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Curso Gratuito Eletricidade

Carga horária: 30hs

Conteúdo:

Introdução

Tensão Elétrica

Corrente Elétrica

Corrente Alternada

Aterramento

Motores Elétricos

Motor com freios

Sensores

Pirômetro

Manutenção

Componentes Elétricos

Bibliografia/Links Recomendados

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 umCoulomb, 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 face sensora, 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 tempo especificado 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.

Bibliografia/Links Recomendados

- http://fisica.cdcc.sc.usp.br/olimpiadas/01/artigo3/conceitos.html

- http://www.arandanet.com.br/midiaonline/eletricidade_moderna/

- http://www.eletricidade.net/

Livros indicados:

Eletricidade Básica

Autor: Gussow, Milton

Editora: Artmed

Laboratório de Eletricidade e Eletrônica

Autor: Capuano, Francisco Gabriel

Editora: Érica

Eletricidade Básica Volumes 1 ao 5

Autor: Valkenburgh, Van

Editora: Ao Livro Técnico (Imperial)

Fundamentos de Eletricidade

Autor: Silva Filho, Matheus Teodoro da

Editora: LTC

Eletrônica - Eletricidade - Corrente Contínua

Autor: Aiub, Jose Eduardo; Filoni, Enio

Editora: Erica

Eletricidade para a Engenharia

Autor: Guerrini, Delio Pereira

Editora: Manole

Eletricidade e Eletrônica Básica

Autor: Lima Junior, Almir Wirth

Editora: Alta Books

Derivativos de Eletricidade & Gerenciamento de Risco

Autor: Mayo, Roberto

Editora: Synergia Editora

Eletricidade Aplicada em Corrente Contínua - Teoria e

Exercícios

Autor: Cruz, Eduardo

Editora: Erica

Eletricidade Geral Eletrotécnica

Autor: M.G.Say

Editora: Hemus

Curso Completo de Eletricidade Básica

Autor: Navy, U.S.

Editora: Hemus

Eletricidade Industrial

Autor: Martino, G.

Editora: Hemus

A História da Eletricidade - Os Homens que Desenvolveram a

Eletricidade

Autor: Martins, Jader Benuzzi

Editora: Ciência Moderna

Eletricidade Básica - Módulo 1 - Curso Técnico Eletrotécnica

Autor: Wolski, Belmiro

Editora: Base Editora

Força e Luz - Eletricidade e Modernização

Autor: Magalhaes, Gildo

Editora: UNESP