um ser humano é consideravelmente maior do que poucos cm2 podemos imaginar que temos constantemente uma grande força tentando nos comprimir contudo ela encontra resistência natural em nosso corpo ou seja uma pressão interna que se opõe à pressão atmosférica A pressão sanguínea que possuímos é gerada pela nossa bomba biológica nosso coração Contudo quem define a pressão a ser bombeado o sangue em nos so sistema é nosso cérebro auxiliado pelo nosso sensor natural responsável por mensurar a pressão que nos cerca ou seja a nossa pele Em resumo a pele detecta a pressão ambiente passa esta informação para nosso cérebro que por sua vez ajusta a pressão a ser bombeado o sangue pelo nosso coração a fim de manter certo equilíbrio Quaisquer problemas que um ser vivo venha a apresentar em um desses sistemas possivelmente apresentará problemas de pressão alta ou baixa Nosso organismo é um incrível projeto de automação pelo menos na visão da engenharia Submúltiplo Deci d Décima parte da unidade 101 Centi c Centésima parte da unidade 102 Mili m Milésima parte da unidade 103 Micro μ Milionésima parte da unidade 106 Pico p Bilionésima parte da unidade 109 Quadro 3 Simbologia e Fatores de Multiplicação e Divisão de Números Fonte o autor Juntamente com a aplicação dos conceitos de múltiplos e submúltiplos temos a notação científica que nos orienta a apresentarmos números por meio da aplicação de um fator de redução baseado em expoente decimal tendo como resultado a redução do elemento a um número compreendido entre 1 inclusive e 10 exclusive 01 EXEMPLO 299792458 2997 x 108 Compreendendo entre 1 e 10 02 EXEMPLO 0000000016020 1602 x 108 Por fim a conversão de unidades é fundamental em nossos estudos e deve ser considerada sempre que se fizer necessário A seguir há exemplos de aplicação deste conceito que por mais simples que possam parecer podem causar muita dor de cabeça caso sejam aplicados incorretamente Conhecer os fundamentos dos processos de conversão de unidades é de suma importância para um profissional em engenharia e necessita de atenção especial por nos atrair a realizar cálculos mentalmente e por isto proporcionar riscos de cometemos erros que podem ter grande influência na segurança e nos valores envolvidos no projeto Como profissional de engenharia acreditor de sua importância exercitamos nosso cérebro realizando cálculos mentalmente contudo termos o bom senso de conferirmos os resultados utilizando uma calculadora é de grande importância 21 UNIDADE 1 A utilização de tabelas para auxiliar conversões de unidades tornase fundamental para minimizarmos riscos de erros de cálculos Para um engenheiro experiente é importante considerálas sempre que conversões se fizerem necessárias sempre se policiando para não deixar que uma possível soberba o faça acreditar em cálculos mentais apenas Para convertemos elementos relacionados a distâncias áreas e volumes podemos utilizar os modelos a seguir para nortear nossos cálculos km quilômetro hm hectômetro dam decâmetro m metro dcm decímetro cm centímetro mm milímetro Quadro 4 Comprimento Fonte o autor Exemplos a 1 m 100 cm 1102 cm b 1 m 0001 km 1103 km c 105 dam 105000 cm 105105 cm d 12 mm 000012 hm 12104 hm e 53 hm 53000 cm 53104 cm km quilômetro hm hectômetro dam decâmetro m metro dcm decímetro cm centímetro mm milíme tro 1 0 0 0 0 0 1 Caroa alunoa este é o momento que proponho para ouvir o nosso primeiro Podcast em que serão abordados conceitos relacionados à área de fluídos às leis físicas que os regem e a como a matemática pode dar suporte a esta área do conhecimento 22 UNICESUMAR km quilômetro hm hectômetro dam decâmetro m metro dcm decímetro cm centímetro mm milíme tro 1 0 5 0 0 0 0 0 0 0 1 2 5 3 0 0 0 Quadro 5 Conversão de unidades de distância Fonte o autor km2 quilômetro2 hm2 hectômetro2 dam2 decâmetro2 m2 metro2 dcm2 decímetro2 cm2 centímetro2 mm2 milímetro2 Quadro 6 Área Fonte o autor Exemplos 1 m2 10000 cm2 1104 cm2 1 m2 0000001 km2 1106 km2 75 dam2 7500000000 mm2 75109 mm2 42 hm2 42000 m2 42104 m2 68 cm2 000068 m2 68104 m2 km2 quilômetro2 hm2 hectômetro2 dam2 decâmetro2 m2 metro2 dcm2 decímetro2 cm2 centímetro2 mm2 milímetro2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 7 5 0 0 0 0 0 0 0 0 4 2 0 0 0 0 0 0 0 6 8 Quadro 7 Conversão de unidades de área Fonte o autor km3 quilômetro3 hm3 hectômetro3 dam3 decâmetro3 m3 metro3 dcm3 decímetro3 cm3 centímetro3 mm3 milímetro3 Quadro 8 Volume Fonte o autor 23 UNIDADE 1 Exemplos 1 m3 1000000 cm3 1106 cm3 1 m3 0000000001 km3 1109 km3 92 dam3 92000 m3 92104 m3 357 hm3 357000000000 dcm3 3571011 dcm3 144 cm3 00000144 m3 144105 m3 km3 quilômetro3 hm3 hectômetro3 dam3 decâmetro3 m3 metro3 dcm3 decímetro3 cm3 centímetro3 mm3 milímetro3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 9 2 0 0 0 3 5 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 4 4 Quadro 9 Conversão de unidades de volume Fonte o autor Como complemento aos nossos estudos indico um vídeo sobre o funcionamento de um submarino brasileiro Como este depende de conceitos relacionados a fluidos líquidos e gasosos para garantir seu desempenho encaixase perfeitamente aos conteúdos desenvolvi dos neste capítulo Em SHP Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos são aplicados muitos conceitos matemáticos e físicos para o correto dimensionamento dos elementos e da funcionalidade do sistema As características construtivas e de trabalho de qualquer equipamento que venha a depender de fluidos pneumáticos ou hidráulicos impactará em diversos aspectos de um projeto Por exemplo se estivermos dimensionan do uma grua hidráulica precisaremos estar atentos aos ângulos de inclinação a que sua haste poderá ser submetida caso contrário o sistema inteiro poderá colapsar e causar sérios danos a quem estiver próximo do equipamento Já na pneumática as velocidades envolvidas nos processos podem ser ex tremamente elevadas sendo necessários rígidos protocolos de segurança que garantam a minimização de riscos para quem estiver envolvido no processo de trabalho destes equipamentos 24 MAPA MENTAL Vamos verificar o nível de aprendizado obtido Tente resolver a atividade a seguir e avalie seus conhecimentos Caso necessário revise os conceitos trabalhados utilizando o material apresen tado ou busque mais informações consultando sites que abordem os assuntos Conceitos Físicos e Matemáticos Trigonometria Grandezas Físicas Conversões de Unidades Conceitos e Características Descrição da Imagem na imagem temos à esquerda um retângulo contendo em seu interior a escrita Conceitos Físicos e Matemáticos Deste quadro saem pela direita três setas apontando cada uma para um retângulo sendo que estes possuem respectivamente de cima para baixo em seu interior as seguintes escritas Grandezas Físicas Trigonometria Conversões de Unidades E por fim na extrema direita da figura são solicitados o preenchimento de conceitos e características de cada um dos itens apontados nos quadros anteriores 25 AGORA É COM VOCÊ 1 Um fio será esticado do topo de um prédio até um ponto no chão conforme indica a figura Considerando sen 32º 0529 cos 32º 0848 e tg 32º 0624 determine o comprimento do fio Fonte o autor a 4322 cm b 775 dcm c 4952 m d 53600 mm e 177 hm 2 A diagonal d de um retângulo cujos lados medem 8 cm e 6 cm é Fonte o autor a 7 cm b 8 cm c 9 cm d 10 cm e 11 cm 26 AGORA É COM VOCÊ 3 Um poste é preso por cabos fixos no solo Considere o terreno como sendo plano e ho rizontal Se A está a 3 m da base B e C está a 4 m de altura o comprimento do cabo é Fonte o autor a 3 m b 4 m c 5 m d 6 m e 7 m 4 As unidades fundamentais que compõem o conceito de pressão são a Massa temperatura intensidade de corrente elétrica b Comprimento intensidade luminosa quantidade de matéria c Massa comprimento tempo d Comprimento temperatura tempo e Tempo intensidade de corrente elétrica temperatura 27 AGORA É COM VOCÊ 5 As unidades fundamentais que compõem o conceito de vazão são a Massa e temperatura b Comprimento e tempo c Massa e comprimento d Comprimento e temperatura e Tempo e intensidade de corrente elétrica 6 Jogos de dados são muito comuns entre crianças Aproximadamente um dado comu mente utilizado em jogos possui volume de 1 cm3 Se considerarmos uma caixinha de leite que possui capacidade para 1 litro de produto perguntase quantos dados com volume de 1 cm3 poderiam ser armazenados na mesma a 100 b 500 c 1000 d 5000 e 10000 MEU ESPAÇO 2 Nesta Unidade abordaremos aspectos históricos da evolução da ciência que definiram alguns dos pilares da automação industrial moderna É importante observarmos como áreas que há pouco tempo eram estudadas de forma independente conseguiram ser aproximadas e em conjunto expandiram de forma imensurável o universo de conhecimentos que profissionais podem vir a agregar em seu currículo Automação Industrial Conceitualizações Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior 30 UNICESUMAR Empresas que utilizam da pneumática como forma de energia em determinadas etapas de seu processo produtivo normalmente trabalham com pressões próximas de seis a sete vezes a atmosférica Para termos uma ideia se este valor é significativo em comparação com a pressão média que colocamos no pneu de um automóvel você acredita que este valor é maior ou menor O curso de Engenharia Mecânica abrenos um horizonte de incontáveis possibilidades para dire cionarmos nossas carreiras Uma das mais promissoras áreas é a da automação industrial Apesar de muitos creditarem os avanços tecnológicos a áreas como a eletricidade e a eletrônica nenhum equi pamento automatizado que execute alguma atividade que gere resultados físicos produto funciona sem componentes mecânicos E os mais representativos da área de automação industrial relacionados à mecânica são os atuadores e motores pneumáticos e hidráulicos bem como os demais elementos que compõem estes sistemas Falando especificamente da pneumática é uma tecnologia que está difundida em nosso cotidiano de consultório odontológicos a mecânicas e mesmo assim sofre com problemas gerados pela falta de conhecimento aprofundado por quem a utiliza gerando desperdício ou mesmo riscos à integridade física constantes Desta forma conhecer alguns dos princípios básicos deste universo auxiliará na compreensão dos conceitos específicos que abordaremos mais adiante e impactará no desempenho que promoverá quando solicitado Voltando nossa atenção para a pneumática um dos pilares da automação mecânica temos como elemento essencial para seu funcionamento o ar pressurizado Considerando que temos a pressão atmosférica próxima de 2 1 kgf 1 bar cm e 1 bar 147 psi poundsquareinch ou libra por pole gada quadrada qual é a pressão de calibração do pneu de um carro de passeio em bar normalmente calibrada em postos de combustíveis Se fizéssemos uma comparação com a pressão indicada para calibração de um pneu de uma bicicleta em qual dos veículos teríamos que pôr maior pressão 31 UNIDADE 2 Em uma rápida pesquisa na internet ou mesmo em consulta a um posto de combustíveis você identifica que a pressão recomendada para pneus de carros de passeio gira entre 28 psi e 32 psi Como vimos anteriormente 1 bar 147 psi o que nos dá uma variação de pressão entre 19 bar e 217 bar Em outras palavras uma pressão próxima do dobro da atmosférica garante a performance dos pneus de carros de passeio e nos dá a segurança necessária para sua condução Porém a pressão depende da força de aplicação da carga e da área de contato a qual a submetemos e desta forma como temos uma área de contato bem menor em um pneu de uma bicicleta por exemplo precisa mos compensar com o aumento da pressão para mantermos a capacidade de suportar cargas sem comprometermos a funcionalidade do equipamento DIÁRIO DE BORDO Sistemas hidráulicos e pneumáticos abrangem uma área do conhecimento ligada ao universo da me cânica e da automação industrial Historicamente estimase que estudos relacionados à área mecânica tiveram origem próxima a 2700 aC por meio da observação da movimentação de astros e por con sequência do surgimento dos primeiros calendários na Mesopotâmia Figura 1 32 UNICESUMAR Gad Shimeon Virgem Elul Ação Efraim Libra Tishrei Tato Menashe Escorpião Cheshvan Olfato Binyamin Sagitário Kislev Sono Dan Capricórnio Tevet Ira Asher Aquário Shevat Comer Peixes Adar Riso Áries Nissan Fala Naftall Yehudá Yissachar Zevulun Touro Iyar Pensamento Gêmeos Sivan Andar Reuven Câncer Tamuz Visão Leão Av Audição Figura 1 Calendário judaico baseado em conceitos antigos Fonte Templo dos Anjos 2021 Descrição da Imagem na figura está representado um calendário circular onde temos nas extremidades os signos utilizados no horóscopo ocidental Touro Gêmeos Câncer Leão etc e em círculos circunscritos ao anterior temos divisões equivalentes que representam características que podem estar associadas a quem nasceu em determinada data Alguns termos estão em uma língua desconhecida Descrição da Imagem na imagem apresentada temos um esboço da ima gem de Aristóteles já com uma idade que demonstra experiência de vida Figura 2 Representação de Aristóteles Descrição da Imagem na imagem temos um esboço do filósofo e cientista Arquimedes ostentando uma grande barba e aparentando estar em um pensamento profundo Figura 3 Representação de Arquimedes 33 UNIDADE 2 Prosseguindo na história da mecânica temos na Grécia Antiga o surgimento de Aris tóteles 384322 aC conhe cido como grande pensador e estudioso dos movimentos de corpos Figura 2 Em um período próximo temos o aparecimento de outra grande mente de nossa histó ria Arquimedes 287212 aC sendo responsável por conhe cimentos nas áreas de estática e hidrostática Figura 3 Somente por volta do século XV que a humanidade voltou a ter avanços significativos Ga lileu Galilei 15641642 dC introduziu conceitos relaciona dos ao estudo do movimento uniforme e de pêndulos sendo de grande importância para di recionar uma vez mais a luz da ciência para a pesquisa e avan ços que se tornaram importantes para a posteridade Figura 4 Galileu veio a falecer no ano de 1642 ano anterior em que nasceu Isaac Newton 1643 1727 tido como uma das maio res mentes que nosso mundo já conheceu Isaac Newton Figura 5 tornouse notório em áreas do conhecimento distintas como em Filosofia Matemática e Física Foi o criador do livro Princípios Matemáticos da Fi losofia Natural Descrição da Imagem na imagem temos a representação de Galileu em idade mais avançada e olhando fixamente para quem o observa Figura 4 Representação de Galileu Descrição da Imagem na imagem temos a representação de Isaac Newton segurando uma maçã Referência a lendária história de como esta ilustre personalidade obteve a ideia sobre a gravidade e as teorias que a circundam Figura 5 Representação de Isaac Newton 34 UNICESUMAR Por fim neste nosso rápido flerte com a história caroa alunoa temos no início do século XX Albert Einstein 18791955 revolucionando o estudo da física e lançando um olhar especial aos átomos tempo e espaço Com sua ge nialidade conseguiu direcio nar o mundo da ciência a descobe rtas que trouxeram e ainda trazem consequências em diversas áreas do conheci mento humano Após este breve histórico passando por algumas das per sonalidades mais marcantes de nossa história e que direta ou indiretamente impactaram nos avanços da área mecânica e por conseguinte da automação industrial podemos lançar um olhar um pouco mais aprofun dado aos conhecimentos que estarão permeando a discipli na de SHP De uma forma mais dinâmica e simples de se com preender podemos analisar as principais disciplinas que cer cam o universo da mecânica na imagem abaixo Figura 7 Descrição da Imagem na imagem temos a representação de Albert Eins tein em idade mais avançada apre sentando seus cabelos despenteados e um olhar instigante fixo à frente Figura 6 Representação de Albert Einstein 35 UNIDADE 2 Mecânica Mecanismos Pneumática Hidráulica Metrologia Elementos de Máquinas Desenho Técnico Projeto Manutenção Industrial Fenômenos de Transporte Figura 7 Áreas de estudo da Mecânica Fonte o autor Vale lembrarmos que a disciplina de SHP não se resume apenas a conceitos mecânicos muitos dos conceitos que trataremos terão embasamento nas áreas elétrica e eletrônica com a energização e programação de CLPs por exemplo Com esta integração de áreas podemos expandir nosso leque de oportunidades como apresentado na imagem a seguirFigura 8 Descrição da Imagem na imagem temos um círculo central com a palavra Mecânica e ao seu redor temos algumas das disciplinas estudas no curso de Engenharia Mecânica Mecanismos Elementos de Máquinas Pneumática Hidráulica Metrologia Fenômenos de Transporte Manutenção Industrial e Desenho Técnico Projeto 36 UNICESUMAR O surgimento da indústria automatizada no Brasil de certa forma é recente se compararmos a outros países Contudo é importante sabermos de onde viemos para planejarmos melhor onde pretende mos chegar Neste vídeo poderão ter um vislumbre de como uma empresa automotiva funcionava próximo de meio século atrás Mecânica Elétrica Eletromecânica Práticas de Oficina SHP Eletricidade Conceitos Dimensionamento Especificações Teoria e Prática Projeto Máquinas Hidráulicas Máquinas de Fluxo Figura 8 Integração entre Mecânica e Elétrica Fonte o autor A integração da elétrica a uma área que até então era essencialmente mecânica oportunizou grandes avanços no meio científico Tivemos grandes ganhos nos tempos de acionamento de equipamentos automatizados ao mesmo tempo em que o comando dos mesmos tornouse mais compacto Contudo esta integração gera problemas para o gestor de área quando necessita do trabalho conjunto destas duas áreas com características de formação profissional distintas O engenheiro tem como uma de suas premissas fortalecer esta comunicação e possibilitar que as atividades envolvendo estas áreas tenham maior eficiência em sua execução Descrição da Imagem na imagem temos dois círculos se interseccionando O círculo da esquerda representa a área da Mecânica e o da direita a área Elétrica A intersecção entre essas duas áreas dá surgimento à Eletromecânica Permeando este novo universo podemos ter as disciplinas de Práticas de Oficina SHP Máquinas Hidráulicas Máquinas de Fluxo e Eletricidade por exemplo 37 UNIDADE 2 Prosseguindo em nossa análise dos avanços científicos que contribuíram para a automação industrial moderna temos o surgimento da área de eletrônica que quando conseguiu ser integrada à mecânica e à elétrica revolucionou a indústria e oportunizou o surgimento de novas profissões A imagem a seguir Figura 9 possibilitanos compreender um pouco melhor o apresentado anteriormente Mecânica Eletrônica Informática Elétrica Eletroeletrônica Eletromecânica Automação Industrial Mecanização Mecatrônica Figura 9 Integração entre Mecânica Elétrica e Eletrônica Fonte o autor Ainda considerando o surgimento de novas áreas do conhecimento tivemos uma revolução quando a informática surgiu trazendo grandes avanços tecnológicos e mais recentemente a área de energia integrouse aos conceitos de automação industrial tornando este um universo extremamente complexo e rico em oportunidades para quem ousar se aprofundar em seu meio A imagem a seguir Figura 10 apresenta algumas das disciplinas ou áreas que poderemos estudar sendo que algumas destas podem ser encontradas como outros cursos superiores ou mesmo cursos de pósgraduação Descrição da Imagem na imagem temos três círculos interseccionados mecânica elétrica e eletrônica A interseção entre mecânica e elétrica nos dá eletromecânica A intersecção entre mecânica e eletrônica nos dá mecatrônica A intersecção entre elétrica e eletrônica nos dá a eletroeletrônica A intersecção entre as três áreas nos dá a automação industrial ou mecanização quando a máquina ainda depende de interações humanas para desempenhar suas funções A automação industrial é tida como uma área da ciência que oportunizou grande avanço industrial maximizando a eficiência de processos produtivos e impactando na qualidade dos serviços desenvolvidos Contudo muitas pessoas creditam parte dos problemas de desem prego a esta área 38 UNICESUMAR De forma análoga ao que vimos na indústria automotiva dos anos 1970 podemos ter um vislumbre dos avanços que tivemos após algumas décadas Quando olhamos para estes dois vídeos pode mos compreender um pouco melhor o significado da palavra avanço tecnológico e nos instiga a pensar em como será o futuro daqui há algumas poucas décadas Elétrica Informática Energia Robótica Eletroeletrônica Eletromecânica Automação Industrial Mecatrônica Instrumentação Industrial Efciência Energética Autotrônica Eletrônica Mecânica Figura 10 Integração entre áreas que compões a automação industrial Fonte o autor Descrição da Imagem na imagem temos cinco círculos interseccionados mecânica elétrica e eletrônica energia e informática A interseção entre essas áreas dá origem a outras como Robótica Eletromecânica Autotrônica Eficiência Energética Instrumentação Industrial Eletroeletrônica Automação Industrial e Mecatrônica Estudar sobre sistemas hidráulicos e pneumáticos está diretamente relacionado a obtermos conheci mentos sobre automação mecânica primordial para o funcionamento de grande parte dos mecanismos existentes na indústria moderna Enquanto a pneumática estuda as propriedades físicas peso pressão elasticidades etc do ar e de outros gases a hidráulica foca no estudo de fluídos líquidos e de seus escoamentos por meio de dutos Ambas as áreas possuem muitas características comuns contudo as diferenças entre estas áreas são tão impactantes que exigem atenção especial a alguns pontos que abordaremos mais adiante 39 UNIDADE 2 Com o passar dos anos a evolução tecnológica proporcionou uma das mais incríveis integrações da indústria A elétrica incorporouse no universo da mecânica e possibilitou grandes avanços que revolucionaram a indústria moderna Fluídos hidráulicos são tidos como incompressíveis transfe rindo toda a potência gerada pela motobomba ao fluído em deslocamento Já os fluídos pneumáticos possuem alta compressibilidade tornandoos mais seguros de serem utilizados como elemento de transmissão de energia contudo limitam as forças possíveis de serem atingidas Em outras palavras utilizamos a hidráulica quando necessitamos de grandes esforços e a pneumática quando o foco está na velocidade de trabalho De acordo com Rocha et al 2014 entre as diversas aplicações possíveis de serem dadas ao ar compri mido na indústria temos desde acionamentos de ferramentas pneumáticas e comando de válvulas a controle de processos industriais de maior complexidade Como simbologia básica para a compreensão de diagrama pneumáticos e hidráulicos temos o das válvulas direcionais que são compostas por alguns itens que necessitam de atenção Válvulas direcionais são constituídas basicamente de dois elementos que são o número de posições e de vias de acesso Contudo podem possuir um terceiro elemento que está relacionado ao seu acionamento como descrito a seguir O corpo de uma válvula pode possuir duas ou mais posições sendo mais comumente encontradas com duas ou três na indústria O número de posições é identificado pelo número de quadrados retângulos existentes em sua simbologia Assim como a automação pode ser considerada uma questão de sobrevivência para muitas empresas atualmente ela também pode ser a causa de problemas sociais bem sérios geran do elevado número de desempregos quando de sua implantação Contudo além de ser uma questão de sobrevivência para empresas diversas oportunidades surgem com a implementação da automação industrial em um parque fabril muitas relacionadas às áreas de manutenção e programação destes equipamentos Uma era de transformações surgiu quando a automação industrial ganhou seu espaço algumas das mudanças que precisamos entender e aceitar é a da necessidade constante de aperfeiçoamento tecnológico para quem está inserido neste meio E quem entender isto logo mais oportunidades visualizará em sua vida profissional Válvula com 2 posições Válvula com 3 posições 40 UNICESUMAR Vale lembrar que a posição inicial de uma válvula por orientação das normas que definem a elabora ção de diagramas é a central em caso de número ímpares de posições e a posição central à direita em caso de número par de posições O próximo elemento que caracteriza uma válvula é o número de vias de acesso de ar que ela possui Importante ressaltar que o número de vias que uma válvula possui em determinada posição obriga toriamente será o mesmo número que esta possuirá nas demais posições Indicamos a simbologia de vias por meio de setas em que estas apontam na direção do escoamento do fluído e por meio de Ts para indicar que a via está bloqueada em determinada posição Válvula com 2 posições e três vias de acesso Válvula com 3 posições e 3 vias de acesso À uma válvula que possui duas posições e três vias de acesso damos o nome de válvula 32 vias e a uma válvula que possua três posições e três vias de acesso damos o nome de 33 vias Ou seja o nome de uma válvula é dado perlo número de vias precedido de um traço separador e posteriormente do número de posições que ela possui Cada via de acesso possui uma numeração ou letra associada dependendo da norma adotada como segue no quadro a seguir ISO 1219 DIN 24300 Pressão 1 P Exaustão Escape 3 e 5 R 32 vias RS 52 vias Saída 2 e 4 A B Pilotagem 10 12 e 14 X Y Z Tabela 1 Denominação das vias de acesso Fonte o autor O próximo passo em nossos estudos está na compreensão de alguns dos símbolos mais utilizados na elaboração de diagramas pneumáticos e hidráulicos conforme quadro a seguir Vale ressaltar que estas simbologias podem ser encontradas nas normas NBR 8897 DIN 24300 e ISO 1219 41 UNIDADE 2 Símbolo Descrição Alimentação de energia Obs na pneumática está associado a compres sores e na hidráulica a bombas Atuadores de simples ação Obs são atuadores que necessitam de pressão de fluido apenas para avançarem seu retorno fica por conta da mola que possuem em seu interior Atuadores de dupla ação Obs elementos de trabalho que necessitam de pressão de fluido tanto para o avanço quanto para o retorno A seta inclinada indica que ele possui amortecimento em seu final de curso 2 1 Válvula direcional 22 vias normalmente fechada 2 1 Válvula direcional 22 vias normalmente aberta 42 UNICESUMAR 2 1 3 Válvula direcional 32 vias normalmente fechada Obs de forma similar à anterior pode ser encon trada comercialmente na posição aberta 4 1 3 2 Válvula direcional 42 vias Obs válvula muito utilizada em hidráulica para comandar o elemento de trabalho Por possuir apenas um retorno reduz o número de manguei ras que o sistema venha a necessitar 4 5 1 3 2 Válvula direcional 52 vias Obs possui a mesma função da 42 vias contu do por possuir dois escapes aumenta o tempo para saturação dos filtros e reduz a necessidade de intervenções da manutenção sendo preferível sua utilização na pneumática 1 1 2 Válvula alternadora elemento OU Obs válvula responsável por permitir a execução de lógicas OU no sistema como que um equipa mento seja acionado de dois lugares diferentes e de forma independente 1 1 2 Válvula de simultaneidade elemento e Obs válvula que possibilita lógicas que depen dem de acionamento simultâneo de mais de um elemento 43 UNIDADE 2 1 2 3 12 10 Contador mecânico Obs elemento lógico que possui como carac terística liberar a passagem de ar de 1 para 2 quando a contagem de ciclos for atingida 1 2 3 12 Temporizador normalmente fechado Obs elemento lógico que retarda a passagem de fluido de 1 para 2 permitindo certo controle de tempo de ação de movimentos Válvula reguladora de fluxo unidirecional Obs válvula que permite o controle de passa gem de fluido em um sentido deixando a passa gem livre no sentido inverso Unidade de conservação de ar Obs este elemento tem como função retirar impurezas e umidade do ar além de permitir o controle de pressão do sistema Quadro 1 Principais simbologias utilizadas em pneumática e hidráulica Fonte adaptado de ABNT 2011 NBR ISO 1219 Caroa alunoa este é o nosso momento de trocarmos a visão pela audição por breves minutos Neste Podcast abordaremos alguns conceitos relacionados à importância de conhecermos as simbolo gias normalizadas e a descrição dos elementos que compõem circui tos pneumáticos e hidráulicos Não deixe de ouvir 44 UNICESUMAR Com a simbologia visualizada no quadro apresentado já podemos compreender circuitos pneumáticos hidráulicos mais simples bastando atentar para alguns princípios que norteiam a elaboração dos mes mos Mas de forma a proporcionar uma maior imersão nesta área do conhecimento interpretaremos o diagrama pneumático a seguir Figura 11 e aprofundaremos nossos conhecimentos neste universo 01 02 1 3 2 12 1 3 2 12 1 3 2 13 4 5 3 1 1 1 2 16 2 12 14 11 10 A 13 Figura 11 Diagrama pneumático Fonte o autor Descrição da Imagem Na imagem podemos visualizar um atuador de dupla ação 10 A servindo como elemento de trabalho deste equipamento Ele é comandado por uma válvula direcional 52 vias 11 que em sua posição inicial está mantendo o atuador recuado pois o ar que entra na via 1 está saindo pela via 2 À esquerda da válvula de comando pilotando ela temos um elemento lógico de simultaneidade válvula E 16 sendo acionado por duas válvulas 32 vias 12 e 14 comandadas por botoeiras e retorno por mola À direita da válvula de comando temos um fim de curso acionado por rolete 13 pilotando a mesma A alimentação da rede se dá por um compressor 01 e por uma unidade de conservação de ar 02 Ao acionarmos os dois botões 12 e 14 a válvula de simultaneidade 16 libera a passagem de ar através dela e pilota a válvula de comando 11 para a direita fazendo com que o fluxo de ar se dê da via 1 para a via 4 avançando o atuador Quando este termina seu avanço aciona o fim de curso 13 e ele pilota a válvula 11 de volta para a esquerda retornando o elemento de trabalho a sua posição inicial 45 UNIDADE 2 Mais adiante em nossos estu dos abordaremos a nomen clatura dos elementos que constituem um diagrama pneu máticohidráulico e será possí vel observarmos que muito do que pode parecer ainda com plicado será mais simples e fácil de compreender Muitas vezes em minha vida profissional questionei de onde surgiu alguma ideia que deu origem a determinado equi pamento ou mesmo conceito que sustenta todo um univer so de teorias Além de ser algo que nos enriquece conhecer um pouco da história que deu origem à profissão que escolhe mos é reverenciar em forma de agradecimento a quem se de dicou para tornar esta área um grandioso universo de oportu nidades A automação mecâni ca é fundamental para o fun cionamento de praticamente todo e qualquer equipamento que tenha função de atuar na produção de um produto físi co sendo responsabilidade do profissional da área mecânica seu projeto dimensionamento montagem e colocação em ope ração quando solicitado 46 MAPA MENTAL Caroa alunoa complete os retângulos com informações referentes aos termos presentes nos mes mos Se necessário utilize os desenhos das simbologias apresentadas para melhor compreensão Automação Industrial Pneumática Hidráulica Evolução Histórica Diagrama de movimento Conceitos e Características Eletromecânica Eletroeletrônica Mecatrônica Atuador de dupla ação Válvula alternadora Válvula direcional 52 vias Pneumática Hidráulica Eletropneumática Eletrohidráulica Descrição da Imagem na imagem temos à esquerda um retângulo contendo em seu interior a escrita Automação Industrial Deste quadro saem pela direita três setas apontando cada uma para um retângulo sendo que estes possuem respectivamente de cima para baixo em seu interior as seguintes escritas Evolução Histórica Pneumáti caHidráulica Diagrama de Movimento E por fim na extrema direita da figura são solicitados o preenchimento de conceitos e as características de cada um dos itens apontados nos quadros anteriores 47 AGORA É COM VOCÊ 1 A disciplina de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos é elemento fundamental do universo da automação industrial contudo outras áreas da mecânica possuem contribuições relevantes para o progresso da automação na indústria Assinale V para verdadeira e F para falso nos parênteses das frases a seguir e na sequência assinale a alternativa correta Mecanismos é uma área de estudo da Engenharia Mecânica que foca na compreensão de diferentes estratégias baseadas no estudo da Álgebra Física e Matemática para a resolução de problemas relacionados à movimentação e ao posicionamento Pneumática estuda os fluídos gasosos e é uma das bases da automação industrial sendo utilizada quando necessitamos de grandes velocidades de trabalho A integração entre a mecânica e a elétrica deu origem às áreas de automação pneu mática e automação hidráulica modernas O ganho nos tempos de respostas dos acionamentos e a oportunidade de termos comandos mais compactos são algumas das vantagens desta união a F F F b F V V c V F V d V V V e V V F 2 Na automação mecânica a utilização de atuadores de simples duplo ou múltiplos estágios são estratégias implementadas com frequência contudo para cada situação temos que ter uma válvula de comando que execute o esperado Desta forma o símbolo apresentado a seguir referese a qual válvula Fonte o autor a 53 vias centro fechado b 23 vias centro aberto c 33 vias centro aberto d 42 vias centro fechado e 35 vias centro fechado 48 AGORA É COM VOCÊ 3 Quando trabalhamos com atuadores de dupla ação entrada de ar para o avanço e para o retorno de seu êmbolo temos que atentar que este elemento possui características construtivas diferentes na região de seu avanço se comparada a de seu retorno Isto se deve à posição da haste que está conectada ao seu êmbolo Analise as frases a seguir e assinale a alternativa correta Atuadores de dupla ação possuem mais força em seu avanço por possuírem maior área de contato do ar com seu êmbolo nesta condição A velocidade de retorno de um atuador de dupla ação sempre será maior do que a de avanço devido à posição ocupada pela haste em seu interior Se liberássemos ar a mesma pressão nas vias de avanço e retorno de um atuador de dupla ação ele permaneceria imóvel a F F F b F V V c V F V d V V V e V V F 4 Diversas são as válvulas utilizadas em pneumática e hidráulica e todas possuem especi ficidades que as tornam únicas quando de sua escolha Relacione a coluna da esquerda com a da direita e assinale a alternativa correta Válvula direcional 32 vias Válvula alternadora Elemento OU Válvula reguladora de fluxo unidirecional Fonte o autor 49 AGORA É COM VOCÊ a C B A b C A B c A B C d A C B e B A C 5 Escolha a alternativa que completa as lacunas da frase a seguir Fluídos hidráulicos são tidos como transferindo toda a potência ge rada pela motobomba ao fluído em deslocamento Já os fluídos pneumáticos possuem alta tornandoos mais seguros de serem utilizados como elemento de contudo limitam as forças possíveis de serem atingidas a Incompressíveis viscosidade segurança b Compressíveis robustez transmissão de energia c Problemáticos compressibilidade potência d Incompressíveis compressibilidade transmissão de energia e Onerosos performance potência 6 Escolha a alternativa que completa as lacunas da frase a seguir Estudar sobre sistemas hidráulicos e pneumáticos está diretamente relacionado a obtermos conhecimentos sobre primordial para o funcionamento de grande parte dos mecanismos existentes na indústria moderna Enquanto a pneumá tica estuda as propriedades peso pressão elasticidades etc do ar e de outros gases a hidráulica foca no estudo de e de seus escoamentos através de dutos a A história químicas fluídos líquidos b A mecanização biológicas transmissão de energia c Automação mecânica físicas fluídos líquidos d O elemento químicas sólidos e A essência físicas fluídos gasosos MEU ESPAÇO 3 Neste capítulo direcionaremos nossa atenção para o dimensio namento de elementos de trabalho atuadores e de cálculos que permitam estimar com maior precisão as perdas de pressão que ocorrem nos dutos que transportam os fluidos pressurizados au xiliando na definição mais eficiente para os componentes a serem utilizados em uma instalação industrial Dimensionamento de Elementos de Trabalho e Cálculos de Perda de Carga Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior 52 UNICESUMAR Quando estudamos sobre escoamento de fluidos deparamonos com conceitos físicos como viscosi dade vazão e pressão pois são capazes de fornecer uma ideia mais assertiva sobre o comportamento dos mesmos Caroa alunoa você saberia definir o conceito de viscosidade caso lhe fosse solicitado Todo fluido em escoamento em uma tubulação ou seja possuindo vazão e pressão sofre esforços que se opõem ao seu deslocamento gerados pela rugosidade interna que o duto possui Esta rugosidade seja em maior ou menor grau acaba por elevar a temperatura do fluido e do próprio duto por onde o mesmo passa pois o atrito gera uma resistência ao escoamento do fluido e por conseguinte este atrito possibilita o surgimento de uma energia térmica Mas energia não surge do nada e portanto conseguimos entender que este aumento de temperatura está relacionado a transformação da energia de pressão que o fluido possui fazendo com que ao final de seu deslocamento não consigamos obter a mesma pressão nominal gerada pelo compressor ou bomba Uma forma simples de observarmos os conceitos de viscosidade pressão e vazão é se por meio de um canudo de preferência biodegradável procurarmos tomar líquidos com viscosidades distintas Por exemplo este seria um momento fantástico de esquecer a dieta e convidar a família para tomar um milk shake Mas o importante para você caroa alunoa é comparar o esforço que deve fazer por meio do canudo para levar o produto do recipiente até a sua boca e comparálo com o esforço que deve fazer para tomar um refrigerante ou mesmo água com um canudo similar O esforço aplicado observado no exemplo apresentado tende a ser maior se a viscosidade aumenta e desta forma você já pode ter uma ideia relativa de qual produto possui maior viscosidade Contudo a análise da viscosidade nos permite compreender que ela se torna mais clara por meio da compreensão dos conceitos de pressão e de vazão Em outras palavras percebemos que a viscosidade é maior quando a pressão necessária para succionar um fluido é maior e a velocidade de escoamento do mesmo é menor Estes conceitos são importantes para o universo dos fluidos e neste capítulo iremos aprofundálos para podermos dimensionar corretamente tubulações industriais de grande porte DIÁRIO DE BORDO 53 UNIDADE 3 Um atuador de dupla ação ou seja um elemento que necessita de fluido para desenvolver seu avanço e seu retorno Figura 1 precisa ser dimensionado corretamente antes de iniciarmos seu processo de aquisição O dimensionamento de um atuador de certa forma é simples mas precisamos atentar para alguns itens que tornam este processo de extrema importância para não cometermos erros que possam vir a impactar o desenvolvimento de todo o equipamento Figura 1 Atuador de dupla ação Descrição da Imagem na imagem temos um atuador de dupla ação em corte sendo possível observarmos as vias de entrada de fluido para avanço e retorno da haste do mesmo O correto dimensionamento de um atuador seja pneumático seja hidráulico passa pelos mesmos processos ou seja precisamos dimensionar sua região de avanço e a de retorno Para tanto uti lizaremos como exemplo um atuador de dupla ação de corpo circular pois são os mais utilizados no meio industrial já que distribuem igualmen te as tensões internas geradas pelas pressões As imagens a seguir auxiliarão na compreensão dos pontos mais relevantes desta etapa de um projeto Na Figura 2 temos a simbologia simplificada de um atuador de dupla ação podendo ser obser vados seu êmbolo sua haste e as vias de entrada de fluido 54 UNICESUMAR Vias de entrada e saída de fuido Haste Êmbolo Figura 2 Simbologia simplificada de atuador de dupla ação Fonte o autor Agora vamos imaginar que estamos observando o atuador representado anteriormente em um pri meiro momento pelo lado onde está destacado seu êmbolo Figura 3 e desta forma podemos ter a compreensão dos esforços envolvidos quando do seu deslocamento Haste D diâmetro êmbolo Observador Figura 3 Detalhamento da região do êmbolo de um atuador de dupla ação Fonte o autor O diâmetro de um círculo pode ser obtido pela seguinte fórmula 2 círculo ð D 4 A Sendo Acírculo Área da circunferência cm2 D Diâmetro do êmbolo cm Descrição da Imagem na imagem temos a simbologia simplificada de um atuador de dupla ação sendo destacados seu êmbolo sua haste e as vias de entrada e saída de fluido Descrição da Imagem na figura temos a imagem simplificada de um atuador de dupla ação com destaque para a região de seu êmbolo apontando para o mesmo em forma de um círculo 55 UNIDADE 3 Para obtermos a força que este atuador consegue exercer em seu avanço precisamos recorrer a fórmula da pressão vista em nosso capítulo 1 deste livro Iremos utilizar a unidade bar para a pressão com frequência pois a mesma é utilizada em larga escala na indústria P F A Onde P Pressão bar F Força kgf A Área cm2 Em posse da pressão fornecida pelo sistema temos condições de calcular a área ocupada pelo êmbolo do atuador e desta forma encontrarmos o valor para a força de avanço desenvolvida por este elemento Já para o retorno teremos que realizar um cálculo similar contudo precisamos levar em consideração a área ocupada pela haste do mesmo como segue demonstrado na Figura 4 D diâmetro êmbolo d diâmetro haste Observador Êmbolo Figura 4 Atuador de dupla ação visualização pelo lado da haste Fonte o autor O diâmetro de um anel pode ser obtido descontandose a área ocupada pelo círculo interno da área do círculo externo como segue Descrição da Imagem na figura temos a imagem simplificada de um atuador de dupla ação com destaque para a região de sua haste representando a mesma em forma de um anel circular Aanel circular fracd cdot D24 cdot fracd4 ext Ou Aanel circular fracpi cdot D2 d24 ext Onde Acírculo extÁrea do anel circular cm² D extDiâmetro do êmbolo cm d extDiâmetro da haste cm Caroa alunoa você já se perguntou por que após um corte no abastecimento de água e após ele ser reestabelecido ouvimos e sentimos trepidações nas tubulações Tudo está relacionado à forma como o fluido escoa e aos tipos de singularidades utilizadas no projeto Para melhor compreensão da importância de conhecermos estes conceitos um exemplo de aplicação prática auxiliará neste momento Imagine que necessita dimensionar um par de atuadores hidráulicos para serem utilizados em um sistema de elevar ou seja um sistema de içamento automotivo comumente encontrado em mecânicas Figura 5 Figura 5 Exemplo de elevador automotivo Descrição da Imagem na imagem temos a vista lateral de um elevador automotivo possuindo dois pilares um de frente para o outro cada um possuindo dois perfis transversais utilizados para serem ajustados na parte inferior do chassi de um automóvel permitindo erguelo com segurança Neste exemplo vamos imaginar que este equipamento será utilizado para erguer veículos de até duas toneladas de massa e a pressão fornecida pela bomba é de 90 bar A grande questão com que precisamos nos preocupar é de dimensionarmos um atuador que nos dê segurança para realizarmos esta atividade ou seja de não correr o risco de vir a sofrer deformação em sua haste durante o processo de avanço eou retorno Para isto utilizaremos um fator de segurança de ordem 2 atendendo às orientações abordadas pela NBR 8400 Cálculo de equipamento para levantamento e movimentação de cargas ABNT 1984 O primeiro passo é definirmos o valor da área de retorno que deve possuir este atuador da seguinte maneira Fretorno P Aretorno 58 UNICESUMAR Analisando uma tabela comercial fornecida por empresas do ramo da automação Tabela 1 podemos consultar a relação de diâmetros e verificar a que se enquadra dentro do que calculamos A linha em des taque representa um modelo que nos atende sendo o escolhido para a sequência do dimensionamento Diâmetro do cilindro mm pol Diâmetro da haste mm pol Relação D 2 d 2 D 2 d 2 mm2 pol2 381 mm 1 ½ 159 mm 58 11988 mm2 186 pol2 254 mm 1 80645 mm2 125 pol2 508 mm 2 254 mm 1 193548 mm2 3 pol2 349 mm 1 38 136263 mm2 211 pol2 635 mm 2 ½ 254 mm 1 338709 mm2 525 pol2 349 mm 1 38 281424 mm2 436 pol2 445 mm 1 ¾ 2052 mm2 318 pol2 826 mm 3 ¼ 349 mm 1 38 560475 mm2 869 pol2 445 mm 1 ¾ 484251 mm2 751 pol2 508 mm 2 424212 mm2 658 pol2 1016 mm 4 445 mm 1 ¾ 834231 mm2 1293 pol2 508 mm 2 774192 mm2 12 pol2 635 mm 2 ½ 629031 mm2 975 pol2 Tabela 1 Diâmetros comerciais de êmbolos e hastes de atuadores hidráulicos Fonte adaptada de Parker Hidraulics 2005 Como a relação entre os diâmetros êmbolo e haste deve ficar acima de 2830 mm2 o atuador que está mais próximo acima deste valor é que possui diâmetro do êmbolo de 635 mm e diâmetro da haste de 254 mm Desta forma conseguimos obter o valor da área de avanço deste elemento ð D2 4 avanço A ð 6352 4 avanço A Aavanço 316531 mm 2 Aavanço 3165 cm 2 59 UNIDADE 3 Com os elementos calculados podemos realizar a verificação se o atuador escolhido consegue atender ao solicitado ou seja se consegue atingir os 2000 kgf em seu avanço e em seu retorno Avanço Retorno F P A avanço avanço F P A retorno retorno F avanço P A avanço F retorno P A retorno F 90 3165 cm avanço kgf cm 2 2 F 90 2830 cm retorno kgf cm 2 2 F avanço 28485 kgf F 2547 kgf retorno Desta forma conseguimos comprovar que o atuador escolhido atende às solicitações de trabalho e ao critério de segurança definido sendo necessário passar à empresa que o fornecerá os valores de diâmetro do êmbolo da haste e o curso comprimento do mesmo Caso seja de interesse verificar as velocidades de avanço e o recuo do atuador definido precisamos definir um curso para o mesmo Comercialmente para o diâmetro de 635 mm temos o curso máximo de 1500 mm Para valores acima deste normalmente são pedidos especiais sob consulta pois pode ser necessária a utilização de outros materiais em sua fabricação ou mesmo a utilização de guias que impeçam a flambagem da haste durante a execução das operações de avanço e recuo do mesmo Faremos agora uma análise de quanto tempo levará para este atuador realizar as operações de avanço e recuo considerando também a utilização de uma bomba que atua com uma vazão de 30 litrosminuto 500000 mm3s Q L A t Onde Q Vazão da bomba m3s L Curso do atuador m A Área de avanço ou retorno do atuador m2 t Tempo de avanço ou retorno do atuador s 60 UNICESUMAR Avanço Retorno Q L A t avanço avanço Q L A t retorno retorno L A t avanço avanço Q L A t retorno retorno Q 1500 mm 316531 mm t avanço mm s 2 3 500000 1500 mm 2830 mm t retorno mm s 2 3 500000 t avanço 949 s t 849 s retorno Ou seja este equipamento necessita para realizar os movimentos de subida e de descida 949 s 849 s 1798 s permitindo inclusive estimarmos produção horária ou outros indicadores caso venha a ser de interesse do responsável pelo projeto O exemplo apresentado considerou apenas um atuador na estrutura deste equipamento contudo é comum encontrarmos o mesmo dispositivo sendo fabricado contendo atuadores similares em ambos os lados da plataforma bastando a nível de dimensionamento apenas considerar a carga distribuída entre os dois atuadores e seguindo o mesmo procedimento apresentado No Podcast deste capítulo reforçaremos alguns dos conceitos abor dados utilizando este contexto para nos aprofundarmos um pouco mais no universo dos fluidos líquidos e gasosos A atenção neste capítulo foi direcionada para muitos exemplos do universo da hi dráulica contudo a pneumática possui grande similaridade com o que foi apresentado necessitando atentarmos para alguns itens que serão abordados em minha fala O dimensionamento de atuadores seja pneumático seja hidráulico ocorre de forma similar sendo necessários conhecimentos simples como os apresentados no exemplo apresentado anteriormente 61 UNIDADE 3 Contudo estimarmos a pressão de trabalho que teremos à disposição é um pouco mais complexo e requer análise mais aprofundada de outros conceitos Basicamente o que precisamos compreender de início é que sempre há perdas de energia quando um fluido percorre um duto mesmo que não haja vazamentos ao longo do mesmo Estas perdas estão relacionadas ao atrito interno que o fluido possui ao entrar em contato com as paredes do duto e pela forma como o fluido escoa laminar ou turbulento fazendo com que parte da energia mecânica pres são seja transformada em outras formas de energia térmica e sonora por exemplo Estas perdas estão diretamente relacionadas à viscosidade do fluido e portando são muito mais significativas em fluidos líquidos motivo pelo qual direcionaremos a abordagem a seguir para os mesmos Vale salientar que a pneumática também sofre com perdas em seu sistema mas normalmente no cotidiano industrial elas estão mais relacionadas a vazamentos existentes na rede do que ao atrito gerado na tubulação A seguir será apresentada uma sequência de cálculos que pode ser utilizada para prevermos o comportamento de um fluido em uma rede hidráulica sendo de fundamental importância para ob termos resultados mais próximos do que observaríamos em uma condição real e permitindo maior assertividade na escolha dos componentes que comporão a rede a ser instalada De acordo com Fialho 2006 em 1883 Osborne Reynolds cientista e pesquisador sobre o compor tamento dos fluidos de sua época definiu após diversos ensaios práticos uma equação que nos permite identificar se o escoamento de um fluido é laminar indeterminado ou turbulento Esta equação ficou conhecida como número de Reynolds e devemos considerála sempre que necessitamos desenvolver o projeto ou avaliar o comportamento de uma rede por onde escoa fluidos O número de Reynolds é obtido pela seguinte fórmula t e R v d u Onde v velocidade de deslocamento do fluido cms dt Diâmetro interno da tubulação cm υ Viscosidade cinemática do fluido em Stokes St sendo 1 St 1 cm2s Re Número de Reynolds adimensional Osborne Reynolds identificou que um fluido que possua o valor de Re 2000 terá escoamento laminar 2000 Re 2300 terá escoamento indeterminado e Re 2300 terá escoamento turbulento Para início do dimensionamento de uma tubulação hidráulica de forma a garantir o trabalho em regime laminar alguns fornecedores recomendam velocidades que dependem da linha onde a tubu lação será instalada Elas podem ser visualizadas na Tabela 2 62 UNICESUMAR Tubulação Pressão bar 20 50 100 200 Tubulação de pressão 300 cms 400 cms 500 cms 600 cms Tubulação de retorno 300 cms Tubulação de sucção 100 cms Tabela 2 Velocidades recomendadas em tubulações hidráulicas Fonte adaptada de Fialho 2006 Caso tenhamos uma pressão intermediária entre as apresentadas na Tabela 2 devemos interpolar os valores da velocidade para obtermos a equivalente Seguindo essas velocidades estaremos contribuindo para que o sistema tenha um escoamento laminar menor perda de carga e o cálculo da tubulação invariavelmente resultará em um diâmetro comercial A definição do diâmetro mínimo de uma tubulação pode ser obtida pela equação Q dt 0015 v p Onde Q Vazão máxima do sistema lmin v Velocidade recomendada para a tubulação cms dt Diâmetro interno da tubulação cm 0015 Fator de conversão Quando procedemos com o cálculo do diâmetro mínimo devemos atentar ao fato de que o resultado deverá ser aproximado ao apresentado em catálogo de fornecedores sempre selecionando o diâmetro mais próximo acima do valor calculado O termo perda de carga está associado à perda de energia que ocorre no deslocamento de fluidos em dutos Para definirmos o valor equivalente da perda de carga no sistema utilizaremos a seguinte equação 2 10 5 Lt v ÄP dt 10 r y Onde P D Variação de pressão perda de carga kgfcm2 Lt Comprimento equivalente total Lt Li Ls cm Li Comprimento da tubulação em linha reta cm 63 UNIDADE 3 Ls Comprimento equivalente das singularidades cm y Fator de atrito adimensional r Massa específica do fluído em kgfm3 sendo igual a 8811 kgfm3 para óleo SAE10 v velocidade de escoamento do fluido cms 51010 Fator de conversão O fator de atrito y está ligado à temperatura do fluido dentro do duto e à rugosidade interna da tubulação pois quanto mais rugosa forem as paredes internas da tubulação maior dificuldade terá o óleo para escoar Para valores mais precisos do fator de atrito podemos utilizar o denominado diagrama de Moody Contudo comumente são utilizados fatores que aproximam os resultados que podemos obter desde que tenhamos escoamento laminar Tabela 3 Fator de atrito y Re 64 Para tubos rígidos e temperatura constante Re 75 Para tubos rígidos e temperatura variável ou para tubos flexíveis e temperatura constante Re 90 Para tubos flexíveis e temperatura variável Tabela 3 Fator de atrito Fonte Fialho 2006 p 88 Como mencionado anteriormente o valor do comprimento equivalente depende de dois itens ou seja do comprimento em linha reta da tubulação facilmente retirado do projeto da instalação e o compri mento equivalente às singularidades que pode ser obtido por meio de tabelas Tabela 4 fornecidas por empresas fabricantes ou mesmo em livros técnicos especializados no assunto O universo da automação industrial é rico no desenvolvimento de novas tecnologias no entanto a automação mecânica depende da intervenção humana para garantir seu máximo desempenho Seja no dimensionamento apenas dos elementos de trabalho seja na definição do sistema de geração de energia bombas e compressores seja ainda no dimensionamento de dutos de escoamento dos fluidos a maior eficiência é obtida quando a competência técnica do projetista entra em ação e consegue desenvolver um sistema que aproveite o máximo de seu potencial e garanta uma confiabilidade minimizando os riscos de intervenções frequentes por paradas indevidas 64 UNICESUMAR Diâmetro nominal D Cotovelo 90 Raio Longo Cotovelo 90 Raio Médio Cotovelo 90 Raio Curto Cotovelo 45 Curva 90 Rd 12 Curva 90 Rd 1 Curva 45 Entrada normal Entrada de borda Registro de gaveta aberto Registro de globo aberto Registro de ângulo aberto Tê de passagem direta Tê de passagem de lado Tê de saída bilateral Válvula de pé e crivo Saída da canalização mm pol 13 ½ 03 04 05 02 02 03 02 02 04 01 49 26 03 1 1 36 04 19 ¾ 04 06 07 03 03 04 02 02 05 01 67 36 04 14 14 56 05 25 1 05 07 08 04 03 05 02 03 07 02 82 46 05 17 17 73 07 32 1 14 07 09 11 05 04 06 03 04 09 02 113 56 07 23 23 10 09 38 1 ½ 09 11 13 06 05 07 03 05 1 03 134 67 09 28 28 116 1 50 2 11 14 17 08 06 09 04 07 15 04 174 85 11 35 35 14 15 63 2 ½ 13 17 2 09 08 1 05 09 19 04 21 10 13 43 43 17 19 75 3 16 21 25 12 1 13 06 11 22 05 26 13 16 52 52 20 22 100 4 21 28 34 15 13 16 07 16 32 07 34 17 21 67 67 23 32 125 5 27 37 42 19 16 21 09 2 4 09 43 21 27 84 84 30 4 150 6 34 43 49 23 19 25 11 25 5 11 51 26 34 10 10 39 5 200 8 43 55 64 3 24 33 15 35 6 14 67 34 43 13 13 52 6 250 10 55 67 79 38 3 41 18 45 75 17 85 43 55 16 16 65 75 300 12 61 79 95 46 36 48 22 55 9 21 102 51 61 19 19 78 9 350 14 73 95 105 53 44 54 25 62 11 24 120 60 73 22 22 90 11 Tabela 4 Comprimentos equivalentes a perdas localizadas em metros de canalização de aço galvanizado retilínea Fonte adaptado de Macintyre 1990 p 31 65 UNIDADE 3 Na sequência será apresentado um exemplo prático de como podemos proceder no dimensionamento de um circuito hidráulico Ele pode ser utilizado para redes hidráulicas de maior porte apenas aten tando para as variáveis que devem ser ajustadas para cada caso Considerando uma prensa hidráulica utilizando um atuador de dupla ação e trabalhando com uma pressão de 80 bar temos seu diagrama hidráulico apresentado na imagem a seguir Figura 6 A mesma está instalada em um ambiente com temperatura variável e a tubulação pode ser considerada flexível mangueiras Estime a perda de carga total na linha de pressão que teremos no sistema tendo 10 metros de mangueiras linha reta e as perdas geradas pela válvula direcional como sendo de 55 bar A vazão máxima que a bomba consegue gerar é de 45 litros minuto M 10 11 4 2 3 101 1 1 01 Atuador de dupla ação Filtro de retorno Cotovelo 90 de Raio longo Cotovelo 90 de Raio Válvula direcional 42 vias acionada por alavanca e retorno por mola Unidade hidráulica contendo motobomba válvula limitadora de pressão e manômetro Figura 6 Diagrama hidráulico de avanço e retorno de um atuador de dupla ação Fonte o autor Descrição da Imagem a imagem apresenta um diagrama hidráulico contendo atuador de dupla ação comandado por válvula 42 vias acionada por alavanca e retorno por mola A linha de retorno passa por um filtro antes de chegar ao re servatório O reservatório abrange a motobomba o manômetro e a válvula limitadora de pressão válvula de segurança 66 UNICESUMAR Primeiramente necessitamos calcular o valor do diâmetro da tubulação em cima das informações que temos Como o objetivo é definirmos a perda de carga na linha de pressão consideraremos a velocidade recomendada pelos fabricantes considerando valores apresentado na Tabela 2 80 bar 50 bar 100 bar 50 bar x 400 500 400 cm cm cm s s s 30 bar 100 cm s x 400 cm s 50 bar cm cm x 60 s 400 s x 460 cm s Como a vazão pode ser calculada pela fórmula Q v A temos que Q A v 45 l min A 460 cms 750 A 460 cm s cms 3 2 A 163 cm Em posse da área podemos definir o diâmetro que a tubulação deve possuir D2 A 4 p 4 A D p 67 UNIDADE 3 4 163 cm D p 2 D 144 cm Na Tabela 4 temos como diâmetro comercial mais próximo superior para esta tubulação o valor de 19 mm 34 pol Portanto devemos calcular a nova área que esta tubulação terá considerando o diâmetro comercial de 19 mm 2 D A 4 comercial comercial p 19 cm2 A 4 comercial p 2 Acomercial 283 cm Com o cálculo da nova área definiremos a velocidade real que o fluido possuirá na rede Q v A Q v A real comercial 3 real 2 750 cm s v 283 cm real cm v 26502 s A partir deste momento para darmos sequência à resolução do exercício seguiremos algumas etapas sendo a próxima a definição das perdas equivalentes por singularidades presentes no sistema 68 UNICESUMAR Perda de Carga por Singularidade na Linha de Pressão Singularidade considerando diâme tro de 19 mm Quantidade Comprimento por unidade Tabela 4 Comprimento total em m Li Cotovelo de 90 de Raio longo 6 04 240 Cotovelo de 90 de Raio curto 2 07 140 Total 380 m Tabela 5 Perdas de carga das singularidades Fonte o autor O comprimento equivalente total pode ser obtido da seguinte forma considerando os valores em metros total i s L L L Ltotal 10 m 38 m Ltotal 138 m Perda de Carga das Válvulas na Linha de Pressão Válvula Quantidade Perda de Carga por Unida de bar Perda de Carga total bar Válvula de Controle Direcional 1 55 55 Tabela 6 Perdas de carga das válvulas Fonte o autor Para determinarmos o fator de atrito inicialmente calcularemos o número de Reynolds Vale ressaltar que utilizaremos para fins de exemplo o valor da viscosidade cinemática como sendo de 045 Stokes pois é o valor médio de fluidos hidráulicos utilizados na indústria contudo vale consultar informa ções constantes na embalagem do produto ou junto aos fabricantes para terem mais proximidade nos resultados obtidos e v D R comercial cinemática u e 2 26502 cm s 19 cm R 045 cm s 69 UNIDADE 3 e R 1119 Como o valor ficou abaixo de 2000 teremos regime laminar no escoamento deste fluido O fator de fricção ψ pode ser obtido da seguinte forma considerando a Tabela 3 y 90 1119 Re y 90 y 0 08 Aplicando a equação da perda de carga temos 2 10 5 Lt v ÄP dt 10 r y 2 10 5 1380 cm 8811 26502 ÄP 008 19 cm 10 kgf cms m3 ÄP 18 bar A perda de carga total DPT considerando a válvula 42 vias será ÄPT 18 bar 55 bar ÄPT 73 bar Desta forma podemos estimar que este sistema funcionará com uma pressão máxima na linha de pressão do equipamento de 80 bar 73 bar ou seja 727 bar de pressão 70 UNICESUMAR O dimensionamento de elementos de trabalho e de redes de escoamento de fluidos requer muita aten ção e qualquer descuido pode não apenas comprometer a funcionalidade do sistema como também a segurança de quem está próximo do equipamento É importante atentarmos para o fato de que apesar de possuírem grandes semelhanças os estudos dos fluidos hidráulicos e pneumáticos quando nos referimos à automação industrial particularidades que parecem em um primeiro momento terem pouca interferência podem causar grandes problemas Um exemplo é a compressibilidade de fluidos gasosos tornando o sistema muito seguro quando tentamos erguer cargas acima da capacidade do equipamento mas se o fizermos em um sistema que utiliza fluidos líquidos existe o risco de ocorrerem rompimento da tubulação danos às válvulas ou mesmo à haste do atuador Um complemento aos nossos estudos que indico a todos é o vídeo so bre a construção do canal do Panamá um feito incrível da engenharia moderna e um desafio de proporções singulares para os engenheiros que estiveram envolvidos no projeto É um belo exemplo de que o ser humano quando direciona sua atenção para algo produtivo pode realizar as mais fantásticas criações 71 MAPA MENTAL Caroa alunoa complete os retângulos com informações referentes aos termos presentes nos mesmos Se necessário utilize desenhos das simbologias e das fórmulas apresentadas para melhor compreensão Automação Industrial Dimensionamento Elementos de Trabalho Cálculo de Perda de Carga Conceitos e Características Pressão Vazão Área de Avanço Área de Retorno Produtividade Horária Perda de Carga Número de Reynolds Fator de Fricção Comprimento Equivalente Viscosidade Cinemática Descrição da Imagem na imagem temos à esquerda um retângulo contendo em seu interior a escrita Automação Industrial Dimensionamento Deste quadro saem pela direita duas setas apontando cada uma para um retângulo sendo que cada um possui respectivamente de cima para baixo em seu interior as seguintes escritas Elementos de Trabalho e Cálculo de Perda de Carga E por fim na extrema direita da figura são solicitados o preenchimento de conceitos e características de cada um dos itens apontados nos quadros anteriores 72 AGORA É COM VOCÊ 1 Uma empresa do ramo de manutenção automotiva necessita de equipamento para içamento de veículos com capacidade de carga de 1000 kgf no retorno do atuador Quais devem ser respectivamente os diâmetros do êmbolo e da haste mínimos do atuador a ser especificado para pesquisa orçamentária e futura aquisição Obs Considere para fins de dimensionamento que o diâmetro da haste é metade do diâmetro do êmbolo deste atuador e a pressão de trabalho do mesmo é de 80 bar a 5 cm e 25 cm b 10 cm e 5 cm c 62 cm e 31 cm d 46 cm e 23 cm e 125 cm e 675 cm 2 Considerando no exercício anterior a utilização de um coeficiente de segurança fator 2 quais deveriam ser os novos diâmetros do êmbolo e haste do atuador a ser adquirido a 92 cm e 46 cm b 65 cm e 325 cm c 58 cm e 29 cm d 20 cm e 10 cm e 13 cm e 65 cm 3 Qual a produtividade horária de um equipamento que possui dois atuadores hidráulicos que atuam de forma a desenvolver a seguinte sequência de acionamento avança o primeiro atuador e quando este termina seu movimento avança o segundo atuador após recua o primeiro atuador e por fim recua o segundo atuador Ou seja são quatro movimentos completos dois do primeiro atuador avanço e recuo e dois do segundo atuador avanço e recuo Os dois atuadores possuem a mesma especificação técnica ou seja diâmetro do êmbolo igual a 508 mm 2 pol diâmetro da haste de 254 mm 1 pol e comprimento da haste de 500 mm A vazão da bomba a ser utilizada é de 30 litros por minuto a 100 peças b 202 peças c 304 peças d 406 peças e 508 peças 73 AGORA É COM VOCÊ 4 Considerando um equipamento com funcionamento similar ao exercício anterior caso necessitássemos aumentar a produtividade mantendo o mesmo funcionando por meio de fluido hidráulico qual das alternativas seguintes apresenta opções possíveis de serem consideradas para isto a Substituir bomba por uma de maior vazão ou reduzir o diâmetro dos atuadores b Aumentar a pressão da rede ou aumentar o diâmetro dos atuadores c Diminuir pressão da rede ou aumentar o curso comprimento dos atuadores d Aumentar a área de avanço e de retorno dos atuadores ou diminuir a vazão do sistema e Diminuir a vazão fornecida pela bomba ou aumentar o curso comprimento dos atuadores 5 Quanto ao cálculo de perda de carga em dutos por onde escoam fluidos está cor reto afirmarmos que Um dos fatores que influenciam na perda de carga ou perda de pressão de um sis tema é o acabamento interno de um duto o que pode gerar aquecimento elevado e por conseguinte aumento na perda de pressão Se aumentarmos o diâmetro interno de um duto estaremos proporcionando uma redução na perda de carga do sistema contudo podemos estar correndo o risco de sairmos de um escoamento laminar para um turbulento Ao analisarmos a fórmula da perda de carga que ocorre em sistemas observamos que ela está diretamente relacionada à densidade do fluido e inversamente relacionada ao diâmetro do duto por onde ele escoa Analisando as afirmações apresentadas assinale a alternativa que aponta corretamen te as que são verdadeiras V e as que são falsas F a F F F b F V V c V F V d V V V e V V F 74 AGORA É COM VOCÊ 6 O fator de atrito ψ está ligado aao do fluido dentro do duto e à interna da tubulação pois quanto mais forem as paredes internas da tubula ção maior dificuldade terá o óleo para escoar Avalia as alternativas seguintes e assinale a que completa corretamente as lacunas do texto apresentado a Temperatura rugosidade rugosas b Densidade limpeza limpo c Compressibilidade cor claro d Viscosidade limpeza suja e Velocidade contaminação contaminado 4 Nesta unidade trabalharemos a elaboração de diagramas de movi mento denominados sequências diretas pois não ocorrem conflitos de sinais em sua estrutura O desenvolvimento destes diagramas requer a compreensão de símbolos e da numeração normalizada que deve ser utilizada em seu desenvolvimento Diagrama de Movimento I Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior 76 UNICESUMAR A avaliação de processos produtivos com o enfoque em redução de tempos custos ou melhoria na qualidade do produto há muito tempo tem se mostrado uma importante e estratégica área dentro de uma indústria A automação industrial vem ao encontro a estes objetivos permitindo alcançarmos resultados expressivos desde sua implementação Caso fosse solicitada a você caroa alunoa a automação de um processo produtivo você conseguiria imaginar como apresentaria o projeto para colocálo em prática Praticamente todos os processos que ocorrem ao nosso redor poderiam ser automatizados contudo para tal feito seriam necessários estudos de viabilidade custobenefício e altos investimentos iniciais o que acaba gerando receios em sua implementação A automação industrial está presente na maioria das indústrias de médio e grande porte representando estratégia fundamental para manteremse no mercado Todavia a implementação de uma automação bemsucedida necessita de profissionais qua lificados para assegurarem sua manutenção com o mínimo de paradas e portanto o treinamento de pessoas se faz presente continuamente Compreender o funcionamento dos elementos que compõem diagramas de movimentos pneumáticos e hidráulicos é um dos fundamentos de quem atua em projetos manutenções ou montagens de equipamentos automatizados Como já mencionado o universo da automação industrial é incrivelmente amplo e inúmeras oportunidades o permeiam Pense que você está no mercado pronto para passar seus produtos pela esteira e realizar o pagamento de suas compras Você consegue imaginar este processo ocorrendo de forma automatizada ou seja mantendo o ser humano para registro de suas compras mas à medida que os produtos têm seu código de barras lido a esteira por meio de um selecionador de produtos e se utilizando da balança que a maioria já possui integrada separa as compras automaticamente e direciona para um sistema de canais que em seu final realiza o processo de depósito em sacolas plásticas por exemplo Seguindo a ideia apresentada mas focando em sua residência caroa alunoa imagine que pretenda automatizar uma prateleira onde guarda mantimentos em sua cozinha A automação é simples con 77 UNIDADE 4 DIÁRIO DE BORDO tendo um conjunto de três botões sendo que ao ser acionado um destes a prateleira sobe e se mantém a uma altura segura e acionandose outro botão a prateleira desce e fica em uma altura acessível para retirada ou depósito de materiais Um terceiro botão fazse necessário para atuar como uma emergência e ao ser acionado faz com que o atuador pare de se movimentar imediatamente Como teremos uma automação simples dependendo de apenas um atuador o diagrama de movimentos também se torna mais fácil de ser desenvolvido contudo necessário para garantir instalação correta e intervenções de manutenção quando necessárias pontuais e assertivas Como você apresentaria este diagrama de instalação considerando que optou por utilizar a pneumática para a movimentação do objeto 78 UNICESUMAR Figura 1 Automação industrial moderna A automação industrial assume um papel de destaque na indústria moderna sendo um dos diferen ciais para grandes empresas manteremse competitivas no mercado De acordo com Fialho 2012 apesar da humanidade utilizar fluidos pressurizados há séculos foi somente em meados da Segunda Guerra Mundial que esta tecnologia teve aplicação em larga escala no meio industrial No Brasil foi em meados da década de 1960 que a automação industrial teve maior destaque principalmente em processos repetitivos garantindo o aumento de produção com custos reduzidos A elaboração de diagramas de movimento requer atenção e competência necessitando análise crite riosa da aplicação do equipamento que se objetiva automatizar Sua elaboração requer a compreensão de alguns conceitos e estratégias os quais estaremos analisando na sequência De forma a facilitar a fixação da elaboração de diagramas sejam pneumáticos ou hidráulicos focaremos inicialmente na disposição física dos elementos que o compõem a qual segue uma orientação universalmente utilizada Procuramos apresentar os elementos de trabalho motores e atuadores em uma posição superior na folha de desenho vindo logo abaixo os elementos de comando válvulas direcionais Abaixo das válvulas direcionais temos os elementos de processamento de sinais válvulas alternadoras válvulas de simultaneidade temporizadores contadores Mais um nível abaixo temos os chamados elementos Descrição da Imagem na figura temos alguns robôs de solda atuando em uma peça e mais à frente um profissional acompanhando a atividade 79 UNIDADE 4 de sinais botoeiras alavancas pedais fins de curso e na região inferior temos os elementos de pro dução tratamento e distribuição de energia compressores bombas reservatórios filtros O diagrama a seguir Figura 1 auxilia na compreensão do apresentado Figura 2 Disposição dos elementos de um diagrama pneumáticohidráulico Fonte o autor Elementos de Trabalho Elementos de Comando Elementos de Processamento de sinais Elementos de sinais Elementos de produção tratamento e distribuição Atuadores motores etc Válvulas direcionais Válvulas OU E temporizadores etc Botoeiras fns de curso etc Compressores bombas fltros etc Execução da ordem Saída de sinais Tratamento de sinais Introdução dos sinais Fonte de energia Descrição da Imagem na imagem vemos um fluxograma apresentando a organização de como devemos apresentar um diagrama de movimento Na região inferior temos os elementos de produção o tratamento e a distribuição de fluido compressores bombas filtros etc que são a fonte de energia do sistema Na seção apresentada temos os denomina dos elementos de sinais botões fins de curso etc responsáveis pela introdução dos sinais no sistema Um nível acima temos os elementos de processamento de sinais válvulas alternadoras válvulas de simultaneidade temporizadores e contadores com a função de tratar os sinais liberados pelos elementos de sinais No penúltimo nível temos as válvulas de comando que direcionam a energia para determinadas funções junto aos elementos de trabalho No topo do fluxo grama temos os elementos de trabalho motores e atuadores que executam a ordem solicitada 80 UNICESUMAR Neste capítulo trabalharemos apenas com sequências denominadas diretas ou seja lógicas que não geram conflitos de sinais em seus movimentos e não necessitam de condições especiais para a sua ela boração Uma forma simples e rápida de identificarmos se uma lógica será direta ou não é dividirmos a sequência de funcionamento da mesma e verificarmos se os dois lados desta divisão ignorando os sinais de avanço e retorno são iguais Se ambos os lados forem iguais sem repetição de letras em um mesmo lado temos uma sequência direta caso contrário a sequência será indireta Exemplos A B A B Sequência direta pois se dividirmos os lados temos A B B A A B B A Sequência indireta pois se dividirmos os lados temos A B B A A B A A B A Sequência indireta pois se dividirmos os lados temos A B A A B A Neste último caso apesar de os dois lados da igualdade serem iguais há repetições de letras do mesmo lado tornando esta sequência indireta Para fins de exemplificação imagine um equipamento que funciona em dois estágios poderia ser uma prensa cujo primeiro estágio referese à fixação da chapa à mesa e o segundo estágio à dobra do material A imagem seguinte esboça o equipamento Figura 2 A apresentação de lógicas de movimento seguindo o apresentado no fluxograma da Figura 1 é uma forma tradicional e amplamente utilizada por empresas que desenvolvem projetos ligados à área de pneumática e hidráulica contudo é possível desenvolvermos os mesmos considerando a disposição real dos elementos onde por exemplo os finsdecurso poderão ser apresentados sobre os atuadores Isso possibilita uma visão mais realista da estrutura do equipamento mas por outro lado podendo gerar grande dificuldade na interpretação devido a poluição visual causada por linhas de pressurização que estariam se cruzando e eventual mente passando por sobre os componentes do diagrama 81 UNIDADE 4 Figura 3 Esquemático de equipamento de prensagem Fonte o autor O primeiro passo para desenvolvermos o diagrama de movimentos de um equipamento é compreen dermos seu funcionamento Neste exemplo temos um processo de conformação mecânica ocorrendo por meio de um sistema automatizado em que o primeiro atuador A tem a função de fixar a chapa na mesa e o segundo atuador B a de realizar a conformação A sequência funcional pode ser descrita como Avança o primeiro atuador A Avança o segundo atuador B Recua o primeiro atuador A Recua o segundo atuador B A partir deste momento adotaremos a seguinte orientação utilizada por empresas que atuam no ramo da automação industrial todo o avanço de um atuador será representado pelo sinal de adição e todo o recuo pelo sinal de subtração Desta forma a sequência do equipamento apresentado pode ser descrita da seguinte maneira A B A B Por fim seguindo as orientações apresentadas desenvolveremos o diagrama de movimentos deste equipamento considerando ciclo único realização de um único ciclo completo a cada acionamento de um elemento que dará início a sequência Para a numeração dos elementos consideraremos Atuadores de dupla ação Chapa de aço A B Descrição da Imagem na figura temos um desenho esquemático onde está representado um equipamento de dobra contendo dois atuadores A e B o primeiro tem a função de fixação e o segundo de conformação do material 82 UNICESUMAR as orientações da norma ISO12192 Energia de fluidos e símbolos gráficos de componentes e diagramas de circuito A orientação para a identificação dos componentes segue a seguinte estratégia Elementos de trabalho iniciam com um número inteiro positivo seguido de 0 Elemento de comando inicia com o mesmo número do elemento de trabalho que aciona pre cedido de 1 Elementos ligados a produção tratamento e distribuição iniciam com o número 0 e são pre cedidos por número sequencial inteiro ex 01 02 03 Os demais elementos manterão o primeiro número relacionado ao atuador sobre o qual agem precedidos de número par se o elemento tem influência no avanço do atuador e número ímpar se o elemento tem influência no retorno do atuador Algumas empresas adotam para a identificação dos componentes um sistema mais detalhado e próximo do que é a orientação normalizada como segue contudo utilizaremos o método apre sentado no corpo deste capítulo por ser uma tendência em grandes empresas x x x x N da instalação N do circuito Código do componente N do componente Fonte adaptado de I O S 1995 De acordo com Proença Caulliraux e Neves 1996 e observado em seu artigo de 1996 a indústria bra sileira encontravase em um período de transição testando algumas tecnologias emergentes mas ainda à procura de uma condição ideal que garantisse o aporte tecnológico necessário para sua existência Passados alguns anos deste período ainda podemos observar que os avanços tecnológicos nunca estiveram tão presentes no meio industrial contudo o elevado custo de implementação e a carência de profissionais qualificados em nosso país geram receios quando investimentos são necessários para a aquisição de equipamentos automatizados Os exemplos a seguir permitem termos um vislumbre da importância de conhecermos os princípios básicos que regem esta área do conhecimento e o quão complexo e intrigante podem ser os desafios a serem enfrentados O diagrama apresentado a seguir Figura 3 estará se atendo apenas em garantir a funcionalidade da sequência proposta da forma mais simples possível Mais adiante estaremos acrescentando outros elementos como segurança temporizadores e contadores que possibilitarão maior compreensão dos recursos disponíveis 83 UNIDADE 4 Elementos de trabalho Elementos de comando Elementos de sinais Elementos de produção tratamentos e distribuição Figura 4 Diagrama pneumático A B A B Fonte o autor O diagrama apresentado segue a seguinte lógica de funcionamento Ao acionarmos a válvula 32 vias normalmente fechada acionada por botão e retorno por mola ela muda de posição e libera a passagem de ar vindo do elemento de filtragem e regulador de pressão 02 que por sua vez recebeu o ar liberado pelo compressor 01 da via 1 para a via 2 Este ar pressurizado pilota a válvula de comando 52 vias para a posição mais à direita liberando ar da via 1 para a via 4 da mesma Com isto o atuador A avança acionando no final de seu movimento o rolete do fim de curso 22 dando início ao avanço do atuador B Análogo ao movimento anterior B avança e aciona o fim de curso 13 recuando o atuador A Quando o atuador A encerra seu recuo ele aciona o fim de curso 23 e inicia o retorno de B Ao término deste movimento temos concluído o ciclo deste equipamento bastando acionar novamente a botoeira 12 para iniciarmos uma vez mais a sequência de trabalho Na sequência acrescentaremos ao diagrama apresentado um sistema de emergência com botão de reset integrado ao mesmo procurando atendermos ao preconizado na NR12 Segurança no Trabalho em Máquinas e Equipamentos Descrição da Imagem a imagem traz um diagrama de movimentos pneumático constando de 2 atuadores de dupla ação comandados por válvulas direcionais 52 vias Ambas as válvulas possuem dupla pilotagem e o início de ciclo se dá pelo acionamento de uma botoeira pulsante 84 UNICESUMAR Figura 5 Sistema de emergência com reset em diagramas de movimento Fonte o autor É importante salientarmos que os sistemas de emergência não possuem uma forma única de serem implementados Por exemplo se visualizarmos uma prensa ou uma guilhotina a princípio uma emer gência que atenda aos critérios de segurança para estes equipamentos deve imediatamente após seu acionamento fazer com que os elementos de trabalho atuadores retornem à sua posição inicial ou seja recuados No entanto se analisarmos um sistema de emergência para uma furadeira cujo avanço do mandril se dá por meio de um atuador ao acionarmos o sistema de segurança deste equipamento desejaremos que ele ao ser acionado faça com que o equipamento pare na posição em que se encontra pois caso tenhamos uma condição em que o operador tenha tido sua mão atravessada pela broca seria extremamente danoso fazermos com que ela retorne à sua posição inicial Em outras palavras os sistemas de segurança de equipamentos industriais possuem especificidades que variam de equipamento para equipamento cabendo ao engenheiro dimensionálos corretamente sempre atentos às normas de segurança vigentes Descrição da Imagem a imagem traz um diagrama de movimentos pneumático constando de 2 atuadores de dupla ação comandados por válvulas direcionais 52 vias Ambas as válvulas possuem dupla pilotagem e o início de ciclo se dá pelo acionamento de uma botoeira pulsante A diferença desta imagem para a anterior é o sistema de emergência e reset que ela possui constando de uma válvula 52 vias acionada por botoeira com retenção e ligada em série com uma válvula 32 vias normalmente aberta acionada por botoeira pulsando com retorno por pilotagem A sequência de movimento A B A B ocorre quando do acionamento da botoeira 12 e ao acionarmos a emergência botoeira 02 o sistema tem a alimentação de ar interrompida e para de funcionar O reinício do processo ocorre somente quando desativarmos a emergência 12 e acionarmos o botão reset 03 85 UNIDADE 4 Avançando um pouco mais na elaboração de diagramas de movimento podemos pensar na utiliza ção de temporizadores nos mesmos Utilizando o mesmo diagrama apresentado anteriormente como base imaginemos que este equipamento necessite permanecer com o atuador B avançado por certo tempo garantindo a conformação necessária ao material Para isto procederemos da seguinte forma Figura 6 Diagrama de movimento com temporização para retorno de B Fonte o autor Descrição da Imagem a figura apresentada traz um diagrama de movimentos pneumáticos constando de dois atuado res de dupla ação comandados por válvulas direcionais 52 vias Ambas as válvulas possuem dupla pilotagem e o início de ciclo se dá pelo acionamento de uma botoeira pulsante Possui sistema de emergência e reset constando de uma válvula 52 vias acionada por botoeira com retenção e ligada em série com uma válvula 32 vias normalmente aberta acionada por botoeira pulsando com retorno por pilotagem Neste exemplo que é similar ao anterior há o acréscimo de um temporizador normalmente fechado fazendo com que o atuador B aguarde um tempo até que inicie seu retorno No Podcast deste capítulo conversaremos um pouco mais sobre o processo de elaboração de diagramas de movimento e como eles são importantes para as montagens de equipamentos automatiza dos e para as eventuais intervenções de manutenção que venham se fazer necessárias Aproveitarei este momento para também trazer alguns exemplos de situações reais que vivi na indústria e que envol vem automações mais simples mas de grande importância para os processos produtivos 86 UNICESUMAR O elemento temporizador na pneumática e na hidráulica é constituído por um bloco de elementos que juntos fazem a temporização ocorrer O funcionamento de um temporizador mecânico se dá por meio da pilotagem de uma válvula 32 vias que pode ser normalmente aberta ou fechada Contudo entre a entrada de ar pela via da pilotagem deste bloco e a pilotagem da válvula propriamente dita existe uma válvula reguladora de fluxo e um pulmão de armazenamento de fluido em que controlamos a vazão de ar que passará pelo sistema e desta forma o tempo que levará para ser formada a pressão necessária para a comutação da válvula A Figura 6 apresenta um esquemático do funcionamento deste elemento Reguladora de fuxo Reservatório de fuido Válvula direcional Figura 7 Temporizador normalmente fechado Fonte adaptada de I O S 1995 Prosseguindo para a análise de nosso último elemento a ser apresentado neste capítulo temos o contador de ciclos puramente mecânico Tratase de um mecanismo baseado normalmente em engrenagens que por meio de movimentos integrados permitem a contagem de ciclos e a realização de determinadas atividades quando eles ocorrem A utilização de contadores normalmente fazse interessante em equipamentos que atuem com a possibilidade de ciclos contínuos ou seja em rotinas de trabalho em que o equipamento inicia sua sequência de trabalho e prossegue realizando a mesma indefinidamente ou até o acionamento de um mecanismo que venha a parála Para desenvolvermos um equipamento que atue em ciclo contínuo podemos proceder basicamente de duas maneiras conforme Figuras 7 e 8 Descrição da Imagem a imagem traz o esquemático de um temporizador onde podemos observar um bloco contendo uma válvula reguladora de fluxo um reservatório de fluido pulmão e uma válvula direcional 32 vias Neste exemplo temos uma válvula 32 vias normalmente fechada retardando a liberação da pressão da via 1 para a via 2 Caso a válvula fosse normalmente aberta teríamos o retardo no bloqueio da passagem de ar 87 UNIDADE 4 Figura 8 Ciclo contínuo com botão retentivo Fonte o autor Como a utilização de um contator no sistema impacta em permitir que ele tenha controle sobre a parada do equipamento por exemplo é necessário encontrarmos alguma alternativa à válvula com retenção apresentada no diagrama da Figura 7 Uma das soluções mais utilizadas é a integração de um conjunto de elementos que tem por finalidade reproduzir o mesmo que a botoeira retentiva fez no exemplo mas sem o condicionante da trava existente na mesma Vejamos o exemplo Descrição da Imagem a figura traz o esquemático de um ciclo contínuo sendo realizado pelo acionamento de uma botoeira retentiva O avanço e o recuo do atuador se dá por uma das duas botoeiras existentes A válvula 14 por ser acionada por botão pulsante é responsável pelo ciclo único e a válvula 12 por ser acionada por botão retentivo fica com a responsabilidade de comandar o ciclo contínuo 88 UNICESUMAR Figura 9 Ciclo contínuo com botoeira pulsante Fonte o autor Para a elaboração de diagramas pneumáticos e hidráulicos que apresentem melhor desempenho é necessário conhecermos os diversos elementos possíveis de serem utilizados em seu funcionamento Vale lembrar que estamos tratando apenas de lógicas baseadas em elementos mecânicos por enquanto e portanto os elementos responsáveis por contagem de ciclos temporização e mesmo a segurança operacional baseiamse em sistemas puramente mecânicos para assegurar o funcionamento dentro de parâmetros aceitáveis À medida que avançamos em grau de exigência no que tange aspectos de Descrição da Imagem a figura traz o esquemático de um ciclo contínuo sendo realizado por meio do acionamento de uma botoeira pulsante O avanço e o recuo do atuador dãose por uma das duas botoeiras existentes A válvula 14 é responsável pelo ciclo único e a válvula 12 fica com a responsabilidade de comandar o ciclo contínuo A parada do ciclo contínuo se dá quando acionamos o botão 15 89 UNIDADE 4 produtividade segurança e qualidade obrigatoriamente estaremos avançando para uma automação industrial que envolva conceitos de elétrica e eletrônica em sua estrutura Para a grande maioria dos equipamentos tornase importante termos a possibilidade de aciona mento através de elementos que permitam a realização de ciclo único e de ciclo contínuo pois através dos mesmos temos a possibilidade de liberarmos a fabricação de apenas uma peça para servir como parametrização do equipamento sendo avaliada criteriosamente para somente após a autorização da área competente ser dado o início a produção em série Para melhor compreendermos a forma como atua um contador mecânico a imagem abaixo Fi gura 9 apresenta sua representação simplificada e detalha as vias de acesso de fluido que permitem o controle dos ciclos pelo mesmo Figura 10 Contador mecânico Fonte adaptada de I O S 1995 O exemplo a seguir Figura 10 contempla a união das tecnologias abordadas até o momento sendo um interessante exercício de compreensão dos conceitos abordados Vale atentar para a numeração dos elementos que compõem o sistema sendo de suma importância para os procedimentos de instalação e de manutenção em equipamentos automatizados Descrição da Imagem a imagem traz o esquemático de um contador de ciclos com detalhamento de suas vias de acesso de ar 90 UNICESUMAR Figura 11 Diagrama de movimentos com ênfase ao contador de ciclos Fonte o autor Descrição da Imagem a imagem apresentada traz o esquemático de um circuito pneumático que desenvolve a lógica A B A B similar aos exemplos anteriores Contudo nesta imagem temos a integração de todos os elementos es tudados neste capítulo A leitura do diagrama dáse da seguinte maneira ao acionarmos o botão da válvula 14 temos o início do movimento de ciclo único ou seja o atuador A avança acionando ao final de seu movimento o fimdecurso 22 que pilota a válvula de comando 21 e inicia o avanço do atuador B Quando o atuador B termina seu movimento ele aciona o fim de curso 13 e inicia o recuo do atuador A Ao final de seu retorno o atuador A aciona o fim de curso 23 que alimenta o temporizador 25 e inicia a contagem de tempo para retorno de B e simultaneamente realiza a contagem de um ciclo na via de pilotagem do contador Quando o tempo programado ocorre o atuador B recua e encerra o ciclo do equipamento Se acionarmos o botão 12 iniciamos o ciclo contínuo sendo que este se encerra quan do acionarmos a botoeira 15 ou a contagem de ciclos atingir o número programado no contador Este exemplo ainda agrega o sistema de emergência visto anteriormente possuindo botoeira de emergência e botoeira de reset para liberar o início de ciclo novamente É comum para um profissional do ramo da automação industrial ter que se ater apenas ao de senvolvimento do diagrama de movimentos de um equipamento sem necessitar detalhamento da forma construtiva do mesmo Os seja em posse da sequência algébrica de movimentação e detalhes relacionados à segurança e à funcionalidade é possível desenvolvermos toda a automação necessária Outra forma de apresentarmos a sequência de movimentos de circuitos pneumáticos e hidráulicos na indústria é o chamado diagrama trajetopasso o qual procura de forma gráfica apresentar o que ocorre a cada alteração de estado dos elementos de trabalho A Figura 11 apresenta o diagrama trajetopasso da sequência A B A B 91 UNIDADE 4 Figura 12 Diagrama trajetopasso Fonte o autor Fialho 2006 definiu em seu livro que o conceito de automação pode ser descrito como a dinâmica organizada dos processos industriais significando uma clara evidência do progresso ocorrido nesta área tecnológica A compreensão do funcionamento de diagramas de movimentos é de fundamental importância para a sequência de nossos estudos Neste capítulo atente aos circuitos mais simples utilizando uma lógica chamada método intuitivo para resolver os problemas apresentados pois não exigiu muito além de nossa intuição para a elabo ração dos mesmos Em nosso próximo capítulo veremos lógicas chamadas indiretas que apresentam conflitos de sinais e exigem estratégias mais complexas para a resolução dos exercícios Descrição da Imagem a imagem apresentada traz um exemplo de diagrama trajetopasso onde temos linhas horizon tais representando o recuo e o avanço dos atuadores A e B e linhas verticais que cruzam as horizontais indicando os trajetos de cada elemento realizado e em que momento eles ocorrem A automação está presente em nosso cotidiano e é difícil imaginarmos um mundo sem que ela ganhe cada vez mais espaço O vídeo que indico está relacionado à automação de uma indústria do ramo de alimentos mais especificamente de pães É interessante atentarmos para a complexidade do processo contrastando com certa simplici dade dos mecanismos apresentados Automação e criatividade são uma união fantástica para quem se aventurar por estes caminhos 92 UNICESUMAR Saber interpretar e elaborar diagramas de movi mento pneumáticos e hidráulicos fazem parte das competências profissionais do engenheiro mecâ nico Apesar de termos muitos avanços surgindo e em velocidades que surpreendem até os profissio nais que atuam neste meio a automação mecânica sempre se fará necessária seja para exercer apenas atividades pontuais seja para assumir parte de processos de maior complexidade seja na área de robótica servindo como elementos responsáveis pelos graus de liberdade que podem vir a ter o equipamento por exemplo Como utilizamos uma linguagem própria para a realização de projetos e procedimentos de manutenção fazse neces sário apropriarmonos de conceitos básicos que fazem parte do universo dos sistemas hidráulicos e pneumáticos 93 MAPA MENTAL O termo automação mecânico está associado a todo processo de automação relacionada a ele mentos responsáveis pelas lógicas de movimento que funcionem a partir de acionamentos por meio de energia fluídica intervenção humana ou mesmo de dispositivos mecânicos No diagrama a seguir conceitue de forma sucinta e com suas palavras os elementos em desta que nos quadros e comente em cima de sua compreensão do apresentado neste capítulo para que servem os mesmos Defnição Para que serve Defnição Para que serve Defnição Para que serve Diagrama de Movimento Sequências Diretas Diagrama Trajeto Passo Descrição da Imagem na imagem apresentada temos a tarefa de completar os conceitos relacionados a sistemas hidráulicos e pneumáticos mais especificamente diagramas de movimento referentes a sequências diretas Os elementos em destaque são diagramas de movimento sequências diretas e diagramas trajetopasso oportu nizando reflexão sobre os conceitos abordados neste capítulo 94 AGORA É COM VOCÊ 1 Sequências de movimento podem ser descritas como a representação gráfica das dife rentes modificações no estado dos elementos que a compõem auxiliando na montagem do equipamento e em atividades de manutenção que eles venham a necessitar Das alternativas a seguir assinale a que representa uma sequência direta a A B B C b B C A C A B c A B A A B A d A C D B A C D B e A A B B 2 Considerando o diagrama apresentado logo a seguir Figura 12 qual deve ser a nu meração do elemento em destaque Fonte o autor 95 AGORA É COM VOCÊ Assinale a alternativa correta a 03 b 16 c 15 d 20 e 21 3 Analisando a imagem apresentada a seguir assinale qual alternativa representa a nomenclatura correta do elemento Fonte adaptada de I O S 1995 Assinale a alternativa correta a 35 vias duplamente pilotada e centralizada por mola Centro aberto b 32 vias acionada por botão e retorno por mola Centro fechado c 32 vias duplamente pilotada e com retorno por mola Centro aberto d 53 vias duplamente pilotada e centralizada por mola Centro fechado e Nenhuma das respostas anteriores está correta 96 AGORA É COM VOCÊ 4 A utilização de normalmente fazse interessante em equipamentos que atuem com a possibilidade de ou seja em rotinas de trabalho em que o equipamento sua sequência de trabalho e prossegue realizando a mesma indefinidamente ou até o acionamento de um mecanismo que venha a parála Avalia as alternativas seguintes e assinale a que completa corretamente as lacunas do texto apresentado a Contadores ciclos contínuos inicia b Temporizadores ciclos únicos encerra c Válvulas direcionais frequentes intervenções humanas inicia d Temporizadores ciclos contínuos encerra e Contadores ciclos únicos encerra 5 Imagine que você está iniciando um período de estágio em uma grande empresa e é designado para atuar junto à área de manutenção industrial A empresa buscou no mercado a contratação de um engenheiro pois gostaria de contar com as competências de um profissional com esta formação para compor sua equipe Logo nos primeiros dias seu supervisor lança um desafio pedindo que resolva o problema de uma má quina automatizada com tecnologia pneumática que logo após sua instalação está apresentando problemas em seu funcionamento Como o equipamento foi importado de uma empresa cuja matriz encontrase em outro continente e existe certa urgência em pôr o equipamento em funcionamento pôsse a analisar o diagrama de movimentos enviando junto a documentação do mesmo Figura 14 Vale ressaltar que a equipe que instalou foi questionada sobre como procederam para fazer o equipamento funcionar e disseram que seguiram exatamente o que estava no diagrama de movimentos 97 AGORA É COM VOCÊ 6 Fonte o autor Você consegue identificar dois problemas visíveis no diagrama e que possivelmente são as causas do mal funcionamento do equipamento Assinale a resposta que apre senta os problemas que identificou ao analisar o diagrama apresentado a Fins de curso 22 e 23 estão com suas posições invertidas sobre o atuador A e válvula 11 está sem alimentação de ar b O fim de curso 22 deveria estar sobre o atuador B e o fim de curso 16 deveria estar sobre o atuador A c O fim de curso 23 deveria estar sobre o atuador B e o fim de curso 13 deveria estar sobre o atuador A d Fins de curso 13 e 16 estão com suas posições invertidas sobre o atuador B e válvula 21 está sem alimentação de ar e Alimentação da válvula 11 está faltando e os fins de curso 13 e 16 estão com suas posições invertidas sobre o atuador B 98 AGORA É COM VOCÊ 7 Considerando a importância de conhecermos os principais elementos utilizados em diagramas pneumáticos e hidráulicos faça a associação das colunas apresentadas a seguir e assinale a alternativa correta Fonte o autor a C D A B b B C A D c C A D B d A B C D e D B A C A Temporizador normalmente fechado B Contador de ciclos C Válvula reguladora de fuxo unidirecional D Válvula de simultaneidade 5 Neste capítulo serão abordados os conceitos de sequências diretas e indiretas de movimento bem como estratégias para contornar mos os conflitos de sinais existentes nas mesmas Como forma de apresentarmos as especificidades de cada situação será adotada uma apresentação por meio de exemplos de aplicação prática assim oportunizando a fixação dos conhecimentos Diagramas de Movimento II Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior 100 UNICESUMAR Até o momento principalmente no capítulo anterior foi possível observarmos o desenvolvimento de diagramas em que não ocorrem conflitos de sinais ou seja circuitos de baixa complexidade cuja sequência de movimento não necessita de avaliação mais meticulosa para que funcione sendo descritas como sequências que podem ser resolvidas pelo método intuitivo A expressão conflito de sinais é de grande relevância para nosso estudo Você consegue descrever o significado do mesmo no desenvolvimento de circuitos pneumáticos eou hidráulicos Imagine estimadoa alunoa que necessita automatizar uma furadeira de bancada com morsa de forma a possibilitar que ela realize seu ciclo de funcionamento ao ser acionada uma botoeira A sequência de funcionamento deverá ser após o acionamento da botoeira avança a morsa avança o mandril recua o mandril recua a morsa e libera a peça Em outras palavras considerando a morsa como sendo o atuador A e a furadeira como sendo o atuador B temos a seguinte sequência de movimentos A B B A A definição da sequência de movimento é de suma importância para prosseguirmos na elaboração do diagrama de movimentos e por conseguinte na definição de lista de materiais e orçamento para aquisição dos mesmos De forma a tornar este momento mais interessante gostaria que visualizasse algum processo que envolva algumas atividades distintas seja em sua residência seja mesma na em presa em que atua onde consiga visualizar o processo ocorrendo por meio de atuadores pneumáticos ou hidráulicos Podem ser exemplos simples ou complexos mas o importante é que tente visualizar esta atividade com a mente aberta Após definir uma sequência de atividades tente definir como ela poderia ser realizada por atuadores descrevendo a sequência algébrica de acionamento dos mesmos 101 UNIDADE 5 Se focarmos em nossa residência inúmeras oportunidades surgem para pensarmos em implantação de uma automação que foque na qualidade de vida ou mesmo segurança Por exemplo poderíamos direcionar nossa atenção a uma poltrona com posicionamento automatizado do encosto de cabeça e descanso para os pés Imaginemos este processo sendo realizado por dois atuadores atuador A encosto da cabeça e atuador B descanso para os pés Quando uma pessoa se sentar na poltrona o atuador A recua e o atuador B avança Quando a pessoa sai de cima da poltrona o atuador B recua e o atuador A avança realizando o ciclo inverso do anterior Desta forma a sequência de movimentos poderia ser descrita como A B B A DIÁRIO DE BORDO 102 UNICESUMAR O mundo da indústria passa constantemente por mudanças de paradigmas e de acordo com PROENÇA CAULLIRAUX NEVES 1996 a experimentação faz parte da cultura de nossas empresas Muito das tecnologias que serão consolidadas em um futuro próximo passarão por um longo período de testes e adequações que a tornarão vantajosa aos interesses de crescimento pretendidos pelas altas administrações A elaboração de um projeto de diagrama de movimento envolvendo tecnologia pneumática ou hidráulica passa por uma avaliação prévia do tipo de lógica que enfrentaremos Para facilitar a com preensão dos conceitos com que trabalharemos na sequência será apresentado na Figura 1 um exemplo de diagrama que não envolve conflito de sinais para na sequência abordarmos lógicas que requererão conhecimentos mais aprofundados para podermos desenvolver sua solução Figura 1 Sequência direta ABAB Fonte o autor No exemplo apresentado na Figura 1 podemos observar que a sequência de movimentos é A B A B Se ignorarmos os sinais e analisarmos apenas a sequência de letras temos A B A B Dividindo a sequência ao meio podemos observar que o lado esquerdo é idêntico ao lado direito e isto nos permite definir esta como uma sequência direta podendo ser resolvida pelo método denominado intuitivo já que não apresenta conflitos de sinais em sua estrutura Se invertêssemos porém as duas letras finais fazendo com que a lógica passasse a ser A B B A teríamos um grande complicador tornando esta sequência incapaz de ser resolvida com o método anterior já que possui conflitos de sinais em sua estrutura Descrição da Imagem na imagem temos dois atuadores pneumáticos de dupla ação sendo comandados por duas válvulas 52 vias e estas por sua vez pilotadas por válvulas 32 vias O início do processo dáse com o acionamento de uma botoeira e a sequência automatizada ocorre pelo acionamento de fins de curso tipo rolete simples 103 UNIDADE 5 Para entender um pouco melhor observe novamente a Figura 1 e imagine que para fazer com que ela execute a sequência A B B A pensássemos apenas em inverter as posições dos fins de curso ou seja Figura 2 Diagrama de movimento ABBA incorreto Fonte o autor Após análise rápida no diagrama apresentado podemos observar que ao acionarmos a botoeira para dar início à sequência de movimentos o atuador A não se move pois o atuador B está acionando o fim de curso 13 de início gerando um conflito de sinal no sistema Mesmo que no primeiro mo mento tirássemos o fim de curso 13 de cima do atuador B para testarmos o circuito teríamos outro conflito quando o atuador A ao final de seu avanço acionasse o fim de curso 22 gerando o avanço de B e este por sua vez ao terminar seu avanço acionar o fim de curso 23 que tenderia a iniciar o seu retorno contudo não conseguiria fazêlo pois 22 que ainda permanece acionado por A não permite que isto ocorra Abordaremos duas soluções possíveis para escolhermos em casos de conflitos de sinais no sistema ou seja em casos em que tivermos sequências indiretas O primeiro é a utilização de fins de curso denominados escamoteáveis Figura 3 ou popularmente chamados gatilhos Descrição da Imagem na imagem temos uma figura similar à anterior contudo a posição dos fins de curso 13 e 23 são diferentes O fim de curso 13 está localizado no retorno do atuador B e o fim de curso 23 no avanço do atuador B 104 UNICESUMAR Elemento escamoteável Figura 3 Fim de curso escamoteável Fonte adaptada de IOS 1995 O funcionamento de um fim de curso do tipo escamoteável ocorre em apenas um sentido de seu acionamento ou seja pelo fato de possuir um mecanismo composto por mola em um sentido de seu acionamento ele apenas rebate sua haste primária sem acarretar mudança de posição da válvula Contudo quando acionado em seu outro sentido o mecanismo mencionado anteriormente não age e a comutação ocorre A Figura 4 permitenos ter uma ideia de como este sistema funciona em uma aplicação real Imaginemos novamente o funcionamento de uma furadeira de bancada com morsa de maneira automatizada A sequência a ser desenvolvida é a seguinte A B B A O atuador A representa a morsa e o atuador B representa a furadeira Descrição da Imagem na imagem está representada uma válvula direcional 32 vias normalmente fechada acionada por rolete escamoteável e retorno por mola 105 UNIDADE 5 Figura 4 Sequência A B B A escamoteável Fonte o autor Como pontos importantes a serem observados na elaboração do diagrama da Figura 4 temos Os fins de curso 13 e 22 são escamoteáveis e devem ser representados como um rolete pos suindo uma haste constituída de dois segmentos conforme pode ser observado no diagrama A representação dos fins de curso escamoteáveis nos elementos de trabalho se dá indicando o sentido em que são acionados Os fins de curso escamoteáveis não devem ser instalados no limite extremo do curso dos atuadores pois estes devem acionálos passando sobre os mesmos No exemplo apresentado é possível observar que há uma pequena distância entre a posição dos fins de curso escamoteáveis e o final do curso dos elementos de trabalho que os acionam A utilização de fins de curso escamoteáveis exige certa habilidade para o profissional que desenvolverá a lógica de funcionamento de equipamentos mais complexos pois nem sempre é simples como no exemplo apresentado sua implementação As maiores vantagens na utilização de fins de curso esca moteáveis estão no custo normalmente reduzido de implementação de diagramas de movimento em comparação com outros métodos e a facilidade de compreensão de seu funcionamento por parte de Descrição da Imagem na imagem podemos observar o diagrama de movimentos de uma sequência A B B A por meio dos fins de curso escamoteáveis 106 UNICESUMAR profissionais menos experientes Contudo sua utilização compromete a eficiência do sistema e pode acarretar intervenções de manutenção com uma periodicidade superior a outros métodos Em seguida como forma de exemplificação está sendo apresentada uma sequência de movimen tos que exige mais competência em sua elaboração É um caso particular de sequência indireta que nos leva a uma condição extrema de utilização de lógicas que nos permitam executar os movimentos solicitados A sequência apresentada na Figura 5 é a seguinte A B A A B A Vale ressaltar que apesar de possuirmos os dois lados da divisão ao meio desta sequência iguais A B A A B A como temos repetições de letras idênticas no mesmo lado da divisão a sequência passa a ser indireta Na sequência apresentada na Figura 5 ao lado podemos observar a necessidade de utilizarmos fins de curso do tipo rolete normal e do tipo escamoteável contudo devido à limitação da represen tação em um diagrama nem sempre conseguimos visualizar todos que estão sobre os elementos de trabalho sendo necessário anotações específicas nos projetos desenvolvidos facilitando a interpretação dos mesmos Uma alternativa para o desenvolvimento de lógicas indiretas é a utilização do método denominado cascata em que utilizaremos válvulas direcionais para separarem setores responsáveis por alimentarem com energia somente os elementos que deverão exercer a atividade no momento em que se fizerem necessárias Resgatando a sequência da furadeira e da morsa A B B A e optando por desenvolvermos a mesmo pela lógica de cascata podemos adotar a seguinte estratégia 1 Passo Definir se a sequência é direta ou indireta A B B A A B B A 2 Passo Definir o número de setores que a sequência possuirá Os setores são definidos lendo a sequência de movimentos da esquerda para a direita e sempre que houver uma letra a se repetir no setor devemos separar os mesmos Exemplos 107 UNIDADE 5 Fins de curso 25 e 14 Fins de curso 22 e 23 Fins de curso 15 Fins de curso 13 e 16 Figura 5 Sequência A B A A B A escamoteável Fonte o autor Descrição da Imagem no diagrama temos o funcionamento por meio de fins de curso acionados por roletes escamoteáveis de uma sequência de movimentos que executa a lógica A B A A B A 108 UNICESUMAR A B B A Setor I Setor II A B B C C A Setor I Setor III Setor II A B A A B A Setor I Setor IV Setor III Setor II 3 Passo Apresentar os fins de curso diretamente na sequência de movimentos A B B A Setor I Setor II 22 13 23 03 Como estratégia para facilitar a elaboração de uma lógica por cascata posicionamos os fins de curso que terão influência na mudança de setor na região inferior da sequência de movi mentos e os demais sobre a mesma otimizando a elaboração do diagrama de movimentos 109 UNIDADE 5 Na Figura 6 temos uma lógica desenvolvida pelo método da cascata em que podemos identificar os passos detalhados anteriormente Figura 6 A B B A Cascata pneumática Fonte o autor No diagrama apresentado na Figura 6 podemos identificar os setores responsáveis pela energização do sistema sendo eles comandados por uma válvula direcional 52 vias É importante ressaltar que ao utilizarmos o método de cascata não mais necessitamos de fins de curso do tipo rolete escamoteável sendo este um dos motivos da existência desta sistemática para resolução de problemas Descrição da Imagem na imagem está representado um diagrama de movimentos em forma de cascata pneumá tica da sequência A B B A sendo representada a separação de setores comandada por uma válvula direcional duplamente pilotada 52 vias Convido você para neste momento escutar o quinto Podcast de nosso livro onde abordarei com um pouco mais de detalhes os conteúdos deste capítulo e as características de empresasempre sários no que tange investimentos neste setor 110 UNICESUMAR O método de cascata apesar de ser mais oneroso no primeiro momento devido à necessidade de inves timento em maior número de elementos possui grandes vantagens quanto à produtividade e à precisão de movimentos que porventura possam vir a ser exigidos no funcionamento de um equipamento A aplicação da metodologia da cascata inicialmente pode parecer mais complexa e mais trabalhosa que a utilização de roletes escamoteáveis contudo com a prática podemos observar que a sua utilização passa a ser quase que uma receita o que facilita muito o desenvolvimento de lógicas mais complexas Para consolidarmos este conhecimento na sequência apresentaremos a resolução por meio de cascata da lógica A B A A B A Como se trata de uma lógica de maior complexidade e por conseguinte com mais dificuldade de resolução é de extrema importância nos atermos aos detalhes quando da sua elaboração A maioria dos equipamentos industriais que exigem mais complexidade em sua lógica de trabalho é desenvolvido baseandose em métodos similares à cascata pois são mais eficientes quanto à produtividade do equipamento quanto no que tange aspectos relacionados à manutenabilidade dos mesmos 1 Passo Definir se a sequência é direta ou indireta A B A A B A A B A A B A ABA ABA ABA Como possui letras iguais do mesmo lado Sequência Indireta 2 Passo Definir o número de setores que a sequência possuirá A B A A B A Setor I Setor II Setor III Setor I Setor IV 111 UNIDADE 5 3 Passo Apresentar os fins de curso diretamente na sequência de movimentos A B A A B A Setor I Setor II Setor III Setor I Setor IV 22 23 13 16 15 05 A lógica apresentada a seguir detalha a divisão de setores e nos permite atentar para a quantidade de válvulas que comanda a cascata O número de setores que uma sequência possui menos um será sempre o número de válvulas necessárias para se comandar uma lógica desenvolvida pelo método de cascata Figura 7 A B A A B A Cascata pneumática Fonte o autor Descrição da Imagem na imagem está representado o diagrama de movimentos da lógica A B A A B A por meio de cascata Nele é possível identificarmos os quatro setores comandados pelas três válvulas direcionais 52 vias duplamente pilotadas 112 UNICESUMAR O desenvolvimento e a interpretação de diagramas de movimento é essencial para um profissional que pretenda atuar na área da automação industrial Por mais que áreas relacionadas à elétrica e à eletrô nica tenham nos últimos anos avanços significativos que resultam muitas vezes em especificidades que as tornam complexas e gerem novas linhas de pesquisa a mecânica sempre terá sua importância neste meio A área fim é a mecânica e portanto o engenheiro mecânico é fundamental em todo o processo da automação desenvolvido Profissionais que consigam conciliar competências mecânicas com elétricas e eletrônicas são raros no mercado e esta é uma grande e importante área que pode ser explorada por quem almeja se aprofundar neste campo de atuação A automação mecânica possui um grande leque de oportunidades para ser explorado indo do conhecimento de elementos de máquinas e de resistência dos materiais até a integração de lógicas eletromecânicas para o desenvolvimento de processos mais eficientes Quando nos deparamos com lógicas indiretas em que devemos propor soluções para o seu funcionamento temos basicamente duas opções rolete escamoteável ou cascata Enquanto o rolete torna a lógica mais simples e menos eficiente a cascata maximiza o potencial do equipamento ne cessitando para isto de maior investimento inicial Um engenheiro precisa ter em mente esta análise de custobenefício no momento em que for defender qual das alternativas gostaria de implementar caso contrário pode vir a se deparar com a aquisição do que tem menor custo inicial resultando em perdas a médio e longo prazo 113 UNIDADE 5 Vivemos tempos de grandes avanços tecnológicos e é difícil imagi narmos o que teremos de novidade seja no meio industrial ou em nosso cotidiano daqui a poucos anos Mas houve certa vez em um momento não tão longínquo de nossa história uma personalidade que ousou apresentar sua visão de futuro É claro que o tom dado foi mais descontraído mas é incrível quando vemos o vídeo sugerido a seguir lembrando que na época nem existia a palavra automação no vocabulário da hu manidade Se achar válido separa uma pipoquinha convida a família e amigos para ter um vislumbre de como a humanidade pensava há um século mais ou menos 85 anos atrás Tempos Modernos Charlie Chaplin O estudo das lógicas de movimento ditas como indiretas na automação mecânica é de suma importân cia para o profissional de engenharia pois além de oportunizarem o desenvolvimento de expansão de muitos conceitos teóricos vistos em diversas disciplinas do curso de Engenharia oportuniza estar na vanguarda de muitos dos avanços que virão a se tornar cotidianos no ambiente industrial Atualmente já é muito difícil uma empresa manterse no mercado globalizado sem a automação estar presente em seus processos fabris e a tendência é a expansão cada vez maior desta área Como a maioria dos processos existentes são definidos por lógicas indiretas este capítulo tornase fundamental para a compreensão e mesmo elaboração dos mesmos 114 MAPA MENTAL O desenvolvimento de lógicas para sequências indiretas exige bons conhecimentos dos recursos disponíveis no mercado e das metodologias existentes No diagrama a seguir conceitue de forma sucinta e com suas palavras os elementos em destaque nos quadros e comente em cima de sua compreensão do apresentado neste capítulo para que servem os mesmos Defnição Para que serve Defnição Para que serve Defnição Para que serve Sequência indireta Rolete escamoteável Método cascata Descrição da Imagem na imagem temos a tarefa de completar os conceitos relacionados a sistemas hidráulicos e pneumáticos mais especificamente diagramas de movimento referentes a sequências indiretas Os elementos em destaque são Sequência Indireta Rolete Escamoteável e Método Cascata oportunizando uma reflexão sobre os conceitos abordados neste capítulo 115 AGORA É COM VOCÊ 1 No capítulo anterior vimos que sequências de movimento podem ser descritas como a representação gráfica das diferentes modificações no estado dos elementos que a compõem auxiliando na montagem do equipamento e em atividades de manutenção que os mesmos venham a necessitar Das alternativas seguintes assinale a que repre senta uma sequência indireta a A B A B b B C A C A B c A B C A B C d A C D B A C D B e A C B A C B 2 Considerando o diagrama apresentado a seguir Figura 8 indique quais devem ser os tipos de fins de curso que devem ser posicionados nos campos demarcados para que a sequência desenvolvida seja A A B B 1 2 3 Assinale a alternativa correta a 1 escamoteável de avanço 2 rolete simples 3 rolete simples b 1 rolete simples 2 escamoteável de retorno 3 escamoteável de avanço c 1 escamoteável de avanço 2 escamoteável de retorno 3 rolete simples d 1 rolete simples 2 escamoteável de retorno 3 rolete simples e 1 escamoteável de retorno 2 escamoteável de avanço 3 rolete simples Descrição da Imagem na imagem temos um diagrama de movimentos da sequência A A B B sem a simbologia dos fins de curso 116 AGORA É COM VOCÊ 3 Para a elaboração de lógica em cascata da sequência A B B C C D D A quantos setores são necessários para o desenvolvimento da mesma e quantas válvulas direcionais serão necessárias para comandar estes setores Assinale a alternativa correta a 2 setores e 3 válvulas direcionais b 5 setores e 4 válvulas direcionais c 3 setores e 2 válvulas direcionais d 4 setores e 3 válvulas direcionais e Nenhuma das alternativas anteriores 4 A utilização de fins de curso exige certa habilidade para o profissional que desenvolverá a lógica de funcionamento de equipamentos mais complexos pois nem sempre é simples como no exemplo apresentado a sua implementação As maiores vantagens na utilização de fins de curso escamoteáveis estão no normalmente reduzido de implementação de diagramas de movimento em compara ção com outros métodos e a de seu funcionamento por parte de profissionais menos experientes Avalie as alternativas a seguir e assinale a que completa corretamente as lacunas do texto apresentado a Escamoteáveis custo facilidade de compreensão b Do tipo rolete simples tempo facilidade de compreensão c Escamoteáveis rendimento do sistema eficiência d Do tipo rolete simples custo eficiência e Escamoteáveis tempo facilidade de compreensão 5 A sequência indireta apresentada a seguir possui certa complexidade em sua elabo ração De forma a sistematizarmos sua resolução devemos preencher o número dos fins de curso na posição em que são acionados A B A C A C B A Setor I Setor II Setor III Setor I Setor IV a c e b d f g h 117 AGORA É COM VOCÊ Avalie as alternativas seguintes e assinale a que completa corretamente a sequência de acionamento dos fins de curso a a 12 b 23 c 13 d 33 e 15 f 32 g 14 h 06 b a 22 b 13 c 32 d 14 e 33 f 23 g 15 h 06 c a 12 b 13 c 22 d 32 e 15 f 23 g 33 h 06 d a 22 b 23 c 32 d 33 e 14 f 15 g 23 h 06 e a 32 b 13 c 22 d 14 e 15 f 33 g 23 h 06 6 Após a instalação de um novo equipamento na empresa em que atua você foi chamado para auxiliar na resolução de falhas que estão impedindo o equipamento de funcio nar conforme previsto No primeiro momento você analisa o equipamento e elabora seu diagrama de funcionamento exatamente como ele foi montado Ao analisar a sequência de movimentos identificou três erros visíveis no diagrama que afetaram o funcionamento do mesmo a Fins de curso 13 e 23 devem ser escamoteáveis alimentação de ar de 21 está faltando b Fim de curso 22 está posicionado incorretamente fim de curso 13 está posicionado incorretamente fim de curso 32 deve ser escamoteável de avanço c Fins de curso 13 e 23 devem ser escamoteáveis fim de curso 32 está posicionado incorretamente d Fim de curso 32 está posicionado incorretamente fim de curso 13 está posicionado incorretamente fim de curso 33 deve ser escamoteável de retorno e Alimentação de ar de 21 está faltando fim de curso 22 deve ser escamoteável de retorno fim de curso 23 está posicionado incorretamente Descrição da Imagem na imagem temos um diagrama de movimentos contendo falhas que são eviden ciadas após uma análise superficial do mesmo CONFIRA SUAS RESPOSTAS 6 Nesta unidade verificaremos algumas lógicas básicas amplamente utilizadas em acionamentos elétricos que podem ser implementadas tanto em circuitos de comandos puramente elétricos quanto em circuitos eletropneumáticos e eletro hidráulicos Ainda as lógicas aqui desenvolvidas podem ser utilizadas como base para a criação de programas para serem implementados em dispositivos como os controladores lógicos programáveis CLPs Introdução aos Comandos Elétricos Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior 120 UNICESUMAR Até este momento de nossos estudos conhece mos uma série de teorias nos campos da física automação pneumática e hidráulica que estão relacionadas aos diversos componentes utilizados no contexto industrial Agora já pensando como um profissional da área você poderá aprofundar os conceitos relativos aos comandos elétricos e à lógica relacionada com estes comandos Você como futuroa engenheiroa pode se imaginar atuando no contexto industrial e criando aplica ções de maior complexidade como um sistema eletro hidráulico comandado por controlador lógico programável CLP Os comandos elétricos são fundamentais para o funcionamento das indústrias de um modo ge ral permitindo operacionalizar por exemplo os sistemas hidráulicos e pneumáticos Um exemplo comparativo das aplicações industriais com o nosso cotidiano é a utilização de um elevador o qual é acionado por um comando elétrico Ainda o simples acionamento de um inter ruptor que permite acionar um ponto de ilumi nação em sua residência pode ser considerado um comando elétrico elementar Ou seja mesmo que não tenha estudado sobre comandos elétricos você já os utilizou em algum momento de sua vida Os veículos automotores como é o caso dos caminhões e dos ônibus utilizam comandos elé tricoseletrônicos em conjunto com a eletropneu mática para o controle de suspensão garantindo assim maior conforto para passageiros e moto ristas além de garantir maior segurança no trans porte de cargas O vídeo a seguir traz algumas informações sobre os equipamentos de suspensão Após analisarmos este vídeo podemos trazer algumas questões como debater sobre qual é a relação entre o controle da suspensão pneumá tica e os comandos elétricos Por exemplo qual seria a relação entre um sensor e sua forma de atuação para acionar a suspensão Reflita sobre esta relação e efetue uma anotação em seu Diário de Bordo relatando suas percepções O papel dos sensores de uma forma conceitual é realmente sentir o que acontece no ambiente ao seu redor Por exemplo verificaremos que um dos principais sensores físicos que equipam o corpo humano é a pele que nos traz diversas informações sobre temperatura pressão e tato Da mesma forma um sensor que atua em um sistema de suspensão automotiva consegue gerar informações sobre in clinação por exemplo garantindo que a suspensão atue de forma a gerar nivelamento do veículo e consequentemente mais estabilidade ao conjunto DIÁRIO DE BORDO 121 UNIDADE 6 Os comandos elétricos utilizam algumas lógicas básicas fundamentais para diversas aplicações como é o caso da eletro hidráulica e da eletrop neumática Nesta unidade discutiremos sobre duas lógicas 1 a retenção elétrica ou selo e 2 o intertravamento elétrico A retenção elétri ca faz com que a bobina de um relé ou de um contator se mantenha energizada por meio da utilização de um contato auxiliar o qual está localizado no corpo do próprio dispositivo relé ou contator ou em um bloco auxiliar que é acoplado no dispositivo A Figura 1 mostra um circuito típico de retenção 122 UNICESUMAR B1 K1 K1 A1 A2 13 13 14 14 Figura 1 Circuito de Retenção Fonte autor Conforme o circuito apresentado na Figura 1 há a presença de dois itens principais sendo eles o botão de comando ou botoeira B1 e o relé K1 O botão B1 caracterizase por ser do tipo pulsante Normal Aberto NA ou ainda Normalmente Aberto O tipo NA é indicado por sua terminação numérica 3 4 E no circuito em questão B1 possui a função de energizar a bobina do relé K1 quando for acionado Porém como B1 é do tipo NA após ser acionado retornará à posição aberta e consequentemente a bobina do relé será desenergizada Assim é utilizado em paralelo com o botão B1 um contato do tipo NA terminação numérica 3 4 do relé K1 e quando a bobina de K1 for energizada seu contato NA comutará mantendo um caminho para que o sinal elétrico alimente a bobina Descrição da Imagem na imagem há um circuito de retenção composto por condutores elétricos botoeira contato auxiliar e bobina 123 UNIDADE 6 Desta forma a bobina permanecerá energizada selada ou retida por meio da ação do seu contato NA ou também chamado contato de retenção ou contato de selo A Figura 2 mostra as conexões disponíveis no corpo de um contator e em um botão de comando B1 K1 K1 A1 A2 13 13 14 14 Figura 2 Circuito de retenção com demonstração da conexão nos elementos de comando Fonte o autor A retenção elétrica é utilizada em diversos tipos de circuitos de comando e pode ser utilizada também como lógica básica para desenvolver outras lógicas de maior complexidade Como exemplo da utilização da retenção temos o diagrama de uma partida direta de motores o qual analisaremos posteriormente Da mesma forma que a retenção elétrica o intertravamento elétrico é outra lógica bastante uti lizada em comandos caracterizandose como um esquema de duas lógicas que não podem ocorrer simultaneamente acionamento de bobinas por exemplo Vamos supor que queremos acionar uma esteira acoplada ao motor M1 comandado pelo diagrama representado na Figura 3 Descrição da Imagem na imagem há circuito de retenção mostrando a conexão de um botão de comando e de um relé 124 UNICESUMAR B1 K1 K1 A1 A2 13 14 13 14 B2 K2 K2 A1 A2 13 14 13 14 Figura 3 Circuito de comando com dois acionamentos Fonte autor Devido ao fato de que na Figura 3 a carga a ser acionada é um motor elétrico a bobina representada é de um contator e não de um relé Basicamente a diferença de um contator para um relé é que o pri meiro possui maior capacidade de condução de corrente mas com funcionamento similar comuta os contatos quando sua bobina é energizada Ao interpretar o diagrama da Figura 3 verificamos que o contator K1 e o contator K2 acionarão o motor elétrico respectivamente nos sentidos de giro horário e antihorário Este diagrama corresponde à etapa de comando já o diagrama de força ou também referenciado como diagrama de potência correspondente está representado na Figura 4 Descrição da Imagem na imagem há circuito de comando duplo composto por condutores elétricos botoeiras contatos auxiliares e bobina 125 UNIDADE 6 1 3 5 2 4 6 K1 1 3 5 2 4 6 K2 3 M M1 U1 V1 W1 PE L1 L2 L3 PE X Figura 4 Diagrama de potência correspondente ao Circuito de comando da Figura 3 Fonte autor O motor representado na Figura 4 corresponde a um motor elétrico trifásico para o qual a inversão do sentido de giro ocorre sempre que duas fases de sua alimentação forem invertidas Assim as conexões de saída nos contatores realizam a inversão entre duas fases de alimentação o que provoca a inversão do sentido de giro do motor No caso de haver a energização simultânea das bobinas dos contatores K1 e K2 haverá um curto circuito entre os condutores das fases L1 e L2 portanto o intertravamento elétrico é empregado para garantir que somente uma bobina será acionada Descrição da Imagem na imagem há circuito de força de uma partida direta com reversão composto por condutores elétricos contatos de potência bobinas e motor 126 UNICESUMAR Para evitar o acionamento simultâneo das bobinas se ocorrer o acionamento de ambas as botoeiras utilizaremos contatos auxiliares do tipo NF O diagrama de comando é projetado de forma que um contato NF de K1 evita que K2 possa ser acionada quando K1 já tiver sido acionado E da mesma forma para K1 não ser acionado utilizamos um contato NF de K2 conforme diagrama representado na Figura 5 B1 K1 K1 K2 11 12 A1 A2 13 14 13 14 B2 K2 13 14 13 14 K2 K1 11 12 A1 A2 Figura 5 Diagrama de comando da figura 3 com o intertravamento implementado Fonte autor Na Figura 5 podemos observar que ao acionar o contator K1 ocorrerá a abertura do seu contato NF evitando que a bobina K2 possa ser acionada e da mesma forma quando acionarmos K2 seu contato NF comutará impedindo que a bobina K1 possa ser energizada Como podemos modificar o diagrama representado na Figura 3 para evitar que mesmo acionando simultaneamente os botões B1 e B2 apenas a bobina K1 ou K2 seja acionada Descrição da Imagem na imagem há circuito de comando de uma partida direta com reversão composto por con dutores elétricos contatos de comando e bobinas 127 UNIDADE 6 Outro exemplo de circuito que utiliza o intertravamento está representado na Figura 6 onde as bobinas do contatores K1 K2 e K3 só podem ser acionados nesta ordem I B1 K1 K1 B0 11 12 A1 A2 13 14 13 14 B2 K2 13 14 13 14 K2 K1 13 14 A1 A2 B3 K2 13 14 13 14 K3 K2 13 14 A1 A2 Figura 6 Acionamento em cascata dos contatores K1 K2 e K3 Fonte autor Conforme pode ser interpretado na Figura 6 ao tentar energizar o contator K2 por meio do botão B2 antes de acionar K1 por meio do botão B1 o acionamento não ocorrerá pois antes da bobina de K2 há a presença de um contato NA de K1 Similarmente ao tentar acionar K3 antes do acionamento de K2 e K1 o acionamento não ocorrerá pois o circuito implementado garante obrigatoriamente que a sequência de acionamento entre os três contatores será K1 K2 K3 A retenção caracterizase por ocorrer sempre que utilizamos um pulso para realizar um acionamento no qual o componente acionado consiga se manter acionado mesmo após o término do pulso O intertravamento por sua vez caracterizase quando um acionamento for evitado para impedir por exemplo um curtocircuito entre fases ou até mesmo que dois atuadores sejam acionados e entrem em colisão em um equipamento Descrição da Imagem na imagem há circuito de intertravamento composto por condutores elétricos botoeiras contatos auxiliares e bobina 128 UNICESUMAR Se o botão B0 for pressionado K1 será desenergizada consequentemente seu contato NA retorna ao estado aberto desenergizando K2 que desenergizará K3 Este tipo de acionamento é utilizado por exemplo para garantir que diferentes etapas de um processo só possam ser acionadas em determinada sequência Na Figura 7 estão representadas três esteiras em que a esteira 1 na parte superior recebe material do silo 1 e depositará material na esteira 2 logo abaixo dela e a esteira 2 deposita material na esteira 3 que deposita material no silo 2 Silo 1 Silo 2 1 2 3 Figura 7 Processo industrial com transporte por esteiras Fonte autor Dessa forma é importante que exista entre estas três esteiras um acionamento em cascata que acione as esteiras na ordem esteira 3 esteira 2 esteira 1 Pois se a esteira 3 parar de operar por algum motivo e as esteiras 1 e 2 permanecerem acionadas o material depositado na esteira 3 começará a acumular na mesma e transbordará Qual seria a função do botão B0 apresentado no diagrama da Figura 6 Descrição da Imagem na imagem há o processo industrial composto por dois silos de armazenamento e três esteiras 129 UNIDADE 6 Da mesma forma se a esteira 2 parar de funcionar a esteira 1 precisa parar para evitar que o material depositado na esteira 2 comece a transbordar E este fluxo de processo pode ser projetado utilizandose o intertravamento elétrico dos componentes de acionamento dos motores das esteiras seguindo a lógica necessária ao processo Observase também que se a esteira 1 parar de funcionar as esteiras 2 e 3 podem continuar em funcionamento sem problemas no processo Assim o esquema proposto na Figura 6 poderia ser utilizado para o acionamento das esteiras com o motor da esteira 3 sendo acionada por K1 o motor da esteira 2 sendo acionada por K2 e o motor da esteira 1 sendo acionada por K3 Ainda é possível adicionar outros dois botões que permitam desligar individualmente cada acionamento de contator Neste Podcast trago para vocês um panorama sobre a aplicação das lógicas de comando tanto no contexto dos comandos elétricos como em um contexto geral indicando que a lógica elétrica pode ser utilizada em outros contextos como a programação de Contro ladores Lógicos Programáveis e também em comandos eletrop neumáticos e eletrohidráulicos Para expandir a análise sobre lógica de comandos introduzi remos temporizações em nos sos exemplos Assim desejamos acionar um motor conectado pelo contator K1 por meio de um pulso em um botão de co mando com o motor perma necendo energizado por cinco segundos e sendo desligado au tomaticamente pelo comando após este tempo A proposta de implementação para este circui to está apresentada na Figura 8 Conforme podemos obser var na Figura 8 quando aciona B1 K1 K1 T1 T1 11 12 A1 A2 13 14 13 14 A1 A2 Figura 8 Acionamento tem porizado Fonte autor Descrição da Imagem na imagem há o acio namento com tempo rizador constituído por condutores botoeira contatos e bobinas 130 UNICESUMAR mos B1 o contator K1 é acionado e retido com a energização simultânea da bobina do temporizador T1 Este possui a função de retardo na energização e deve ser configurado para temporizar por cinco segundos Assim passados cinco segundos da energização da bobina de T1 o contato NF 1516 do mesmo comuta desligando o caminho elétrico de retenção da bobina de K1 e consequentemente desligando automaticamente o circuito As lógicas desenvolvidas eletricamente como no caso dos comandos elétricos industriais podem ser implementadas também em outras áreas do conhecimento tais como a eletrônica digital progra mação de Controladores Lógicos Programáveis e programação de computadores Algumas lógicas implementadas eletricamente também são utilizadas em circuitos pneumáticos eletropneumáticos e eletro hidráulicos sendo fundamental compreender seu funcionamento para que independentemente do tipo de circuito eles possam ser utilizados Introduziremos o conceito de tabela verdade que é uma forma de mostrar como a saída de um circuito lógico depende de suas entradas TOCCI 2019 A Tabela 1 apresenta a tabela verdade da função lógica E AND A B S 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Tabela 1 Tabela verdade da porta AND Fonte autor Esta tabela indica que para as duas estradas A e B a saída S só será acionada quando A e B estiverem acionadas Eletricamente podemos interpretar a lógica AND como a associação série dos elementos de Nesta unidade trago para você um experimento utilizando um con tator e montando um pequeno comando no qual o contator é ener gizado por meio de um contato NF localizado no corpo do próprio contator Você verificará no vídeo o efeito deste comando que é uma brincadeira didática conhecida como metralhadora elétrica 131 UNIDADE 6 entrada O circuito representado na Figura 9 implementa eletricamente a lógica AND com a função das entradas sendo realizadas pelas botoeiras A e B e a saída do sistema implementada na bobina S A S A1 A2 13 14 B 13 14 Figura 9 Lógica AND implementada eletricamente Fonte autor Conforme a lógica AND consideraremos que a chave não acionada representa zero e a chave acionada representa 1 Assim a saída do sistema será 1 quando as chaves A e B forem pressionadas simultanea mente e consequentemente a bobina S será energizada Assim como a lógica E AND todas as lógicas básicas podem ser implementadas eletricamente como a OU OR a NÃO NOT a NÃO E NAND entre outras Relacionar estas lógicas com um circuito elétrico permite ao projetista expandir sua capacidade de projetar lógicas de comando Como exemplo analisaremos um projeto de comando e o transformaremos em uma tabela verdade Vamos supor que temos um motor M que deve ser acionado sempre que os botões de comando B1 e B2 forem acionados simultaneamente ou ainda quando o final de curso F1 for acionado Descrição da Imagem na imagem há um circuito lógico AND composto por botoeiras condutores e bobina 132 UNICESUMAR A tabela verdade a seguir traz todas as possibilidades de acionamento para o motor M F1 B2 B1 M 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Tabela 2 Tabela verdade para o motor M Fonte autor Conforme podemos analisar na tabela sempre que o final de curso está acionado o motor também está acionado já quando o final de curso não está acionado a lógica depende somente dos botões que atuam conforme a lógica AND A interpretação da tabela mostra que o motor estará acionado se B1 AND B2 OR F1 estiverem acionados Ou seja o acionamento do motor depende de uma associação série dos botões e esta associação série estará em paralelo com o final de curso O circuito que realiza esta lógica está repre sentado na Figura 10 observando que neste caso a bobina foi nomeada como M indicando que ela seria responsável por energizar o motor B1 M A1 A2 13 14 B2 13 14 13 14 F1 Figura 10 Implementação elétrica da lógica B1 AND B2 OR F1 Fonte autor Descrição da Imagem na imagem há um cir cuito elétrico implementando equação lógica composto por botoeiras condutores e bobina 133 UNIDADE 6 É importante observar que nos exemplos cria dos a carga acionada tem sido sempre um motor elétrico que seria energizado por um contator porém esta carga pode ser um atuador eletrop neumático que neste caso será acionado pela energização de uma eletroválvula solenoide Uma aplicação cotidiana que pode ser imple mentada por um comando elétrico é o controle de abertura e fechamento de um portão de gara gem ou similarmente a uma porta automática Atualmente estes dispositivos são comercializa dos em formato de placas eletrônicas dedicadas por questões de custo e praticidade A título didático criaremos um circuito to talmente elétrico para desempenhar esta fun ção O nosso controle de portão será implemen tado utilizando dois botões de comando B1 para comandar a abertura e B2 para comandar o fechamento do portão Serão utilizados tam bém duas chaves de fim de curso FCA para indicar que o portão está aberto e FCF para indicar que o portão está fechado Ainda serão utilizados um temporizador de retardo na energização e um botão com retenção para habilitar ou desabilitar o comando tempo rizado para fechamento do portão O circuito de comando proposto está apresentado na Figura 11 B1 KA KA FCA A1 A2 13 14 11 12 13 14 B2 T0 KF FCF A1 A2 13 14 11 12 13 14 FCA T0 A1 A2 13 14 14 13 KF 13 14 AM Figura 11 Comando elétrico para abertura e fechamento de um portão Fonte autor Descrição da Imagem na imagem há um circuito de comando que implementa o controle de abertura e fechamento de um portão composto por botoeiras condutores e bobina 134 UNICESUMAR Conforme podemos observar na Figura 11 o botão B1 ao ser acionado permite a energização de KA que deve energizar o motor no sentido de giro para abrir o portão KA permanece retido até o mo mento em que o portão atingir a posição que indica sua abertura e neste instante o FCA NF desliga o comando Ao mesmo tempo o FCA NA fechará e se a chave AM AutomáticoManual que habilitadesabilita o comando automático do portão estiver acionada a bobina do temporizador será energizada Após o tempo programado será gerado um pulso que vai energizar KF e este energizará o motor conectado de forma a fechar o portão Este comando permanece energizado até o momento em que o portão fecha quando FCF desliga o comando Ainda o fechamento do portão pode ser realizado manualmente por meio de B2 se o portão estiver configurado para trabalhar no modo manual Um detalhe importante apresentado na Figura 11 e nas demais figuras referentes aos comandos elétricos discutidos é a presença dos sinais positivo e negativo da alimentação do comando indicando que a alimentação representa uma fonte de tensão contínua geralmente 24 Volts em comandos industriais Na tensão contínua denominamos os polos da alimentação como positivo e negativo assim como ocorre em uma bateria Já na tensão alternada senoidal que é a mesma que alimenta nossas tomadas residenciais denominamos os polos como fase e neutro ainda há a presença do condutor de proteção ou terra Os comandos elétricos não servem somente para acionamento de motores sendo utilizados também em outras áreas da automação como é o caso dos acionamentos eletropneumáticos e eletro hidráulicos 135 UNIDADE 6 No caso de acionamentos eletropneumáticos os comandos elétricos projetados garantirão que a sequência de acionamento dos atuadores pneumáticos seja atendida Como exemplo traremos uma situação em que um atuador pneumático de simples ação e com retorno por mola precisa ser acionado por um botão de comando Para se aprofundar nas teorias sobre pneumática e eletropneumáti ca e conhecer produtos da área recomendo verificar o catálogo de produtos didáticos da empresa FESTO Quando o botão de comando for acionado o atuador deve avançar permanecer na posição por três segundos e recuar automaticamente após este tempo A sequência pneumática seria descrita como A para o avanço e A para retorno do atuador neste caso nomeado como atuador A Este acionamento é típico de máquinas industriais nas quais o atuador pode direcionar um componente em uma esteira ou prensar o mesmo O comando para efetuar a sequência de acionamento proposta para o atuador está representado na Figura 12 B1 K1 K1 A T0 T0 A1 A2 A1 A2 A1 A2 13 14 55 56 13 14 2 1 a1 1 2 3 A A a0 a1 50 50 Figura 12 Comando elétrico para aciona mento eletropneu mático Fonte autor Descrição da Imagem na imagem há um circuito de comando para implementar o acionamento de um atuador pneumático Ele é composto por botoeiras condutores e bobinas válvu las atuadores e solenoides 136 UNICESUMAR Conforme pode ser obser vado na Figura 12 quando o botão B1 for pressionado K1 energizará e reterá ao mesmo tempo que a solenoide da ele troválvula que comanda A for energizada Assim o atuador avança e o sensor magnético a1 é ativado energizando a bo bina do temporizador e dando início a temporização Ao final do tempo programado o tem porizador comuta seu contato NF que interrompe a retenção desligando o circuito e o atua dor retorna à posição inicial pelo efeito de mola Todas as lógicas de coman do apresentadas nesta unidade são amplamente utilizadas em projetos de comandos elétricos utilizados na indústria Ainda você como futuro engenheiro poderá utilizar as lógicas discu tidas nesta unidade como base para projetar outros aciona mentos utilizando os mesmos para gerar a base dos programas para os Controladores Lógicos Programáveis e resolver proble mas de automação industrial nas áreas da eletropneumática e eletro hidráulica 137 MAPA MENTAL Nesta unidade discutimos sobre comandos elétricos focando em duas lógicas básicas chama das retenção ou selo e o intertravamento Sugiro que você estudante faça uma anotação sobre estas duas lógicas para gravar as mesmas A seguir há uma pequena sugestão no formato de um quadro resumo Lógica Exemplo Função Retenção B1 K1 K1 A1 A2 13 14 13 14 Permite que um único pulso acione uma bobi na e esta permanecerá retida por meio de um contato NA que perten ce ao dispositivo relé ou contator da própria bobina Intertra vamento Retenção Intertra vamento 139 AGORA É COM VOCÊ 1 Os comandos elétricos possuem duas lógicas básicas a retenção e o intertravamen to Qual sua compreensão sobre estes termos e como eles podem ser utilizados nos comandos elétricos 2 Com relação ao circuito apresentado a seguir é correto afirmar que a função da chave final de curso é desligar o comando após ele ter sido ativado pelo botão B1 B1 K1 K1 FC A1 A2 13 14 11 12 13 14 Fonte o autor 3 No circuito apresentado a seguir o contator K1 aciona um motor trifásico no sentido horário enquanto o contator K2 aciona este mesmo motor no sentido antihorário O contator K1 é acionado por meio do botão B1 e o contator K2 é acionado quando o sensor indutivo SI1 detectar um objeto Qual modificação pode ser realizada neste circuito para evitar que K1 e K2 sejam acionados simultaneamente causando um curto entre fases no acionamento do motor MEU ESPAÇO 140 AGORA É COM VOCÊ B1 K1 K1 A1 A2 13 14 13 14 K2 K1 A1 A2 13 14 2 1 Sl1 Fonte o autor 4 No circuito apresentado na Atividade 3 qual modificação é necessária para permitir que o operador possa desligar manualmente o comando a qualquer momento 5 Uma empresa precisa acionar três motores M1 M2 e M3 e a seguinte lógica precisa ser seguida o motor M2 só pode ser acionado se M1 estiver acionado e o motor M3 liga automaticamente três segundos após M2 ter sido acionado Ainda cada motor pode ser desligado individualmente sem depender de qualquer intertravamento com os outros motores Os motores partem diretamente e são acionados pelos contatores K1 K2 e K3 Você como engenheiro do projeto foi designado para desenvolver uma proposta de comando elétrico para implementar esta lógica Assim solicitase que você elabore o circuito solicitado pela empresa 141 AGORA É COM VOCÊ 6 Você é o responsável técnico por criar o comando para uma máquina de estampagem que funciona com dois atuadores pneumático X e Y O atuador X prensa a peça no molde e o atuador Y faz a estampagem na peça fixada Desta forma é necessário que exista um botão de comando para que quando for acionado realize o ciclo XYYX Os dois atuadores são de simples ação com retorno por mola Uma representação do equipamento está na figura a seguir Desenvolva o esquema elétrico de comando deste equipamento 1 2 3 X X x0 x1 50 50 1 2 3 Y Y y0 y1 50 50 Fonte autor MEU ESPAÇO 7 Nesta unidade verificaremos como projetar um comando eletrop neumático pelo método intuitivo o qual permite utilizar de maneira livre os conhecimentos de comandos elétricos para desenvolver uma solução que atenda às especificações de projeto Sequências diretas Método Intuitivo Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior 144 UNICESUMAR Independentemente da área de conhecimento que esteja em pauta sempre é possível propor soluções para problemas os quais podem ser resolvidos com bom senso e conhecimentos de outras áreas Você consegue citar alguma situação em que já utilizou alguma técnica que aprendeu em determinado momento de sua vida para solucionar um problema apresentado em contexto diferente Lembrome de uma situação de quando cursava minha faculdade de Engenharia Elétrica na qual um professor de desenho nos explicava sobre técnicas para dobrar e armazenar folhas de projeto As folhas maiores como é o caso da A1 e A0 precisam ser dobradas de forma precisa a fim de adequálas para que sejam colocadas em pastas de tamanhos específicos Em uma de nossas aulas discutimos sobre a dificuldade de dobrar as folhas e que em diversos momentos elas ficam amassadas Naquele momento o professor perguntou quem sabia passar roupas Foi por meio de uma comparação entre passar uma camisa e dobrar as folhas que ele conseguiu nos ensinar sua técnica de dobras a qual gerava resultados perfeitos Assim como a situação em que o professor utilizou a atividade de passar roupas para contextua lizar a técnica de dobrar folhas podemos resgatar alguns conceitos que aprendemos anteriormente na engenharia para nos auxiliar com os comandos eletropneumáticos Já conhecemos por exemplo algumas técnicas utilizadas nos comandos elétricos como é o caso da retenção elétrica e do intertra vamento elétrico Imagine agora como é que você utilizará estes conhecimentos para propor novas versões que possam ser aplicadas aos comandos eletropneumáticos Em nossa unidade de estudo anterior estudamos os comandos elétricos e a nossa principal carga utilizada foi o motor elétrico Agora continuaremos criando comandos bastante similares porém nossa carga final será constituída por atuadores pneumáticoshidráulicos Você consegue prever uma relação entre estes comandos 145 UNIDADE 7 O que mudará entre acionarmos um motor elétrico e acionarmos uma eletroválvula que comanda o avançorecuo de um atuador pneumáticohidráulico Faça suas considerações anotandoas em seu Diário de Bordo Assim posteriormente você poderá verificar se a forma como interpretou a essência dos comandos elétricos contribuiu com sua capacidade de adaptar soluções DIÁRIO DE BORDO Conforme estudamos em unidades anteriores as sequências pneumáticashidráulicaseletropneu máticas podem ser do tipo diretas ou indiretas Estudaremos agora um método de desenvolvi mento para circuitos de comando que implementam estas sequências O método utilizado será o intuitivo que conforme indica sua própria definição depende da intuição do projetista ou seja do seu conhecimento da experiência e da compreensão de como realizar o comando Para Mamede 2008 o método intuitivo é o ideal para as sequências diretas pois gera soluções mais simples destacando que ele não obedece a uma regra específica dependendo somente do raciocínio do projetista Porém ao não seguir uma regra específica o método intuitivo pode gerar para um mesmo problema soluções diferentes com maior ou menor complexidade que podem dificultar a manu tençãocompreensão das soluções geradas para circuitos com um número considerável de elementos 146 UNICESUMAR No decorrer da unidade serão projetados circuitos para atender também às sequências indiretas permitindo assim que você estudante consiga comparar a dificuldade de projeto entre as sequências diretas e indiretas Começaremos a aplicação do método intuitivo analisando um circuito com dois atuadores que efetuam a seguinte sequência ABAB Esta sequência é direta uma vez que se a dividirmos ao meio ficamos com ABAB ou seja os dois lados são iguais Trabalharemos com atuadores de dupla ação e válvulas do tipo 52 vias simples solenoide e retorno por mola O termo dupla ação referese ao fato de o cilindro do atuador produzir movimento nos dois sentidos BONACORSO 2011 sendo que este termo é substituído por duplo efeito para outros autores como é o caso de Fialho 2009 É importante observar que a válvula simples solenoide com retorno por mola é considerada sem memória MAMEDE 2008 ou seja ela só manterá a posição solicitada caso a solenoide permaneça energizada o que é obtido pela utilização de um relé auxiliar Na Figura 1 apresentase o arranjo dos atuadores que executarão a sequência 147 UNIDADE 7 Figura 1 Arranjo com dois atuadores pneumáticos Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito pneumático acionados por válvulas do tipo 52 vias simples solenoide com retorno por mola REALIDADE AUMENTADA Estimadoa estudante neste recurso de RA visualizaremos cada um dos momentos de atuação de um arranjo com atuadores pneumáticos de dupla ação executando uma sequência de movimentos Uma vez definido o arranjo dos atuadores agora projetaremos intuitivamente o circuito de coman do eletropneumático capaz de gerar a sequência de acionamento solicitada Vamos prever a presença de uma botoeira B1 que ao ser acionada iniciará a execução da sequência Assim um pulso em B1 deve fazer com que o atuador A avance e consi derando que a solenoide utilizada possui retorno por mola se retirarmos o sinal elétrico da mesma a válvula retornará à posição inicial Então neste momento precisamos garantir que o atuador será avançado até terminar a execução do movimento A utilizando para este fim um relé K1 que reterá a solenoide energizada Ao final do movimento A utilizaremos o sinal do sensor S1 para iniciar o segundo movimento B e ao final deste movimento utilizaremos o sensor S3 para indicar o recuo do atuador A A 148 UNICESUMAR Porém neste momento será necessário também reter a válvula responsável pelo avanço do atuador B pois caso contrário os dois atuadores recuam ao mesmo tempo Um segundo relé será utilizado para manter a solenoide Y2 do atuador B energizada até o mo mento em que o movimento de recuo do atuador A A se complete e este movimento será indicado pelo sensor S0 que pode ser utilizado então para iniciar o movimento de recuo do atuador B B completando assim a sequência proposta Todos os passos descritos anteriormente foram utilizados para gerar o comando eletropneumático representado na Figura 2 Figura 2 Circuito eletropneumático para gerar a sequência ABAB utilizando válvulas 52 vias simples solenoide e retorno por mola Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés e solenoides 149 UNIDADE 7 Uma segunda possibilidade para que a sequência direta ABAB seja realizada é utilizar o mesmo arranjo apresentado na Figura 1 porém utilizando válvulas do tipo duplo solenoide as quais ao contrário da válvula simples solenoide com retorno por mola possuem memória ou seja uma vez que são acionadas pilotadas permanecem na posição solicitada MAMEDE 2008 O arranjo da Figura 1 com a modificação do tipo de válvulas está representado na Figura 3 Figura 3 Arranjo com dois atuadores pneumáticos Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito pneumático acionados por válvulas do tipo 52 vias duplo solenoide Neste vídeo trago para você um pequeno tutorial de utilização do si mulador FluidSim da FESTO o qual está sendo utilizado para criação dos esquemas e dos arranjos eletropneumáticos apresentados nas unidades de estudo Assim como outros ambientes de simulação disponíveis o FluidSim permite a visualização dos movimentos dos atuadores o que facilita a compreensão dos conceitos discutidos 150 UNICESUMAR Uma vez que as válvulas utilizadas na Figura 3 são do tipo duplo solenoide e possuem memória ao desenvolver comando eletropneumático para as mesmas não será mais necessário realizar a retenção de energização das solenoides de avanço simplificando assim o comando Na Figura 4 apresentase o comando eletropneumático para realizar a sequência ABAB com as válvulas 52 vias duplo solenoide Figura 4 Circuito eletropneumático para gerar a sequência ABAB utilizando válvulas 52 vias duplo solenoide Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés e solenoides Até este momento discutimos sobre as sequências do tipo diretas Mas e com relação às sequências indiretas o que muda no circuito de comando Verificaremos as diferenças por meio de um exemplo 151 UNIDADE 7 A sequência ABBA é indireta já que se dividirmos os termos da mesma ficamos com AB e BA que são diferentes Vamos agora projetar o comando que implementa esta sequência utilizando o mesmo arranjo de atuadores e válvulas apresentado na Figura 1 Como as válvulas utilizadas não possuem memória novamente será necessário utilizar relés que desempenharão o papel de reter as válvulas energizadas para garantir o avanço dos atuado res Na Figura 5 pode ser verificado o diagrama do circuito eletropneumático que implementa a sequência proposta Figura 5 Circuito eletropneumático para gerar a sequência ABBA utilizando válvulas 52 vias simples solenóide e retorno por mola Fonte o autor Além do fato de diferenciarmos as sequências por serem diretas ou indiretas o tipo de válvula que será uti lizado na implementação do comando exigirá maior ou menor esforço por parte do projetista do mesmo Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés e solenoides 152 UNICESUMAR Por exemplo projetaremos novamente o comando para a sequência indireta ABBA prevendo agora a utilização de uma válvula 52 vias duplo solenoide e a outra 52 vias simples solenoide e retorno por mola assim como apresentado na Figura 5 Figura 6 Arranjo com dois atuadores pneumáticos Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação acionados por válvulas do tipo 52 vias duplo solenoide e 52 vias simples solenoide retorno por mola 153 UNIDADE 7 Para este comando o terceiro movimento da sequência é o de retorno do atuador B B Assim o pró prio sensor de avanço de B S3 realiza o desligamento de sua retenção Ainda será necessário realizar o retorno do atuador A com este movimento sendo iniciado com a detecção do retorno de B por S2 Porém não é possível simplesmente acionar Y2 por meio de S2 pois neste caso a válvula de A ficará travada na posição de recuo já que inicialmente S2 está ativado Assim será necessário o desenvolvimento de uma solução mais elaborada o que já demonstra a di ferença de complexidade quando trabalhamos com sequências indiretas No diagrama apresentado na Figura 5 apresentase a solução para acionar a sequência indireta conforme os tipos de válvulas utilizados É possível observar a necessidade do relé auxiliar o qual reterá memorizará a posição de avanço do atuador B até que este ao atingir S3 habilite o próprio recuo sendo que o movimento de recuo de B por meio de seu sensor S2 habilite o recuo de A pelo acionamento de Y2 Figura 7 Circuito eletropneumático para gerar a sequência ABBA utilizando uma válvula 52 vias simples solenóide retorno por mola e uma válvula 52 duplo solenoide Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés solenoides e botoeiras 154 UNICESUMAR Outra característica amplamente solicitada nos comandos eletropneumáticos é a repetição de ciclos Avaliaremos agora a sequência direta apresentada anteriormente ABAB com a opção adicional de poder repetir este ciclo continuamente ou executar o mesmo uma única vez O arranjo utilizado será o apresentado na Figura 1 A lógica que utilizaremos é a mesma que utilizamos para desenvolver o comando apresentado na Figura 2 observando que agora será necessário permitir que o ciclo seja contínuo ou seja após a finalização da sequência ABAB ela reinicia e novamente ABAB acontece e assim sucessiva mente até o momento em que o ciclo for desabilitado Basicamente se analisarmos as sequências diretas e indiretas apresentadas verificamos que a diferença nos comandos gerados foi mínima Será possível observar diferenças significativas para os comandos gerados para um ou outro tipo de sequência quando utilizarmos um método como o da cascata elétrica Um item fundamental a ser observado é que as válvulas simples solenoide sem memória tornam necessária a utilização de um relé para reter o seu estado Neste Podcast trago para você uma discussão sobre os fabricantes de elementos de automação da área pneumática eletropneumática hidráulica entre outros Conhecer os fabricantes de cada área da en genharia muitas vezes pode facilitar futuras tarefas em sua atuação profissional assim como no caso de ser necessário especificar um componente ou solicitar uma consultoria técnica Na Figura 8 apresentase o comando no qual é possível observar a presença de um botão com retenção denominado CICLO indicando que ele será utilizado para habilitar o ciclo contínuo 155 UNIDADE 7 Figura 8 Circuito eletropneumático para gerar a sequência ABBA utilizando válvulas 52 vias simples solenoide e retorno por mola com opção de realizar ciclo único ou contínuo Fonte o autor Mais especificamente quando o botão CICLO estiver acionado habilitase a repetição da sequência pois o botão permitirá que o sensor S2 gere um pulso que realiza a energização de Y1 que consequen temente habilita o avanço do atuador A movimento A Ainda devese observar que o pulso gerado por S2 ocorre ao final do recuo do atuador B movimento B e quando o botão CICLO estiver aberto ao pensarmos B1 a sequência ocorrerá somente uma vez ciclo único O método intuitivo permite solucionar diversos tipos de problemas relacionados aos comandos elétricos que podem ser aplicados na eletropneumática eletrohidráulica e ainda em outros ramos da automação Os circuitos desenvolvidos nesta unidade servem como base teórica para aprimorar a capacidade analítica do futuro engenheiro o qual em projetos reais poderá tomar como base os circuitos aqui desenvolvidos para utilizar soluções já conhecidas e propor novas soluções adaptadas à sua realidade de atuação profissional Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés solenoides e botoeiras 156 MAPA MENTAL Agora chegou o momento de você demonstrar os conhecimentos adquiridos nesta unidade de es tudos Dê continuidade ao Mapa Mental considerando os principais itens apresentados na unidade Descrição da Imagem neste mapa há a indicação dos tipos de sequências diretas e indiretas além de elementos comuns aos circuitos eletropneumáticos como as válvulas 157 AGORA É COM VOCÊ 1 Uma empresa que utiliza a automação eletropneumática desenvolveu um acionamento que utiliza dois atuadores de dupla ação e executa a sequência direta ABAB sendo que o comando eletropneumático utilizado previa duas válvulas do tipo 52 vias simples solenoide e retorno por mola Durante uma manutenção o técnico responsável pelo comando verificou que uma das válvulas estava danificada e que no almoxarifado da empresa havia a disponibilida de de uma unidade de válvula 52 vias duplo solenoide O gerente de engenharia da empresa contratou você para adaptar o esquema de comando para incluir a válvula disponível assim sua tarefa é apresentar o diagrama eletropneumático correspondente ao comando solicitado 2 Uma empresa que utiliza a automação eletropneumática desenvolveu um acionamento que utiliza dois atuadores de dupla ação e executa a sequência indireta ABBA sendo que o comando eletropneumático utilizado previa uma válvula do tipo 52 duplo sole noide e outra 52 vias simples solenoide e retorno por mola este arranjo é o mesmo que foi apresentado na Figura 6 Durante uma manutenção o técnico responsável pelo comando verificou que a válvula 52 vias simples solenoide e retorno por mola estava danificada e que no almoxarifado da empresa havia a disponibilidade de uma unidade de válvula 52 vias duplo solenoide e um rolete escamoteável acionado no retorno do atuador O gerente de engenharia da empresa contratou você para adaptar o esquema de comando para incluir a válvula disponível assim sua tarefa é apresentar o diagrama eletropneumático correspondente ao comando solicitado 3 Em um processo seletivo para estagiários do setor de desenvolvimento de comandos de uma empresa de automação os candidatos foram desafiados a definir se determi nadas sequências de atuadores eram do tipo diretas ou indiretas O candidato c0022 classificou as sequências da seguinte forma AABB sequência do tipo indireta BABA sequência do tipo direta ABAABA sequência do tipo indireta ABCACB sequência do tipo direta Verifique se as respostas do candidato estão corretas e para os casos onde não esti verem apresente uma justificativa que auxilie o candidato a compreender o que foi definido incorretamente no item corrigido 158 AGORA É COM VOCÊ 4 O comando apresentado na Figura 8 assim como é o caso dos demais comandos desenvolvidos neste ciclo de aprendizagem possui caráter didático com o intuito de demonstrar as principais lógicas empregadas em comandos eletropneumáticos Um item adicional que fará parte de um comando industrial é o quesito de segurança neste caso com o emprego de dispositivos como relés de segurança e anteparos específicos Para aprimorarmos o comando da Figura 8 implementaremos um item básico de segu rança que é garantir que se o comando for desenergizado por uma queda de energia por exemplo ele não volte a operar sem a solicitação intencional de um operador humano No formato atual quando o botão de ciclo for pressionado sendo este um botão com retenção ele só será desativado quando o botão for pressionado novamente Você como engenheiro de projeto auxiliar foi convocado a desenvolver um comando com a mesma funcionalidade que seja automaticamente desligado no caso de uma eventual queda de energia e não retorne a funcionar automaticamente Apresente o diagrama com a alteração solicitada 5 Com relação à sequência indireta ABBA a qual estudamos neste ciclo de aprendi zagem descreva uma aplicação que você conhece ou ainda uma aplicação que você imagina que possa ser automatizada com esta sequência de movimentos dos atuadores 6 Um arranjo com três atuadores de dupla ação precisa ser testado para verificar alguns parâmetros técnicos como velocidade de atuação força e pressão Para o circuito de acionamento é possível utilizar qualquer conjunto de válvulas 52 vias entre um conjunto com válvulas do tipo duplo solenoide ou simples solenoide com retorno por mola Sua tarefa é definir uma sequência direta ou indireta e criar o diagrama eletrop neumático que efetue os movimentos da sequência definida por você Considere para esta tarefa criar um circuito o mais simples possível influenciando assim qual o tipo de sequência será definido e quais tipos de válvulas serão utilizadas Apresente o diagrama eletropneumático que executa a sequência definida 8 Nesta unidade verificaremos como projetar um comando eletrop neumático utilizando dois métodos o da minimização de contatos e o da maximização de contatos os quais são também conhecidos respectivamente por cascata elétrica e passo a passo Diferente mente do método intuitivo que só depende do conhecimento do projetista estes dois novos métodos trazem uma sistematização que facilita a forma como criamos nosso diagrama eletropneumático Sequências indiretas Método de Minimização de contatos Cascata Elétrica e Método de maximização de contatos passo a passo Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior 160 UNICESUMAR A utilização de um método ou uma técnica permite resolver problemas de forma mais sistemática e na grande maioria das vezes permite também que as soluções encontradas sejam mais simples e consequentemente mais inteligíveis Você consegue citar algum método que já tenha utilizado no contexto da engenharia para resolver um problema em específico A base teórica da análise de circuitos é relativa ao contexto da eletricidade no campo da enge nharia elétrica Muitos alunos apresentam dificuldade em compreender como resolver circuitos elétricos de maior complexidade principalmente aqueles que possuem maior número de malhas sendo que a solução para tais circuitos passa pela utilização de métodos como o método das malhas E uma vez que o aluno conhece e aplica o método mesmo para aqueles que apresentavam mais dificuldades de compreensão o método traz uma nova forma de interpretar e resolver o problema Assim como a análise de circuitos referente à engenharia elétrica o desenvolvimento de circuitos de comandos pneumáticos eletropneumáticos e eletrohidráulicos é uma área na qual a utilização de métodos específicos tende a facilitar a tarefa doa engenheiroa projetista No ciclo de aprendizagem anterior você conheceu o método intuitivo o qual exige do projetista determinada experiência para propor soluções funcionais no desenvolvimento dos diagramas eletropneumáticos Você já sente segurança em aplicar o método intuitivo ou ainda sente que precisa de outra ferramenta teórica que possa apoiáloa na tarefa de propor um diagrama fun cional para implementar uma sequência de acionamento de atuadores Para avaliarmos o quanto o método intuitivo nos preparou para desafios de maior complexi dade iniciaremos este ciclo de aprendizagem com um desafio de teor técnico criando o diagrama do circuito de comando para a sequência ABACBC Apresente o diagrama de comando para a sequência solicitada e posteriormente você poderá comparar a solução que propôs com a solução criada pela utilização de um dos métodos que serão apresentados Utilize seu diário de bordo para registrar o diagrama de comando criado DIÁRIO DE BORDO 161 UNIDADE 8 O primeiro método que conheceremos neste ciclo de aprendizagem é o Método de Minimização de Contatos ou Cascata Elétrica ou ainda Método da Sequência Mínima Bonacorso 2011 traz que este método busca encontrar o circuito elétrico de controle considerando a utilização de válvulas bidirecionais duplo solenoide e assim necessita comandar a troca do sentido do fluxo de ar em ambas as direções Ainda este método reduz consideravelmente o número de relés auxiliares utilizados no comando elétrico sendo aplicado principalmente em circuitos sequenciais eletropneumáticos acionados por válvulas direcionais de duplo solenoide PARKER 2005 A descrição do método da minimização de contatos apresentada a seguir é uma compilação dos métodos propostos em Parker 2005 e Bonacorso 2011 Iniciase o método 1 identificando a sequência a ser executada por exemplo ABBA ABBABB 2 em seguida a sequência será dividida em grupossetores separando cada grupo sempre que houver repetição de uma letra grupos I II AB BA grupos I II III IV AB BA B B 3 definidos os grupos desenharemos a cascata elétrica dependendo do número de grupos criados com o número de relés auxiliares que será necessário sendo igual ao número de grupos 1 Por exemplo a cascata elétrica para dois grupos precisa de 2 1 relés auxiliares possuindo a estrutura apresentada na Figura 1 162 UNICESUMAR Figura 1 Cascata elétrica para dois grupos de acionamento Fonte o autor Com somente um relé auxiliar é possível controlar dois grupos No caso da Figura 1 o contato de NF de K1 mantém o grupo II energizado enquanto o grupo I está desenergizado e quando o relé for acionado o grupo I passa a estar energizado com o consequente desligamento do grupo II Na Figura 2 temos a representação da cascata elétrica para quatro grupos de acionamento que consequentemente necessitam de 4 1 3 relés auxiliares para sua implementação K1 K2 e K3 que serão energizados e retidos individualmente para alternar a energização de cada um dos setores também individualmente É possível observar na Figura 2 que os intertravamentos dos contatos são tais que o grupo IV depende somente do contato NF de K1 o grupo I depende do contato NA de K1 em série com o contato NF de K2 o grupo II da série dos contatos NA de K1 e K2 e do contato NF de K3 e o grupo III depende da série dos contatos NA de K1 K2 e K3 Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos do tipo NA e NF 163 UNIDADE 8 Figura 2 Cascata elétrica para quatro grupos de acionamento Fonte o autor Uma vez que o último movimento da sequência ocorre no último grupo com os três relés K1 K2 e K3 desligados somente o grupo IV está energizado por meio do contato NF de K1 Já o contato NA K1 man terá os grupos I II e III desligados e somente componentes do grupo IV estarão energizados Quando os relés K1 K2 e K3 forem desligados somente o grupo IV permanecerá energizado pelo contato NF de K1 Podemos concluir pelo que foi explanado anteriormente que a cascata elétrica não permite que dois grupos ou mais sejam energizados ao mesmo tempo evitando assim sobreposições de componentes O último passo 4 do método consiste em desenhar o circuito eletropneumático utilizando válvulas 52 vias duplo solenoide com a lógica de acionamento de grupos desenvolvida previamente Para apli carmos o método utilizaremos o exemplo de um mecanismo de mudança de esteiras transportadoras apresentado na Figura 3 Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos do tipo NA e NF 164 UNICESUMAR Figura 3 Sequência de acionamento dos atuadores cilindros A e B do mecanismo de mudança de esteiras Fonte adaptada de Bonacorso 2011 O arranjo dos atuadores que serão acionados para gerar a sequência proposta está representado na Figura 4 com a presença de dois atuadores de dupla ação acionados por eletroválvula 52 vias duplo solenoide Descrição da Imagem a figura mostra dois atuadores que mudam caixas de uma esteira para outra 165 UNIDADE 8 Figura 4 Arranjo com dois atuadores pneumáticos Fonte o autor O funcionamento do dispositivo assim como podemos observar na Figura 1 é tal que Passo 1 o avanço do atuador A A posicionará a caixa de produtos localizada na esteira inferior em frente ao atuador B Passo 2 quando o atuador B avançar B a caixa será posicionada no início da esteira superior Passo 3 o atuador B retorna à sua posição inicial B Passo 4 o atuador A retorna à sua posição inicial A encerrando a sequência Então temos a definição da sequência indireta ABBA sendo esta a primeira etapa do método Como segunda etapa do método da minimização de contatos dividiremos a sequência em grupos ou setores nos quais não poderá haver avanço e retorno de um mesmo atuador AB AB I II Neste caso temos dois grupos sendo o grupo I em que os dois atuadores avançam e o grupo II em que os dois atuadores recuam Com dois grupos sabemos que precisaremos de 2 1 1 relé auxiliar para comandar o acionamento de grupos utilizando a cascata elétrica apresentada na Figura 1 Na Tabela 1 compilamos os passos que devem ocorrer na sequência relacionando os comandos elétricos com os acionamentos correspondentes Descrição da Imagem a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito pneumático acionados por válvulas do tipo 52 vias duplo solenoide 166 UNICESUMAR Passo Comando Acionamento 1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I 2 Energização do grupo I A 3 Sensor S1 B 4 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II 5 Energização do grupo II B 6 Sensor S2 A 7 Sensor S0 Fim do ciclo Tabela 1 Passos de execução para a sequência ABBA Fonte o autor Seguindo os passos propostos na Tabela 1 podemos desenvolver o diagrama do circuito eletropneu mático que executa a sequência solicitada Neste caso estamos executando a terceira e quarta etapa do método de minimização de contatos que correspondem a desenhar a cascata elétrica e o diagrama correspondente o qual está presente na Figura 5 Figura 5 Diagrama eletropneumático correspondente à sequência indireta ABBA desenvolvido pelo método da minimi zação de contatos Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides 167 UNIDADE 8 Observando a Figura 5 verificamos que inicialmente o contato NA 13 14 de K1 mantém o grupo I da cascata desligado enquanto o contato NF 1 2 de K1 mantém o grupo II da cascata energizado Porém os solenoides deste grupo estão desenergizados pela ação do contato NF do sensor S0 que está acionado uma vez que o atuador A encontrase recuado Ao acionarmos o botão B1 pulso a bobina do relé K1 será energizada e haverá a retenção de K1 que por meio de seu contato fechado desenergizará o grupo II e energizará o grupo I por meio de seu contato NA 23 24 realizando o movimento A Com o avanço do atuador A o sensor S1 é ativado e habilita o avanço do atuador B realizando o movimento B que consequentemente acionará o sensor S3 e este desliga a retenção do relé K1 Com a retenção desligada o contato NF de K1 volta a fechar energizando o grupo II e assim o retorno do atuador B B será habilitado por meio de S0 e ao final do retorno de B o sensor S2 habilita o retorno do atuador A A concluindo o ciclo Nosso próximo exemplo de aplicação do método da minimização de contatos será desenvolvido para a seguinte sequência dos atuadores ACBBCA observando que os termos entre parên teses indicam que o recuo dos mesmos deve ocorrer simultaneamente neste caso os atuadores B e C recuarão ao mesmo tempo Iniciamos com a identificação da sequência sendo ela do tipo indireta ACB BCA e em seguida dividimos a sequência em grupos de acionamento identificando o grupo I ACB e o grupo II B CA O arranjo de atuadores está representado na Figura 6 Figura 6 Arranjo com três atuadores pneumáticos Fonte o autor Na Tabela 2 apresentamse os passos relativos à execução da sequência de acionamento dos atuadores pneumáticos Descrição da Imagem a figura mostra três atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito pneumático acionados por válvulas do tipo 52 vias duplo solenoide 168 UNICESUMAR Passo Comando Acionamento 1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I 2 Energização do grupo I A 3 Sensor S1 C 4 Sensor S5 B 5 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II 6 Energização do grupo II BC 7 Sensor S2 e S4 A 8 Sensor S0 Fim do ciclo Tabela 2 Passos de execução para a sequência ACBBCA Fonte o autor Seguindo os passos propostos na Tabela 2 podemos desenvolver o diagrama do circuito eletropneu mático que executa a sequência solicitada Neste caso estamos executando a terceira e quarta etapas do método de minimização de contatos que correspondem a desenhar a cascata elétrica e o diagrama correspondente o qual está presente na Figura 7 Figura 7 Diagrama eletropneumático correspondente à sequência indireta ACBBCA desenvolvido pelo método da minimização de contatos Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides 169 UNIDADE 8 Agora estudaremos o segundo método para projetar os circuitos eletropneumáticos o método da Maxi mização de contatos ou passo a passo Segundo Bonacorso 2011 este método tem o objetivo de encon trar um circuito elétrico de controle considerando válvulas eletropneumáticas unidirecionais simples solenóide necessitando somente de um comando para trocar o sentido do fluxo de ar retorno por mola Já no catálogo técnico PARKER 2005 o método da maximização de contatos é apresentado considerandose a utilização tanto de válvulas unidirecionais como bidirecionais destacando que o método pode ser aplicado com segurança em todo e qualquer circuito sequencial eletropneumático No método da maximização de contatos ou cadeia estacionária também dividimos a sequência em grupos porém agora cada grupo poderá comandar um único movimento de um atuador E uma vez que cada letra da sequência corresponde a um atuador o número de grupos será igual ao número de letras da sequência proposta Como exemplo uma sequência com dois atuadores que avançam e retornam uma única vez durante um ciclo solicita quatro movimentos e consequentemente quatro grupos Destacase também que no método da maximização de contatos o número de relés auxiliares necessários para implementar o diagrama eletropneumático é sempre igual ao número de grupos 1 PARKER 2005 Basicamente o Método da Minimização de contatos passa pela geração da cascata elétrica a qual aciona os grupos na ordem solicitada e dentro destes grupos utilizamos lógicas de intertravamento para acionar os atuadores na ordem desejada Neste Podcast conversaremos sobre a aplicabilidade prática dos métodos de projetos para circuitos eletropneumáticos englobando desde o método intuitivo discutido na unidade de estudos anterior até os métodos da maximização e minimização de contatos apre sentados nesta unidade buscando relacionar situações reais que encontramos na indústria as quais influenciam diretamente na es colha de um ou outro método Considerando sempre que a forma como um circuito eletropneumá tico assim como qualquer outra implementação industrial depende sempre de fatores adicionais como tempo manutenibilidade e custo 170 UNICESUMAR Começaremos o estudo do método da maximização de contatos criando o diagrama para a sequência AABB utilizaremos válvulas 52 vias duplo solenoide prevendo um arranjo de atuadores conforme o que foi apresentado na Figura 4 sendo esta sequência do tipo indireta com quatro acionamentos e consequentemente ela será dividida em quatro grupos Ainda a Tabela 3 traz os passos previstos para execução da sequência que foi proposta Passo Comando Acionamento Relé 1 Botão B1 A K1 2 Sensor S1 A K2 3 Sensor S0 B K3 4 Sensor S3 B K4 5 Sensor S2 Fim do ciclo K5 Tabela 3 Passos de execução para a sequência AABB utilizando o método da maximização de contatos Fonte o autor Podemos observar na Tabela 3 que assim como preconizado pelo método foram necessários cinco relés auxiliares para a implementação correspondendo ao número de grupos 4 1 A implementação do circuito eletropneumático está na Figura 8 Figura 8 Diagrama eletropneumático correspondente à sequência indireta AABB desenvolvido pelo método da maxi mização de contatos Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides 171 UNIDADE 8 Para consolidarmos nosso conhecimento sobre o método da cadeia estacionária desenvolveremos mais um exemplo um sistema de paletização de tintas utiliza um arranjo com três atuadores pneu máticos X Y e Z de simples ação e retorno por mola e uma garra pneumática G também de sim ples ação fechando quando é acionada e abrindo por efeito de mola O funcionamento do sistema é tal que a sequência eletropneumática a ser executa da é ZGZXYZGZYX observando que o atuador Y deve iniciar o ciclo atuado Analisando o exemplo anterior é possível comparar a funcionalidade dos métodos da minimiza ção x maximização de contatos A partir deste ponto você já tem subsídios para escolher entre um ou outro método Particularmente considero o método da maximização mais simples de ser compreendido e aplicado didaticamente porém ele apresenta soluções que demandam número maior de componentes em termos de aplicações práticas E você alunoa o que achou destes métodos REALIDADE AUMENTADA E aí interessouse pelo recurso tecnológico apresen tado anteriormente Ele teve a intenção de facilitar a sua aprendizagem e tornar o seu entendimento sobre os assuntos abordados nesta disciplina mais dinâmico Vamos conferir mais um desses recursos Neste vídeo trago para você um ambiente de simulação alternativo o CADeSIMU software gratuito que permite simular os circuitos eletrop neumáticos desenvolvidos em nossos ciclos de estudos Verificaremos uma pequena aplicação para avançar e recuar um atuador permitindo que você utilize o software posteriormente para simular os demais circuitos e diagramas que desenvolvemos no decorrer das unidades 172 UNICESUMAR A sequência a ser executada é do tipo indireta com dez acionamentos individuais porém o último avanço de Y e recuo de X podem ser executados simultaneamente Assim temos nove grupos ZG ZXYZGZYX de acionamentos que demandarão dez relés auxiliares para implementação do diagrama O arranjo de atuadores está representado na Figura 9 observando que a simbologia utilizada no mesmo é a disponibilizada no simulador CADeSIMU Figura 9 Arranjo com três atuadores pneumáticos e uma garra Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra três atuadores do tipo simples ação com retorno por mola e um atuador do tipo garra acionados por válvulas do tipo 32 vias simples solenoide e retorno por mola 173 UNIDADE 8 Os passos que devem ser seguidos para gerar a sequência estão apresentados na Tabela 4 Passo Comando Acionamento Relé Energização do comando Y 1 Botão B1 Z K1 2 Sensor z1 G K2 3 Sensor g1 Z K3 4 Sensor z0 X K4 5 Sensor x1 Y K5 6 Sensor y0 Z K6 7 Sensor z1 G K7 8 Sensor g0 Z K8 9 Sensor z0 YX K9 10 Sensores y1 e x0 Fim do ciclo K10 Tabela 4 Passos de execução para a sequência ZGZXYZGZYX utilizando o método da maximização de contatos Fonte o autor O diagrama que implementa a sequência proposta está apresentado na Figura 10 Observe que além dos dez relés utilizados para implementar a sequência de acionamento foram utilizados dois relés adicionais para detectar o acionamento dos sensores z0 recuo do atuador Z e z1 avanço do atuador Z A utilização destes relés é necessária pois cada um destes sensores é utilizado em mais de um mo mento na cadeia estacionária e então como o contato do sensor é único fisicamente e utilizamos no lugar do mesmo contatos do relé auxiliar 174 UNICESUMAR Figura 10 Diagrama eletropneumático correspondente à sequência indireta ZGZXYZGZYX desenvolvido pelo método da maximização de contatos Fonte o autor Os métodos da minimização de contatos e da maximização de contatos da mesma forma que o mé todo intuitivo apresentado no ciclo de aprendizagem anterior permitem solucionar diversos tipos de problemas relacionados aos comandos elétricos aplicados em eletropneumática eletrohidráulica e ainda em outros ramos da automação Os dois métodos apresentados neste ciclo são sistemáticos e permitem soluções funcionais mesmo para circuitos de alta complexidade fato este que proporciona ao engenheiro um conjunto de recursos que pode ser aplicado em projetos reais de automação Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides 175 MAPA MENTAL Agora é o momento de você demonstrar os conhecimentos adquiridos em seus estudos Desen volva um Mapa Mental considerando os principais itens apresentados nesta unidade A seguir trago para você uma sugestão que servirá como ponto de partida para o desenvolvimento do seu mapa Foquei nos métodos apresentados minimização e maximização de contatos e nas carac terísticas dos mesmos Desenvolva seu mapa a partir desta ideia ou crie com uma ideia similar Descrição da Imagem neste Mapa Mental temos a descrição dos métodos da minimização e maximização de conta tos e de características intrínsecas aos mesmos como é o caso do número de relés auxiliares utilizado em cada método 176 AGORA É COM VOCÊ 1 Sabese que determinado circuito eletropneumático possui três atuadores e confor me avaliação do engenheiro responsável pelo projeto o método utilizado para criar o diagrama de comando será o da minimização de contatos Após analisar a sequência a ser realizada pelos atuadores constatouse que ela gera cinco grupos de acionamento Assim solicitase que você apresente o diagrama da cascata elétrica para acionar estes cinco grupos 2 Para o mecanismo de mudança de esteiras apresentado na Figura 3 o supervisor de produção da fábrica quer realizar um teste para verificar a possibilidade de aprimorar o processo recuando os dois atuadores simultaneamente Assim a sequência de aciona mento prevista passa a ser ABBA a qual continua se classificando como sequência indireta e portanto pode ser projetada pelo método da minimização de contatos Sua tarefa é analisar esta sequência aplicar o método na mesma e apresentar o diagrama eletropneumático correspondente 3 Ao analisar um molde de injeção plástica o engenheiro responsável pelo equipamen to definiu a necessidade de utilizar dois atuadores pneumáticos de dupla ação como itens auxiliares na remoção da peça injetada Assim após o resfriamento da peça os três atuadores devem ser acionados seguindo a sequência ABAABA Sua tarefa é desenvolver o diagrama eletropneumático para efetuar esta sequência sabendo que os atuadores são do tipo dupla ação acionados por válvulas do tipo 52 vias duplo solenoide Observação utilize o método da minimização de contatos para desenvolver o diagrama eletropneumático 4 Retomando o diagrama desenvolvido para a sequência AABB pelo método da cadeia estacionária apresentado na Figura 8 modifiqueo considerando agora que as válvu las utilizadas serão do tipo 52 vias simples solenoide e retorno por mola Apresente o diagrama modificado 5 Retomando o diagrama desenvolvido para a sequência indireta ZGZXYZGZYX apresentada na Figura 10 considere substituir todos os atuadores simples ação e re torno por mola por atuadores de dupla ação como apresentado na Figura 11 177 AGORA É COM VOCÊ Figura 11 Arranjo com três atuadores pneumáticos e uma garra Fonte o autor Recrie o diagrama para acionar os atuadores na sequência solicitada considerando as modificações apresentadas 6 Os métodos de desenvolvimento de circuitos eletropneumáticos apresentados neste ciclo de aprendizagem são fundamentais para a área de projetos eletropneumáticos e consequentemente para a área da automação Conceitue os métodos da minimização e da maximização de contatos com base no material que foi apresentado neste ciclo de aprendizagem Descrição da Imagem a figura mostra três atuadores do tipo dupla ação e um atuador do tipo garra acio nados por válvulas do tipo 52 vias duplo solenoide MEU ESPAÇO 9 Neste ciclo de aprendizagem conheceremos o CLP Controlador Lógico Programável e verificaremos como este dispositivo pode ser utilizado para ampliar as possibilidades de automação em circuitos eletropneumáticos Introdução à Programação de Controladores Lógicos Programáveis Dr Taiser Tadeu Teixeira Barros Me Imar de Souza Soares Junior 180 UNICESUMAR Nos circuitos eletropneumáticos que estudamos nos ciclos de aprendizagem anteriores toda a lógica de comando é realizada por meio de retenções e intertravamentos elétricos implementados com relés auxiliares e contatos elétricos que acionam as solenoides das eletroválvulas de comando Mas se pu dermos criar a lógica de comando por software quais as vantagens desta implementação Você já sabe como os circuitos eletropneumáticos executam sequências de acionamento assim se utilizar um método como o da cadeia estacionária que você aprendeu no ciclo de aprendizagem anterior poderia descrever os passos a serem implementados no método E ao descrever os pas sos do método você poderia utilizar os mesmos para criar um programa que é uma sequência de comandos a serem interpretados por um sistema computacional assim como computador smartphone microcontrolador ou Controlador Lógico Programável Quantos programas softwares você utiliza no seu dia a dia Todos os aplicativos do seu Smar tphone são programas Quando você assiste a uma série no Netflix pede um lanche pelo iFood ou se diverte jogando está interagindo com um programa Ainda quando você faz uma pesquisa no Google escreve um texto no Word ou envia uma mensagem pelo Whatsapp está utilizando recursos disponíveis graças a programas de computador Qual ou quais os programas de computador eou aplicativos que são mais úteis para você em seu cotidiano Como você imagina que um programa de computador possa auxiliar no dia a dia de uma indústria Faça um relato sobre os softwares que você utiliza em seu contexto de estudos trabalho ou lazer anotando seu relato no Diário de Bordo DIÁRIO DE BORDO 181 UNIDADE 9 Um programa de computador pode ser escrito em diversas linguagens como C C JAVA e Python Estas linguagens podem ser executadas em diferentes hardwares sendo o componente fundamental do hardware o processador que executa o programa O processador está localizado na CPU do inglês Central Processing Unity ou UCP Unidade Central de Processamento que é o cérebro de um computador realizando suas funções matemáticas lógicas e de processamento de dados STALLINGS 2009 Nos ambientes industriais um equipamento de controle que representa uma das tecnologias mais amplamente utilizadas PETRUZELLA 2014 é o Controlador Lógico Programável CLP ou PLC do inglês Programmable Logic Controller O CLP assim como outros sistemas compu tacionais possui uma CPU e a capacidade de processar um programa que pode por exemplo ter sido desenvolvido para comandar um sistema eletropneumático O CLP foi uma solução alternativa aos quadros de comando implementados com lógica ao relé que amplamente utilizado na indústria automotiva Proporcionou dinamismo ao possibilitar que a lógica de controle fosse programada em vez de implementada fisicamente conexões elétricas dos conduto res Petruzella 2014 define o CLP como um computador digital utilizado no controle de máquinas e projetado para funcionar em um ambiente industrial diferentemente de um computador pessoal 182 UNICESUMAR utilizado em ambientes residenciais e comerciais Adicionalmente Lamb 2015 diz que o CLP é essencialmente um computador digital que serve para controlar um processo eletromecânico Na Figura 1 a representação do CLP traz um conjunto de entradas e saídas com as seguintes características Entradas a digitais geradas por sinais discretos verdadeirofalso ou 01 de botoeiras finais de curso ou sensores discretos b analógicas geradas por dispositivos específicos como sensores de temperatura pressão ou nível que trabalham com um sinal de tensão 0 10 V ou corrente 0 20 mA 4 20mA proporcional à grandeza medida Saídas as quais também podem ser digitais acionamento de bobinas e de sinalizadores ou analógicas sinal em tensão ou corrente para acionamento de um drive Figura 1 Detalhes da estrutura de um CLP Fonte adaptada de Petruzella 2014 Descrição da Imagem a figura mostra um bloco azul à esquerda representando entradas de um CLP um bloco central cinza representando a CPU do CLP e à direita outro bloco azul representando as saídas do CLP 183 UNIDADE 9 Na Figura 1 é possível identificar a presença da CPU do CLP responsável por conectar as entradas e as saídas por meio da lógica de programação A execução do programa acontece em ciclos de SCAN do CLP nos quais ocorre a leitura das entradas a interpretação da lógica de programação e a atualização das saídas Para programarmos os CLPs podemos selecionar uma das cinco linguagens de programação padronizadas pela norma IEC 611313 JOHN 2010 ST Structured Text Texto Estruturado IL Instruction List Lista de Instruções LD LADDER FBD Function Block Diagram Diagrama de blocos ou SFC Sequential Function Chart Diagrama de FluxoGrafcet Para o desenvolvimento das atividades que serão apresentadas nesta unidade de estudos ado taremos a linguagem LADDER a qual é semelhante aos diagramas elétricos e é considerada uma das linguagens de programação de CLPs mais populares PETRUZELLA 2014 Ladder escada em inglês é uma referência ao formato do diagrama gerado pela programação no formato de uma escada cujas laterais são os barramentos de alimentação e os degraus são os elementos como contato bobinas e blocos Para obter o diagrama ladder rotacionaremos o do diagrama elétrico 90º no sentido antihorário assim como apresentado na Figura 2 Figura 2 Diagrama elétrico x Diagrama Ladder Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra linhas na vertical e na horizontal com símbolos representando contato do tipo NA e NF na simbologia elétrica e ladder Podemos observar na Figura 2 que o diagrama elétrico 1 foi rotacionado 90º no sentido antihorário 2 e abaixo deste foi apresentado o diagrama ladder 3 gerado no Codesys que será um dos ambientes de programação utilizado para gerar os exemplos discutidos nesta unidade de estudos A conversão entre o diagrama elétrico e o diagrama ladder é intuitiva basicamente é necessário conhecer a equivalência entre as simbologias elétrica e ladder assim como apresentado na Tabela 1 Destacando que na tabela são apresentados os três elementos base dos diagramas elétricos contatosbotões NA e NF e bobinasolenoide 185 UNIDADE 9 Figura 3 Arranjo com dois atuadores pneumáticos de dupla ação Fonte o autor As solenoides Y1 e Y2 da mesma forma que os sensores finais de curso apresentados na Figura 3 foram conectados no CLP conforme apresentado na Figura 4 Descrição da Imagem a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito pneumático acionados por válvulas do tipo 52 duplo solenoide Descrição da Imagem a figura mostra um retângulo com letras I na parte supe rior representando as en tradas de um CLP nas quais estão conectados a botoeira e os sensores e letras Q na parte inferior representan do as saídas nas quais estão conectados os sensores S0 S1 S2 e S3 e as solenoides Y1 Y2 Y3 e Y4 Figura 4 Conexões das eletrovál vulas solenoides com o Controla dor Lógico Programável Fonte o autor 186 UNICESUMAR Utilizaremos o procedimento de observar o diagrama elétrico do comando e transformaremos este no diagrama ladder assim o comando eletropneumático que gera a sequência ABBA para os atuadores da Figura 2 está na Figura 5 Figura 5 Diagrama eletropneumático para gerar a sequência indireta ABBA Fonte o autor Imaginando agora que se efetuarmos a rotação do diagrama elétrico da Figura 4 em 90 no sentido antihorário e convertemos cada elemento do diagrama elétrico no seu correspondente elemento do diagrama ladder obtemos a representação da Figura 5 Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides 187 UNIDADE 9 Figura 6 Diagrama ladder para gerar a sequência indireta ABBA Fonte o autor Uma das grandes vantagens em utilizar um Controlador Lógico Programável como elemento de controle de um sistema eletropneumático é a facilidade de implementar uma nova lógica bastando para isto que seja alterado o diagrama ladder software sem a necessidade da modificação do sistema físico cabeamento e conexões Exemplificando a facilidade de alterar uma lógica no CLP vamos supor que a sequência implemen tada na Figura 5 precise de uma alteração a transição entre o avanço do atuador B B e o recuo do mesmo B terá uma temporização de três segundos AB espera três segundos BA Assim como mencionado as conexões físicas cabeamento do CLP com sensores e eletroválvulas não precisam ser alteradas mantendose o que foi apresentado na Figura 4 O novo diagrama ladder com a alteração solicitada está na Figura 6 onde podemos observar a pre sença de um temporizador TON0 do tipo TON que implementa a temporização de três segundos entre os movimentos B e B A norma IEC 611313 especifica três tipos de temporizadores o TP Pulse Timing Temporizador de Pulso o TON Ondelay Timing Temporizador com retardo na energização e o TOF Offdelay Timing Temporizador com retardo na desenergização O tipo TON foi escolhido para este exemplo pois é o tipo de temporizador mais comumente utili zado na programação de CLPs PETRUZELLA 2014 e oferece mais facilidade de compreensão dos conceitos de temporização Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas verticalmente gerando o formato de uma escada e nos degraus da escada estão representados contatos e bobinas 188 UNICESUMAR Figura 7 Diagrama ladder para gerar a sequência AB3sBA Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas verticalmente gerando o formato de uma escada e nos degraus da escada estão representados contatos bobinas e um temporizador REALIDADE AUMENTADA Acionar um atuador dupla ação por meio de um CLP Os temporizadores disponíveis nos CLPs oferecem a mesma função que os temporizadores eletrônicos e adicionalmente trazem vantagens como maior precisão e repetibilidade PETRUZELLA 2014 Para compreender o funcionamento do temporiza dor TON apresentado na Figura 6 conheceremos suas conexões IN entrada que habilita o tempo rizador PT Preset Time tempo programado no temporizador para programar um tempo deter minado utilizamos Ttempo assim por exemplo T3s estabelece temporização de três segundos Q é a saída do temporizador que estará ligada após transcorrido o tempo programado 189 UNIDADE 9 Quando o temporizador tiver sua entrada IN ligada é iniciada a temporização e após o tempo pro gramado a saída Q será ligada Se durante a temporização a entrada IN for desligada o tempo atual transcorrido é zerado e a saída Q não liga caso contrário após o tempo programado a saída Q liga e assim permanece até o instante em que a entrada IN for desligada Outro dispositivo que amplia as possibilidades de modificação da lógica de acionamento com a uti lização dos CLPs é o contador que é similar ao temporizador porém é acionado por eventos gerados na programação ou externos ao CLP PETRUZELLA 2014 Os tipos de contadores disponíveis nos CLPs conforme indicado na norma IEC 611313 são o contador crescente CTU UP Counter o contador decrescente CTD DOWN Counter e o contador crescentedecrescente CTUD UPDOWN Counter Vamos supor que será necessário repetir uma sequência ou parte da mesma um determinado nú mero de vezes por exemplo executaremos a sequência ABBA cinco vezes após o início da mesma observando que os arranjos físicos do sistema são os mesmos que foram apresentados previamente nas Figuras 3 e 4 190 UNICESUMAR Para implementar a contagem de quantas vezes a sequência foi realizada utilizar um contador crescente Up Counter o qual possui as seguintes conexões CU Count Up sempre que for detectado um pulso nesta conexão o contador incrementará sua contagem em uma unidade RESET leva a contagem atual do contador CV a zero quando energizada PV Preset Value valor programado de contagem para o qual a saída Q do contador será ligada Q saída do contador ligada sempre que o valor de contagem CV for maior ou igual ao valor de preset PV e CV Count Value valor atual da contagem O diagrama ladder que implementa a contagem de cinco vezes para a sequência ABBA está na Figura 7 Neste Podcast trago para você uma discussão sobre as aplicações do controlador lógico programável no contexto industrial tratando de tópicos como histórico tipos de aplicações e um pouco de minha experiência com este equipamento que é amplamente empregado no controle de máquinas e processos Descrição da Imagem a fi gura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuí das verticalmente gerando o formato de uma escada e nos degraus da escada estão representados conta tos bobinas temporizador e contador Figura 8 Diagrama ladder para gerar contar as repetições da se quência ABBA Fonte o autor 191 UNIDADE 9 No diagrama da Figura 7 podemos observar que ao pulsar o botão B1 a bobina start é setada permitindo que o contato do sensor S0 acione a solenoide Y1 realizando o movimento A A sequência de movimentos segue até o retorno do atuador A A sendo que neste momento o acionamento do sensor S0 incrementará a contagem de CTU0 e quando a contagem atingir o valor cinco a saída Q será acionada resetando a bobina start e também resetando a contagem É importante observar a presença do bloco de detecção de borda de subida RTRIG que possui a fun ção de detectar somente transições pulsos do contato de S0 pois caso contrário no início do programa como S0 inicia acionado devido ao atuador A estar recuado já teríamos um incremento na contagem Neste vídeo trago a você uma pequena introdução à utilização do Codesys um ambiente de programação que disponibiliza as lingua gens da norma IEC 611313 incluindo a linguagem ladder Os exemplos apresentados nesta unidade de estudos foram desen volvidos no codesys e assim conhecer este ambiente vai lhe apri morar a compreensão dos exemplos e das atividades disponibiliza dos nesta unidade 192 UNICESUMAR No ciclo de aprendizagem anterior um dos métodos que estudamos foi o da minimização de contatos Para fins de comparação retomaremos um arranjo de atuadores que foi utilizado como exemplo apre sentado na Figura 8 e desenvolveremos o acionamento da sequência ACBBCA utilizando o método intuitivo Figura 9 Arranjo com três atuadores pneumáticos Fonte o autor Para acionar os atuadores na sequência solicitada eles estarão conectados ao CLP conforme indicado na Figura 9 com os sensores de posição do atuador conectados às entradas e as solenoides conectadas nas saídas do CLP Descrição da Imagem a figura mostra três atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito eletropneumático pneumático acionados por válvulas do tipo 52 vias duplo solenoide 193 UNIDADE 9 Figura 10 Conexões dos sensores e das eletroválvulas solenoides com o Controlador Lógico Programável Fonte o autor O diagrama ladder apresentado na Figura 10 implementa o acionamento dos atuadores conforme a sequência solicitada ACBBCA Descrição da Imagem a figura mostra um retângulo com letras I na parte superior representando as entradas de um CLP nas quais estão conectados uma botoeira e sensores e letras Q na parte inferior representando as saídas nas quais estão conectados os sensores S0 S1 S2 S3 S4 e S5 e as solenoides Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 e Y6 O diagrama ladder proposto na Figura 10 foi desenvolvido de forma intuitiva Se utilizarmos agora o método da minimização de contatos obteremos um diagrama mais otimizado 194 UNICESUMAR Figura 11 Diagrama ladder para comandar três atuadores na sequência ACBBCA Fonte o autor Se utilizarmos o método da minimização dos contatos para projetar nosso diagrama ladder podemos seguir a sequência de passos especificada na Tabela 1 Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas verticalmente gerando o formato de uma escada e nos degraus da escada estão representados contatos bobinas temporizador e contador 195 UNIDADE 9 Passo Comando Acionamento 1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I 2 Energização do grupo I A 3 Sensor S1 C 4 Sensor S5 B 5 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II 6 Energização do grupo II BC 7 Sensor S2 e S4 A 8 Sensor S0 Fim do ciclo Tabela 2 Passos de execução para a sequência ACBBCA Fonte o autor Seguindo os passos propostos na Tabela 1 desenvolvemos nosso diagrama ladder apresentado na Figura 11 Figura 12 Diagrama ladder para comandar três atuadores na sequência ACBBCA desenvolvido pelo método da mi nimização dos contatos Fonte o autor Descrição da Imagem a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas verticalmente gerando o formato de uma escada e nos degraus da escada estão representados contatos e bobinas 196 UNICESUMAR Podemos observar que o diagrama da Figura 11 pos sui somente uma memória auxiliar denominada start a qual realiza o cascateamento do programa em dois grupos porém usando uma memória em substituição ao relé auxi liar utilizado na implemen tação física O conhecimento de dispo sitivos programáveis permite ao engenheiro ampliar sua capacidade de automatizar processos uma vez que por meio da programação é possí vel implementar lógicas mais complexas do que aquelas cria das somente com utilização de comandos elétricos O CLP é um dispositivo que traz a pos sibilidade da criação de pro gramas utilizando o diagrama ladder que possui similarida de com os diagramas elétricos e consequentemente com os diagramas eletropneumáticos permitindo aplicação direta dos conceitos apresentados neste ciclo de aprendizagem no cotidiano da indústria 197 MAPA MENTAL Agora é o momento de você demonstrar os conhecimentos adquiridos nesta unidade de estu dos Desenvolva um Mapa Mental considerando os comandos referentes ao diagrama ladder utilizados nos exemplos apresentados Como sugestão você pode trazer as características dos temporizadores e contadores assim como proponho no exemplo a seguir o qual você pode utilizar como referência Instruções de temporização e contagem Contadores CTU Temporizador TON Conexões Conexões Como funciona Como funciona Cu Q completar PT completar IN entrada do temporizador habilita o funcionamento Fonte o autor 198 AGORA É COM VOCÊ 1 Assim como foi possível observar nas Figuras 4 e 5 o diagrama ladder é praticamente igual ao diagrama elétrico observando somente as simbologias de cada um dos tipos de diagrama Cite uma vantagem da utilização de um CLP para comandar um circuito eletropneumático em vez de utilizar um comando somente elétrico implementado com bobinas e contatos 2 O esquema com os atuadores eletropneumáticos apresentados na Figura 4 será utilizado para automatizar um processo de estampagem para o qual é necessário implementar a sequência indireta com temporização entre acionamentos A2sB2sBA Apre sente o diagrama ladder correspondente utilizando temporizadores do tipo TON para implementar a lógica solicitada 3 Considerando que somente o atuador A do arranjo de atuadores apresentado na Figura 3 precisa ser testado foi solicitado a você engenheiro programador do sistema desenvolver o diagrama ladder que acionará o atuador na sequência A 2s A sendo realizada três vezes após o acionamento de uma botoeira B1 Observação para este caso não é permitida a utilização do contato de detecção de borda RTRIG Sua tarefa consiste em apresentar o diagrama ladder que efetua o acionamento dos atuadores na sequência solicitada 4 Para os atuadores A e B apresentados no arranjo da Figura 3 conectados ao CLP con forme apresentado na Figura 4 é solicitado projetar o diagrama ladder para aciona mento dos mesmos conforme sequência indireta ABBA utilizandose o método da minimização de contatos Sua tarefa é analisar esta sequência aplicar o método na mesma e apresentar o diagrama ladder correspondente 5 Para o diagrama ladder desenvolvido na Atividade 4 considere agora que será neces sário adicionar uma temporização de três segundos entre o momento em que ocorre o avanço do atuador B movimento B e o momento em que ocorre o recuo dos atuadores B e A movimento simultâneo BA Apresente a modificação necessária no diagrama que foi desenvolvido na atividade 4 6 Ainda com relação à sequência indireta ABBA utilizada nas atividades 4 e 5 so licitase que seja adicionada uma função de contagem que armazene quantas vezes os sensores S0 S1 S2 e S3 foram acionados durante a operação da máquina Se o número de acionamentos atingir 1000 deverá ser acionado um sinalizador Apresente a modificação necessária no diagrama ladder desenvolvido anteriormente nas ativi dades 4 e 5 199 REFERÊNCIAS UNIDADE 1 ECALCULO Um pouco da História da Trigonometria IMEUSP 2009 Disponível em http ecalculoifuspbrindexhtm Acesso em 7 maio 2021 GALVÃO M E E L SOUZA V H G de MIASHIRO P M A Transição das Razões para as Funções Trigonométricas Bolema Boletim de Educação Matemática São Paulo v 30 n 56 p 11271144 2016 OLIVEIRA C A C de Trigonometria o radiano e as funções Campina Grande Universidade Federal de Campina Grande 2014 OLIVEIRA R R de Trigonometria Brasil Escola 2021 httpsbrasilescolauolcombrmatema ticatrigonometriahtm Acesso em 7 maio 2021 UNIDADE 2 ABNT NBR ISO 1219 Sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos Símbolos gráficos e diagramas de circuitos Rio de Janeiro ABNT 2011 ROCHA C R MONTEIRO M A G Eficiência energética em sistemas de ar comprimido Rio de Janeiro EletrobrásProcel 2014 Disponível em httpsstaticportaldaindustriacombrmedia uploadsarquivosManualArComprimidopdf Acesso em 11 maio 2021 Referência OnLine 1 Em httpstemplodosanjoswordpresscomsignos Acesso em 11 maio 2021 UNIDADE 3 ABNT NBR 8400 Cálculo de equipamento para levantamento e movimentação de cargas Rio de Janeiro ABNT 1984 FIALHO A B Automação Hidráulica Projetos Dimensionamento e Análise de Circuitos São Paulo Érica 2006 MACINTYRE A J Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias Rio de Janeiro Guanabara 1990 PARKER HYDRAULICS Cilindros Hidráulicos Jacareí Parker Hannifin Ind Com Ltda 2005 Disponível em httpswwwparkercomparkerimagesbrdownloadhydraulicspdfhy2017brpdf Acesso em 12 maio 2021 200 REFERÊNCIAS UNIDADE 4 FIALHO A B Automação Hidráulica Projetos Dimensionamento e Análise de Circuitos São Paulo Érica 2006 FIALHO A B Automação Pneumática 7 ed São Paulo Érica 2012 I O S Fluid power systems and components Graphic symbols and circuit diagrams Geneva Suíça I O S 1995 PROENÇA A CAULLIRAUX H M NEVES M Sistemas Integrados de Produção no Brasil Situa ção Atual Causas e Perspectivas Produção Belo Horizonte v 6 n 1 p 83101 jul1996 Disponível em httpswwwscielobrjprodahFY8PH7HPtQyGnxRcQSBFvflangptformatpdf Acesso em 25 jun 2021 UNIDADE 5 I O S Fluid power systems and components Graphic symbols and circuit diagrams Geneva Suiça I O S 1995 PROENÇA A CAULLIRAUX H M NEVES M Sistemas Integrados de Produção no Brasil Situação Atual Causas e Perspectivas Produção Belo Horizonte v 6 n 1 p 83101 jul1996 Dis ponível em httpswwwscielobrjprodahFY8PH7HPtQyGnxRcQSBFvflangptformatpdf Acesso em 1 jul 2021 UNIDADE 6 FIALHO A B Automação pneumática projeto dimensionamento e análise de circuitos 7 ed São Paulo Érica 2011 TOCCI R J Sistema Digitais Princípios e aplicações 12 ed S l Pearson 2019 201 REFERÊNCIAS UNIDADE 7 BONACORSO N G NOLL V Automação Eletropneumática 11 ed São Paulo Editora Érica 2011 FIALHO A B Automação pneumática Projetos dimensionamento e análise de circuitos 7 ed São Paulo Editora Érica 2009 MAMEDE W F Apostila de Pneumática e Eletropneumática 3 ed Sertãozinho CefetSP 2008 UNIDADE 8 BONACORSO N G NOLL V Automação Eletropneumática 11 ed São Paulo Editora Érica 2011 FIALHO A B Automação pneumática Projetos dimensionamento e análise de circuitos 7 ed São Paulo Editora Érica 2009 PARKER Apostila M10022 BR Tecnologia Eletropneumática Industrial Jacareí Parker 2005 UNIDADE 9 JOHN KH TIEGELKAMP M IEC 611313 Programming Industrial Automation Systems 2nd ed New York Springer 2010 LAMB F Automação Industrial na Prática 1 ed Mc Graw Hill 2015 PETRUZELLA F Controladores Lógicos Programáveis 4 ed Porto Alegre AMGH 2014 STALLINGS W Arquitetura e Organização de Computadores 8 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2010 202 CONFIRA SUAS RESPOSTAS UNIDADE 1 1 C cos α cateto adjacente hipotenusa 42 cos 32 AC 42 AC cos 32 AC 4952 m 2 D 2 2 2 d 8 6 2 d 64 36 d 10 cm 203 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 3 C 2 2 2 AC AB BC 2 2 3 42 AC 5 m AC 4 C F P A F m a a v t v s t Ou seja a pressão possui como unidades fundamentais 2 kg m s 204 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 5 B Metros quadrados m² Q V t V A h base Ou seja a vazão possui como unidades fundamentais m3 s 6 C km3 quilôme tro3 hm3 hectôme tro3 dam3 decâmetro3 m3 metro3 dcm3 decímetro3 litro cm3 centíme tro3 mm3 milímetro3 1 0 0 0 Ou seja 1 dcm3 1000 cm3 205 CONFIRA SUAS RESPOSTAS UNIDADE 2 1 D As três frases apresentadas trazem conceitos que estão de acordo com os princípios que regem a área de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 2 A Apresenta a nomenclatura correta para uma válvula que possui três posições e cinco vias de acesso de ar em cada posição 3 E As duas primeiras frases estão corretas e a terceira incorreta já que por ter diferentes áreas no avanço e no retorno o atuador mesmo de forma mais lenta avançará 4 C Relaciona corretamente as colunas da esquerda e da direita trazendo na ordem a nomen clatura da válvula reguladora de fluxo unidirecional da válvula direcional 32 vias e por fim da válvula alternadora 5 D A frase correta passa a ser Fluídos hidráulicos são tidos como incompressíveis transferindo toda a potência gerada pela motobomba ao fluído em deslocamento Já os fluídos pneumáticos possuem alta compressibilidade tornandoos mais seguros de serem utilizados como elemento de transmissão de energia contudo limitam as forças possíveis de serem atingidas 6 C A frase correta passa a ser Estudar sobre sistemas hidráulicos e pneumáticos está direta mente relacionado a obtermos conhecimentos sobre automação mecânica primordial para o funcionamento de grande parte dos mecanismos existentes na indústria moderna Enquanto a pneumática estuda as propriedades físicas peso pressão elasticidades do ar e de outros gases a hidráulica foca no estudo de fluídos líquidos e de seus escoamentos através de dutos UNIDADE 3 1 D F P A F A retorno P retorno 2 1000 kgf A 80 kgf cm 2 Aretorno 125 cm 206 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Como A retorno êmbolo haste A A 2 2 A 4 4 êmbolo haste retorno D d π π 2 2 2 125 cm 4 êmbolo haste D d π Como haste êmbolo 1 d D 2 2 2 2 êmbolo êmbolo ð 1 125 cm D D 2 4 2 2 2 êmbolo êmbolo ð 1 125 cm D D 4 4 2 êmbolo2 ð 3 125 cm 4 D 4 2 êmbolo2 125 cm 059 D 2 2 êmbolo 125 cm D 059 Dêmbolo 46 cm E haste êmbolo 1 d D 2 haste 1 d 46 cm 2 dhaste 23 cm 207 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 2 B F P A F A retorno P retorno 2 2000 kgf A 80 kgf cm 2 Aretorno 25 cm Como A retorno êmbolo haste A A 2 2 A 4 4 êmbolo haste retorno D d π π 2 2 2 25 cm 4 êmbolo haste D d π Como haste êmbolo 1 d D 2 2 2 2 êmbolo êmbolo ð 1 25 cm D D 2 4 2 2 2 êmbolo êmbolo ð 1 25 cm D D 4 4 2 êmbolo2 ð 3 25 cm 4 D 4 2 25 cm 059 Dêmbolo2 208 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 2 2 êmbolo 25 cm D 059 Dêmbolo 65 cm E haste êmbolo 1 d D 2 haste 1 d 65 cm 2 dhaste 325 cm 3 E Vazão curso área tempo Q L A t Inicialmente precisamos calcular os valores de área de avanço e retorno dos atuadores como segue Avanço Retorno 2 avanço D A 4 π 2 2 D A 4 retorno d π 2 avanço 508 cm A 4 π 2 2 508 254 A 4 retorno π 2 Aavanço 2026 cm 2 Aretorno 1519 cm Na sequência calcularemos o tempo que os atuadores levam para avançar e recuar Como a vazão da bomba é igual a 30 lmin temos que a vazão da mesma após conversão vale 500 cm3s 209 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Avanço Retorno L A t avanço avanço Q L A t retorno retorno Q 2 avanço 3 50 cm 2026 cm t 500 cm s 2 3 50 cm 1519 cm t 500 cm retorno s avanço t 202 s avanço t 152 s Para definirmos a produção horária basta realizarmos o seguinte cálculo rodução horária 3600 s P somatório de tempo dos 4 movimentos rodução horária 1 atuador 2 atuador 3600 s P 202 s 152 s 202 s 152 s rodução horária 3600 s P 708 s Produção horária 508 peças 4 A Como a produtividade depende dos tempos necessários para que os atuadores realizem os ciclos de avanço e retorno e quanto menor tempo maior é a produtividade obtida temos tempo curso área vazão Pela fórmula podemos observar que para diminuirmos o tempo podemos reduzir o curso comprimento do atuador podemos reduzir a área do mesmo ou seja seu diâmetro ou ainda aumentarmos a vazão do sistema o que provavelmente acarretará a aquisição de uma bomba com maior capacidade 5 D Todas as alternativas apresentadas estão corretas e levam em conta os conceitos relacionados a fluidos e ao dimensionamento das redes que os comportam 6 A A temperatura é o elemento que possui influência direta no fator de fricção dependendo da qualidade interna do duto ou seja quanto menor a rugosidade menor será o aquecimento gerado e por conseguinte menor a influência deste elemento no cálculo da perda de carga total do sistema 210 CONFIRA SUAS RESPOSTAS UNIDADE 4 1 D Uma sequência direta é caracterizada por ter ambos os lados iguais e sem repetição de letras de um mesmo lado 2 B Como a válvula de simultaneidade elemento E tem função relacionada ao avanço do atuador 10 a numeração da válvula deverá iniciar com o mesmo número do atuador 1 e ter final par 3 D É uma válvula direcional que possui três posições e cinco vias de acesso de ar em cada uma ou seja uma válvula 53 vias A posição central da válvula não permite passagem de ar centro fechado e ela possui pilotagens e molas em ambos os lados 4 A A utilização de contadores normalmente fazse interessante em equipamentos que atuem com a possibilidade de ciclo contínuo ou seja em rotinas de trabalho em que o equipamento inicie sua sequência de trabalho e prossegue realizandoa indefinidamente ou até o aciona mento de um mecanismo que venha a parála 5 E Analisando o diagrama de movimentos podemos observar que a válvula 11 está sem alimen tação de ar e os finsdecurso 13 e 16 estão invertidos sobre o atuador B A seguir podemos analisar o diagrama contendo erros e na sequência o corrigido com detalhes das intervenções necessárias 211 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 6 A Os elementos apresentados são na sequência de cima para baixo válvula reguladora de fluxo unidirecional válvula de simultaneidade temporizador normalmente fechado contador de ciclos UNIDADE 5 1 B Como uma sequência indireta é caracterizada por ter os lados após dividida ao meio a res posta correta é a letra d B C A C A B B C A C A B 212 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 2 D O diagrama deve possuir no avanço do atuador A um rolete simples 22 no recuo de B um rolete escamoteável 13 e no avanço de B um rolete simples 23 3 D O número de setores de uma sequência indireta resolvida pelo método de cascata é igual à divisão da sequência algébrica em termos que não possuam letras repetidas O número de válvulas que comandam uma cascata é sempre igual ao número de setores menos um A B B C C D D A 4 A A resposta que atende ao correto preenchimento das lacunas é a que possui os termos es camoteáveis custo e facilidade de compreensão 5 B Sempre que um fim de curso está ligado ao avanço de um elemento de trabalho seu final é par e se estiver relacionado ao retorno do elemento de trabalho seu final será ímpar Des ta forma quando o atuador A avança ele deve acionar o fim de curso 22 pois este precisa avançar o atuador B O atuador B quando avança deve acionar o fim de curso 13 já que este iniciará o recuo de A Seguindo estes princípios temos o restante da numeração dos fins de curso desta sequência 6 E As falhas na montagem do equipamento são resultantes da falta da alimentação de ar da válvula direcional 21 do fim de curso 22 que deve ser escamoteável de retorno e do fim de curso 23 que deve estar posicionado no avanço do atuador C UNIDADE 6 1 A retenção elétrica referese a um comando que permite uma bobina permanecer energizada por meio da utilização dos contatos auxiliares que estão no corpo do próprio dispositivo a que pertence a bobina É utilizada quando há a necessidade de gerar um sinal como o pulso de um botão que será momentâneo e garantir que o elemento energizado permaneça energizado Já os intertravamentos são estruturas criadas com contatos auxiliares que habilitam ou não o acionamento de bobinas São utilizados por exemplo para evitar que duas bobinas sejam acionadas simultaneamente a fim de evitar um curto entre fases 2 Não pois a chave final de curso não está no caminho que interromperá a retenção elétrica Seria necessário modificar a posição do final de curso se fosse desejado que ele desligasse o comando assim como apresentado na figura a seguir A B A C A C B A 22 13 32 14 33 15 23 06 Setor I Setor II Setor III Setor IV 213 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 3 A forma mais simples de evitar o acionamento simultâneo de duas ou mais bobinas é utilizando o conceito de intertravamento elétrico que para o caso deste circuito pode ser implementado utilizando contatos do tipo normal fechado para cada uma das bobinas no caminho de ener gização da bobina contrária como representado na figura a seguir 214 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 4 Basta adicionar um botão do tipo NF no ramo de energização do circuito Na proposta repre sentada na figura a seguir quando o botão B0 for acionado todo o circuito será desenergizado 5 O comando elétrico proposto está representado na figura a seguir 215 CONFIRA SUAS RESPOSTAS A bobina de K1 que energiza M1 é acionada diretamente pela ação do botão B1 Já a bobina de K2 só será energizada se K1 estiver energizado devido à presença do contato NA de K1 antes da bobina de K2 E quando K2 é energizado a bobina do temporizador T0 é energizada simultaneamente e após três segundos K3 será energizada Qualquer um dos motores pode ser desligado pelo acionamento dos botões B01 B02 e B03 6 O comando elétrico proposto está representado na figura a seguir É possível verificar no comando proposto que ao acionarmos o botão B1 a bobina K1 energiza e retém o circuito ao mesmo tempo que a solenoide X é acionada Quando o atuador X avança seu sensor magnético x1 é ativado energizando o solenoide Y que aciona o sensor y1 ao avançar Assim o contator K2 é acionado e consequentemente o solenoide Y é desenergizado retor nando por mola e dando condição para que seu sensor y0 possa acionar K3 que desenergiza K1 e consequentemente desenergiza também o solenoide X e assim o atuador X recua por mola e encerra desligando o comando com o sensor x0 desenergizando K2 e K3 UNIDADE 7 1 O arranjo dos atuadores e das válvulas é tal qual o que foi apresentado previamente na Figura 6 e podemos iniciar nossa análise para este comando a partir do comando já desenvolvido e apresentado na Figura 2 observando que agora será necessário utilizar um relé para manter o atuador B avançado quando o atuador A recuar liberando o recuo de B somente quando o sensor S0 for acionado A adequação necessária ao comando está representada na Figura 9 216 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés e solenoides 2 O símbolo da válvula disponível conforme descrição da atividade está representado na Figura 10 sendo esta válvula uma representação de uma válvula física com a qual será utilizado um rolete escamoteável final de curso de contato elétrico que aciona no retorno do atuador Descrição de Imagem a figura mostra uma válvula eletropneumática com rolete acoplado Para facilitar a compreensão da atividade uma válvula de 52 vias duplo solenoide e um rolete escamoteável neste caso acoplado em um bloco pneumático estão presente na figura a seguir 217 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Descrição de Imagem a figura mostra uma válvula eletropneumática e um rolete Uma vez que o rolete será acionado no retorno do atuador preveremos o arranjo representado na figura seguinte no qual o rolete acionará o retorno do atuador A movimento A quando for detectado o recuo do atuador B Descrição de Imagem a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação acionados por uma válvula do tipo 52 vias duplo solenoide e a outra do tipo 52 vias simples solenoide acionada mecanicamente por rolete escamoteável Quando o atuador B retorna à sua posição de recuo o rolete escamoteável é acionado e assim libera o recuo do atuador A encerrando a sequência solicitada O diagrama de comando corres pondente está representado na figura a seguir 218 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés e solenoides 3 Após analisar cada uma das sequências concluise que AABB sequência do tipo indireta AABB sequência do tipo indireta correto pois ao dividirmos a sequência ao meio ficamos com repetição de letras em um mesmo lado e adicionalmente os termos gerados são diferen tes AA BB BABA sequência do tipo direta correto pois ao dividirmos a sequência ao meio ficamos com dois termos iguais BA BA ABAABA sequência do tipo indireta correto pois ao dividirmos a sequência ao meio ficamos com repetição de letras em um mesmo lado ABA ABA o que classifica a sequência como indireta ABCACB sequência do tipo direta incorreto pois ao dividirmos a sequência ao meio ficamos com termos diferentes ABC ACB 4 Para garantir que o comando de ciclo desligará automaticamente no caso de uma queda de energia podemos utilizar um circuito de retenção e com um contato do relé auxiliar habilitar o ciclo assim como representado na Figura 14 219 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés solenoides e botoeiras 5 A sequência ABBA apresenta uma estrutura bastante comum que é empregada amplamente na indústria principalmente em processos mecânicos Um exemplo de utilização desta sequên cia pode ser a automação de processos de furação de canos Neste processo um atuador faz a fixação do cano a ser furado atuador A movimento A em seguida o elemento de furação furadeira ou ponteira térmica avança atuador B movimento B Na sequência o atuador B recua concluindo assim o processo de furação seguido pelo recuo do atuador A que libera o cano furado para a próxima etapa do processo Devese observar que a sequência de operações descrita anteriormente pode sofrer algumas alterações como precisar de uma temporização entre o avanço e o recuo do atuador B para garantir por exemplo que a furação seja realizada conforme padrão desejado Neste caso podemos prever a utilização do temporizador no diagrama eletropneumático Na figura a seguir apresentase o diagrama para gerar a sequência ABBA com temporização de dois segundos entre o momento do avanço do atuador B e do seu retorno Para este comando foram utilizadas somente válvulas do tipo 52 vias duplo solenoide 220 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés solenoides e botoeiras 6 Como a atividade não limita o desenvolvimento do circuito a um tipo específico de válvula selecionaremos três válvulas 52 vias duplo solenoide devido à característica de memória das mesmas com o arranjo que será utilizado representado na figura a seguir Descrição de Imagem a figura mostra três atuadores do tipo dupla ação acionados por válvulas do tipo 52 vias duplo solenoide 221 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Agora para desenvolvermos o circuito eletropneumático consideraremos que devido à facilidade de projeto trabalharemos com uma sequência direta ABCABC Assim o circuito que realiza a sequência definida está representado na figura a seguir verificando que devido à utilização das válvulas de memória associadas com a sequência direta especificada não foi necessária a utilização de relés auxiliares Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobinas de relés solenoides e botoeiras Para potencializar a capacidade de criar projetos de circuitos eletropneumáticos pelo método intuitivo proponho que você crie outras soluções para esta atividade Modifique a sequência e os tipos de válvulas utilizados como implementar a sequência indireta ABACCB utilizando válvulas sem memória 222 CONFIRA SUAS RESPOSTAS UNIDADE 8 1 Uma vez que o método utilizado é o da minimização de contatos e que a sequência de aciona mento foi dividida em cinco grupos precisaremos de 5 1 4 relés auxiliares para implementar a cascata O diagrama correspondente está presente na figura a seguir onde é possível observar a presença dos contatos correspondentes aos quatro relés auxiliares K1 K2 K3 e K4 Ainda o contato do relé K1 assim como apresentado no caso para três grupos Figura 2 mantém sempre o último grupo energizado antes que o comando seja iniciado Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos do tipo NA e NF 2 Ao analisarmos a proposta da nova sequência verificamos que ela foi alterada na etapa de recuo dos atuadores com os movimentos de recuo do atuador A e do atuador B sendo reali zados ao mesmo tempo BA De qualquer forma a sequência continua tendo dois grupos de acionamento nos quais grupo I AB e grupo II BA A tabela a seguir apresenta a nova sequência de passos prevista Passo Comando Acionamento 1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I 2 Energização do grupo I A 3 Sensor S1 B 4 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II 5 Energização do grupo II BA 6 Sensor S0 ou S2 Fim do ciclo 223 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Conforme descrito no último passo da tabela o sensor S0 ou o sensor S2 o que for acionado primeiro desenergizará as solenoides de recuo Y2 e Y4 Neste caso não devemos confundir o termo ou o qual indica que qualquer um dos dois sensores que for acionado desativará as solenoides com a implementação série dos contatos dos sensores no circuito o que se carac teriza como uma lógica E AND O diagrama eletropneumático correspondente está presente na figura a seguir Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides Podemos verificar na figura que em relação ao diagrama da sequência original apresentado na Figura 5 somente foi necessário alterar a lógica de acionamento do recuo dos atuadores no grupo II Já a cascata elétrica em si permaneceu inalterada uma vez que o número de grupos não foi modificado 3 Iniciamos nossa solução analisando a sequência ABAABA a qual é do tipo indireta sendo dividida em quatro grupos AB A AB A O arranjo dos atuadores e das válvulas é o mesmo apresentado previamente na Figura 4 A sequência de acionamentos está descrita na tabela seguir Passo Comando Acionamento 1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo IV para o grupo I 2 Energização do grupo I A 1ª avanço do atuador A 3 1ª atuação Sensor S1 B 4 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II 5 Energização do grupo II A 1ª recuo do atuador A 224 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Passo Comando Acionamento 6 1ª atuação Sensor S0 Alterna alimentação do grupo II para o grupo III 7 Energização do grupo III A 2ª avanço do atuador A 8 2ª atuação Sensor S1 B 9 Sensor S2 Alterna alimentação do grupo III para o grupo IV 10 Energização do grupo IV A 2ª recuo do atuador A 11 2ª atuação Sensor S0 Fim do ciclo Tomando como base os passos indicados na tabela desenvolvemos a cascata e as lógicas de intertravamento necessárias obtendo o diagrama representado na figura a seguir Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides 4 Os passos que devem ser seguidos para executar a sequência não mudam sendo assim po demos reutilizar a tabela anterior como orientação Ainda o esquema de acionamento dos relés auxiliares não será modificado já que eles implementam a sequência de acionamento das eletroválvulas Por fim a modificação necessária ocorre nos intertravamentos de acionamento das eletroválvulas que agora são duas em vez das quatro anteriores O novo diagrama com as modificações necessárias está apresentado na figura a seguir 225 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides 5 Podemos tomar como base para o desenvolvimento deste diagrama aquele que foi apresentado na Figura 9 observando que agora em vez de um solenoide para acionar serão dois solenoi des Os passos necessários para executar a sequência são os mesmos da tabela anterior e o diagrama desenvolvido está apresentado na figura a seguir Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides 226 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 6 O método da minimização de contatos permite a obtenção de um circuito com um número me nor de relés auxiliares sendo este número inferior em uma unidade ao número de grupos de acionamento Ainda o método garante que a cascata elétrica é sempre idêntica para o mesmo número de grupos O método da maximização de contatos por sua vez busca um acionamento com maior segurança e de forma sequencial garantindo que cada acionamento só ocorre após um acionamento ante rior utilizando para isto um número de relés auxiliares superior em uma unidade em relação ao número de grupos de acionamento UNIDADE 9 1 A utilização de um controlador lógico programável para comandar um circuito eletropneumático traz a vantagem de permitir a alteração da lógica da sequência criada de forma rápida bastan do modificar o diagrama ladder software sem que exista readequação física no cabeamento 2 A sequência solicitada é obtida com a utilização de dois temporizadores do tipo TON os quais efetuam a temporização após o avanço de A A e do avanço de B B assim o primeiro temporizador TON0 é acionado pelo sensor S1 e o segundo temporizador pelo sensor S3 O diagrama ladder correspondente está na figura a seguir Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas verticalmente gerando o formato de uma escada e nos degraus da escada estão representados contatos bobinas e um temporizador 227 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 3 Neste caso como não utilizaremos o contato de detecção de borda de subida RTRIG no mo mento em que o contato start for ativado já ocorre um incremento da contagem Assim temos que prever uma contagem a mais no valor de preset PV ou seja como queremos realizar três contagens da sequência programamos o contador para realizar quatro contagens assim como pode ser observado na figura a seguir Ainda é possível verificar na figura que o recuo do atuador A só ocorre dois segundos após o movimento de avanço A que foi detectado pelo sensor S1 Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas verticalmente gerando o for mato de uma escada e nos degraus da escada estão representados contatos bobinas temporizador e contador 4 Os passos para execução da sequência ABBA estão descritos na tabela a seguir Passo Comando Acionamento 1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I 2 Energização do grupo I A 3 Sensor S1 B 4 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II 5 Energização do grupo II BA 6 Sensor S0 ou S2 Fim do ciclo Seguindo os passos da tabela desenvolvemos o diagrama ladder apresentado na figura anterior 228 CONFIRA SUAS RESPOSTAS Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos e solenoides 5 A alteração necessária é simples sendo realizada com a utilização de um temporizador do tipo TON na linha 3 do diagrama ladder uma vez que nesta linha ocorre a transição entre os gru pos de acionamento iniciados após o movimento de avanço do atuador B B A modificação proposta está na figura a seguir Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de bobinas contatos elétricos solenoides e um temporizador 229 CONFIRA SUAS RESPOSTAS 6 Uma vez que o acionamento de todos os sensores deve ser contabilizado eles serão utilizados em paralelo na entrada do contador ou seja qualquer um dos sensores pode incrementar a contagem Ainda é necessário utilizar um pulso de detecção de borda de subida para cada con tador pois caso contrário como cada um dos sensores está ativo a cada momento o contador não incrementará A Figura a seguir mostra a implementação no diagrama ladder observe que neste caso não foi previsto o reset do contador o qual poderia ser realizado pelo operador do sistema por exemplo após verificar a sinalização Descrição de Imagem a figura mostra um conjunto de contatos elétricos bobina e um contador MEU ESPAÇO MEU ESPAÇO MEU ESPAÇO MEU ESPAÇO