Acionamento Proteção e Sinalização

Dispositivos de manobra, sinalização e proteção Nos circuitos elétricos, os dispositivos de manobra e proteção são componentes que servem para interromper a circulação de corrente, num simples ato de desligá-los, ou mesmo para interromper uma situação crítica. Essa circulação de corrente interrompida acontece quando a intensidade da corrente elétrica obtém um valor maior que a especificada suportada pelo dispositivo, podendo ser situações de sobrecarga ou até mesmo curtos-circuitos. É importante que esses dispositivos sejam aplicados conforme a norma da ABNT NBR 5410, que o representa, uma vez que a técnica sempre acompanha a evolução da tecnologia destes dispositivos, além de passar por revisões periodicamente, obtendo sempre novas publicações. Neste sentido, as normas que são determinadas através de símbolos gráficos e simbologias literais são utilizados para análise e interpretação do funcionamento de cada situação empregada pelo dispositivo que irá desempenhar sua função em seus respectivos circuitos identificados em seu esquema de ligação. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS VOLUME I As normas buscam padronização justamente por serem necessárias, no caso de algumas partes e componentes elétricos, para permitir intercambialidade, por exemplo, altura do eixo de motores, padrão de cores, de dimensões de cabos, etc. Por isso, neste capítulo, vamos conhecer os dispositivos de manobra e proteção, que são utilizados para proteger, ligar e desligar cargas, como motores, atuadores elétricos e componentes dos circuitos de comando. Vamos começar? 3.1 BOTEIRAS Boteiras são dispositivos de comando que têm como função estabelecer ou interromper a carga em um circuito de comando, sendo executados por um acionamento manual. Elas são utilizadas em equipamentos de movimentação de cargas, tais como: pontes rolantes, pórticos e talhas, comandos remotos para portão, controle de bomba d’água, entre outras aplicações. Os acionamentos manuais são conhecidos como ligar ou dar a partida de um comando, desligar ou interromper alguma situação de emergência, alertar ou até mesmo iniciar um retorno após determinada parada do equipamento. APLICAÇÃO CONFORME NORMA DA ABNT NBR 5410 Padrão de cores, lâmpadas de sinalização e botões de comando para circuitos e painéis seguem recomendações internacionais IEC juntamente com o que recomenda a ABNT NBR 5410. 3 DISPOSITIVOS DE MANOBRA, SINALIZAÇÃO E PROTEÇÃO FUNÇÃO COR DA BOTEIRA Liga Verde Desliga Vermelha Rearme Amarela Emergência Vermelha Teste de sinalização Preta Para facilitar sua execução de acordo com os esquemas de comandos elétricos, as boteiras se apresentam em diversos modelos para cada situação com diferentes funcionamentos. CARACTERÍSTICAS As boteiras variam quanto às cores, formatos e aplicações, sendo que as cores seguem padrão conforme norma, variando de acordo com sua função. As cores fundamentais para identificação das boteiras são: a) Verde/preto: ligar ou iniciar a partida de determinada carga ou comando; b) Vermelho: desligar determinada carga ou comando ou alguma situação de emergência; c) Amarelo: inverter o sentido, cancelar operação ou ainda condição de perigo; d) Azul/branco: qualquer situação que não se aplicam as cores anteriores. DIMENSIONAMENTO O dimensionamento das boteiras é estipulado através de simbologias e desenhos conforme norma, sendo utilizado em circuitos de comando como forma de interpretar a lógica de acionamentos destes dispositivos. Vamos apresentar alguns tipos de boteiras e suas aplicações: a) Chave seletora: possui duas ou mais posições, já que possui posições de ligar e desligar esse tipo de chave tem grande vantagem de necessitar em uma única chave essas posições; b) Boteira sem retenção: é um botão que a carga somente será acionada se for pressionado. Possui um contato normalmente fechado; c) Boteira de impulso duplo: é um contato que possui os dois botões de pulso juntos, também possui um contato normalmente fechado; 38 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS VOLUME I Na área industrial, ele é muito utilizado em painéis elétricos no comando das máquinas. CARACTERÍSTICAS As principais partes dos contatores, como núcleo fixo, núcleo móvel, contatos fixos, contatos móveis e a bobina de alimentação, formam um contator que, quando utilizado, apresenta as seguintes características: a) Ligação rápida e segura; b) Controle de alta corrente por meio de baixa corrente; c) Comando local e a distância; d) Pode ser utilizado como chave de partida; e) Protege efetivamente o operador; f) Garante desligamento do motor em caso de sobrecarga. Um exemplo bem simples de aplicação ocorre em sistemas de esteiras transportadoras. Para acionarmos os motores de cada trecho da esteira à distância, precisamos de um contator trifásico. Seu funcionamento se dá da seguinte forma: quando o usuário aperta um botão no painel de operação, a bobina do contator, que normalmente fica em um Centro de Controle de Motores (CCM), distante dos motores, é energizada, fechando seus contatos móveis, que enviam energia para ligar os motores trifásicos. DIMENSIONAMENTO Os contatores são destinados para abrir e fechar circuitos elétricos. Esses dispositivos são acionados à distância através de comandos e, por isso, são dimensionados para esse tipo de função. Um contator é construído e dimensionado para constituir uma bobina que produz um campo eletromagnético, que, juntamente com uma parte fixa, proporciona movimento a uma parte móvel. Os contatores são divididos e classificados em eletromecânicos e eletrônicos, ambos possuindo contatos móveis. Os eletromecânicos destacam-se mais quanto ao uso e podem ser divididos em dois tipos, sendo os contatores auxiliares que são utilizados para ligar e desligar circuitos de comando e sinalização, enquanto os de potência são utilizados como chave de ligação e desligamento de motores. O comando da bobina é feito por meio de uma botoeira com duas posições, que tem seus elementos ligados à bobina. A velocidade de fechamento dos contatos é uma junção da força proveniente da bobina e da força mecânica das molas de separação que atuam em sentido contrário. 36 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS VOLUME I d) Botão cogumelo: é um botão muito comum quando queremos utilizá-lo em um circuito que somente será acionado em situação de emergência. SAIBA MAIS Embora a intercambiabilidade seja uma grande vantagem no uso desses materiais, devido aos detalhes construtivos, é necessário consultar o manual do fabricante para saber mais sobre as características de montagem e intercambiabilidade de botoeiras. Podemos contar com as botoeiras quando necessitamos de alguns botões em um local remoto de uma máquina e não dispomos de um painel de comando, já que elas são caixas que acomodam vários botões. SIMBOLOGIA É importante saber os tipos de botões para ligar, desligar e de emergência, para saber utilizar os diagramas. Muitos botões de comando são modulares, de modo que você pode montar a configuração de acionador, de contatos e de número de posições de acordo com sua necessidade. A figura a seguir demonstra a aplicação das normas de identificação dos terminais dos contatos NA (normalmente aberto) e NF (normalmente fechado). Ordem do contato 1º 2º 3º 4º contato Tipo de contato NA: 13/14 33/34 NF: 21/22 41/42 S1 14 22 34 42 Figura 16 - Identificação dos terminais dos contatos NA e NF dos botões. Fonte: SENAI DR BA, 2018. Na área industrial podem ser encontrados diversos tipos de botões para painel de comando presentes em máquinas ou equipamentos de movimento, por exemplo, pontes rolantes, talhas, etc. 37 3 DISPOSITIVOS DE MANOBRA, SINALIZAÇÃO E PROTEÇÃO 3.2 CONTATORES Existe uma grande quantidade de dispositivos e equipamentos que são utilizados para fazer o controle industrial em circuitos, sendo o contator um dos dispositivos mais simples usados na indústria. O contator é um dispositivo eletromecânico que possui duas posições quando energizado e desenergizado. Seu funcionamento não é manual e pode estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito. Ele é constituído por uma bobina que, quando é energizada por uma corrente elétrica, cria um campo magnético no núcleo fixo que atrai o núcleo móvel, fazendo, assim, o circuito funcionar. Quando a energização é interrompida, não havendo corrente elétrica, consequentemente, interrompe o campo magnético, provocando o retorno do núcleo móvel devido às molas existentes. e contato móvel Mola Contato fixo Ip Nú Bobina o móvel Ip Núcleo fixo Figura 17 - Contator energizado e desenergizado Fonte: SENAI DR BA, 2018. O contator é formado por bobinas responsáveis pelo campo magnético que atrai o núcleo; pelo núcleo de ferro, que aciona o contato pelo movimento; pela mola, que é responsável por levar de volta o contato à posição de repouso e pelo próprio contato, que é acionado quando o núcleo de ferro está acoplado. APLICAÇÃO CONFORME A NORMA No Brasil, esses dispositivos, desde os seus componentes até a sua montagem, são elaborados conforme a norma da ABNT NBR IEC 60947-4-1, considerados como dispositivo de manobra e controle de baixa tensão. Contatores instalados presentes em um comando elétrico para partidas de motores eletromecânicos são determinados conforme exigência da ABNT NBR 5410. As molas de compressão são também as responsáveis pela velocidade de abertura do circuito, quando a alimentação da bobina se encerra. Devem ser dimensionados considerando os seguintes critérios: categoria de emprego, corrente de carga, tensão e frequência de manobra e número de contatos auxiliares. Para executar a instalação é importante conhecer a identificação dos terminais dos contatos e da bobina dos contatores indicada na NBR IEC 60947-4. A identificação dos terminais das bobinas é representada por um código alfanumérico, ou seja, formado por letras e números. SIMBOLOGIA A simbologia de um contator principal com bobina e contatos pode ser representada através da simbologia contida na ABNT NBR 12523 e IEC 60617-7. Quanto a norma ABNT NBR 12523 cabe uma informação muito importante: ela foi cancelada pela ABNT, sem substituição, em 2012; mas continua sendo amplamente utilizada, sem restrições, no ambiente elétrico industrial, até os dias atuais. Esses contatos são identificados como normalmente abertos, chamados de NA, ou normalmente fechados, chamados de NF, assim como os relés. A identificação é realizada por meio de letras maiúsculas nas bobinas com apenas um ou mais enrolamentos. FUNCIONAMENTO Para contatores alimentados com tensão alternada, as conexões devem ser feitas ligando uma fase no borne A1 e o neutro no A2 (para alimentação em 110 V); ou ligando uma fase em cada um dos terminais da bobina (bornes A1 e A2), no caso de alimentação com 220 V. Com a energização da bobina eletromagnética, o campo magnético criado atrai o núcleo móvel, que se desloca, “arrastando” consigo os contatos móveis. Então, acontece a alteração do estado dos contatos, quando aqueles que estão abertos se fecham e os que estão fechados se abrem. Para executar a instalação é importante conhecer a identificação dos terminais dos contatos e da bobina dos contatores, indicada na ABNT NBR IEC 60947-4. IDENTIFICAÇÃO Os contatores auxiliares, também chamados de contatores de comando, são utilizados apenas em circuitos elétricos de baixa potência, nos quais as correntes que circulam são no máximo de 10 A. Sua utilização é muito importante para a realização da lógica de comando e nas manobras e acionamento de dispositivos diversos e sinalização. Os terminais da sua bobina são identificados da mesma forma que a dos contatores de força, seguindo a ABNT NBR IEC 60947-4. 42 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS VOLUME I Observe a figura da sequência: Contatos NAs normais abertos Contatos NFs normais fechados 13 NC 21 NC 31 NC 43 NC 5 o 6 3 2 ordem do contato 19 2 39 90 4 7 o Ordem do contato 1o 2o 3o 4o contato 33 2 KA1 SS 14 NC 22 NC 32 NC 42 NC 10/16 Contatos NFs normais fechados Fonte: SENAI DR BA, 2018. tipo de contato NA = 3 e 4 NF = 1 e 2 Figura 23 - Representação de identificação de um contator auxiliar CAWN4 22E Figura 24 - Simbologia representando a bobina de um contator Fonte: SENAI DR BA, 2018. Podemos utilizar chaves ou botoeiras liga e desliga independentes para controlar a bobina do contator, obtendo uma maior versatilidade. A bobina de um contator apenas será acionada havendo ddp (diferença de potencial) entre seus terminais de contatos. Observe a simbologia utilizada para sua representação na figura seguinte. A1 A2