Eletropneumatica

Eletropneumatica

Definição: combinação da energia elétrica com a energia pneumática nos processos industriais.

  • Definição: combinação da energia elétrica com a energia pneumática nos processos industriais.

  • Sistema Eletropneumático compõe-se de:

1.1 Elementos de Trabalho  transformam energia elétrica e pneumática em outras formas de energia.

  • 1.1 Elementos de Trabalho  transformam energia elétrica e pneumática em outras formas de energia.

  • Ex: motores elétricos, cilindros, motores pneumáticos.

  • 1.2 Elementos de Comando  acionam os elementos de trabalho.

  • Ex: válvulas pneumáticas, relés, contatores.

1.3 Elementos de Processamento de Sinais (EPS)  combinam as informações fornecidas pelos sensores elétricos com a sequência de operação, gerando o acionamento elétrico p/ os elementos de comando.

  • 1.3 Elementos de Processamento de Sinais (EPS)  combinam as informações fornecidas pelos sensores elétricos com a sequência de operação, gerando o acionamento elétrico p/ os elementos de comando.

  • 1.4 Elementos de Sinal  informam continuamente ao EPS sobre o andamento da operação que está sendo realizada.

Função: recebem os sinais elétricos vindos de vários pontos do sistema a fim de serem processados pelo elemento competente do comando.

  • Função: recebem os sinais elétricos vindos de vários pontos do sistema a fim de serem processados pelo elemento competente do comando.

  • Se acionam contatos elétricos  elemento de contato

  • Se não acionam  elementos sem contato ou sensores

2.1 Acionamentos Manuais

  • 2.1 Acionamentos Manuais

  • Fechador  permite a passagem da i

  • Abridor  bloqueia a passagem da i

  • Comutador  combinação de abridor e fechador c/ contato móvel comum aos 2 elementos, mas ligando um só contato fixo por vez.

Comutador

  • Comutador

  • - usado qdo acionamento simultâneo de equipamentos ou qdo há acionamento permanente por motivo de segurança.

  • - p/ escolha  considerar Vnominal e imáxima suportável pelos contatos.

  • - acionamento manual, mecânico ou remoto (impulso elétrico ou pneumático).

  • - há diversos modelos, como:

2.1.1 Botão e Interruptor

  • 2.1.1 Botão e Interruptor

2.2 Acionamento Mecânico

  • 2.2 Acionamento Mecânico

  • Detetores de limite ou chaves fim de curso  acionados mecanicamente p/ elementos de trabalho via dispositivo atuador localizado no detetor.

  • Elemento atuador pode ser: came, rolete simples ou rolete escamoteável.

  • Normalmente são comutadores.

  • Com ↑comutações  há desgaste de seus contatos elétricos e uso não é recomendado.

2.3 Sensores

  • 2.3 Sensores

  • Dispositivos usados p/ detectar, medir ou gravar fenômenos físicos (calor, radiação) e transmiti-los p/ os elementos de processamento.

  • Importante: são elementos sem contato.

  • Qdo diretos  convertem uma forma de energia em outra  transdutores.

  • Qdo indiretos  alteram suas propriedades R(), C (F=farad) e L(H=henry) sob ação de uma grandeza de forma +ou- proporcional.

2.3.1 Sensores Magnéticos

  • 2.3.1 Sensores Magnéticos

  • É uma chave elétrica acionada pelo campo magnético de um ímã.

  • Vantagens:

  • - possibilita alto no de comutações;

  • - uso em condições ambientais adversas (poeira, umidade);

  • - permite chaveamentos a grandes distâncias (ex: sinal levado p/ longe de áreas de ↑T);

  • - sensores de pequenas dimensões;

  • - uso em espaço reduzido (qdo não dá p/ usar detetores de acionamento mecânico).

  • Desvantagem: é acionado por ou só detecta materiais metálicos e magnéticos.

2.3.2 Sensor de Proximidade

  • 2.3.2 Sensor de Proximidade

  • É um circuito eletrônico capaz de detectar a aproximação de peças, fluidos, elementos de máquinas, etc.

  • Acionamento sem contato físico  o q ↑vida útil do sensor.

  • Pode ser: indutivo ou capacitivo.

  • Possuem 2 cabos de alimentação elétrica (1- e 1+) e 1 cabo de saída de sinal.

  • Sinal de saída tem ↓i  ñ podem energizar bobinas de solenóides ou componentes elétricos de maior potência.

  • P/ ↑sinal de saída  usa relés auxiliares.

2.3.2.1 Sensor de Proximidade Indutivo

  • 2.3.2.1 Sensor de Proximidade Indutivo

  • Detectam apenas materiais metálicos;

  • Princípio de funcionamento baseado na ∆ do campo magnético de ↑frequência devido à aproximação do objeto;

  • Compõe-se de 1 circuito oscilador LC (indutor+capacitor), 1 avaliador de sinais e 1 amplificador chaveado;

  • Distância de detecção = 0 a 2mm (∆ c/ tamanho do objeto e características especificadas pelo fabricante).

2.3.2.2 Sensor de Proximidade Capacitivo

  • 2.3.2.2 Sensor de Proximidade Capacitivo

  • Detectam a presença de qq material;

  • Princípio de funcionamento baseado na alteração do dielétrico entre as armaduras de 1 capacitor (∆ do campo elétrico de ↑frequência) pela aproximação do objeto;

  • Distância de detecção = 0 a 20mm (∆ c/ massa do objeto e características especificadas pelo fabricante);

  • Qto ↑constante dielétrica (ε)  ↑campo de detecção do sensor;

  • Uso em: controles de nível (líquidos e sólidos a granel) e de presença, inspeção final de embalagem;

  • Desvantagem: sujeitos à perturbações de poeira, cavacos, respingos, etc.

2.3.3 Sensor Fotoelétrico

  • 2.3.3 Sensor Fotoelétrico

  • Também conhecido como sensor ótico.

  • Baseia-se na transmissão e recepção de luz infravermelha  q é refletida ou interrompida pelo objeto a ser detectado.

  • Detectam qq objeto dd q não transparente.

  • Distância de detecção = 0 a 10m, dependendo da luminosidade do ambiente, do tipo de sensor e do objeto a ser detectado.

  • Composto de 2 circuitos básicos:

  • - transmissor (LED) q emite o feixe de luz;

  • - receptor (fototransistor ou fotodiodo) q faz a recepção do feixe de luz.

2.3.3.1 Sensor Ótico por barreira de luz

  • 2.3.3.1 Sensor Ótico por barreira de luz

  • Emissor e receptor montados em invólucros separados;

  • Precisa alinhá-los p/ o sensor poder operar;

  • Sensor é acionado qdo objeto interrompe feixe de luz;

  • Ideais p/ ↑distancias.

2.3.3.2 Sensor ótico por reflexão difusa

  • 2.3.3.2 Sensor ótico por reflexão difusa

  • Emissor e receptor montados em um mesmo invólucro  reduz espaço e facilita montagem;

  • Acionamento ocorre qdo objeto interrompe e reflete o feixe de luz emitido p/ transmissor;

  • Não atingem ↑distancias (até 36 cm);

  • Luz refletida depende da cor e do acabamento de superfície do objeto;

  • Objetos escuros, pequenos ou com superfícies ↑rugosas podem não ser detectados.

2.3.3.3 Sensor ótico de retro reflexão

  • 2.3.3.3 Sensor ótico de retro reflexão

  • Emissor, receptor e espelho refletor montados em um mesmo invólucro;

  • Distância de acionamento depende da dimensão e qualidade do espelho;

  • Possibilitam médias distâncias (4,5m) devido espelhos serem formados de micro pirâmides q têm 90º entre suas paredes.

2.3.4 Sensor de Pressão (Pressostato)

  • 2.3.4 Sensor de Pressão (Pressostato)

  • Dispositivo eletromecânico acionado pela Par ou de outros fluidos (óleo, água, vapor, gás);

  • Atuação ocorre qdo Pfluido é > ou < Pregulada na mola de contrapressão;

  • Regulagem da mola é normalmente através de um parafuso no sensor;

  • Qdo Pf>Pr  sensor aciona;

  • Qdo Pf<Pr  sensor desaciona.

2.3.5 Sensor de Temperatura (Termostato)

  • 2.3.5 Sensor de Temperatura (Termostato)

  • Dispositivo destinado a manter constante a T de um determinado sistema, através de regulação automática ;

  • Atuação qdo Tambiente > Tregulada;

  • Regulagem de T por meio de potenciômetro graduado;

  • Qdo Tamb>Tr  sensor aciona;

  • Qdo Tamb<Tr  sensor desaciona.

  • Se T a ser controlada não tem precisão → utiliza-se sensor acionado pela dilatação térmica de uma lâmina bimetálica;

  • Controlam a T de geladeiras, ferros elétricos, ar condicionado, motor de automóvel, etc.

2.3.6 Escolha do Sensor

  • 2.3.6 Escolha do Sensor

  • Deve-se considerar as seguintes especificações:

  • Tipo e tensão de alimentação;

  • Corrente máxima;

  • Número de acionamentos (comutações);

  • Sensibilidade

  • Tipo de fixação;

  • Custo.

São componentes que analisam as informações emitidas ao circuito pelos elementos de entrada, combinando-as entre si para que o comando elétrico apresente o comportamento final desejado diante dessas informações.

  • São componentes que analisam as informações emitidas ao circuito pelos elementos de entrada, combinando-as entre si para que o comando elétrico apresente o comportamento final desejado diante dessas informações.

  • Entre os EPS temos:

  • - relés auxiliares;

  • - contatores de potência;

  • - relés temporizadores;

  • - contadores, entre outros.

  • Todos destinados a combinar os sinais para energização ou desenergização dos elementos de saída

3.1 Relés

  • 3.1 Relés

  • São chaves elétricas de 4 ou + contatos acionadas eletromagneticamente formadas por 1 bobina e seus conjuntos de contatos.

Há, conforme a necessidade, muitos tipos de relés, todos com o mesmo princípio de funcionamento.

  • Há, conforme a necessidade, muitos tipos de relés, todos com o mesmo princípio de funcionamento.

  • Simbologia

Designação numérica

  • Designação numérica

  • 13 23 31 41 

  • 14 24 32 42

  • Exigências a satisfazer:

  • - pouca necessidade de manutenção;

  • - elevado número de manobras;

  • - tempos curtos de manobra.

Vantagens do relé

  • Vantagens do relé

  • - fácil adaptação a diversas tensões de operação;

  • - ampla independência térmica em relação ao meio (trabalham com segurança de -40oC até 80oC);

  • - ↑R entre contatos desligados;

  • - possibilita comando simultâneo de vários circuitos de corrente independentes;

  • - maior segurança galvânica (isolação elétrica) entre o circuito de corrente de comando e o circuito principal.

Desvantagens do relé

  • Desvantagens do relé

  • - desgaste dos contatos (por oxidação e por centelhamento);

  • - ocupam muito espaço (comparados aos transistores);

  • - acionamento produz ruído;

  • - velocidade limitada das manobras (3 - 17 m/s);

  • - sofrem influência externa nos contatos (poeira, umidade, etc).

Para escolha de relés, deve-se considerar especificações como:

  • Para escolha de relés, deve-se considerar especificações como:

  • - número de contatos;

  • - natureza dos contatos;

  • - tensão nominal da bobina;

  • - corrente máxima suportável pelos contatos;

  • - número de manobras.

3.2 Contator

  • 3.2 Contator

  • Como o relé, o contator é uma chave de comutação eletromagnética com o mesmo princípio de funcionamento.

  • Diferente do relé (p/ cargas de pequenas potências), o contator é p/ acionar máquinas e equipamentos elétricos de grande potência.

  • Simbologia

Simbologia

  • Simbologia

  • Aplicação: exemplo  forno elétrico

Vantagens do contator

  • Vantagens do contator

  • - ↓energia p/ comutação de elementos de ↑potência;

  • - separação galvânica entre o circuito de comando e o circuito de corrente principal;

  • - ↓necessidade de manutenção;

  • - ↓influência da temperatura.

  • Desvantagens do contator

  • - desgaste dos contatos;

  • - ↑ruído nas manobras;

  • - grandes dimensões;

  • - ↓velocidade de ligação: 10 – 50m/s

Para escolha de contatores, deve-se considerar especificações como:

  • Para escolha de contatores, deve-se considerar especificações como:

  • - número de contatos;

  • - tensão nominal da bobina;

  • - corrente máxima nos contatos.

3.3 Relé Temporizador

  • 3.3 Relé Temporizador

  • Também conhecidos como relés de tempo, geralmente possuem um contato comutador acionado por uma bobina eletromagnética com retardo na energização ou na desenergização.

3.4 Contadores

  • 3.4 Contadores

  • Os relés contadores registram a quantidade de pulsos elétricos a eles enviados pelo circuito e emitem sinais ao comando quando a contagem desses pulsos for igual ao valor neles programados.

  • Aplicação em:

  • - contagem e registro do no de ciclos de movimentos efetuados por uma máquina;

  • - controlar o no de peças a serem produzidas, interrompendo ou encerrando a produção quando sua contagem atingir o valor neles

  • determinado.

São aqueles que recebem as ordens processadas e enviadas pelo comando elétrico e, a partir delas, realizam o trabalho final esperado do circuito.

  • São aqueles que recebem as ordens processadas e enviadas pelo comando elétrico e, a partir delas, realizam o trabalho final esperado do circuito.

  • Tipos (mais comuns):

  • - indicadores luminosos e sonoros;

  • - solenóides  aplicados no acionamento eletromagnético de válvulas hidráulicas e pneumáticas.

  • 4.1 Indicadores Luminosos

  • São lâmpadas incandescentes ou LEDs,

  • utilizadas na sinalização visual de eventos

  • ocorridos ou prestes a ocorrer.

  • Empregados, geralmente, em locais de

  • boa visibilidade, que facilitem a

  • visualização do sinalizador.

  • 4.2 Indicadores Sonoros

  • São campainhas, sirenes, cigarras ou

  • buzinas, empregadas na sinalização

  • acústica de eventos ocorridos ou

  • prestes a ocorrer.

  • Utilizados, principalmente, em locais

  • de pouca visibilidade, onde um

  • sinalizador luminoso seria pouco

  • eficaz.

4.3 Solenóides

  • 4.3 Solenóides

  • São bobinas eletromagnéticas que, quando energizadas, geram um campo magnético capaz de atrair elementos com características ferrosas,

  • comportando-se como um imã permanente.

Numa eletroválvula, hidráulica ou

  • Numa eletroválvula, hidráulica ou

  • pneumática, a bobina do solenóide

  • é enrolada em torno de um magneto

  • fixo, preso à carcaça da válvula,

  • enquanto que o magneto móvel é

  • fixado diretamente na extremidade

  • do carretel da válvula.

  • Quando uma corrente elétrica

  • percorre a bobina, um campo

  • magnético é gerado e atrai os

  • magnetos, o que empurra o carretel

  • da válvula na direção oposta à do

  • solenóide que foi energizado. Dessa

  • forma, é possível mudar a posição do

  • carretel no interior da válvula, por meio

  • de um pulso elétrico.

  • Em eletroválvulas pneumáticas de

  • pequeno porte, do tipo assento, o

  • êmbolo da válvula é o próprio magneto

  • móvel do solenóide. Quando o campo

  • magnético é gerado, em conseqüência

  • da energização da bobina, o êmbolo da

  • válvula é atraído, abrindo ou fechando

  • diretamente as passagens do ar

  • comprimido no interior da carcaça da

  • válvula.

Em sistemas que usam a pneumática e a elétrica p/ os elementos de trabalho ou de comando  conversão de sinais feita por conversores E-P ou conversores P-E.

  • Em sistemas que usam a pneumática e a elétrica p/ os elementos de trabalho ou de comando  conversão de sinais feita por conversores E-P ou conversores P-E.

  • 5.1 Conversores Eletro-Pneumáticos (E-P)

  • Elementos utilizados → válvulas solenóides → que transformam sinais E em sinais P.

5.1.1 Válvula solenóide 2/2 vias

  • 5.1.1 Válvula solenóide 2/2 vias

5.1.2 Válvula solenóide 3/2 vias

  • 5.1.2 Válvula solenóide 3/2 vias

5.1.3 Válvula solenóide 4/2 vias

  • 5.1.3 Válvula solenóide 4/2 vias

5.1.4 Válvula solenóide 4/2 vias comando elétrico bilateral

  • 5.1.4 Válvula solenóide 4/2 vias comando elétrico bilateral

  • Utilizada qdo se deve dar impulsos de curta duração p/ o seu comando;

  • Importante p/ o comando de elementos de trabalho que não podem sofrer comutações qdo falta energia → já que são necessários 2 sinais → 1 p/ acionar e outro p/ desacionar a válvula;

  • Se houver sinal em Y1 e Y2 → prevalece sempre o q 1º. tiver sido aplicado.

5.1.5 Válvula solenóide 5/2 vias

  • 5.1.5 Válvula solenóide 5/2 vias

5.1.6 Válvula solenóide 5/2 vias comando elétrico bilateral

  • 5.1.6 Válvula solenóide 5/2 vias comando elétrico bilateral

5.1.7 Válvula solenóide 5/4 vias

  • 5.1.7 Válvula solenóide 5/4 vias

5.2 Conversores Pneumático-Elétricos (P-E)

  • 5.2 Conversores Pneumático-Elétricos (P-E)

  • Neles, sinal P → sinal E;

  • Seu emissor de sinais elétricos é um micro-ruptor elétrico que é um comutador → usado como abridor, fechador ou comutador.

  • A faixa de pressão → 0,8 e 10 bar.

5.3 Conversor P-E para sistemas de baixa Pressão

  • 5.3 Conversor P-E para sistemas de baixa Pressão

  • Utilizado em sistemas de ↓pressão p/ conversão de sinais P→E.

  • Também há o micro-ruptor em forma de um comutador, acionado por um cabeçote pneumático de comando.

5.4 Conversor P-E de sinais com atuação dependente do valor de pressão (pressostato)

  • 5.4 Conversor P-E de sinais com atuação dependente do valor de pressão (pressostato)

  • O pressostato tem a função de transformar sinais distintos de pressão em sinais elétricos;

  • Faixa de regulagem de pressão de atuação → 1 a 10 bar.

Observação:

  • Observação:

  • Todos os conversores apresentados podem funcionar em tensões contínuas ou alternadas. Este detalhe deve ser observado na escolha do elemento, assim como, devem ser obedecidos os valores máximos especificados de tensão e corrente.

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