NOÇOES DE ELETRCIDADE

Prévia do material em texto

Seja Bem Vindo! 
 
Curso 
Noções de 
 Eletricidade 
Carga horária: 30hs 
 
 
 
 
Conteúdo Programático: 
 
Tensão Elétrica 
Corrente Elétrica 
Corrente Alternada 
Aterramento 
Motores Elétricos 
Motor com freios 
Sensores 
Pirômetro 
Manutenção 
Componentes Elétricos 
 
Introdução 
O operário desperta com o toque do rádio-relógio. Levanta, acende a luz. Toma um 
banho quente. Prepara seu lanche com auxílio da torradeira elétrica. 
Alguma coisa ajuda a vida do operário desde que ele acorda. É a eletricidade. 
Você já imaginou o mundo sem eletricidade? Não existiria nenhum dos equipamentos 
de que o operário precisou. Nem o rádio, nem a televisão. 
Tampouco existiria as máquinas comandadas por computadores e robôs. 
Certamente, sem a eletricidade a automação não teria alcançado o estágio de 
desenvolvimento que possui hoje. 
A energia está sempre associada a um trabalho, por isso dizemos que energia é a 
capacidade de realizar trabalho. 
A energia elétrica manifesta-se por seus efeitos magnéticos, térmicos , luminosos, 
químicos e fisiológicos, tais como: 
O aquecimento de uma resistência para esquentar a água do chuveiro (efeito térmico) 
A luz de uma lâmpada (efeito luminoso) 
A eletrólise da água (efeito químico) 
A contração muscular de um organismo vivo ao levar um choque elétrico. (efeito 
fisiológico) 
A rotação de um motor (efeito 
magnético) 
A energia não pode ser criada, nem destruída, portanto nunca desaparece, apenas se 
transformando, passando de um forma para outra. 
Na composição da matéria, temos as moléculas, que por sua vez são formadas por 
átomos, que são a menor partícula em que se pode dividir um elemento e que é formado 
por uma parte central chamada núcleo e uma parte periférica formada pelos elétrons. 
O núcleo é constituído por dois tipos de partículas: os prótons, com carga positiva, e os 
nêutrons, que são eletricamente neutros, enquanto os elétrons possuem carga negativa, e 
como os planetas eles giram ao redor do núcleo. 
Tensão Elétrica 
Tensão elétrica – (volts = V) 
Para que haja movimento de elétrons em um circuito é necessário que alguma força ou 
pressão apareça para fazer com que esses elétrons se movimentem. A esta pressão 
damos o nome de diferença de potencial (d.d.p.), voltagem, tensão ou forçaeletromotriz 
(f.e.m.), que nos é dada em volts. 
Analogamente podemos considerar que a tensão elétrica pode ser comparada com a 
pressão de um sistema hidráulico e, portanto, a “isolação” de um condutor é 
comparativamente à espessura de um duto hidráulico, dimensionado para suportar a 
pressão. 
A tensão elétrica pode ser isolada por diversos métodos: através de materiais isolantes 
aplicados diretamente nos condutores; através de distanciamentos, afastamentos entre os 
condutores sendo que, neste caso, o isolante é o ar. 
Quanto maior for a tensão elétrica, maior deve ser a isolação do condutor para que não 
ocorra falha. Analogamente ao circuito hidráulico, onde quanto maior a pressão da água 
maior deve ser a espessura deste duto. 
 
Conceito: 
Tensão elétrica: diferença de potencial elétrico entre dois pontos, capaz de gerar 
movimento ordenado de elétrons entre um ponto e outro. 
Abaixo instrumento de medida da tensão elétrica (voltímetro) que é dado em volts: 
 
Acima um aparelho de medição de tensão analógico, abaixo a forma em que é inserido 
no circuito, paralelo a medição. 
 
Corrente Elétrica 
Corrente elétrica –( Ampère – A) 
 
Esta unidade define a intensidade elétrica de cargas (elétrons) que fluem através dos 
condutores elétricos. A corrente elétrica pode ser comparada a quantidade de água que 
passa dentro de um cano. Quanto maior a quantidade de água maior terá de ser a seção 
do cano para que permita a passagem de água sem danos. 
Assim se comporta a corrente elétrica, também chamada de amperagem. A seção dos 
condutores elétricos (cabos e fios) deve ser devidamente compatível para permitir a 
passagem de corrente sem provocar aquecimento. 
Quanto maior for a intensidade da corrente maior deverá ser a seção do condutor. 
No caso da água, a unidade de medida em relação ao tempo é litros por segundos, ou 
seja, a quantidade de litros que estiver passando num determinado ponto do 
encanamento durante um segundo. Toda vez que passar uma corrente de elétrons em um 
circuito elétrico ela poderá também ser medida. 
Quando num ponto qualquer de um circuito elétrico passar 6,28 milhões de elétrons diz-
se que passou um Coulomb, medida essa utilizada para medir cargas elétricas. 
Porém, se passar num ponto do mesmo circuito um Coulomb de elétrons no tempo de 
um segundo a corrente será de um ampère. 
1 A = 1 Coulomb/ segundo 
 
 
Corrente Alternada 
É o movimento ordenado de cargas elétricas, porém com sentido que muda de um 
instante para o outro. 
A quantidade de vezes em que este sentido de uma corrente elétrica muda dentro de um 
determinado tempo denominado de frequência. 
As usinas geradoras de energia elétrica produzem tensão e corrente elétrica alternada. 
É este tipo de tensão que encontramos nas tomadas de nossas residências e fábricas. 
Abaixo símbolo de um gerador de tensão alternada: 
 
Abaixo a forma da tensão alternada em forma de gráfico: 
 
Frequência é igual ao número de oscilação (período) em um segundo. A unidade de 
medida da frequência é o Hertz. 
No Brasil a frequência é 60 Hertz. Ou seja, em um segundo a tensão elétrica muda de 
polarização 119 vezes. 
Aterramento 
Toda máquina e dispositivos metálicos com acionamento e automatização elétrica tem 
que ser aterrado conforme a norma da ABNT ( Associação Brasileira de Normas 
Técnicas). 
Sua finalidade é proteger as pessoas que estiverem em contato físico com a máquina ou 
equipamento. 
O aterramento é feito com hastes de cobre fincadas no solo, que de acordo com as 
necessidades e condições do solo podem ser em malha fechada ou aberta, sua resistência 
é medida com aparelho próprio para esta finalidade chamado de terrômetro. 
Considerando que um equipamento está com fuga de corrente elétrica através de seu 
corpo metálico, exemplificaremos um equipamento com aterramento e um sem, o 
caminho que a fuga encontrará até a terra: 
 
Motores Elétricos 
Definição: 
Dispositivo eletromecânico, que aproveitando o efeito magnético da corrente elétrica é 
usado para transmitir movimentos circulares em seu rotor. 
Para diminuir a perda por atrito durante a transmissão de movimentos circulares em seu 
rotor, este é apoiado sobre dois rolamentos. 
 
Motor com freios 
Motofreios 
 
Em alguns tipos de equipamentos acionados por motores, no momento em que 
manualmente ou automaticamente ele é desenergizado, há a necessidade em que ele 
para instantaneamente. 
Neste caso o recurso usado é o sistema de frenagem de motor por uma ação externa, 
seja ela com a aplicação de uma corrente continua no campo magnético do estator do 
motor ou por ação mecânica ou eletromecânica. 
Em nosso exemplo abaixo veremos o tipo eletromecânico: 
 
Sensores 
Sensores Indutivos 
 
Sensores de proximidade 
indutivos são equipamentos eletrônicos capazes de detectar a aproximação de peças, 
componentes, elementos de máquinas, etc. 
O princípio de funcionamento baseia-se na geração de um campo eletromagnético de 
alta frequência, que é desenvolvido por uma bobina ressonante instalada na face 
sensora. 
A bobina faz parte de um circuito oscilador, que em condições normal (desacionada), 
gera um sinal senoidal. 
Quando um metal aproxima-se do campo, este por correntes de superfície, absorve a 
energia do campo, diminuindo a amplitude do sinal gerado no oscilador.
 
A variação de amplitude deste sinal é convertida em uma variação contínua, que 
comparada com um valor padrão, passa a atuar no estágio de saída. 
A face sensora: é a superfície onde emerge o campo magnético. 
Distância sensora: é à distância em que se aproximando o acionador da facesensora, o 
sensor muda o estado de saída. 
 
 
Sensores fotoelétricos 
Os sensores fotoelétricos, também conhecidos por sensores ópticos manipulam a luz de 
forma a detectar a presença do acionador, que na maioria das aplicações é o próprio 
produto. 
 
Princípio de funcionamento: 
Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infravermelho (invisível ao ser humano), 
que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado. 
Os fotoelétricos são compostos por dois circuitos básicos: um responsável pela emissão 
do feixe de luz, denominado transmissor, e outro responsável pela recepção do feixe de 
luz, denominado receptor. 
O transmissor envia o feixe de luz através de um fotodiodo, que emite flashes, com alta 
potência e curta duração, para evitar que o receptor confunda a luz emitida pelo 
transmissor com a iluminação ambiente. 
O receptor é composto por um fototransistor sensível a luz, que em conjunto com um 
filtro sintonizado na mesma frequência de pulsação dos flashes do transmissor, faz com 
que o receptor compreenda somente a luz vinda do transmissor. 
 
Sistema com barreira 
O transmissor e o receptor estão em unidades distintas e devem ser dispostos um em 
frente do outro, de modo que o receptor possa constantemente receber luz do 
transmissor. O acionamento da saída ocorrerá quando o objeto a ser detectado 
interromper o feixe de luz. 
 
Sistema por difusão 
Neste sistema o transmissor e o receptor são montados na mesma unidade. Sendo que o 
acionamento da saída ocorre quando o objeto a ser detectado entra na região de 
sensibilidade e reflete para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor. 
 
Sistema reflexivo 
 
Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma única unidade. O feixe de luz 
chega ao receptor somente após ser refletido por um espelho prismático, e o 
acionamento da saída ocorrerá quando o objeto a ser detectado interromper este feixe. 
 
 
Espelho prismático 
 
O espelho prismático permite que o feixe de luz refletido para o receptor seja paralelo 
ao feixe transmitido pelo transmissor, devido às superfícies inclinadas a 45º, o que não 
acontece quando a luz é refletida diretamente por um objeto, onde a luz se espalha em 
vários ângulos. 
À distância sensora para os modelos reflexivos é em função do tamanho ( área de 
reflexão) e, o tipo de espelho prismático utilizado. 
 
 
Detecção de transparente 
A detecção de objetos transparente, tais como: garrafas de vidros, vidros planos, etc; 
podem ser detectados com angulação do feixe em relação ao objeto, ou através de 
potenciômetros de ajuste de sensibilidade, mas sempre se aconselha um teste prático. 
A detecção de garrafas plásticas tipo PET, requerem sensores especiais para esta 
finalidade. 
 
Detecção de objetos brilhantes 
Quando o sistema reflexivo for utilizado na detecção de objetos brilhantes ou com 
superfície polidas, tais como: engradados plásticos para vasilhame, etiquetas brilhantes, 
etc, cuidados especiais devem ser tomados, pois o objeto neste caso pode refletir o feixe 
de luz. 
Atuando assim, como se fosse o espelho prismático, ocasionando a não interrupção do 
feixe, confundindo o receptor que não aciona a saída, acasionando uma falha de 
detecção. 
 
A fim de evitar que isto ocorra, aconselha-se utilizar um dos métodos. 
1-Montagem angular em relação ao produto. 
 
2-Filtro polarizado, que serve para direcionar mecanicamente o feixe de luz. 
 
Pirômetro 
Controle de Temperatura 
Dentro de um processo de produção às vezes temos a necessidade de controlar a 
temperatura, e neste caso temos que usar um dispositivo que consiga manter a 
temperatura na qual o nosso produto precisa. 
Abaixo temos o tipo mais comum de pirômetro: 
 
Tais dispositivos que controlam a temperatura tem o nome de Pirômetro e trabalham em 
conjunto com sensores chamados termoelemento que fazem a leitura da temperatura, 
normalmente utilizamos o termopar ou termoresistência do tipo Pt-100. 
E através da leitura do termoelemento, e a programação feita no pirômetro podemos 
acionar tanto o comando para ligar a resistência, como também, através do programa 
podemos acionar o resfriamento através de ventiladores ou ventoinhas. 
 
Termopar 
 
O termopar, ao ser aquecido acelera a movimentação dos elétrons livres e faz com que 
eles passem de um material para outro, causando uma diferença de potencial. 
Esta ddp é que será lida pelo pirômetro e convertida em temperatura que poderemos ler 
em seu display. 
O termopar ao ser aquecido faz com que o elétron circule, causando uma ddp da ordem 
de milivolts, e estes milivolts é identificado na entrada do pirômetro e é convertido em 
um sinal digital que é identificado no display com números que reconhecemos como 
valores de temperatura. 
Abaixo exemplo de aplicação do Pirômetro: 
 
Manutenção 
MANUTENÇÃO CORRETIVA 
É o serviço de manutenção realizado após a falha. Equivale a uma atitude de defesa 
enquanto se espera uma próxima falha acidental. É a chamada “manutenção 
catastrófica”, ou seja, é norteada pela idéia: “nada se faz enquanto não houver fumaça 
(defeito ou falha)”. 
Este é o método tradicional de se fazer manutenção e sempre gera custos crescentes, 
além de paradas imprevistas. 
 
MANUTENÇÃO PREVENTIVA 
Define-se como sendo um conjunto de procedimentos que visam manter a máquina em 
funcionamento, executando rotinas que previnam (evitem) paradas repentinas. 
É um método onde as intervenções tem previsão, preparação e controle. Ou seja, as 
intervenções são planejadas. 
Exemplo: um determinado equipamento tem algumas peças que costumam apresentar 
defeitos a partir de 3000 horas de uso, assim a preventiva pode programar a sua troca 
antes de atingir este número de horas. 
 
MANUTENÇÃO PREDITIVA 
A manutenção preditiva é um aperfeiçoamento da manutenção preventiva, baseado no 
real conhecimento das condições da máquina, equipamento ou componente. A 
manutenção preditiva nasceu da constatação de que, muitos componentes ainda em bom 
estado eram trocados nas intervenções preventivas, devido a isso buscou-se modos de 
identificar o momento da falha com maior precisão para que se pudesse intervir um 
pouco antes da ocorrência. 
 
CAUSAS DE FALHAS ELÉTRICAS MAIS COMUNS 
• Mau contato nos conectores 
• Condutores interrompidos 
• Chave fim-de-curso solta ou inoperante 
• Sensor desregulado 
• Conector do sensor solto 
• Motor travado 
• Relê do motor desarmado 
• Eletroválvula com defeito 
• Contator de potência desarmado 
• Fusível aberto 
• Disjuntor desarmado 
Componentes Elétricos 
Fusível 
O fusível é um elemento de proteção que abre o circuito toda vez que a corrente elétrica, 
que passa pôr ele, ultrapassa a corrente nominal do fusível, isso devido ao fio que esta 
dentro dele que se funde e rompe-se impedindo então, a passagem da corrente elétrica. 
O fusível é utilizado para proteção contra curtos-circuitos, não sendo uma proteção ideal 
à sobrecargas. 
 
Fusível DIAZED 
O fusível DIAZED é constituído de um corpo de porcelana em cujos os extremos 
metálicos se fixa um fio de cobre puro ou recoberto com uma camada de zinco, imerso 
em areia especial de granulação adequada, que funciona como meio extintor do arco 
voltaico. 
 
 
Fusível NH 
 
O conjunto para fusíveis do tipo NH é constituído de Base e Fusível. A base é 
construída de material termoplástico, possuindo meios de fixação para quadros ou 
placas. Possuem contatos em forma de garras prateadas, que garantem o contato 
elétrico. 
O fusível possui um corpo de porcelana onde se aloja o elemento fusível e o elo 
indicador de queima imersos em areia e nas extremidades contatos do tipo faca 
prateados. 
 
DISJUNTOR 
 
Denominam-se disjuntores os dispositivos de manobra e proteção, capazes de 
estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, assim 
como estabelecer, conduzir por tempoespecificado e interromper correntes em 
condições anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito e/ou 
sobrecarga. 
 
Dispositivos de manobra e proteção contra sobrecarga. 
 
Relês térmicos 
Os relês térmicos, assim como os fusíveis, são elementos de proteção, porém com 
funções diferenciadas. Enquanto o fusível é utilizado principalmente na proteção contra 
curto-circuito, o relê térmico é utilizado em casos de sobrecarga. 
O relê térmico funciona com o princípio de bimetais (normalmente ferro e níquel), 
assim, se houver uma elevação de corrente por um determinado tempo, devido a uma 
sobrecarga, haverá um aquecimento do bimetálico e o relê térmico comuta desligando o 
circuito. 
 
Botões no comando elétrico 
Os botões podem ainda fazer a sinalização do comando, ou seja, em seu interior possui 
uma lâmpada que indica que o botão foi acionado. 
 
 
Sinalização 
Para que um operador saiba o que está acontecendo com o equipamento que ele está 
operando, é necessário que possa visualizar, rápida e facilmente, mensagens que 
indiquem que a operação está se realizando dentro dos padrões esperados. 
É a forma visual ou sonora de chamar a atenção do operador para uma situação 
determinada em um circuito, máquina ou conjunto de máquinas. 
Ela é realizada por meio de campainhas ou sirenes ou por sinalizadores luminosos com 
cores determinadas por normas. 
 
CONTATORES 
 
São dispositivos de manobra eletromecânica, construídos para um elevado número de 
manobras. 
De acordo com a potência (carga), o contator é um dispositivo de comando do motor e 
pode ser usado individualmente, acoplado a relês de sobrecarga (relê térmico), na 
proteção de sobrecorrente. Certos tipos de contatores têm a capacidade de estabelecer e 
interromper correntes de curto-circuito. 
 
Chaves fim–de-curso 
Tem como finalidade limitar uma ação dentro de um comando elétrico, ou comandar 
uma nova operação dentro comando elétrico. 
Normalmente a chave FDC tem dois jogos de contatos, um NF e um NA. 
Obs.:- existem chaves FDC com mais de dois jogos de contatos. 
Abaixo temos uma figura com a demonstração dos contatos: 
 
 
CHAVES SECCIONADORAS 
São dispositivos de manobra que servem para abrir ou fechar um circuito geral do painel 
de comando. 
Temos chaves seccionadoras simples, em que somente servem para fechar ou abrir um 
circuito manualmente, veja abaixo: 
Os modelos acima são para manobra de equipamento de porte pequeno.