Apostila Mecatronica

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todas acionadas por meio de solenóides. Os sensores e os
solenóides das válvulas são ligados ao controlador (Comando Numérico), que se encarrega da
lógica de funcionamento do mecanismo.
O mecanismo funciona da seguinte maneira:
O solenóide S1 é acionado. O pistão do cilindro CF se retrai e a ferramenta é destravada. O
sensor FD informa o destravamento ao controlador. Aciona-se, então, o solenóide S4. O pistão do
cilindro CT avança e destrava a torre. O sensor DT informa o destravamento da torre ao controlador.
O controlador verifica, por meio do sensor, qual a ferramenta que está na posição de usinagem.
Dependendo da nova ferramenta a ser trocada, o controlador determina qual o sentido de giro da
torre que corresponde ao caminho mais curto. Em função do sentido escolhido, o controlador aciona
o solenóide S2 ou S3, fazendo com que o motor hidráulico da torre gire num sentido ou noutro.
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O sensor da ferramenta indica se o porta-ferramentas desejado já está na posição correta.
Se estiver, o solenóide S2 ou S3, conforme o sentido em que a torre estava girando, é desacionado.
Desligado o motor hidráulico, o solenóide S5 é acionado e a torre é novamente travada. O
sensor TT informa o travamento ao controlador. O controlador desaciona, então, o solenóide S1 e a
mola traz o carretel da válvula de volta para a posição de repouso. O pistão do cilindro CF avança
e o porta-ferramentas é novamente travado. O sensor FT informa o travamento da ferramenta ao
controlador e a usinagem da peça prossegue.
SIMBOLOGIA PNEUMÁTICA BÁSICA
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5 - ELETRICIDADE BÁSICA
Nesse capítulo, faremos uma breve introdução sobre atomística, conheceremos os principais
princípios, grandezas e unidades de medida em eletricidade e principalmente sua aplicação em
circuitos elétricos.
ATOMÍSTICA
Os cientistas chamam todas as coisas que constituem o universo, e das quais o homem pode
tomar conhecimento através dos seus órgãos de sentido, de matéria. A matéria toda é constituída
na qualidade de partículas mínimas de átomos. Se colocássemos 100 milhões de átomos, um ao
lado do outro numa fila obteríamos um segmento de cerca de 10 mm de comprimento.
Elementos químicos são substâncias que não podem ser decompostas em outras substânci-
as, nem por meios químicos nem mecânicos, e que não podem ser obtidos por composição de outras
substâncias. Entretanto, a física nuclear conseguiu transformar um número relativamente pequeno
de elementos em outros, ou produzir novos elementos.
A ciência determinou que todas as substâncias do universo podem ser obtidas a partir dos
104 elementos conhecidos até agora, por mais diferentes que sejam suas propriedades.
Todos os átomos de um determinado elemento ou substância simples são iguais entre si e
apresentam a mesma estrutura, assim como o próprio elemento. Entretanto, as suas massas e as
suas propriedades são diferentes daquelas apresentadas pelos outros elementos. Portanto, exis-
tem muitos tipos de átomos, tantos quantos são os elementos existentes. Logo, a substância
simples cobre é constituída apenas de átomos iguais de cobre.
MOLÉCULAS E LIGAÇÕES QUÍMICAS
Os átomos de muitos elementos combinam-se entre si. Quando se combinam átomos do mesmo
tipo ou átomos de tipos diferentes, à combinação de átomos damos o nome de molécula. Moléculas são
combinações de átomos. As moléculas de substâncias simples são formadas por átomos do mesmo tipo.
Quando se combinam átomos de tipos diferentes, resultam moléculas de substâncias simples
a partir das quais elas foram obtidas.
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ESTRUTURA DOS ÁTOMOS
Até o início do século XX admitia-se que os átomos eram as menores partículas do universo
e que não mais poderiam se subdividir. Hoje, sabe-se que o próprio átomo é constituído por um
núcleo e pelos elétrons. Segundo o modelo, muito evidente, do átomo proposto pelo físico dinamar-
quês Niels Bohr (1885-1962), os elétrons circundam o núcleo com grandes velocidades e a distân-
cias variáveis do mesmo. Entretanto, as órbitas não pertencem a um só plano, mas formam super-
fícies esféricas concêntricas que envolvem o núcleo.
Os elétrons que circundam o núcleo formam a eletrosfera, em forma de invólucro. O átomo
de hidrogênio é aquele de estrutura mais simples. O seu núcleo é envolvido por apenas um elétron.
fig. 1
ELÉTRONS, PRÓTONS, NÊUTRONS, CARGAS ELÉTRICAS
Nem o núcleo do átomo é ainda a menor partícula constituinte da matéria. Ele é constituído
de prótons, de carga elétrica positiva, e de nêutrons, eletricamente neutros (sem carga elétrica).
As duas partículas constituintes do núcleo são chamadas, pelos físicos, de núcleos.
Os prótons são portadores da menor carga elétrica positiva, chamada carga elementar, e
portadores de carga elementar negativa são os elétrons que envolvem o núcleo. Normalmente o
átomo é neutro, se visto como um todo. Portanto, o número de seus elétrons negativos deve ser
igual ao número de prótons positivos. Logo, as suas cargas elétricas se anulam. Portanto, aos 29
elétrons de um átomo neutro de cobre, além dos neutros, contrapõem-se 29 prótons do núcleo.
Um corpo eletricamente neutro (condutor ou isolante) possui um mesmo número de cargas
negativas e positivas. A carga positiva do núcleo está relacionada com a massa. Os elétrons negativos
não têm massa. Uma partícula nuclear pesa, aproximadamente, duas mil vezes mais do que um elétron.
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Friccionando um bastão de resina com um pano de lã, ou um bastão de vidro com um pano de
seda (seda pura), os bastões passarão a atrair papel picado, pequenos flocos de algodão, etc. As
cargas elétricas são a causa da ação de forças. Durante a fricção do bastão de resina, os portadores
de carga negativa (elétrons) passam do pano de lã para o bastão, isso é, a carga negativa do
bastão passa a ter predominância e passar a atuar externamente. Pelo contrário, no pano de lã
passa a predominar a carga positiva. Durante a fricção do bastão de vidro com o pano de seda, a
seda retira elétrons do vidro; no bastão, a carga positiva ganha predominância e passa a agir
externamente. Conseqüentemente o pano de seda carregou-se negativamente. Existem cargas
elétricas positivas e negativas.
Um corpo com excesso de elétrons é carregado negativamente, e um com falta de elétrons
é carregado positivamente. Para determinar as cargas livres é necessário separar as cargas elétri-
cas positivas das negativas. Nessa separação é necessário consumir trabalho (nesse caso, por
exemplo: através de fricção dos isolantes).
ESTABILIDADE DOS ÁTOMOS
Os cientistas determinaram que as cargas positivas e negativas exercem forças umas sobre
as outras. Eles enunciaram a seguinte lei:
\u201cCARGAS ELÉTRICAS DE MESMO SINAL REPELEM-SE. CARGAS ELÉTRICAS DE SINAIS CON-
TRÁRIOS ATRAEM-SE.\u201d
De acordo com essa lei, entre o núcleo carregado positivamente e os elétrons de carga
negativa deve haver ação de forças. Uma força eletrostática procura atrair os elétrons para o
núcleo. Entretanto, os elétrons não podem se aproximar do núcleo, pois a força centrífuga, que
aparece por causa do movimento de translação dos elétrons, procura afastar os elétrons do núcleo.
A força centrífuga, ou força de escape, é uma força dirigida do centro para fora; ela equilibra a força
de atração do núcleo. Os prótons, carregados positivamente e comprimidos num espaço reduzido,
repelem-se mutuamente. As partículas neutras, os nêutrons, incumbem-se de anular essas forças
de repulsão. Elas aumentam a massa do núcleo, mas não a sua carga. Os nêutrons impedem a
dilatação do núcleo atômico.
ELÉTRONS DE VALÊNCIA, ÍONS
Por meio do fornecimento de energia (por exemplo: calor) os átomos podem carregar os
seus elétrons de valência da camada externa, ou receber para sua camada externa os elétrons de