PROJETO CONCEITUAL IMPLEMENTAÇÃO DE TOCHA DE CORTE À PLASMA EM MESA DE COORDENADAS

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ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO 
PROJETO INTEGRADOR IV 
 
 
 
 
PROJETO CONCEITUAL 
IMPLEMENTAÇÃO DE TOCHA DE CORTE À PLASMA EM MESA 
DE COORDENADAS 
 
 
 
 
AMANDA SIMONI 
DOUGLAS JUNIOR HEMEQUE 
FELIPE KISSMANN 
HENRIQUE RENAN ZINI DA SILVA 
 
1 ESCOPO DO PROBLEMA 
A partir dos dados levantados no projeto informacional e dos requisitos de 
projeto necessários para atender às necessidades do cliente foi possível 
desenvolver o escopo do problema. Inicialmente deve-se adaptar uma tocha de 
plasma do modelo LPH120 à mesa de coordenadas disponível no laboratório, 
proveniente de um Projeto Integrador anterior a este projeto. O objetivo principal 
é promover o corte de chapas por plasma, posterior a isso, caso houver 
oportunidade de desenvolvimento, será implementada a parte de segurança do 
equipamento relacionada aos usuários e de resfriamento do processo de corte. 
2 ESPECIFICAÇÕES DE PROJETO 
Neste tópico serão descritos, de modo sucinto, desde o acionamento da 
tocha de plasma até o modo que será controlado seu posicionamento para 
efetuar o corte das chapas. Através de um software o usuário poderá condicionar 
uma placa de controle para coordenar os movimentos da tocha na mesa de 
coordenadas. Para adaptar a tocha na mesa será incrementado um suporte e, 
como o aquecimento do gás é ocasionado por arco elétrico, pode conter ruídos 
que irão interferir no recebimento de sinais pela placa de controle. Para este 
último será incrementada uma filtragem dos ruídos, para reduzir este problema. 
2.1 IDENTIFICAÇÃO DAS RESTRIÇÕES 
Após a definição de todas as peculiaridades deste projeto, são analisadas 
as restrições impostas para seu desenvolvimento. O orçamento é um fator 
decisivo que impõe limites para adquirir material para uso neste projeto. Além 
disso o período para que este projeto seja, de fato, elaborado é um fator limitante, 
restringindo as ideias para questões mais práticas e de fácil concepção. 
2.2 ESTRUTURA FUNCIONAL 
Todos os equipamentos que irão compor a automação deste projeto de 
corte a plasma, estarão dispostos na mesa de CNC, alocados de forma a permitir 
que o equipamento execute seu processo sem interferir na sua estrutura ou 
danificar seus componentes. O acionamento da tocha será de maneira 
automática, a partir de um comando enviado do software à placa de controle. O 
acionamento manual se torna perigoso para os usuários, pois o plasma emite 
radiação UV e trabalha em altas temperaturas. 
2.3 FUNÇÃO GLOBAL 
Com o intuito de evidenciar o funcionamento do projeto descrito na 
estrutura funcional, de forma resumida, apresenta-se a função global do 
dispositivo, conforme mostrado na Figura 1. 
 
Figura 1 - Função Global (Fonte: Autores) 
Basicamente o usuário energiza o sistema, insere o material no 
dispositivo, bem como as trajetórias para corte no software. O dispositivo por sua 
vez transforma os dados em movimento para os motores, aciona a tocha e efetua 
o corte. Por fim, o usuário fica responsável por retirar o objeto cortado do 
sistema, bem como as escórias. 
2.4 ESTRUTURAS FUNCIONAIS ALTERNATIVAS 
A estrutura funcional tem o objetivo de expor os componentes do 
dispositivo e as fases do processo de funcionamento. Na Figura 2 é possível 
visualizar o funcionamento do equipamento dividido em oito etapas principais 
que se ramificam em outros passos, essa estrutura apresenta a sequência de 
trabalho e os procedimentos que o usuário deve seguir. 
Primeiramente o usuário irá energizar o sistema como um todo, isto 
significa ligar a fonte do plasma, o computador no qual o software está instalado 
e conectado e ligar a fonte dos drivers dos motores de passo. Com a energização 
finalizada, pode-se inicializar o sistema, abrindo o software e inserindo o código 
G da peça que se deseja cortar. 
 
Figura 2 - Estrutura funcional (Fonte: Autores) 
 
 
Figura 3 - Estrutura funcional alternativa (Fonte: Autores)
 
Posteriormente, a matéria-prima deverá ser alocada no equipamento. 
Este passo será feito de forma manual, não necessitando de auxílio de 
máquinas, devido à baixa dimensão da mesa de coordenadas, sendo que a 
mesma foi dimensionada para corte de pequenos objetos. Com a matéria 
disposta na mesa, o usuário irá inserir os dados restantes do processo. Nesta 
parte será informado qual é a matéria-prima, a sua espessura, a velocidade que 
se deseja cortar e no painel da fonte de plasma, será selecionado o nível de 
corrente e pressão para o corte. O último parâmetro que deve ser ajustado antes 
do início do corte é o posicionamento da tocha de plasma no local onde se deve 
iniciar o corte. Isso será feito no software, onde o cliente irá movimentar os 
motores até chegar no local desejado. 
Com todos os parâmetros ajustados pode-se iniciar o processo de corte 
em si. O cliente em si apenas irá indicar para o software que o corte pode ser 
iniciado, onde o mesmo irá se encarregar de acionar a tocha, bem como 
movimentar os motores seguindo a trajetória estipulada no código G. 
Por fim, com o corte já efetuado, o usuário poderá tanto iniciar o processo 
novamente, quanto finalizar o uso do dispositivo. Caso opte pela primeira 
alternativa, será necessário apenas movimentar a tocha até um novo lugar para 
início do corte e indicar que o corte pode iniciar, mas caso o usuário tenha 
terminado o serviço e não necessite mais cortar nenhum material, poderá 
finalizar o uso do dispositivo, onde deve-se afastar a tocha do material para não 
haver colisões com o material, retirar as peças e escórias e desligar todo o 
sistema, ou seja, fonte de plasma, computador com o software e fonte dos 
motores. 
A estrutura funcional da Figura 3 é representada através da exposição dos 
componentes que formam o equipamento, o dispositivo foi dividido em 3 
segmentos principais que se ramificam em outros elementos. 
Na estrutura mecânica estão presentes as partes que servem tanto para 
suporte do material, como partes que constituem a alocação de motores e polias, 
no caso em específico, a mesa de coordenadas. A proteção para polias e eixos 
é compartilhada entre os itens segurança e estrutura mecânica pois faz parte de 
ambos os grupos. No item segurança, estão presentes os itens que 
proporcionam proteção ao usuário, tanto de ferimentos quanto descargas 
elétricas. No último item estão contidas as partes que fazem os acionamentos, 
visualização e parametrização dos dados, que se resumem nos programas 
utilizados, placas de controle e o computador utilizado. 
3 PRINCÍPIOS DE SOLUÇÃO 
3.1 PLATAFORMA DE CONTROLE 
Um dos problemas do projeto que merecem atenção é a questão de 
movimentação dos eixos. No projeto anterior, os movimentos se limitavam à 
apenas interpolações lineares, não tendo a possibilidade de o dispositivo fazer 
qualquer tipo de interpolação circular. O grande fator desse problema foi o 
software utilizado, sendo que o mesmo foi desenvolvido pelos próprios 
projetistas via interface LABVIEW. A ideia em si do funcionamento do programa 
era boa, onde o usuário poderia tanto desenhar em um espaço disponível e o 
programa converteria em código g, quanto inserir um código g pronto, escrito ou 
feito por outro programa. Porém o projeto não foi concluído e grande parte das 
funções não ficaram prontas. Como resultado, chegou-se à um software que 
apenas interpretava códigos G com interpolações lineares. Na Figura 4 é 
possível visualizar uma das abas do programa desenvolvido. 
 
Figura 4 - Interface desenvolvida no PI de 2017/1 (Fonte: Autores) 
Outro aspecto importante desse software é que atuava juntamente com 
um Arduino, onde o programa era o mestre e o Arduino seu escravo. Tendoem 
vista que o atual projeto irá trabalhar com corte proveniente de um arco elétrico 
e que este é um grande emissor de ruídos, pode-se ter problemas devido à 
suscetibilidade do Arduino a sofrer interferências ruidosas. 
Um dos métodos de eliminar ou amenizar o problema da interferência é 
utilizar outras placas controladoras, mais robustas, com outros softwares. Há 
diversos softwares disponíveis no mercado, dentre eles está o Mach3, 
desenvolvido pela ArtSoft. O Mach3 (Figura 5) é um programa flexível que serve 
para controlar diversos dispositivos CNC, tais como fresadoras, routers e a 
própria mesa de corte à plasma. A interface é ajustável de acordo com a 
utilização, sendo selecionável as variáveis do processo, tais como entradas para 
interruptores de posição, botão de emergência, entre outros. O software tem 
capacidade de controlar até seis eixos simultaneamente e emite sinais de Step, 
Dir e Enable, compatíveis com diversos drivers para motores de passo e Servo 
motores. A conexão com os drivers não é direta do computador, necessita de 
uma placa intermediária, isoladora dos sinais. Geralmente as placas se 
comunicam com o computador via porta paralela, mas também há modelos com 
conexão USB, com um custo mais elevado. A grande vantagem de se usar o 
software Mach3, é que o mesmo já possui entrada para códigos g, tanto com 
interpolações lineares quanto circulares, eliminando um dos problemas do 
projeto anterior. A desvantagem é a necessidade de uma placa intermediária, 
não sendo possível a conexão direta com os drivers dos motores de passo. Na 
figura abaixo é possível visualizar uma das interfaces do Mach3. 
 
Figura 5 - Interface do Mach3 (Fonte: Autores) 
Além da opção de se utilizar o Mach3, há ainda a opção de continuar 
trabalhando com o Arduino, com outro software, fazendo uma proteção 
adequada contra ruídos para o mesmo. Dentre os disponíveis, o programa GRBL 
é um dos mais completos. É livre, código aberto, tem grande utilização nas 
impressoras 3D, mas também pode ser adaptado para outras funções, como 
cortadores a laser, routers, entre outras. Devido ao fato de ser livre, ainda sofre 
com alguns bugs, sendo que sua utilização deve ser cautelosa, conforme os 
próprios usuários alertam. Assim como o Mach3, não se conecta diretamente 
aos drivers dos motores de passo, necessita de uma placa intermediária, no caso 
o Arduino. Na Figura 6é possível visualizar uma das interfaces do GRBL. 
 
Figura 6 - Interface GRBL (Fonte: Autores) 
3.2 PLACA DE CONTROLE E MOVIMENTAÇÃO 
Para controlar a movimentação dos eixos é necessária a utilização de uma 
placa compatível com o software escolhido. Esta placa, além de fazer a 
conversão dos dados do programa para sinais dos drivers, deverá analisar 
entradas do sistema, tais como limites de posição e botão de emergência. Na 
Figura 7, é possível visualizar um esboço das conexões que essa placa de 
interface terá que acolher. 
Dentre as opções disponíveis está a placa Arduino, sendo utilizada 
juntamente com o software GRBL ou a programa desenvolvido anteriormente. 
As vantagens de se utilizar o Arduino é que o mesmo possui fácil aplicação, tem 
custo relativamente baixo e possui vasta bibliografia sobre sua programação. A 
desvantagem de se usar o Arduino nesse processo se dá na vulnerabilidade com 
ruídos, onde estes afetam o processamento, podendo deixar o processo instável. 
 
Figura 7 - Esquemático da ligação da placa de controle (Fonte: Mach Supporta) 
Outra opção para controle da movimentação é a placa GX-USB, onde 
como o próprio nome já diz, se conecta com o computador via cabo USB, não 
sendo necessária a utilização de um adaptador para porta paralela, como outras 
placas disponíveis no mercado. Ela possui diversas entradas, para atender os 
interruptores de posição e botão de emergência, assim como transforma os 
sinais provindos do software em trens de pulso, compatível com as entradas dos 
drivers. A grande desvantagem se dá no custo, algumas vezes maior que as 
demais placas. 
Além dessas opções, há a possibilidade de se usar uma placa isoladora 
de sinais, com conexão via porta paralela, junto ao software Mach3. A vantagem 
desse tipo de placa é seu baixo custo, praticamente o mesmo do Arduino, a 
disponibilidade de entradas para as funções citadas acima e um bom isolamento 
dos sinais. As saídas, assim como a placa GX-USB, são trens de pulso para os 
drivers. A desvantagem desse tipo de placa é a imposição de se usar um 
 
a http://www.machsupport.com/wp-content/uploads/2013/02/Mach3_Br_Instala%C3%A7%C3 
%A3o_Configura%C3%A7%C3%A3o.pdf 
computador com placa paralela. Na figura abaixo é possível visualizar uma 
imagem da placa. 
 
Figura 8 - Placa de controle para porta paralela (Fonte: Mercado Livreb) 
3.3 SUPORTE PARA TOCHA 
Pela disposição de uma tocha manual para utilização neste projeto, os 
suportes para a mesma, em uma mesa CNC, existentes não se aplicam para 
essa função. Para tanto requere-se a confecção de uma adaptação para 
propiciar o corte das chapas com uma tocha minimamente ergonômica. Com a 
ajuda de software de design de produtos, como o Solid Works, é possível 
visualizar, em 3D um protótipo de como esta adaptação ficará, em sua fase final. 
É necessário frisar que a tubulação conectada a tocha ficará externa a mesa, 
para tanto há necessidade de haver certos cuidados para que a mesma não 
interfira no corte. 
 
Figura 9 - Esboços de possíveis suportes para a tocha (Fonte: Autores) 
 
b https://http2.mlstatic.com/D_NQ_NP_798577-MLB25642586022_062017-OD.webp 
3.4 SEGURANÇA DO USUÁRIO 
Dispositivos e sistemas de segurança, tem por objetivo de diminuir riscos 
e garantir a saúde e integridade física de trabalhadores e pessoas próximas ao 
equipamento. No Brasil existem normas que definem referencias técnicas, 
princípios e medidas para que a segurança seja alcançada, como por exemplo 
as NBR 14153:2013 NBR ISO 12100:2014 (em substituição a NBR 14009:1997) 
e a NR12. 
 
Figura 10 - Seleção possível de categorias (Fonte: NBR 14153:2013 Anexo B) 
O Sistema de segurança deve ser compatível com categoria da máquina. 
A categorização é feita através da análise qualitativa dos riscos presentes no 
equipamento. O método indicado na NBR 14153:2013 consiste principalmente 
na análise da severidade do possível ferimento, e então leva-se em conta outros 
parâmetros auxiliares que são: a) frequência e tempo de exposição ao perigo; e 
b) possibilidade de evitar o perigo. Então esses parâmetros são combinados para 
obter uma graduação estimada do risco. Levando em consideração as 
indicações da norma através da sequência S2 – F2 – P1, se obtém a categoria 
3 como a estimada. A categoria 3 estipula que defeitos isolados não levem a 
perda da função de segurança, e sempre que razoavelmente praticável o defeito 
isolado seja identificado. Outra função da categoria do sistema de segurança é 
guiar a escolha de componentes e o projeto do sistema de segurança, uma vez 
que o projeto deve obrigatoriamente atender aos requisitos da categoria. 
3.4.1 Relé de segurança 
O relé de segurança é responsável pela monitoração das entradas de 
segurança, ele é indicado para aplicações simples, uma vez que esses 
dispositivos normalmente efetuam o monitoramento de dois canais de 
segurança. 
3.4.2 CLP de segurança 
Semelhante ao relé de segurança, a diferença é que o CLP de segurança 
comporta mais que um circuito de segurança (monitoramento de mais de dois 
canais configuráveis), sendo assim recomendados para aplicações maiores e 
mais complexas 
3.4.3 Botão de emergênciaÉ um botão do tipo cogumelo com trava, que quando acionado permanece 
travado até que o mesmo seja girado para que o mesmo destrave e desacione. 
Normalmente os cabeçotes são vermelhos e instalados em locais de fácil 
localização e acesso, ou seja, próximo ao operador e fora da zona de perigo, 
para que a sinal de qualquer anormalidade ou risco o botão possa ser acionado 
colocando a máquina em uma condição segura. O botão de emergência deve 
possuir no mínimo 2 contatos normalmente fechados que sejam monitorados por 
interface de segurança. 
3.4.4 Sensores de segurança 
Sensores de segurança devem ser instalados e proteções móveis, para 
que o equipamento não apresente uma condição perigosa como entrar em 
operação com a proteção aberta. O sensor utilizado deve possuir no mínimo 2 
contatos normalmente fechados e que sejam monitorados por interface de 
segurança. 
 
3.4.5 Chave de acionamento por cabo 
Chaves de acionamento por cabo podem substituir botões de emergência, 
ao mesmo tempo em que oferecem um recurso de parada de emergência 
constante ao operador. É recomendado a utilização deste equipamento, quando 
a instalação de vários botões de emergência não é viável ou desejável. Da 
mesma forma que os outros dispositivos de entradas de segurança, a chave de 
acionamento por cabo necessita possuir no mínimo dois contatos normalmente 
fechados e que sejam monitorados pela interface de segurança. 
3.4.6 Contator de segurança 
Dispositivo de saída de segurança, comandado pela interface de 
segurança, o mesmo só permite a passagem de alimentação do circuito de 
potência do equipamento, caso não seja detectada nenhuma anormalidade nas 
entradas de segurança. No caso do acionamento de uma ou mais entradas de 
segurança, o contator deve permanecer aberto até que as falhas sejam 
corrigidas e o sistema de segurança rearmado manualmente, buscando assim 
minimizar acidentes causados pela reinicialização automática inesperada do 
equipamento. 
3.4.7 Proteções fixas 
Podem ser instaladas proteções fixas no equipamento, evitando assim o 
contato e exposição de elementos moveis que podem gerar acidentes como 
motores, eixos, polias, correias e engrenagens. As proteções fixas devem ser 
mantidas em sua posição de maneira permanente ou por meio de elementos de 
fixação que só permitam sua remoção ou abertura com o uso de ferramentas 
(NR-12 item 12.41 a). Na presente aplicação sugere-se a fixação das proteções 
a estrutura por meio de parafusos. 
3.4.8 Proteções móveis 
Proteções móveis podem ser utilizadas para os mesmos fins de 
segurança que as proteções fixas. As proteções móveis, que podem ser abertas 
sem o uso de ferramenta, geralmente ligada por elementos mecânicos à 
estrutura da máquina ou a um elemento fixo próximo, e deve se associar 
dispositivos de intertravamento (NR-12 item 12.41 b). Na presente aplicação, 
não se faz necessária a utilização de proteção móvel, uma vez que os acessos 
bloqueados por tais proteções não são requeridos frequentemente, pois serão 
utilizados somente para fins de manutenção do equipamento. 
 
 
Figura 11 - Esboço de proteção fixa e móvel (Fonte: Autores) 
 
 
Figura 12 - Elementos possíveis de serem utilizados no sistema de segurança 
3.5 ADAPTAÇÃO DA ESTRUTURA MECÂNICA 
3.5.1 Eixo Z 
O projeto contempla a possibilidade de implementação de um eixo Z ao 
equipamento. A seguir são exemplificadas algumas das opções disponíveis. 
3.5.1.1 Fuso (Barra roscada) 
Consiste na utilização de um suporte fixo a estrutura que possui uma barra 
roscada que quando rotacionada (acionamento manual ou automático) desloca 
o suporte, ao que a tocha esta fixa, no sentido vertical, possibilitando assim o 
ajuste da altura. 
 
Figura 13 – Esboço de Suporte para tocha com fuso para regulagem de altura (Fonte: Autores) 
3.5.1.2 Pinhão e cremalheira 
Sistema semelhante ao anterior, também composto por uma parte fixa e 
outra móvel, onde o acionamento do pinhão (acionamento automático ou 
manual) resulta no deslocamento da parte móvel no sentido vertical. 
 
Figura 14 - Pinhão e cremalheira (Fonte: Soluções Industriaisc) 
 
c http://www.solucoesindustriais.com.br/images/produtos/imagens_10090/p_engrenagens-pinha 
o-cremalheira-3.jpg 
3.5.1.3 Oblongo 
Consiste na utilização de um suporte para a tocha, onde os furos de 
fixação possuem rasgos alongados longitudinalmente, permitindo o ajuste da 
altura da tocha, afrouxando os parafusos que prendem o suporte a estrutura, 
posicionando o suporte na altura desejada, e parafusando o suporte para que o 
mesmo permaneça estático. 
 
Figura 15 - Esboço de suporte de tocha com rasgos oblongos para ajuste de altura 
(Fonte: Autores) 
3.5.2 Tipos de mesas 
Os tipos de mesas encontrados comercialmente em mesas de corte de 
plasma, consistem em dois tipos principais como as mesas com tanque de água 
e as mesas de aspiração. 
3.5.2.1 Mesa com tanque de água 
 
Figura 16 - Mesa de corte com tanque de água (Fonte: YouTubed) 
As mesas com tanque de água, como indicado no nome possuem um 
tanque de água, onde durante o processo de corte, o fluido presente no tanque 
captura boa parte da fumaça e reduz a radiação luminosa e o ruído. As principais 
 
d Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=6pQ_ztHg5EM 
vantagens deste tipo de mesa são: custos de instalação, operação e manutenção 
reduzidos; menor espaço necessário para a instalação; melhor captura de 
fumaça e pó; menor distorção das peças pelo calor, entre outras. As principais 
desvantagens são a contaminação de peças com a água utilizada no tanque, 
vida útil reduzida e a possibilidade de congelamento do fluído. O baixo custo e 
facilidade de instalação fazem desta, uma boa opção para implementação neste 
projeto. 
3.5.2.2 Mesas de aspiração 
Mesas de aspiração, possuem um sistema de dutos, filtros e exaustores 
acoplados a mesa, que são responsáveis pela aspiração da fumaça e pó 
resultantes do processo. As principais vantagens desse tipo de mesa estão na 
vida útil e limpeza do equipamento. Se comparado com o sistema de tanque de 
água, esse sistema apresenta maiores custos, necessita de um maior espaço 
para a instalação e o desempenho na captura de fumaça e pó é inferior. 
 
Figura 17- Mesa de aspiração (Fonte: Motofil Cortee) 
3.6 PROTEÇÃO CONTRA RUÍDOS 
3.6.1 Tipos de ruídos que podem ser encontrados 
3.6.1.1 Acoplamento indutivo 
Ocorre devido às variações abruptas de corrente. São acompanhadas por 
um campo magnético. 
 
e http://motofilcorte.pt/wordpress/index.php/mesas-de-corte-com-aspiracao-de-fumos/ 
 
Figura 18 - Acoplamento capacitivo (Fonte: Smarf) 
Para evitar o acoplamento indutivo: 
• Cabo de potência ida e retorno paralelos; 
• Afastar cabo de sinal dos cabos de potência; 
• Utilizar cabo par trançado; 
• Aterrar uma das extremidades dos shields dos dois cabos; 
• Reduza o dv/dt do cabo de potência aumentando o tempo de subida do 
sinal; 
3.6.1.2 Acoplamento capacitivo 
Ocorre por variações de tensão, geralmente em altas frequências. 
 
Figura 19 - Acoplamento capacitivo (Fonte: Autores) 
Para evitar o acoplamento capacitivo: 
• Limitar o comprimento de cabos correndo em paralelo; 
• Afastar cabo de sinal dos cabos de potência; 
• Diminuir a frequência do sinal. 
 
f http://www.smar.com/images/clip_image002_0046.jpg 
3.6.2 Blindagem (Gaiola de Faraday) 
São requisitos muito importantes para garantir a integridade dos dados 
que circulam nos sistemas. OS ruídos podem serem reduzidossignificativamente com técnicas de distribuição de cacos, aterramento e 
blindagens corretos. 
A blindagem (shield) deve ser conectada ao potencial de referência do 
sinal que está protegendo. 
 
Figura 20 - Blindagem do tipo gaiola de Faraday (Fonte: Smarg) 
Quando se tem múltiplos segmentos deve-se mantê-los conectados, 
garantindo o mesmo potencial de referência. 
 
Figura 21 - Blindagem do tipo gaiola de Faraday com múltiplos segmentos (Fonte: Smarh) 
 
g http://www.smar.com/images/clip_image002_0038.jpg 
h http://www.smar.com/images/clip_image002_0037.jpg 
3.6.3 Cabos blindados 
 
Figura 22 - Cabo blindado 2 vias (Fonte: Piertelecomi) 
 
 
 
Figura 23 - Cabo blindado para automação (Fonte: Mercado Livrej) 
 
 
i www.piertelecom.com.br/img/upload/arquivos/thumb/410x410/Cabo_Manga_2_Vias_ 
Branco_Flexivel_Para_CFTV.jpg 
j https://http2.mlstatic.com/S_189625-MLB25470095222_032017-O.jpg 
 
Figura 24 - Cabo com multiplas proteções (Fonte: Loja Bluecomk) 
3.7 PROTEÇÃO E FIXAÇÃO DOS CABOS E MANGUEIRAS 
Para realizar a fixação dos cabos e mangueiras, podem ser construídos 
suportes e canaletas ao longo da estrutura, até o local de destino. Pode-se 
também utilizar a própria estrutura já existente, passando cabos e mangueiras 
pelos espaços internos disponíveis nos perfis de ferro. 
Em locais onde os cabos necessitam de liberdade para movimentação, 
pode-se utilizar em conjunto com as canaletas, ou sobre os suportes, esteiras 
 
k http://www.lojabluecom.com.br/UserFiles/images/Cabeamento/LAN%20Expert%20-
%20Hercules/cabo_hercules_atualizado_site.jpg 
 
porta cabo, pois permitem a movimentação dos cabos, sem que os mesmos 
fiquem soltos na estrutura. 
 
Figura 25 - Canaleta de plástico 
(Fonte: Duoplastl) 
 
Figura 26 - Canaleta metálica 
(Fonte: Calhas Kennedym) 
 
Figura 27 - Esteira porta cabos 
(Fonte: Kraus mullern) 
 
Figura 28 - Esteira porta cabos com maior 
liberdade de movimentos (Fonte: 
Images.neio) 
Para evitar que os cabos e mangueiras realizem movimentos indesejados, 
ou fora do esperado e permitido, podem-se adicionar cintas plásticas e/ou 
organizador de fios espiral para melhor agrupá-los. 
Caso o custo da construção dos suportes e canaletas forem elevados, em 
alguns pontos podem-se utilizar as próprias cintas plásticas para fixação, porém 
não é recomendado, pois reduz drasticamente a vida útil do suporte e a 
segurança do sistema, pois os cabos podem acabar soltando do suporte e 
colocando em risco o equipamento e o operador. 
 
l http://www.dutoplast.com.br/portal/images/Fechado1.jpg 
m http://www.calhaskennedy.com.br/imagens-y/informacoes/fabricante-eletrocalhas-04.jpg 
n Fonte: http://www.krausmuller.com.br/linha-industrial/produtos/esteiras-porta-cabo-2.jpg 
o http://images.nei.com.br/Asset/lx/esteira-portacabos24.jpg 
 
Figura 29 - Cinta plástica (Fonte: Troiap) 
 
Figura 30 - Organizador de cabos espiral (Fonte: Vonderq) 
3.8 ACIONAMENTO DA TOCHA 
3.8.1 Acionamento com relé 
 
Figura 31 - Relé elétrico (Fonte: UFSMr) 
 
p https://troia.com.br/loja/122-large_default/abracadeira-plastica-275.jpg 
q http://www.vonder.com.br/estatico/vonder/temp/600_2898210010.jpg 
r http://coral.ufsm.br/righi/Download/rele12v_completo.jpg 
Colocar um relé próximo ao botão da tocha, ou na saída do cabo da fonte 
do plasma. A placa de controle fará o acionamento, este seria um acionamento 
secundário, ou com intuito de aumentar a segurança, pois haverá a necessidade 
de acionamento duplo para a tocha funcionar. 
3.8.2 Acionamento por garra robótica 
Criar garra robótica ou sistema que simule a mão de um operador, 
deixando o botão existente pressionado durante o período de tempo necessário 
para realizar o corte. 
 
Figura 32 - Garra Robótica (Fonte: Buildbots) 
4 MATRIZ MORFOLÓGICA 
Função Solução 1 Solução 2 Solução 3 Solução 4 
Processamento 
da lógica de 
segurança 
Relé de 
segurança 
CLP de segurança Placa de 
controle de 
movimentação 
 
Dispositivos de 
segurança 
Botão de 
emergência 
Chave de 
emergência 
acionado por cabo 
 
Proteção contra 
ruídos 
Cabo blindado Sinal diferencial Aterramento 
da estrutura 
Separação de 
cabos de sinais e 
potência 
Proteção para 
motores e eixos 
Fixa Móvel 
Proteção para 
cabos e 
mangueiras 
Organizador de 
fios em espiral 
Esteira porta 
cabos 
 
Aterramento Sistema TN-C Sistema TN-S Sistema TT 
 
s http://www.buildbot.com.br/image/large/28_1.jpg 
(NBR5410) 
Nivelamento Pés com barra 
roscada 
 
Suporte para 
chapas 
Barra reta Barra vertical “S” 
 
Eixo z 
 
Automático 
 
Manual(Oblongo) 
 
Manual(barra 
roscada) 
 
Pinhão e 
cremalheira 
Tipo de mesa Tanque de água Aspiração 
Placas de 
controle da 
movimentação e 
plataforma de 
controle 
Gx-usb + Mach3 
 
Arduino + GRBL Placa 
controladora 
para porta 
paralela + 
Mach3 
Arduino + 
Plataforma 
desenvolvida no 
Labview 
Suporte para a 
tocha 
Abraçadeira 
metálica tipo “U” 
Abraçadeira rosca 
sem fim 
Abraçadeira 
metálica tipo “U” 
com rosca 
 
Acionamento da 
tocha 
Garra robótica Via relé 
Adaptações para 
rigidez na 
estrutura 
Barra transversal Barras em X Barras laterais H 
4.1 HIERARQUIZAÇÃO DE REQUISITOS DE SELEÇÃO DE 
SOLUÇÕES 
Dentre as soluções disponíveis para cada problemática do sistema, 
alguns critérios regulam a escolha das alternativas. A disponibilidade dos 
equipamentos no câmpus e o custo para aquisição de novos limita a seleção de 
soluções. Com o orçamento inicial limitado buscam-se itens de baixo custo e 
desempenho satisfatório. 
Na questão de segurança será efetuado o monitoramento das entradas 
de segurança com três soluções disponibilizadas que abrangem esse objetivo: 
relé de segurança, CLP de segurança e placa de controle de movimentação. O 
relé supervisionará os circuitos garantindo a segurança dos 
equipamentos/sistemas e dos operadores. O CLP eleva a categoria de 
segurança do sistema e o software de programação trabalha com os principais 
dispositivos de segurança. A placa controladora possui interface de entrada para 
definir paradas de emergência. 
Ainda dentro da proteção de circuitos temos os dispositivos de segurança: 
como botões de emergência e chaves de emergência acionadas por cabo. Esses 
itens visam o mesmo objetivo que é o de garantir o travamento dos sistemas em 
caso de acionamento destes. 
Na parte de rigidez mecânica da mesa de coordenadas, os eixos e polias 
terão proteção contra possíveis interferências externas na sua movimentação. 
Em termos físicos serão confeccionadas caixas de proteção envoltas nas 
mesmas. Na estrutura da mesa será implementada um suporte ao tanque de 
água equivalente ao peso deste, responsável pelo resfriamento do processo de 
corte. O tipo de mesa, para o tratamento das fagulhas e outros resíduos, pode 
ser com tanque de água ou por aspiração. Tanque de água ocasiona maior 
absorção de resíduos de corte, tanto fagulhas como gases, além da radiação. Já 
a aspiração somente dilui os resíduos e os esparsa no ambiente. O suporte para 
tochas será confeccionado no Solid Works utilizando-se de barra roscada ou de 
maneira fixa, acoplado na máquina. 
Há a possibilidade de implementação de um terceiro eixo z ná máquina, 
que poderá movimentar-se pela coordenação do movimento manual oude forma 
automática pelo software. Para o acionamento da tocha, para o início do corte, 
se utilizará um relé, desmontando a estrutura da tocha para propiciar esse 
incremento ou de maneira manual, mantendo o dispositivo de acionamento que 
a tocha possui. 
Um dos itens primordiais para a composição deste projeto é a escolha do 
software CNC, para uso do código G, e da placa de controle da tocha de corte. 
O software Mach3 é utilizado com a placa Gx-usb ou ainda com placa 
controladora com porta paralela, necessário neste caso um PC de mesa com 
este tipo de entrada. Porém ainda há outra solução com o uso do Arduino e do 
software GRBL, específico para utilização conjugada. E como última alternativa 
tem-se o software criado no Projeto Integrador anterior, desenvolvido no Labview 
juntamente com uma placa Arduino. 
Tabela de comparação com as variáveis em três cenários: melhor custo, 
melhor desempenho, melhor custo-benefício. 
 
 
Função Cenário 1 
Ideal 
Cenário 2 
Menor Custo 
Cenário 3 
Escolhido 
Processamento da 
lógica de segurança 
Relé de segurança Placa de controle de 
movimentação 
Placa de controle de 
movimentação 
Dispositivos de 
segurança 
Botão de emergência Botão de emergência Botão de emergência 
Proteção contra ruídos Cabo blindado 
 
Sinal diferencial 
 
Aterramento 
da estrutura 
 
Separação de cabos 
de sinais e potência 
Aterramento 
da estrutura 
 
Separação de cabos 
de sinais e potência 
Cabo blindado 
 
Aterramento 
da estrutura 
 
Separação de cabos de 
sinais e potência 
Proteção para motores 
e eixos 
Móvel Fixa Fixa 
Proteção para cabos e 
mangueiras 
Organizador de fios 
em espiral 
 
Esteira porta cabos 
 
Organizador de fios 
em espiral 
 
 
 
Esteira porta cabos 
Aterramento 
(NBR5410) 
TT TN-C No mínimo TN-S 
Nivelamento Pés com barra 
roscada 
Pés com barra 
roscada 
Pés com barra roscada 
Suporte para chapas “S” Barra reta Barra reta 
Eixo z Automático Manual(Oblongo) Manual(Oblongo) 
Tipo de mesa Aspiração Tanque de água Tanque de água 
Placas de controle da 
movimentação e 
plataforma de controle 
Gx-usb + Mach3 
 
Arduino + GRBL Placa controladora para 
porta paralela + Mach3 
Suporte para a tocha Abraçadeira metálica 
tipo “U” com rosca 
Abraçadeira metálica 
tipo “U” 
Abraçadeira metálica 
tipo “U” com rosca 
Acionamento da tocha Via relé Via relé 
Adaptações para 
rigidez na estrutura 
Barras em X (H) Barra transversal 
 
 
 
5 REFERÊNCIAS 
Mesa de Coordenadas. Disponível em <http://www.kalatec.com.br/lp/mesa-de-
coordenadas>. Acesso em 10/08/2017. 
 
REIS, R. P.; SCOTTI, A. Fundamentos e prática da soldagem a plasma. São 
Paulo, v. 1, p.9: Artliber Editora, 2007. 
 
SMAR. Dicas de blindagem e aterramento em automação industrial. SMAR. 
[Online] [Citado em: 16 de setembro de 2017.] http://www.smar.com/brasil/artigo-
tecnico/dicas-de-blindagem-e-aterramento-em-automacao-industrial. 
 
SMAR. Como a blindagem pode ajudar a minimizar ruidos. SMAR. 
[Online] [Citado em: 16 de setembro de 2017.] http://www.smar.com/brasil/artigo-
tecnico/como-a-blindagem-pode-ajudar-a-minimizar-ruidos. 
 
Coral, Elza, Ogliari, André e de Abreu, Aline França. 2013. Gestão integrada da 
inovação: estratégia, organização e desenvolvimento de produtos. 1ª ed. 2008; 
4ª reimpressão 2013. São Paulo : Atlas, 2013. 978-85-224-4976-7. 
 
ESAB. Mesas de corte com água vs. mesas com aspiração para aplicações de 
corte térmico: Uma comparação de mesas de trabalho para corte de plasma e 
oxi-combustiveis. ESAB. [Online] [Citado em: 23 de Agosto de 2017.] 
http://www.esab.com.br/br/pt/support/documentation/upload/corteplasma-agua-
vs-aspiracao.pdf. 
 
MAS Comércio. Mesa com aspiração. MAS Comércio. [Online] MAS. [Citado em: 
23 de Agosto de 2017.] https://www.masgestao.com/mesa-com-aspiracao. 
 
Rozenfeld, Henrique, et al. 2006. Gestão de desenvolvimento de produtos: uma 
referência para a melhoria do processo. 1ª ed. 2006; 7ª reimpressão 2013. São 
Paulo : Saraiva, 2006. 978-85-02-05446-2. 
 
 BRASIL. Ministério do Trabalho e Emprego. Norma Regulamentadora N° 10 – 
Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Brasília: Ministério do 
Trabalho e Emprego, 2016. Disponível em: 
<http://trabalho.gov.br/images/Documentos/SST/NR/NR-10-atualizada-
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BRASIL. Ministério do Trabalho e Emprego. Norma Regulamentadora N° 12 – 
Segurança no trabalho em máquinas e equipamentos. Brasília: Ministério do 
Trabalho e Emprego, 2016. Disponível em: < 
http://www.trabalho.gov.br/images//Documentos/SST/NR/NR12 /NR-12.pdf>. 
Acesso em: 23 de agosto de 2017. 
 
NBR 14153:2013 – Segurança de máquinas – Partes de sistemas de comando 
relacionados à segurança – Princípios gerias para projeto. 
 
NBR 5410:2004 – Instalações elétricas de baixa tensão.