Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos

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<p>ACESSE AQUI O SEU</p><p>LIVRO NA VERSÃO</p><p>DIGITAL!</p><p>PROFESSORES</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>Sistemas</p><p>Hidráulicos e</p><p>Pneumáticos</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8988</p><p>FICHA CATALOGRÁFICA</p><p>C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ.</p><p>Núcleo de Educação a Distância. JUNIOR, Imar de Souza Soares.</p><p>Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos.</p><p>Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Imar de Souza Soares Junior.</p><p>Maringá - PR.: Unicesumar, 2021.</p><p>232 p.</p><p>“Graduação - EaD”.</p><p>1. Sistemas 2. Hidráulicos 3. Pneumáticos. EaD. I. Título.</p><p>CDD - 22 ed. 621.32</p><p>CIP - NBR 12899 - AACR/2</p><p>ISBN 978-65-5615-457-2</p><p>Impresso por:</p><p>Bibliotecário: João Vivaldo de Souza CRB- 9-1679</p><p>Pró Reitoria de Ensino EAD Unicesumar</p><p>Diretoria de Design Educacional</p><p>NEAD - Núcleo de Educação a Distância</p><p>Av. Guedner, 1610, Bloco 4 - Jd. Aclimação - Cep 87050-900 | Maringá - Paraná</p><p>www.unicesumar.edu.br | 0800 600 6360</p><p>Coordenador de Conteúdo Fabio Augusto Gentilin Designer Educacional Aguinaldo Ventura Curadoria Rafaela Benan</p><p>Zara Revisão Textual Meyre A. P. Barbosa Editoração Lucas Pinna Silveira Lima Ilustração Welington Vainer e Geison</p><p>Ferreira da Silva Realidade Aumentada Cesar Henrique Seidel, Maicon Douglas Curriel e Matheus Alexander de Oliveira</p><p>Guandalini Fotos Shutterstock.</p><p>PRODUÇÃO DE MATERIAIS</p><p>EXPEDIENTE</p><p>DIREÇÃO UNICESUMAR</p><p>NEAD - NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA</p><p>Reitor Wilson de Matos Silva Vice-Reitor Wilson de Matos Silva Filho Pró-Reitor de Administração Wilson de Matos Silva Filho</p><p>Pró-Reitor Executivo de EAD William Victor Kendrick de Matos Silva Pró-Reitor de Ensino de EAD Janes Fidélis Tomelin</p><p>Presidente da Mantenedora Cláudio Ferdinandi</p><p>Diretoria Executiva Chrystiano Mincoff, James Prestes, Tiago Stachon Diretoria de Graduação e Pós-graduação Kátia Coelho Diretoria</p><p>de Cursos Híbridos Fabricio Ricardo Lazilha Diretoria de Permanência Leonardo Spaine Head de Graduação Marcia de Souza Head</p><p>de Metodologias Ativas Thuinie Medeiros Vilela Daros Head de Tecnologia e Planejamento Educacional Tania C. Yoshie Fukushima</p><p>Head de Recursos Digitais e Multimídias Franklin Portela Correia Gerência de Planejamento e Design Educacional Jislaine Cristina</p><p>da Silva Gerência de Produção Digital Diogo Ribeiro Garcia Gerência de Recursos Educacionais Digitais Daniel Fuverki Hey</p><p>Supervisora de Design Educacional e Curadoria Yasminn T. Tavares Zagonel Supervisora de Produção Digital Daniele Correia</p><p>BOAS-VINDAS</p><p>Tudo isso para honrarmos a</p><p>nossa missão, que é promover</p><p>a educação de qualidade nas</p><p>diferentes áreas do conhecimento,</p><p>formando profissionais</p><p>cidadãos que contribuam para o</p><p>desenvolvimento de uma sociedade</p><p>justa e solidária.</p><p>Reitor</p><p>Wilson de Matos Silva</p><p>A UniCesumar celebra os seus 30 anos de</p><p>história avançando a cada dia. Agora, enquanto</p><p>Universidade, ampliamos a nossa autonomia</p><p>e trabalhamos diariamente para que nossa</p><p>educação à distância continue como uma das</p><p>melhores do Brasil. Atuamos sobre quatro</p><p>pilares que consolidam a visão abrangente do</p><p>que é o conhecimento para nós: o intelectual, o</p><p>profissional, o emocional e o espiritual.</p><p>A nossa missão é a de “Promover a educação de</p><p>qualidade nas diferentes áreas do conhecimento,</p><p>formando profissionais cidadãos que contribuam</p><p>para o desenvolvimento de uma sociedade</p><p>justa e solidária”. Neste sentido, a UniCesumar</p><p>tem um gênio importante para o cumprimento</p><p>integral desta missão: o coletivo. São os nossos</p><p>professores e equipe que produzem a cada dia</p><p>uma inovação, uma transformação na forma</p><p>de pensar e de aprender. É assim que fazemos</p><p>juntos um novo conhecimento diariamente.</p><p>São mais de 800 títulos de livros didáticos</p><p>como este produzidos anualmente, com a</p><p>distribuição de mais de 2 milhões de exemplares</p><p>gratuitamente para nossos acadêmicos. Estamos</p><p>presentes em mais de 700 polos EAD e cinco</p><p>campi: Maringá, Curitiba, Londrina, Ponta Grossa</p><p>e Corumbá), o que nos posiciona entre os 10</p><p>maiores grupos educacionais do país.</p><p>Aprendemos e escrevemos juntos esta belíssima</p><p>história da jornada do conhecimento. Mário</p><p>Quintana diz que “Livros não mudam o mundo,</p><p>quem muda o mundo são as pessoas. Os</p><p>livros só mudam as pessoas”. Seja bem-vindo à</p><p>oportunidade de fazer a sua mudança!</p><p>Aqui você pode</p><p>conhecer um</p><p>pouco mais sobre</p><p>mim, além das</p><p>informações do</p><p>meu currículo.</p><p>Aqui você pode</p><p>conhecer um</p><p>pouco mais sobre</p><p>mim, além das</p><p>informações do</p><p>meu currículo.</p><p>MEU CURRÍCULO</p><p>MINHA HISTÓRIA</p><p>Olá, estimados(as) alunos(as), meu nome é Taiser, decidi</p><p>ingressar na engenharia, pois sempre fui muito curioso e</p><p>gostava muito de robôs, assim, cursei engenharia elétri-</p><p>ca, percebendo que havia acertado em minha escolha de</p><p>ser engenheiro. Comecei a trabalhar com robótica quan-</p><p>do fiz meu mestrado e, atualmente, tenho uma empresa</p><p>de robótica educacional. Segui meus estudos fazendo</p><p>doutorado na área de informática na Educação. Minha</p><p>carreira na área da Educação iniciou quando comecei a</p><p>dar aulas em um cursinho de Inglês, enquanto atuava</p><p>como engenheiro na indústria. Alguns anos depois, sur-</p><p>giu a oportunidade de lecionar em uma escola técnica,</p><p>desde então, tenho atuado como docente, inclusive, em</p><p>uma faculdade. Isso me fez ter certeza de que gostaria</p><p>de seguir na docência, pois gosto muito desta atividade.</p><p>Ainda estou em contato com a indústria, onde presto</p><p>consultoria, eventualmente, na área da automação. Sain-</p><p>do do mundo profissional, gosto de jogar xadrez com</p><p>meu filho, pratico artes marciais, tendo passado pelo</p><p>Karatê, Tae Kwon Do, Capoeira, Muai Thay e Jiu Jitsu.</p><p>Curto Rock, desde clássicos como Beatles ao Heavy Metal</p><p>do Iron Maiden. Sou gaúcho e um excelente assador de</p><p>churrasco. Além das atividades que citei, anteriormente,</p><p>não posso deixar de citar a que mais gosto, que é ficar</p><p>com a minha família, minha esposa Fabiane e meus fi-</p><p>lhos Alice e Matheus. Espero que aproveitem o material</p><p>que produzimos para você sobre sistemas hidráulicos e</p><p>pneumáticos. Utilizei exemplos práticos que serão muito</p><p>úteis para você. Um forte abraço e bons estudos! Dei-</p><p>xo disponível, também, o link do meu curriculum lattes</p><p>para que você possa conhecer melhor minha formação</p><p>e experiência:</p><p>http://lattes.cnpq.br/4244800535900925.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9785</p><p>MEU CURRÍCULO</p><p>MINHA HISTÓRIA</p><p>Aqui você pode</p><p>conhecer um</p><p>pouco mais sobre</p><p>mim, além das</p><p>informações do</p><p>meu currículo.</p><p>Olá, estimado(a) estudante, desta fantástica profissão</p><p>cha mada Engenharia. É uma imensa satisfação poder</p><p>estar com você, mesmo que seja por um curto período</p><p>de tempo, auxiliando em sua formação nesta área, de</p><p>grande importância e igualmente complexa, dos elemen-</p><p>tos de máquinas.</p><p>Eu me chamo Imar, sou formado em Engenharia Me-</p><p>cânica pela UFSM, desde 2001. Minha experiência na</p><p>indústria teve início, ainda durante a graduação, tendo</p><p>realizado um estágio de curta duração na montadora</p><p>Mercedes Benz (na época Daimler Chrysler), em São</p><p>Bernardo do Campo-SP, e, em seguida, me transferindo</p><p>para Santa Catarina para ficar mais próximo da família,</p><p>onde tive as maiores e melhores experiências profissio-</p><p>nais dentro de uma indústria. Em paralelo com minhas</p><p>atividades como Analista de Processos, iniciei a carreira</p><p>na docência, como uma forma de melhorar questões</p><p>ligadas à capacidade de expressão em público. Com o</p><p>passar dos anos, realizei uma pós-graduação (especia-</p><p>lização) em Automação Industrial (FURB-SENAI), uma</p><p>graduação em Pedagogia (UNISUL) e, mais recentemen-</p><p>te, obtive o título de Mestre em Sistemas e Processos</p><p>Industriais (UNISC).</p><p>Como podem ver, em minha formação acadêmica,</p><p>estive em diferentes instituições, passando por universi-</p><p>dade federal, universidade particular (Ensino Presencial</p><p>e EAD). Após todos esses anos, está claro para mim que</p><p>a diferença quem pode fazer somos nós. Você definiu</p><p>sonhos e expectativas quando ingressou neste curso e</p><p>somente você é responsável por criar as condições para</p><p>que eles se concretizem. Vamos, juntos, sem receios no</p><p>coração, nos aventurar neste</p><p>verificar a que se enquadra dentro do que calculamos. A linha em des-</p><p>taque representa um modelo que nos atende, sendo o escolhido para a sequência do dimensionamento.</p><p>Diâmetro do cilindro</p><p>mm (pol)</p><p>Diâmetro da haste</p><p>mm (pol)</p><p>Relação D d−2 2</p><p>mm2 (pol2)</p><p>38,1 mm (1 ½”)</p><p>15,9 mm (5/8”) 1198,8 mm2 (1,86 pol2)</p><p>25,4 mm (1”) 806,45 mm2 (1,25 pol2)</p><p>50,8 mm (2”)</p><p>25,4 mm (1”) 1935,48 mm2 (3 pol2)</p><p>34,9 mm (1 3/8”) 1362,63 mm2 (2,11 pol2)</p><p>63,5 mm (2 ½”)</p><p>25,4 mm (1”) 3387,09 mm2 (5,25 pol2)</p><p>34,9 mm (1 3/8”) 2814,24 mm2 (4,36 pol2)</p><p>44,5 mm (1 ¾”) 2052 mm2 (3,18 pol2)</p><p>82,6 mm (3 ¼”)</p><p>34,9 mm (1 3/8”) 5604,75 mm2 (8,69 pol2)</p><p>44,5 mm (1 ¾”) 4842,51 mm2 (7,51 pol2)</p><p>50,8 mm (2”) 4242,12 mm2 (6,58 pol2)</p><p>101,6 mm (4”)</p><p>44,5 mm (1 ¾”) 8342,31 mm2 (12,93 pol2)</p><p>50,8 mm (2”) 7741,92 mm2 (12 pol2)</p><p>63,5 mm (2 ½”) 6290,31 mm2 (9,75 pol2)</p><p>Tabela 1 - Diâmetros comerciais de êmbolos e hastes de atuadores hidráulicos / Fonte: adaptada de Parker Hidraulics (2005).</p><p>Como a relação entre os diâmetros (êmbolo e haste) deve ficar acima de 2830 mm2, o atuador que está</p><p>mais próximo, acima deste valor, é que possui diâmetro do êmbolo de 63,5 mm e diâmetro da haste de</p><p>25,4 mm. Desta forma, conseguimos obter o valor da área de avanço deste elemento.</p><p>2ð . D =</p><p>4avançoA</p><p>2ð . 63,5 =</p><p>4avançoA</p><p>= 3165,31 mmavançoA 2</p><p>= 31,65 cmavançoA 2</p><p>59</p><p>UNIDADE 3</p><p>Com os elementos calculados, podemos realizar a verificação se o atuador escolhido consegue atender</p><p>ao solicitado, ou seja, se consegue atingir os 2000 kgf em seu avanço e em seu retorno.</p><p>Avanço Retorno</p><p>F</p><p>P =</p><p>A</p><p>avanço</p><p>avanço</p><p>FP =</p><p>A</p><p>retorno</p><p>retorno</p><p>F = P . Aavanço avanço F = P . Aretorno retorno</p><p>F = 90 . 31,65 cmavanço</p><p>kgf</p><p>cm</p><p>2</p><p>2 F = 90 . 28,30 cmretorno</p><p>kgf</p><p>cm</p><p>2</p><p>2</p><p>F = 2848,5 kgfavanço F = 2547 kgfretorno</p><p>Desta forma, conseguimos comprovar que o atuador escolhido atende às solicitações de trabalho e</p><p>ao critério de segurança definido, sendo necessário passar à empresa que o fornecerá, os valores de</p><p>diâmetro do êmbolo, da haste e o curso (comprimento) do mesmo. Caso seja de interesse verificar</p><p>as velocidades de avanço e o recuo do atuador definido, precisamos definir um curso para o mesmo.</p><p>Comercialmente, para o diâmetro de 63,5 mm temos o curso máximo de 1500 mm. Para valores</p><p>acima deste, normalmente, são pedidos especiais sob consulta, pois pode ser necessária a utilização</p><p>de outros materiais em sua fabricação, ou mesmo a utilização de guias que impeçam a flambagem da</p><p>haste durante a execução das operações de avanço e recuo do mesmo.</p><p>Faremos, agora, uma análise de quanto tempo levará para este atuador realizar as operações de</p><p>avanço e recuo, considerando, também, a utilização de uma bomba que atua com uma vazão de 30</p><p>litros/minuto (500000 mm3/s).</p><p>L . AQ =</p><p>t</p><p>Onde:</p><p>Q = Vazão da bomba [m3/s]</p><p>L = Curso do atuador [m]</p><p>A = Área de avanço ou retorno do atuador [m2]</p><p>t = Tempo de avanço ou retorno do atuador [s]</p><p>60</p><p>UNICESUMAR</p><p>Avanço Retorno</p><p>L . A</p><p>Q =</p><p>t</p><p>avanço</p><p>avanço</p><p>L . AQ =</p><p>t</p><p>retorno</p><p>retorno</p><p>L . A</p><p>t = avanço</p><p>avanço Q</p><p>L . At = retorno</p><p>retorno Q</p><p>1500 mm . 3165,31 mmt = avanço mm</p><p>s</p><p>2</p><p>3</p><p>500000</p><p>1500 mm . 2830 mmt = retorno mm</p><p>s</p><p>2</p><p>3</p><p>500000</p><p>t = 9,49 savanço t = 8,49 sretorno</p><p>Ou seja, este equipamento necessita, para realizar os movimentos de subida e de descida, 9,49 s + 8,49</p><p>s = 17,98 s, permitindo, inclusive, estimarmos produção horária ou outros indicadores, caso venha a</p><p>ser de interesse do responsável pelo projeto.</p><p>O exemplo apresentado considerou apenas um atuador na estrutura deste equipamento, contudo, é</p><p>comum encontrarmos o mesmo dispositivo sendo fabricado contendo atuadores similares em ambos</p><p>os lados da plataforma, bastando, a nível de dimensionamento, apenas considerar a carga distribuída</p><p>entre os dois atuadores e seguindo o mesmo procedimento apresentado.</p><p>No Podcast deste capítulo, reforçaremos alguns dos conceitos abor-</p><p>dados utilizando este contexto para nos aprofundarmos um pouco</p><p>mais no universo dos fluidos líquidos e gasosos. A atenção, neste</p><p>capítulo, foi direcionada para muitos exemplos do universo da hi-</p><p>dráulica, contudo a pneumática possui grande similaridade com o</p><p>que foi apresentado, necessitando atentarmos para alguns itens</p><p>que serão abordados em minha fala.</p><p>O dimensionamento de atuadores, seja pneumático seja hidráulico, ocorre de forma similar, sendo</p><p>necessários conhecimentos simples, como os apresentados no exemplo apresentado anteriormente.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8293</p><p>61</p><p>UNIDADE 3</p><p>Contudo estimarmos a pressão de trabalho que teremos à disposição é um pouco mais complexo e</p><p>requer análise mais aprofundada de outros conceitos.</p><p>Basicamente, o que precisamos compreender, de início, é que sempre há perdas de energia quando</p><p>um fluido percorre um duto, mesmo que não haja vazamentos ao longo do mesmo. Estas perdas estão</p><p>relacionadas ao atrito interno que o fluido possui ao entrar em contato com as paredes do duto e pela</p><p>forma como o fluido escoa (laminar ou turbulento), fazendo com que parte da energia mecânica (pres-</p><p>são) seja transformada em outras formas de energia (térmica e sonora, por exemplo). Estas perdas estão,</p><p>diretamente, relacionadas à viscosidade do fluido e, portando, são muito mais significativas em fluidos</p><p>líquidos, motivo pelo qual direcionaremos a abordagem a seguir para os mesmos. Vale salientar que</p><p>a pneumática também sofre com perdas em seu sistema, mas, normalmente, no cotidiano industrial,</p><p>elas estão mais relacionadas a vazamentos existentes na rede do que ao atrito gerado na tubulação.</p><p>A seguir será apresentada uma sequência de cálculos que pode ser utilizada para prevermos o</p><p>comportamento de um fluido em uma rede hidráulica, sendo de fundamental importância para ob-</p><p>termos resultados mais próximos do que observaríamos em uma condição real e permitindo maior</p><p>assertividade na escolha dos componentes que comporão a rede a ser instalada.</p><p>De acordo com Fialho (2006), em 1883, Osborne Reynolds, cientista e pesquisador sobre o compor-</p><p>tamento dos fluidos de sua época, definiu, após diversos ensaios práticos, uma equação que nos permite</p><p>identificar se o escoamento de um fluido é laminar, indeterminado ou turbulento. Esta equação ficou</p><p>conhecida como número de Reynolds, e devemos considerá-la sempre que necessitamos desenvolver</p><p>o projeto, ou avaliar o comportamento de uma rede por onde escoa fluidos. O número de Reynolds é</p><p>obtido pela seguinte fórmula:</p><p>t</p><p>e</p><p>v . dR =</p><p>u</p><p>Onde:</p><p>v = velocidade de deslocamento do fluido [cm/s]</p><p>dt = Diâmetro interno da tubulação [cm]</p><p>υ = Viscosidade cinemática do fluido em Stokes [St], sendo 1 St = 1 cm2/s</p><p>Re = Número de Reynolds (adimensional)</p><p>Osborne Reynolds identificou que um fluido que possua o valor de Re 2000≤ terá escoamento</p><p>laminar, 2000 200</p><p>Tubulação de pressão 300 cm/s 400 cm/s 500 cm/s 600 cm/s</p><p>Tubulação de retorno 300 cm/s</p><p>Tubulação de sucção 100 cm/s</p><p>Tabela 2 - Velocidades recomendadas em tubulações hidráulicas / Fonte: adaptada de Fialho (2006).</p><p>Caso tenhamos uma pressão intermediária entre as apresentadas na Tabela 2, devemos interpolar os</p><p>valores da velocidade para obtermos a equivalente. Seguindo essas velocidades, estaremos contribuindo</p><p>para que o sistema tenha um escoamento laminar (menor perda de carga) e o cálculo da tubulação,</p><p>invariavelmente, resultará em um diâmetro comercial.</p><p>A definição do diâmetro mínimo de uma tubulação pode ser obtida pela equação:</p><p>Qdt =</p><p>0,015 . . vp</p><p>Onde:</p><p>Q = Vazão máxima do sistema [l/min]</p><p>v = Velocidade recomendada para a tubulação [cm/s]</p><p>dt = Diâmetro interno da tubulação [cm]</p><p>0,015 = Fator de conversão</p><p>Quando procedemos com o cálculo do diâmetro mínimo,</p><p>devemos atentar ao fato de que o resultado</p><p>deverá ser aproximado ao apresentado em catálogo de fornecedores, sempre selecionando o diâmetro</p><p>mais próximo, acima do valor calculado. O termo perda de carga está associado à perda de energia que</p><p>ocorre no deslocamento de fluidos em dutos. Para definirmos o valor equivalente da perda de carga</p><p>no sistema, utilizaremos a seguinte equação:</p><p>2</p><p>10</p><p>5 . Lt . . vÄP = .</p><p>dt . 10</p><p>r</p><p>y</p><p>Onde:</p><p>PD = Variação de pressão (perda de carga) [kgf/cm2]</p><p>Lt = Comprimento equivalente total (Lt = Li + Ls) [cm]</p><p>Li = Comprimento da tubulação em linha reta [cm]</p><p>63</p><p>UNIDADE 3</p><p>Ls = Comprimento equivalente das singularidades [cm]</p><p>y = Fator de atrito [adimensional]</p><p>r = Massa específica do fluído em [kgf/m3], sendo igual a 881,1 kgf/m3 para óleo SAE-10</p><p>v = velocidade de escoamento do fluido [cm/s]</p><p>5/1010 = Fator de conversão</p><p>O fator de atrito (y ) está ligado à temperatura do fluido dentro do duto e à rugosidade interna da</p><p>tubulação, pois quanto mais rugosa forem as paredes internas da tubulação, maior dificuldade terá o</p><p>óleo para escoar. Para valores mais precisos do fator de atrito, podemos utilizar o denominado diagrama</p><p>de Moody. Contudo, comumente, são utilizados fatores que aproximam os resultados que podemos</p><p>obter, desde que tenhamos escoamento laminar (Tabela 3).</p><p>Fator de</p><p>atrito (y )</p><p>Re</p><p>64 Para tubos rígidos e temperatura constante.</p><p>Re</p><p>75 Para tubos rígidos e temperatura variável ou para tubos flexíveis e</p><p>temperatura constante.</p><p>Re</p><p>90 Para tubos flexíveis e temperatura variável.</p><p>Tabela 3 - Fator de atrito / Fonte: Fialho (2006 p. 88).</p><p>Como mencionado anteriormente, o valor do comprimento equivalente depende de dois itens, ou seja,</p><p>do comprimento em linha reta da tubulação, facilmente retirado do projeto da instalação, e o compri-</p><p>mento equivalente às singularidades, que pode ser obtido por meio de tabelas (Tabela 4) fornecidas</p><p>por empresas fabricantes ou mesmo em livros técnicos especializados no assunto.</p><p>O universo da automação industrial é rico no desenvolvimento de novas tecnologias, no</p><p>entanto a automação mecânica depende da intervenção humana para garantir seu máximo</p><p>desempenho. Seja no dimensionamento apenas dos elementos de trabalho, seja na definição</p><p>do sistema de geração de energia (bombas e compressores) seja, ainda, no dimensionamento</p><p>de dutos de escoamento dos fluidos, a maior eficiência é obtida quando a competência técnica</p><p>do projetista entra em ação e consegue desenvolver um sistema que aproveite o máximo de</p><p>seu potencial e garanta uma confiabilidade, minimizando os riscos de intervenções frequentes</p><p>por paradas indevidas.</p><p>64</p><p>UNICESUMAR</p><p>Diâmetro nominal (D)</p><p>Cotovelo 90° Raio Longo</p><p>Cotovelo 90° Raio Médio</p><p>Cotovelo 90° Raio Curto</p><p>Cotovelo 45°</p><p>Curva 90° (R/d – 1/2)</p><p>Curva 90° (R/d – 1)</p><p>Curva 45°</p><p>Entrada normal</p><p>Entrada de borda</p><p>Registro de gaveta</p><p>aberto</p><p>Registro de globo aberto</p><p>Registro de ângulo</p><p>aberto</p><p>Tê de passagem direta</p><p>Tê de passagem de lado</p><p>Tê de saída bilateral</p><p>Válvula de pé e crivo</p><p>Saída da canalização</p><p>m</p><p>m</p><p>pol</p><p>13</p><p>½</p><p>0,3</p><p>0,4</p><p>0,5</p><p>0,2</p><p>0,2</p><p>0,3</p><p>0,2</p><p>0,2</p><p>0,4</p><p>0,1</p><p>4,9</p><p>2,6</p><p>0,3</p><p>1</p><p>1</p><p>3,6</p><p>0,4</p><p>19</p><p>¾</p><p>0,4</p><p>0,6</p><p>0,7</p><p>0,3</p><p>0,3</p><p>0,4</p><p>0,2</p><p>0,2</p><p>0,5</p><p>0,1</p><p>6,7</p><p>3,6</p><p>0,4</p><p>1,4</p><p>1,4</p><p>5,6</p><p>0,5</p><p>25</p><p>1</p><p>0,5</p><p>0,7</p><p>0,8</p><p>0,4</p><p>0,3</p><p>0,5</p><p>0,2</p><p>0,3</p><p>0,7</p><p>0,2</p><p>8,2</p><p>4,6</p><p>0,5</p><p>1,7</p><p>1,7</p><p>7,3</p><p>0,7</p><p>32</p><p>1</p><p>1/4</p><p>0,7</p><p>0,9</p><p>1,1</p><p>0,5</p><p>0,4</p><p>0,6</p><p>0,3</p><p>0,4</p><p>0,9</p><p>0,2</p><p>11,3</p><p>5,6</p><p>0,7</p><p>2,3</p><p>2,3</p><p>10</p><p>0,9</p><p>38</p><p>1 ½</p><p>0,9</p><p>1,1</p><p>1,3</p><p>0,6</p><p>0,5</p><p>0,7</p><p>0,3</p><p>0,5</p><p>1</p><p>0,3</p><p>13,4</p><p>6,7</p><p>0,9</p><p>2,8</p><p>2,8</p><p>11,6</p><p>1</p><p>50</p><p>2</p><p>1,1</p><p>1,4</p><p>1,7</p><p>0,8</p><p>0,6</p><p>0,9</p><p>0,4</p><p>0,7</p><p>1,5</p><p>0,4</p><p>17,4</p><p>8,5</p><p>1,1</p><p>3,5</p><p>3,5</p><p>14</p><p>1,5</p><p>63</p><p>2 ½</p><p>1,3</p><p>1,7</p><p>2</p><p>0,9</p><p>0,8</p><p>1</p><p>0,5</p><p>0,9</p><p>1,9</p><p>0,4</p><p>21</p><p>10</p><p>1,3</p><p>4,3</p><p>4,3</p><p>17</p><p>1,9</p><p>75</p><p>3</p><p>1,6</p><p>2,1</p><p>2,5</p><p>1,2</p><p>1</p><p>1,3</p><p>0,6</p><p>1,1</p><p>2,2</p><p>0,5</p><p>26</p><p>13</p><p>1,6</p><p>5,2</p><p>5,2</p><p>20</p><p>2,2</p><p>100</p><p>4</p><p>2,1</p><p>2,8</p><p>3,4</p><p>1,5</p><p>1,3</p><p>1,6</p><p>0,7</p><p>1,6</p><p>3,2</p><p>0,7</p><p>34</p><p>17</p><p>2,1</p><p>6,7</p><p>6,7</p><p>23</p><p>3,2</p><p>125</p><p>5</p><p>2,7</p><p>3,7</p><p>4,2</p><p>1,9</p><p>1,6</p><p>2,1</p><p>0,9</p><p>2</p><p>4</p><p>0,9</p><p>43</p><p>21</p><p>2,7</p><p>8,4</p><p>8,4</p><p>30</p><p>4</p><p>150</p><p>6</p><p>3,4</p><p>4,3</p><p>4,9</p><p>2,3</p><p>1,9</p><p>2,5</p><p>1,1</p><p>2,5</p><p>5</p><p>1,1</p><p>51</p><p>26</p><p>3,4</p><p>10</p><p>10</p><p>39</p><p>5</p><p>200</p><p>8</p><p>4,3</p><p>5,5</p><p>6,4</p><p>3</p><p>2,4</p><p>3,3</p><p>1,5</p><p>3,5</p><p>6</p><p>1,4</p><p>67</p><p>34</p><p>4,3</p><p>13</p><p>13</p><p>52</p><p>6</p><p>250</p><p>10</p><p>5,5</p><p>6,7</p><p>7,9</p><p>3,8</p><p>3</p><p>4,1</p><p>1,8</p><p>4,5</p><p>7,5</p><p>1,7</p><p>85</p><p>43</p><p>5,5</p><p>16</p><p>16</p><p>65</p><p>7,5</p><p>300</p><p>12</p><p>6,1</p><p>7,9</p><p>9,5</p><p>4,6</p><p>3,6</p><p>4,8</p><p>2,2</p><p>5,5</p><p>9</p><p>2,1</p><p>102</p><p>51</p><p>6,1</p><p>19</p><p>19</p><p>78</p><p>9</p><p>350</p><p>14</p><p>7,3</p><p>9,5</p><p>10,5</p><p>5,3</p><p>4,4</p><p>5,4</p><p>2,5</p><p>6,2</p><p>11</p><p>2,4</p><p>120</p><p>60</p><p>7,3</p><p>22</p><p>22</p><p>90</p><p>11</p><p>Tabela 4 - Com</p><p>prim</p><p>entos equivalentes a perdas localizadas, em</p><p>m</p><p>etros de canalização de aço galvanizado retilínea</p><p>Fonte: adaptado de M</p><p>acintyre (19</p><p>90</p><p>p. 31).</p><p>65</p><p>UNIDADE 3</p><p>Na sequência, será apresentado um exemplo prático de como podemos proceder no dimensionamento</p><p>de um circuito hidráulico. Ele pode ser utilizado para redes hidráulicas de maior porte, apenas aten-</p><p>tando para as variáveis que devem ser ajustadas para cada caso.</p><p>Considerando uma prensa hidráulica utilizando um atuador de dupla ação e trabalhando com</p><p>uma pressão de 80 bar, temos seu diagrama hidráulico apresentado na imagem a seguir (Figura 6). A</p><p>mesma está instalada em um ambiente com temperatura variável e a tubulação pode ser considerada</p><p>flexível (mangueiras). Estime a perda de carga total na linha de pressão que teremos no sistema, tendo</p><p>10 metros de mangueiras (linha reta) e as perdas geradas pela válvula direcional como sendo de 5,5</p><p>bar. A vazão máxima que a bomba consegue gerar é de 45 litros /minuto.</p><p>M</p><p>1.0</p><p>1.1 4 2</p><p>3</p><p>1.01</p><p>1</p><p>10.1</p><p>Atuador de dupla ação</p><p>Filtro de retorno Cotovelo 90°</p><p>de Raio longo</p><p>Cotovelo 90°</p><p>de Raio</p><p>Válvula direcional 4/2 vias</p><p>acionada por alavanca e</p><p>retorno por mola</p><p>Unidade hidráulica contendo</p><p>motobomba, válvula limitadora</p><p>de pressão e manômetro</p><p>Figura 6 - Diagrama hidráulico de avanço e retorno de um atuador de dupla ação / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a imagem apresenta um diagrama hidráulico contendo atuador de dupla ação, comandado por</p><p>válvula 4/2 vias, acionada por alavanca e retorno por mola. A linha de retorno passa por um filtro antes de chegar ao re-</p><p>servatório. O reservatório abrange a motobomba, o manômetro e a válvula limitadora de pressão (válvula de segurança).</p><p>66</p><p>UNICESUMAR</p><p>Primeiramente, necessitamos calcular o valor do diâmetro da tubulação em cima das informações que</p><p>temos. Como o objetivo é definirmos a perda de carga na linha de pressão, consideraremos a velocidade</p><p>recomendada pelos fabricantes, considerando valores apresentado na Tabela 2.</p><p>80 bar - 50 bar 100 bar - 50 bar =</p><p>x - 400 500 - 400 cm cm cm</p><p>s s s</p><p>cm30 bar . 100 scmx - 400 = s 50 bar</p><p>cm cmx = 60 + 400 s s</p><p>cmx = 460 s</p><p>Como a vazão pode ser calculada pela fórmula Q = v . A , temos que:</p><p>QA =</p><p>v</p><p>l45 minA =</p><p>460 cm</p><p>s</p><p>750</p><p>A =</p><p>460</p><p>cm</p><p>s</p><p>cm</p><p>s</p><p>3</p><p>2A = 1,63 cm</p><p>Em posse da área, podemos definir o diâmetro que a tubulação deve possuir.</p><p>2 . DA =</p><p>4</p><p>p</p><p>4 . AD =</p><p>p</p><p>67</p><p>UNIDADE 3</p><p>4 . 1,63 cmD =</p><p>p</p><p>2</p><p>D = 1,44 cm</p><p>Na Tabela 4, temos como diâmetro comercial mais próximo, superior, para esta tubulação o valor</p><p>de 19 mm (3/4 pol). Portanto, devemos calcular a nova área que esta tubulação terá, considerando o</p><p>diâmetro comercial de 19 mm.</p><p>)2 . (DA =</p><p>4</p><p>comercial</p><p>comercial</p><p>p</p><p>2 . (1,9 cm)A =</p><p>4comercial</p><p>p</p><p>2</p><p>comercialA = 2,83 cm</p><p>Com o cálculo da nova área, definiremos a velocidade real que o fluido possuirá na rede.</p><p>Qv =</p><p>A</p><p>Qv =</p><p>Areal</p><p>comercial</p><p>3</p><p>real 2</p><p>cm750 sv =</p><p>2,83 cm</p><p>real</p><p>cmv = 265,02 s</p><p>A partir deste momento, para darmos sequência à resolução do exercício, seguiremos algumas etapas,</p><p>sendo a próxima a definição das perdas equivalentes por singularidades presentes no sistema.</p><p>68</p><p>UNICESUMAR</p><p>Perda de Carga por Singularidade na Linha de Pressão</p><p>Singularidade (considerando diâme-</p><p>tro de 19 mm) Quantidade Comprimento por</p><p>unidade (Tabela 4)</p><p>Comprimento</p><p>total em m (Li)</p><p>Cotovelo de 90° de Raio longo 6 0,4 2,40</p><p>Cotovelo de 90° de Raio curto 2 0,7 1,40</p><p>Total 3,80 m</p><p>Tabela 5 - Perdas de carga das singularidades / Fonte: o autor.</p><p>O comprimento equivalente total pode ser obtido da seguinte forma, considerando os valores em metros:</p><p>total i sL = L + L</p><p>totalL = 10 m + 3,8 m</p><p>totalL = 13,8 m</p><p>Perda de Carga das Válvulas na Linha de Pressão</p><p>Válvula Quantidade Perda</p><p>de Carga por Unida-</p><p>de (bar)</p><p>Perda de Carga</p><p>total (bar)</p><p>Válvula de Controle Direcional 1 5,5 5,5</p><p>Tabela 6 - Perdas de carga das válvulas / Fonte: o autor.</p><p>Para determinarmos o fator de atrito, inicialmente, calcularemos o número de Reynolds. Vale ressaltar</p><p>que utilizaremos, para fins de exemplo, o valor da viscosidade cinemática como sendo de 0,45 Stokes,</p><p>pois é o valor médio de fluidos hidráulicos utilizados na indústria, contudo vale consultar informa-</p><p>ções constantes na embalagem do produto ou junto aos fabricantes para terem mais proximidade nos</p><p>resultados obtidos.</p><p>e</p><p>v . DR = comercial</p><p>cinemáticau</p><p>e 2</p><p>cm265,02 . 1,9 cmsR =</p><p>cm0,45 s</p><p>69</p><p>UNIDADE 3</p><p>eR = 1119</p><p>Como o valor ficou abaixo de 2000, teremos regime laminar no escoamento deste fluido.</p><p>O fator de fricção (ψ ) pode ser obtido da seguinte forma, considerando a Tabela 3:</p><p>y =</p><p>90</p><p>1119</p><p>eR</p><p>y =</p><p>90</p><p>,y = 0 08</p><p>Aplicando a equação da perda de carga, temos:</p><p>2</p><p>10</p><p>5 . Lt . . vÄP = .</p><p>dt . 10</p><p>r</p><p>y</p><p>)2</p><p>10</p><p>5 . 1380 cm . 881,1 . (265,02</p><p>ÄP = 0,08 .</p><p>1,9 cm . 10</p><p>kgf cm</p><p>sm3</p><p>ÄP = 1,8 bar</p><p>A perda de carga total ( PTD ), considerando a válvula 4/2 vias, será:</p><p>ÄPT = 1,8 bar + 5,5 bar</p><p>ÄPT = 7,3 bar</p><p>Desta forma, podemos estimar que este sistema funcionará com uma pressão máxima, na linha de</p><p>pressão do equipamento, de 80 bar – 7,3 bar, ou seja, 72,7 bar de pressão.</p><p>70</p><p>UNICESUMAR</p><p>O dimensionamento de elementos de trabalho e de redes de escoamento de fluidos requer muita aten-</p><p>ção, e qualquer descuido pode não apenas comprometer a funcionalidade do sistema como também a</p><p>segurança de quem está próximo do equipamento. É importante atentarmos para o fato de que, apesar</p><p>de possuírem grandes semelhanças, os estudos dos fluidos hidráulicos e pneumáticos quando nos</p><p>referimos à automação industrial, particularidades que parecem, em um primeiro momento, terem</p><p>pouca interferência, podem causar grandes problemas. Um exemplo é a compressibilidade de fluidos</p><p>gasosos, tornando o sistema muito seguro quando tentamos erguer cargas acima da capacidade do</p><p>equipamento, mas, se o fizermos em um sistema que utiliza fluidos líquidos, existe o risco de ocorrerem</p><p>rompimento da tubulação, danos às válvulas ou mesmo à haste do atuador.</p><p>Um complemento aos nossos estudos que indico a todos, é o vídeo so-</p><p>bre a construção do canal do Panamá, um feito incrível da engenharia</p><p>moderna e um desafio de proporções singulares para os engenheiros</p><p>que estiveram envolvidos no projeto. É um belo exemplo de que o ser</p><p>humano, quando direciona sua atenção para algo produtivo, pode</p><p>realizar as mais fantásticas criações.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8292</p><p>71</p><p>M</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>M</p><p>EN</p><p>TA</p><p>L</p><p>Caro(a) aluno(a), complete os retângulos com informações referentes aos termos presentes nos</p><p>mesmos. Se necessário, utilize desenhos das simbologias e das fórmulas apresentadas para</p><p>melhor compreensão.</p><p>Automação</p><p>Industrial</p><p>Dimensionamento</p><p>Elementos</p><p>de Trabalho</p><p>Cálculo de</p><p>Perda de Carga</p><p>Conceitos e Características</p><p>Pressão:</p><p>Vazão:</p><p>Área de Avanço:</p><p>Área de Retorno:</p><p>Produtividade Horária:</p><p>Perda de Carga:</p><p>Número de Reynolds:</p><p>Fator de Fricção:</p><p>Comprimento Equivalente:</p><p>Viscosidade Cinemática:</p><p>Descrição da Imagem: : na imagem, temos, à esquerda, um retângulo contendo em seu interior a escrita “Automação</p><p>Industrial - Dimensionamento”. Deste quadro saem, pela direita, duas setas apontando, cada uma, para um retângulo,</p><p>sendo que cada um possui, respectivamente de cima para baixo, em seu interior, as seguintes escritas: Elementos</p><p>de Trabalho e Cálculo de Perda de Carga. E, por fim, na extrema direita da figura são solicitados o preenchimento de</p><p>conceitos e características de cada um dos itens apontados nos quadros anteriores.</p><p>72</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>1. Uma empresa do ramo de manutenção automotiva necessita de equipamento para</p><p>içamento de veículos com capacidade de carga de 1000 kgf (no retorno do atuador).</p><p>Quais devem ser, respectivamente, os diâmetros do êmbolo e da haste mínimos do</p><p>atuador a ser especificado para pesquisa orçamentária e futura aquisição?</p><p>Obs.: Considere, para fins de dimensionamento, que o diâmetro da haste é metade</p><p>do diâmetro do êmbolo deste atuador e a pressão de trabalho do mesmo é de 80 bar.</p><p>a) 5 cm e 2,5 cm.</p><p>b) 10 cm e 5 cm.</p><p>c) 6,2 cm e 3,1 cm.</p><p>d) 4,6 cm e 2,3 cm.</p><p>e) 12,5 cm e 6,75 cm.</p><p>2. Considerando, no exercício anterior, a utilização de um coeficiente de segurança fator 2,</p><p>quais deveriam ser os novos diâmetros do êmbolo e haste do atuador a ser adquirido?</p><p>a) 9,2 cm e 4,6 cm.</p><p>b) 6,5 cm e 3,25 cm.</p><p>c) 5,8 cm e 2,9 cm.</p><p>d) 20 cm e 10 cm.</p><p>e) 13 cm e 6,5 cm.</p><p>3. Qual a produtividade horária de um equipamento que possui dois atuadores hidráulicos</p><p>que atuam de forma a desenvolver a seguinte sequência de acionamento: avança o</p><p>primeiro atuador e, quando este termina seu movimento, avança o segundo atuador,</p><p>após, recua o primeiro atuador e, por fim, recua o segundo atuador. Ou seja, são quatro</p><p>movimentos completos, dois do primeiro atuador (avanço e recuo) e dois do segundo</p><p>atuador (avanço e recuo). Os dois atuadores possuem a mesma especificação técnica,</p><p>ou seja, diâmetro do êmbolo igual a 50,8 mm (2 pol), diâmetro da haste de 25,4 mm</p><p>(1 pol) e comprimento da haste de 500 mm. A vazão da bomba a ser utilizada é de 30</p><p>litros por minuto.</p><p>a) 100 peças.</p><p>b) 202 peças.</p><p>c) 304 peças.</p><p>d) 406 peças.</p><p>e) 508 peças.</p><p>73</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>4. Considerando um equipamento com funcionamento similar ao exercício anterior, caso</p><p>necessitássemos aumentar a produtividade, mantendo o mesmo funcionando por</p><p>meio de fluido hidráulico, qual das alternativas seguintes apresenta opções possíveis</p><p>de serem consideradas para isto?</p><p>a) Substituir bomba por uma de maior vazão, ou reduzir o diâmetro dos atuadores.</p><p>b) Aumentar a pressão da rede, ou aumentar o diâmetro dos atuadores.</p><p>c) Diminuir pressão da rede, ou aumentar o curso (comprimento) dos atuadores.</p><p>d) Aumentar a área de avanço e de retorno dos atuadores, ou diminuir a vazão do sistema.</p><p>e) Diminuir a vazão fornecida pela bomba, ou aumentar o curso (comprimento) dos</p><p>atuadores.</p><p>5. Quanto ao cálculo de perda de carga em dutos por onde escoam fluidos, está cor-</p><p>reto afirmarmos que:</p><p>) ( Um dos fatores que influenciam na perda de carga (ou perda de pressão) de um sis-</p><p>tema é o acabamento interno de um duto, o que pode gerar aquecimento elevado e,</p><p>por conseguinte, aumento na perda de pressão.</p><p>) ( Se aumentarmos o diâmetro interno de um duto, estaremos proporcionando uma</p><p>redução na perda de carga do sistema, contudo podemos estar correndo o risco de</p><p>sairmos de um escoamento laminar para um turbulento.</p><p>) ( Ao analisarmos a fórmula da perda de carga que ocorre em sistemas, observamos que</p><p>ela está, diretamente, relacionada à densidade do fluido e, inversamente, relacionada</p><p>ao diâmetro do duto por onde ele escoa.</p><p>Analisando as afirmações apresentadas, assinale a alternativa que aponta, corretamen-</p><p>te, as que são verdadeiras (V) e as que são falsas (F).</p><p>a) F - F - F.</p><p>b) F - V - V.</p><p>c) V - F - V.</p><p>d) V - V - V.</p><p>e) V - V - F.</p><p>74</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>6. O fator de atrito (ψ ) está ligado a/ao ............... do fluido dentro do duto e à ................</p><p>interna da tubulação, pois quanto mais ............... forem as paredes internas da tubula-</p><p>ção, maior dificuldade terá o óleo para escoar.</p><p>Avalia as alternativas seguintes e assinale a que completa, corretamente, as lacunas</p><p>do texto apresentado.</p><p>a) Temperatura - rugosidade - rugosas.</p><p>b) Densidade - limpeza - limpo.</p><p>c) Compressibilidade - cor - claro.</p><p>d) Viscosidade - limpeza - suja.</p><p>e) Velocidade - contaminação - contaminado.</p><p>4</p><p>Nesta unidade, trabalharemos a elaboração de diagramas de movi-</p><p>mento denominados sequências diretas, pois não ocorrem conflitos</p><p>de sinais em sua estrutura. O desenvolvimento destes diagramas</p><p>requer a compreensão de símbolos e da numeração normalizada</p><p>que deve ser utilizada em seu desenvolvimento.</p><p>Diagrama de</p><p>Movimento</p><p>I</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>76</p><p>UNICESUMAR</p><p>A avaliação de processos produtivos com o enfoque em redução de tempos, custos ou melhoria na</p><p>qualidade do produto há muito tempo tem se mostrado uma importante e estratégica área dentro de</p><p>uma indústria. A automação industrial vem ao encontro a estes objetivos, permitindo alcançarmos</p><p>resultados expressivos desde sua implementação. Caso fosse solicitada a você, caro(a) aluno(a), a</p><p>automação de um processo produtivo, você conseguiria imaginar como apresentaria o projeto para</p><p>colocá-lo em prática?</p><p>Praticamente, todos os processos que ocorrem ao nosso redor poderiam ser automatizados, contudo,</p><p>para tal feito, seriam necessários estudos de viabilidade (custo/benefício) e altos investimentos iniciais,</p><p>o que acaba gerando receios em sua implementação. A automação industrial está presente na maioria</p><p>das indústrias de médio e grande porte, representando estratégia fundamental para manterem-se no</p><p>mercado. Todavia a implementação de uma automação bem-sucedida necessita de profissionais qua-</p><p>lificados para assegurarem sua manutenção com o mínimo de paradas e, portanto, o treinamento de</p><p>pessoas se faz presente continuamente. Compreender o funcionamento dos elementos que compõem</p><p>diagramas de movimentos pneumáticos e hidráulicos é um dos fundamentos de quem atua em projetos,</p><p>manutenções ou montagens de equipamentos automatizados.</p><p>Como já mencionado, o universo da automação industrial é incrivelmente amplo, e inúmeras</p><p>oportunidades o permeiam. Pense que você está no mercado pronto para passar seus produtos pela</p><p>esteira e realizar o pagamento de suas compras. Você consegue imaginar este processo ocorrendo de</p><p>forma automatizada, ou seja, mantendo o ser humano para registro de suas compras, mas à medida</p><p>que os produtos têm seu código de barras lido, a esteira, por meio de um selecionador de produtos</p><p>e se utilizando da balança que a maioria já possui integrada separa as compras, automaticamente,</p><p>e direciona para um sistema de canais que, em seu final, realiza o processo de depósito em sacolas</p><p>plásticas, por exemplo?</p><p>Seguindo a ideia apresentada, mas focando em sua residência, caro(a) aluno(a), imagine que pretenda</p><p>automatizar uma prateleira onde guarda mantimentos, em sua cozinha. A automação é simples, con-</p><p>77</p><p>UNIDADE 4</p><p>DIÁRIO DE BORDO</p><p>tendo um conjunto de três botões, sendo que, ao ser acionado um destes, a prateleira sobe e se mantém</p><p>a uma altura segura e, acionando-se outro botão, a prateleira desce e fica em uma altura acessível para</p><p>retirada ou depósito de materiais. Um terceiro botão faz-se necessário para atuar como uma emergência</p><p>e, ao ser acionado, faz com que o atuador pare de se movimentar, imediatamente. Como teremos uma</p><p>automação simples, dependendo de apenas um atuador, o diagrama de movimentos também se torna</p><p>mais fácil de ser desenvolvido, contudo, necessário para garantir instalação correta e intervenções</p><p>de manutenção, quando necessárias, pontuais e assertivas. Como você apresentaria este diagrama de</p><p>instalação, considerando que optou por utilizar a pneumática para a movimentação do objeto?</p><p>78</p><p>UNICESUMAR</p><p>Figura 1 - Automação industrial moderna</p><p>A automação industrial assume um papel de destaque na indústria moderna, sendo um dos diferen-</p><p>ciais para grandes empresas manterem-se competitivas no mercado. De acordo com Fialho (2012),</p><p>apesar da humanidade utilizar fluidos pressurizados há séculos, foi somente em meados da Segunda</p><p>Guerra Mundial que esta tecnologia teve aplicação em larga escala, no meio industrial. No Brasil, foi</p><p>em meados da década de 1960 que a automação industrial teve maior destaque, principalmente em</p><p>processos repetitivos, garantindo o aumento de produção com custos reduzidos.</p><p>A elaboração de diagramas de movimento requer atenção e competência, necessitando análise crite-</p><p>riosa da aplicação do equipamento que se objetiva automatizar. Sua elaboração requer a compreensão</p><p>de alguns conceitos e estratégias, os quais estaremos analisando na sequência. De forma a facilitar a</p><p>fixação da elaboração de diagramas (sejam pneumáticos ou hidráulicos), focaremos, inicialmente, na</p><p>disposição física dos elementos que o compõem, a qual segue uma orientação universalmente utilizada.</p><p>Procuramos apresentar os elementos de trabalho (motores e atuadores) em uma posição superior</p><p>na folha de desenho, vindo, logo abaixo, os elementos de comando (válvulas direcionais). Abaixo das</p><p>válvulas direcionais, temos os elementos de processamento de sinais (válvulas alternadoras, válvulas</p><p>de simultaneidade, temporizadores, contadores). Mais um nível abaixo, temos os chamados elementos</p><p>Descrição da Imagem: na figura, temos alguns robôs de solda atuando em uma peça, e, mais à frente, um profissional</p><p>acompanhando a atividade.</p><p>79</p><p>UNIDADE 4</p><p>de sinais (botoeiras, alavancas, pedais, fins de curso) e, na região inferior, temos os elementos de pro-</p><p>dução, tratamento e distribuição de energia (compressores, bombas, reservatórios, filtros). O diagrama</p><p>a seguir (Figura 1) auxilia na compreensão do apresentado.</p><p>Figura 2 - Disposição dos elementos de um diagrama pneumático/hidráulico / Fonte: o autor.</p><p>Elementos de</p><p>Trabalho</p><p>Elementos de</p><p>Comando</p><p>Elementos de</p><p>Processamento</p><p>de sinais</p><p>Elementos de</p><p>sinais</p><p>Elementos de</p><p>produção,</p><p>tratamento e</p><p>distribuição</p><p>Atuadores,</p><p>motores, etc</p><p>Válvulas</p><p>direcionais</p><p>Válvulas “OU”,</p><p>“E”, temporizadores,</p><p>etc</p><p>Botoeiras,</p><p>�ns de curso, etc</p><p>Compressores,</p><p>bombas, �ltros,</p><p>etc</p><p>Execução da</p><p>ordem</p><p>Saída de</p><p>sinais</p><p>Tratamento de</p><p>sinais</p><p>Introdução dos</p><p>sinais</p><p>Fonte de</p><p>energia</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, vemos um fluxograma apresentando a organização de como devemos apresentar</p><p>um diagrama de movimento. Na região inferior, temos os elementos de produção, o tratamento e a distribuição de fluido</p><p>(compressores, bombas, filtros etc.), que são a fonte de energia do sistema. Na seção apresentada, temos os denomina-</p><p>dos elementos de sinais (botões, fins de curso etc.) responsáveis pela introdução dos sinais no sistema. Um nível acima,</p><p>temos os elementos de processamento de sinais (válvulas alternadoras, válvulas de simultaneidade, temporizadores e</p><p>contadores) com a função de tratar os sinais liberados pelos elementos de sinais. No penúltimo nível, temos as válvulas</p><p>de comando que direcionam a energia para determinadas funções junto aos elementos de trabalho. No topo do fluxo-</p><p>grama, temos os elementos de trabalho (motores e atuadores) que executam a ordem solicitada.</p><p>80</p><p>UNICESUMAR</p><p>Neste capítulo, trabalharemos apenas com sequências denominadas diretas, ou seja, lógicas que não</p><p>geram conflitos de sinais em seus movimentos e não necessitam de condições especiais para a sua ela-</p><p>boração. Uma forma simples e rápida de identificarmos se uma lógica será direta, ou não, é dividirmos</p><p>a sequência de funcionamento da mesma e verificarmos se os dois lados desta divisão, ignorando os</p><p>sinais de “+” (avanço) e “–“ (retorno), são iguais. Se ambos os lados forem iguais (sem repetição de</p><p>letras em um mesmo lado), temos uma sequência direta, caso contrário, a sequência será indireta.</p><p>Exemplos:</p><p>A + B + A - B - : Sequência direta, pois se dividirmos os lados temos:</p><p>A B = B A</p><p>A + B + B - A - : Sequência indireta, pois se dividirmos os lados temos:</p><p>A B B A≠</p><p>A + B + A - A + B - A - : Sequência indireta, pois se dividirmos os lados temos:</p><p>A B A = A B A</p><p>Neste último caso, apesar de os dois lados da igualdade serem iguais, há repetições de letras do mesmo</p><p>lado, tornando esta sequência indireta.</p><p>Para fins de exemplificação, imagine um equipamento que funciona em dois estágios, poderia ser</p><p>uma prensa cujo primeiro estágio refere-se à fixação da chapa à mesa, e o segundo estágio à dobra do</p><p>material. A imagem seguinte esboça o equipamento (Figura 2).</p><p>A apresentação de lógicas de movimento seguindo o apresentado no fluxograma da Figura</p><p>1 é uma forma tradicional e amplamente utilizada por empresas que desenvolvem projetos</p><p>ligados à área</p><p>de pneumática e hidráulica, contudo, é possível desenvolvermos os mesmos,</p><p>considerando a disposição real dos elementos, onde, por exemplo, os fins-de-curso poderão</p><p>ser apresentados sobre os atuadores. Isso possibilita uma visão mais realista da estrutura do</p><p>equipamento, mas, por outro lado, podendo gerar grande dificuldade na interpretação devido</p><p>a poluição visual causada por linhas de pressurização que estariam se cruzando e, eventual-</p><p>mente, passando por sobre os componentes, do diagrama.</p><p>81</p><p>UNIDADE 4</p><p>Figura 3 - Esquemático de equipamento de prensagem / Fonte: o autor.</p><p>O primeiro passo para desenvolvermos o diagrama de movimentos de um equipamento é compreen-</p><p>dermos seu funcionamento. Neste exemplo, temos um processo de conformação mecânica ocorrendo</p><p>por meio de um sistema automatizado, em que o primeiro atuador (A) tem a função de fixar a chapa na</p><p>mesa, e o segundo atuador (B) a de realizar a conformação. A sequência funcional pode ser descrita como:</p><p>• Avança o primeiro atuador (A)</p><p>• Avança o segundo atuador (B)</p><p>• Recua o primeiro atuador (A)</p><p>• Recua o segundo atuador (B)</p><p>A partir deste momento, adotaremos a seguinte orientação utilizada por empresas que atuam no ramo</p><p>da automação industrial: todo o avanço de um atuador será representado pelo sinal de adição (+), e</p><p>todo o recuo pelo sinal de subtração (-).</p><p>Desta forma, a sequência do equipamento apresentado pode ser descrita da seguinte maneira:</p><p>A + B + A - B -</p><p>Por fim, seguindo as orientações apresentadas, desenvolveremos o diagrama de movimentos deste</p><p>equipamento, considerando ciclo único (realização de um único ciclo completo a cada acionamento</p><p>de um elemento que dará início a sequência). Para a numeração dos elementos, consideraremos</p><p>Atuadores de</p><p>dupla ação</p><p>Chapa de aço</p><p>A B</p><p>Descrição da Imagem: na figura, temos um desenho esquemático onde está representado um equipamento de dobra</p><p>contendo dois atuadores (“A” e “B”): o primeiro tem a função de fixação, e o segundo de conformação do material.</p><p>82</p><p>UNICESUMAR</p><p>as orientações da norma ISO-1219-2 (Energia de fluidos e símbolos gráficos de componentes e</p><p>diagramas de circuito).</p><p>A orientação para a identificação dos componentes segue a seguinte estratégia:</p><p>• Elementos de trabalho iniciam com um número inteiro positivo seguido de “.0”.</p><p>• Elemento de comando inicia com o mesmo número do elemento de trabalho que aciona pre-</p><p>cedido de “.1”.</p><p>• Elementos ligados a produção, tratamento e distribuição iniciam com o número “0” e são pre-</p><p>cedidos por “número sequencial inteiro” (ex.: 0.1, 0.2, 0.3, ...).</p><p>• Os demais elementos manterão o primeiro número relacionado ao atuador sobre o qual agem,</p><p>precedidos de “. número par” se o elemento tem influência no avanço do atuador, e “. número</p><p>ímpar” se o elemento tem influência no retorno do atuador.</p><p>Algumas empresas adotam, para a identificação dos componentes, um sistema mais detalhado e</p><p>próximo do que é a orientação normalizada, como segue, contudo utilizaremos o método apre-</p><p>sentado no corpo deste capítulo por ser uma tendência em grandes empresas.</p><p>x x x x</p><p>N° da instalação N° do circuito</p><p>Código do</p><p>componente</p><p>N° do componente</p><p>Fonte: adaptado de I. O. S. (1995).</p><p>De acordo com Proença, Caulliraux e Neves (1996) e observado em seu artigo de 1996, a indústria bra-</p><p>sileira encontrava-se em um período de transição, testando algumas tecnologias emergentes, mas ainda</p><p>à procura de uma condição ideal que garantisse o aporte tecnológico necessário para sua existência.</p><p>Passados alguns anos deste período, ainda podemos observar que os avanços tecnológicos nunca</p><p>estiveram tão presentes no meio industrial, contudo o elevado custo de implementação e a carência</p><p>de profissionais qualificados em nosso país, geram receios quando investimentos são necessários para</p><p>a aquisição de equipamentos automatizados. Os exemplos a seguir permitem termos um vislumbre</p><p>da importância de conhecermos os princípios básicos que regem esta área do conhecimento e o quão</p><p>complexo e intrigante podem ser os desafios a serem enfrentados.</p><p>O diagrama apresentado a seguir (Figura 3) estará se atendo apenas em garantir a funcionalidade</p><p>da sequência proposta, da forma mais simples possível. Mais adiante, estaremos acrescentando outros</p><p>elementos, como segurança, temporizadores e contadores que possibilitarão maior compreensão dos</p><p>recursos disponíveis.</p><p>83</p><p>UNIDADE 4</p><p>Elementos de trabalho</p><p>Elementos de comando</p><p>Elementos de sinais</p><p>Elementos de produção</p><p>tratamentos e distribuição</p><p>Figura 4 - Diagrama pneumático A + B + A - B - / Fonte: o autor.</p><p>O diagrama apresentado segue a seguinte lógica de funcionamento:</p><p>• Ao acionarmos a válvula 3/2 vias, normalmente fechada, acionada por botão e retorno por mola,</p><p>ela muda de posição e libera a passagem de ar, vindo do elemento de filtragem e regulador de</p><p>pressão (0.2) que, por sua vez, recebeu o ar liberado pelo compressor (0.1), da via 1 para a via 2.</p><p>• Este ar pressurizado pilota a válvula de comando 5/2 vias para a posição mais à direita, liberando</p><p>ar da via 1 para a via 4 da mesma.</p><p>• Com isto, o atuador “A” avança, acionando, no final de seu movimento, o rolete do fim de curso</p><p>2.2, dando início ao avanço do atuador “B”.</p><p>• Análogo ao movimento anterior, “B” avança e aciona o fim de curso 1.3, recuando o atuador “A”.</p><p>• Quando o atuador “A” encerra seu recuo, ele aciona o fim de curso 2.3 e inicia o retorno de “B”.</p><p>• Ao término deste movimento, temos concluído o ciclo deste equipamento, bastando acionar</p><p>novamente a botoeira 1.2 para iniciarmos, uma vez mais, a sequência de trabalho.</p><p>Na sequência, acrescentaremos ao diagrama apresentado um sistema de emergência com botão de</p><p>reset integrado ao mesmo, procurando atendermos ao preconizado na NR-12 (Segurança no Trabalho</p><p>em Máquinas e Equipamentos).</p><p>Descrição da Imagem: a imagem traz um diagrama de movimentos pneumático constando de 2 atuadores de dupla</p><p>ação comandados por válvulas direcionais 5/2 vias. Ambas as válvulas possuem dupla pilotagem, e o início de ciclo se dá</p><p>pelo acionamento de uma botoeira pulsante.</p><p>84</p><p>UNICESUMAR</p><p>Figura 5 - Sistema de emergência com reset em diagramas de movimento / Fonte: o autor.</p><p>É importante salientarmos que os sistemas de emergência não possuem uma forma única de serem</p><p>implementados. Por exemplo, se visualizarmos uma prensa ou uma guilhotina, a princípio, uma emer-</p><p>gência que atenda aos critérios de segurança para estes equipamentos deve, imediatamente após seu</p><p>acionamento, fazer com que os elementos de trabalho (atuadores) retornem à sua posição inicial, ou</p><p>seja, recuados. No entanto, se analisarmos um sistema de emergência para uma furadeira cujo avanço</p><p>do mandril se dá por meio de um atuador, ao acionarmos o sistema de segurança deste equipamento,</p><p>desejaremos que ele, ao ser acionado, faça com que o equipamento pare na posição em que se encontra,</p><p>pois, caso tenhamos uma condição em que o operador tenha tido sua mão atravessada pela broca, seria</p><p>extremamente danoso fazermos com que ela retorne à sua posição inicial.</p><p>Em outras palavras, os sistemas de segurança de equipamentos industriais possuem especificidades</p><p>que variam de equipamento para equipamento, cabendo ao engenheiro dimensioná-los, corretamente,</p><p>sempre atentos às normas de segurança vigentes.</p><p>Descrição da Imagem: a imagem traz um diagrama de movimentos pneumático constando de 2 atuadores de dupla</p><p>ação comandados por válvulas direcionais 5/2 vias. Ambas as válvulas possuem dupla pilotagem, e o início de ciclo se</p><p>dá pelo acionamento de uma botoeira pulsante. A diferença desta imagem para a anterior é o sistema de emergência</p><p>e reset que ela possui, constando de uma válvula 5/2 vias acionada por botoeira com retenção e ligada em série com</p><p>uma válvula 3/2 vias, normalmente aberta, acionada por botoeira pulsando com retorno por pilotagem. A sequência de</p><p>movimento A + B + A – B – ocorre quando do acionamento da botoeira 1.2 e, ao acionarmos a emergência (botoeira 0.2),</p><p>o sistema tem a alimentação de ar interrompida e para de funcionar.</p><p>O reinício do processo ocorre somente quando</p><p>desativarmos a emergência (1.2) e acionarmos o botão reset 0.3.</p><p>85</p><p>UNIDADE 4</p><p>Avançando um pouco mais na elaboração de diagramas de movimento, podemos pensar na utiliza-</p><p>ção de temporizadores nos mesmos. Utilizando o mesmo diagrama apresentado anteriormente como</p><p>base, imaginemos que este equipamento necessite permanecer com o atuador “B” avançado por certo</p><p>tempo, garantindo a conformação necessária ao material. Para isto, procederemos da seguinte forma:</p><p>Figura 6 - Diagrama de movimento com temporização para retorno de “B” / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura apresentada traz um diagrama de movimentos pneumáticos constando de dois atuado-</p><p>res de dupla ação comandados por válvulas direcionais 5/2 vias. Ambas as válvulas possuem dupla pilotagem, e o início</p><p>de ciclo se dá pelo acionamento de uma botoeira pulsante. Possui sistema de emergência e reset, constando de uma</p><p>válvula 5/2 vias acionada por botoeira com retenção e ligada em série com uma válvula 3/2 vias, normalmente aberta,</p><p>acionada por botoeira pulsando com retorno por pilotagem. Neste exemplo, que é similar ao anterior, há o acréscimo de</p><p>um temporizador normalmente fechado, fazendo com que o atuador “B” aguarde um tempo até que inicie seu retorno.</p><p>No Podcast deste capítulo, conversaremos um pouco mais sobre o</p><p>processo de elaboração de diagramas de movimento e como eles</p><p>são importantes para as montagens de equipamentos automatiza-</p><p>dos e para as eventuais intervenções de manutenção que venham se</p><p>fazer necessárias. Aproveitarei este momento para, também, trazer</p><p>alguns exemplos de situações reais que vivi na indústria e que envol-</p><p>vem automações mais simples, mas de grande importância para os</p><p>processos produtivos.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8471</p><p>86</p><p>UNICESUMAR</p><p>O elemento temporizador na pneumática e na hidráulica é constituído por um bloco de elementos que,</p><p>juntos, fazem a temporização ocorrer. O funcionamento de um temporizador mecânico se dá por meio</p><p>da pilotagem de uma válvula 3/2 vias (que pode ser, normalmente, aberta ou fechada). Contudo entre a</p><p>entrada de ar pela via da pilotagem deste bloco e a pilotagem da válvula propriamente dita, existe uma</p><p>válvula reguladora de fluxo e um pulmão de armazenamento de fluido, em que controlamos a vazão</p><p>de ar que passará pelo sistema e, desta forma, o tempo que levará para ser formada a pressão necessária</p><p>para a comutação da válvula. A Figura 6 apresenta um esquemático do funcionamento deste elemento.</p><p>Reguladora de</p><p>�uxo</p><p>Reservatório de �uido Válvula direcional</p><p>Figura 7 - Temporizador normalmente fechado / Fonte: adaptada de (I. O. S., 1995).</p><p>Prosseguindo para a análise de nosso último elemento a ser apresentado neste capítulo, temos o contador</p><p>de ciclos puramente mecânico. Trata-se de um mecanismo baseado, normalmente, em engrenagens que,</p><p>por meio de movimentos integrados, permitem a contagem de ciclos e a realização de determinadas</p><p>atividades quando eles ocorrem.</p><p>A utilização de contadores, normalmente, faz-se interessante em equipamentos que atuem com a</p><p>possibilidade de ciclos contínuos, ou seja, em rotinas de trabalho em que o equipamento inicia sua</p><p>sequência de trabalho e prossegue realizando a mesma, indefinidamente, ou até o acionamento de um</p><p>mecanismo que venha a pará-la. Para desenvolvermos um equipamento que atue em ciclo contínuo,</p><p>podemos proceder, basicamente, de duas maneiras, conforme Figuras 7 e 8.</p><p>Descrição da Imagem: a imagem traz o esquemático de um temporizador, onde podemos observar um bloco contendo</p><p>uma válvula reguladora de fluxo, um reservatório de fluido (pulmão) e uma válvula direcional 3/2 vias. Neste exemplo,</p><p>temos uma válvula 3/2 vias, normalmente, fechada, retardando a liberação da pressão da via 1 para a via 2. Caso a válvula</p><p>fosse normalmente aberta, teríamos o retardo no bloqueio da passagem de ar.</p><p>87</p><p>UNIDADE 4</p><p>Figura 8 - Ciclo contínuo com botão retentivo / Fonte: o autor.</p><p>Como a utilização de um contator no sistema impacta em permitir que ele tenha controle sobre a</p><p>parada do equipamento, por exemplo, é necessário encontrarmos alguma alternativa à válvula com</p><p>retenção, apresentada no diagrama da Figura 7. Uma das soluções mais utilizadas é a integração de</p><p>um conjunto de elementos que tem por finalidade reproduzir o mesmo que a botoeira retentiva fez</p><p>no exemplo, mas sem o condicionante da trava existente na mesma. Vejamos o exemplo:</p><p>Descrição da Imagem: a figura traz o esquemático de um ciclo contínuo sendo realizado pelo acionamento de uma</p><p>botoeira retentiva. O avanço e o recuo do atuador se dá por uma das duas botoeiras existentes. A válvula 1.4, por ser</p><p>acionada por botão pulsante, é responsável pelo ciclo único, e a válvula 1.2, por ser acionada por botão retentivo, fica</p><p>com a responsabilidade de comandar o ciclo contínuo.</p><p>88</p><p>UNICESUMAR</p><p>Figura 9 - Ciclo contínuo com botoeira pulsante / Fonte: o autor.</p><p>Para a elaboração de diagramas pneumáticos e hidráulicos que apresentem melhor desempenho, é</p><p>necessário conhecermos os diversos elementos possíveis de serem utilizados em seu funcionamento.</p><p>Vale lembrar que estamos tratando apenas de lógicas baseadas em elementos mecânicos, por enquanto,</p><p>e, portanto, os elementos responsáveis por contagem de ciclos, temporização e mesmo a segurança</p><p>operacional baseiam-se em sistemas puramente mecânicos para assegurar o funcionamento dentro</p><p>de parâmetros aceitáveis. À medida que avançamos em grau de exigência no que tange aspectos de</p><p>Descrição da Imagem: a figura traz o esquemático de um ciclo contínuo sendo realizado, por meio do acionamento de</p><p>uma botoeira pulsante. O avanço e o recuo do atuador dão-se por uma das duas botoeiras existentes. A válvula 1.4 é</p><p>responsável pelo ciclo único, e a válvula 1.2 fica com a responsabilidade de comandar o ciclo contínuo. A parada do ciclo</p><p>contínuo se dá quando acionamos o botão 1.5.</p><p>89</p><p>UNIDADE 4</p><p>produtividade, segurança e qualidade, obrigatoriamente, estaremos avançando para uma automação</p><p>industrial que envolva conceitos de elétrica e eletrônica em sua estrutura.</p><p>Para a grande maioria dos equipamentos torna-se importante termos a possibilidade de aciona-</p><p>mento através de elementos que permitam a realização de ciclo único e de ciclo contínuo, pois através</p><p>dos mesmos temos a possibilidade de liberarmos a fabricação de apenas uma peça para servir como</p><p>parametrização do equipamento, sendo avaliada criteriosamente, para, somente após a autorização da</p><p>área competente, ser dado o início a produção em série.</p><p>Para melhor compreendermos a forma como atua um contador mecânico, a imagem abaixo (Fi-</p><p>gura 9) apresenta sua representação simplificada e detalha as vias de acesso de fluido que permitem o</p><p>controle dos ciclos pelo mesmo.</p><p>Figura 10 - Contador mecânico / Fonte: adaptada de (I. O. S., 1995).</p><p>O exemplo a seguir (Figura 10) contempla a união das tecnologias abordadas até o momento, sendo</p><p>um interessante exercício de compreensão dos conceitos abordados. Vale atentar para a numeração dos</p><p>elementos que compõem o sistema, sendo de suma importância para os procedimentos de instalação</p><p>e de manutenção em equipamentos automatizados.</p><p>Descrição da Imagem: a imagem traz o esquemático de um contador de ciclos com detalhamento de suas vias de</p><p>acesso de ar.</p><p>90</p><p>UNICESUMAR</p><p>Figura 11 - Diagrama de movimentos com ênfase ao contador de ciclos / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a imagem apresentada traz o esquemático de um circuito pneumático que desenvolve a lógica</p><p>A + B + A – B –, similar aos exemplos anteriores. Contudo, nesta imagem, temos a integração de todos os elementos es-</p><p>tudados neste capítulo. A leitura do diagrama dá-se da seguinte maneira: ao acionarmos o botão da válvula 1.4, temos o</p><p>início do movimento de ciclo único, ou seja, o atuador “A” avança, acionando, ao final de seu movimento, o fim-de-curso</p><p>2.2, que pilota a válvula de comando 2.1, e inicia o avanço do atuador “B”. Quando o atuador “B” termina seu movimento,</p><p>ele aciona o</p><p>fim de curso 1.3 e inicia o recuo do atuador “A”. Ao final de seu retorno o atuador “A”, aciona o fim de curso</p><p>2.3, que alimenta o temporizador 2.5 e inicia a contagem de tempo para retorno de “B” e, simultaneamente, realiza a</p><p>contagem de um ciclo na via de pilotagem do contador. Quando o tempo programado ocorre, o atuador “B” recua e</p><p>encerra o ciclo do equipamento. Se acionarmos o botão 1.2, iniciamos o ciclo contínuo, sendo que este se encerra quan-</p><p>do acionarmos a botoeira 1.5 ou a contagem de ciclos atingir o número programado no contador. Este exemplo ainda</p><p>agrega o sistema de emergência visto anteriormente, possuindo botoeira de emergência e botoeira de reset para liberar</p><p>o início de ciclo, novamente.</p><p>É comum para um profissional do ramo da automação industrial ter que se ater apenas ao de-</p><p>senvolvimento do diagrama de movimentos de um equipamento sem necessitar detalhamento</p><p>da forma construtiva do mesmo. Os seja, em posse da sequência algébrica de movimentação</p><p>e detalhes relacionados à segurança e à funcionalidade, é possível desenvolvermos toda a</p><p>automação necessária.</p><p>Outra forma de apresentarmos a sequência de movimentos de circuitos pneumáticos e hidráulicos na</p><p>indústria é o chamado diagrama trajeto-passo, o qual procura, de forma gráfica, apresentar o que ocorre</p><p>a cada alteração de estado dos elementos de trabalho. A Figura 11 apresenta o diagrama trajeto-passo</p><p>da sequência A + B + A – B –.</p><p>91</p><p>UNIDADE 4</p><p>Figura 12 - Diagrama trajeto-passo / Fonte: o autor.</p><p>Fialho (2006) definiu, em seu livro, que o conceito de automação pode ser descrito como a dinâmica</p><p>organizada dos processos industriais, significando uma clara evidência do progresso ocorrido nesta</p><p>área tecnológica. A compreensão do funcionamento de diagramas de movimentos é de fundamental</p><p>importância para a sequência de nossos estudos.</p><p>Neste capítulo, atente aos circuitos mais simples, utilizando uma lógica chamada método intuitivo</p><p>para resolver os problemas apresentados, pois não exigiu muito além de nossa intuição para a elabo-</p><p>ração dos mesmos. Em nosso próximo capítulo, veremos lógicas chamadas indiretas, que apresentam</p><p>conflitos de sinais e exigem estratégias mais complexas para a resolução dos exercícios.</p><p>Descrição da Imagem: a imagem apresentada traz um exemplo de diagrama trajeto-passo, onde temos linhas horizon-</p><p>tais representando o recuo e o avanço dos atuadores “A” e “B” e linhas verticais que cruzam as horizontais, indicando os</p><p>trajetos de cada elemento realizado e em que momento eles ocorrem.</p><p>A automação está presente em nosso cotidiano, e é difícil imaginarmos</p><p>um mundo sem que ela ganhe cada vez mais espaço. O vídeo que</p><p>indico está relacionado à automação de uma indústria do ramo de</p><p>alimentos, mais especificamente, de pães. É interessante atentarmos</p><p>para a complexidade do processo contrastando com certa simplici-</p><p>dade dos mecanismos apresentados. Automação e criatividade são</p><p>uma união fantástica para quem se aventurar por estes caminhos.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8472</p><p>92</p><p>UNICESUMAR</p><p>Saber interpretar e elaborar diagramas de movi-</p><p>mento pneumáticos e hidráulicos fazem parte das</p><p>competências profissionais do engenheiro mecâ-</p><p>nico. Apesar de termos muitos avanços surgindo e</p><p>em velocidades que surpreendem até os profissio-</p><p>nais que atuam neste meio, a automação mecânica</p><p>sempre se fará necessária, seja para exercer apenas</p><p>atividades pontuais, seja para assumir parte de</p><p>processos de maior complexidade, seja na área de</p><p>robótica, servindo como elementos responsáveis</p><p>pelos graus de liberdade que podem vir a ter o</p><p>equipamento, por exemplo. Como utilizamos uma</p><p>linguagem própria para a realização de projetos</p><p>e procedimentos de manutenção, faz-se neces-</p><p>sário apropriarmo-nos de conceitos básicos que</p><p>fazem parte do universo dos sistemas hidráulicos</p><p>e pneumáticos.</p><p>93</p><p>M</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>M</p><p>EN</p><p>TA</p><p>L</p><p>O termo automação mecânico está associado a todo processo de automação relacionada a ele-</p><p>mentos responsáveis pelas lógicas de movimento que funcionem a partir de acionamentos por</p><p>meio de energia fluídica, intervenção humana ou mesmo de dispositivos mecânicos.</p><p>No diagrama a seguir, conceitue, de forma sucinta e com suas palavras, os elementos em desta-</p><p>que nos quadros e comente, em cima de sua compreensão do apresentado neste capítulo, para</p><p>que servem os mesmos.</p><p>De�nição:</p><p>Para que serve?</p><p>De�nição:</p><p>Para que serve?</p><p>De�nição:</p><p>Para que serve?</p><p>Diagrama de</p><p>Movimento</p><p>Sequências</p><p>Diretas</p><p>Diagrama</p><p>Trajeto Passo</p><p>Descrição da Imagem: na imagem apresentada, temos a tarefa de completar os conceitos relacionados a sistemas</p><p>hidráulicos e pneumáticos, mais especificamente, diagramas de movimento referentes a sequências diretas. Os</p><p>elementos em destaque são diagramas de movimento, sequências diretas e diagramas trajeto-passo, oportu-</p><p>nizando reflexão sobre os conceitos abordados neste capítulo.</p><p>94</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>1. Sequências de movimento podem ser descritas como a representação gráfica das dife-</p><p>rentes modificações no estado dos elementos que a compõem, auxiliando na montagem</p><p>do equipamento e em atividades de manutenção que eles venham a necessitar. Das</p><p>alternativas a seguir, assinale a que representa uma sequência direta.</p><p>a) A + B + B – C –</p><p>b) B – C – A + C + A – B +</p><p>c) A + B + A – A + B – A –</p><p>d) A + C + D + B – A – C – D – B +</p><p>e) A + A – B + B –</p><p>2. Considerando o diagrama apresentado logo a seguir (Figura 12), qual deve ser a nu-</p><p>meração do elemento em destaque?</p><p>Fonte: o autor.</p><p>95</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>Assinale a alternativa correta.</p><p>a) 0.3.</p><p>b) 1.6.</p><p>c) 1.5.</p><p>d) 2.0.</p><p>e) 2.1.</p><p>3. Analisando a imagem apresentada a seguir, assinale qual alternativa representa a</p><p>nomenclatura correta do elemento.</p><p>Fonte: adaptada de (I. O. S., 1995).</p><p>Assinale a alternativa correta.</p><p>a) 3/5 vias duplamente pilotada e centralizada por mola. Centro aberto.</p><p>b) 3/2 vias acionada por botão e retorno por mola. Centro fechado.</p><p>c) 3/2 vias duplamente pilotada e com retorno por mola. Centro aberto.</p><p>d) 5/3 vias duplamente pilotada e centralizada por mola. Centro fechado.</p><p>e) Nenhuma das respostas anteriores está correta.</p><p>96</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>4. A utilização de .................., normalmente, faz-se interessante em equipamentos que</p><p>atuem com a possibilidade de .................., ou seja, em rotinas de trabalho em que o</p><p>equipamento ................. sua sequência de trabalho e prossegue realizando a mesma,</p><p>indefinidamente, ou até o acionamento de um mecanismo que venha a pará-la.</p><p>Avalia as alternativas seguintes e assinale a que completa, corretamente, as lacunas</p><p>do texto apresentado.</p><p>a) Contadores - ciclos contínuos - inicia.</p><p>b) Temporizadores - ciclos únicos - encerra.</p><p>c) Válvulas direcionais - frequentes intervenções humanas - inicia.</p><p>d) Temporizadores - ciclos contínuos - encerra.</p><p>e) Contadores - ciclos únicos - encerra.</p><p>5. Imagine que você está iniciando um período de estágio em uma grande empresa e é</p><p>designado para atuar junto à área de manutenção industrial. A empresa buscou no</p><p>mercado a contratação de um engenheiro, pois gostaria de contar com as competências</p><p>de um profissional com esta formação para compor sua equipe. Logo nos primeiros</p><p>dias, seu supervisor lança um desafio, pedindo que resolva o problema de uma má-</p><p>quina automatizada com tecnologia pneumática que, logo após sua instalação, está</p><p>apresentando problemas em seu funcionamento. Como o equipamento foi importado</p><p>de uma empresa cuja matriz encontra-se em outro continente e existe certa urgência</p><p>em pôr o equipamento em funcionamento, pôs-se a analisar o diagrama de movimentos</p><p>enviando junto a documentação do mesmo (Figura 14). Vale ressaltar que a equipe que</p><p>instalou foi questionada sobre como procederam para fazer o equipamento funcionar</p><p>e disseram que seguiram exatamente o que estava no diagrama de movimentos.</p><p>97</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>6.</p><p>Fonte: o autor.</p><p>Você consegue identificar dois problemas, visíveis no diagrama,</p><p>e que, possivelmente,</p><p>são as causas do mal funcionamento do equipamento. Assinale a resposta que apre-</p><p>senta os problemas que identificou ao analisar o diagrama apresentado.</p><p>a) Fins de curso 2.2 e 2.3 estão com suas posições invertidas sobre o atuador “A”, e válvula</p><p>1.1 está sem alimentação de ar.</p><p>b) O fim de curso 2.2 deveria estar sobre o atuador “B”, e o fim de curso 1.6 deveria estar</p><p>sobre o atuador “A”.</p><p>c) O fim de curso 2.3 deveria estar sobre o atuador “B”, e o fim de curso 1.3 deveria estar</p><p>sobre o atuador “A”.</p><p>d) Fins de curso 1.3 e 1.6 estão com suas posições invertidas sobre o atuador “B” e válvula</p><p>2.1 está sem alimentação de ar.</p><p>e) Alimentação da válvula 1.1 está faltando, e os fins de curso 1.3 e 1.6 estão com suas</p><p>posições invertidas sobre o atuador “B”.</p><p>98</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>7. Considerando a importância de conhecermos os principais elementos utilizados em</p><p>diagramas pneumáticos e hidráulicos, faça a associação das colunas apresentadas a</p><p>seguir e assinale a alternativa correta.</p><p>Fonte: o autor.</p><p>a) C, D, A, B.</p><p>b) B, C, A, D.</p><p>c) C, A, D, B.</p><p>d) A, B, C, D.</p><p>e) D, B, A, C.</p><p>(A)</p><p>Temporizador</p><p>normalmente fechado</p><p>(B)</p><p>Contador de ciclos</p><p>(C)</p><p>Válvula reguladora de</p><p>�uxo unidirecional</p><p>(D)</p><p>Válvula de</p><p>simultaneidade</p><p>( )</p><p>( )</p><p>( )</p><p>( )</p><p>5</p><p>Neste capítulo, serão abordados os conceitos de sequências diretas</p><p>e indiretas de movimento, bem como estratégias para contornar-</p><p>mos os conflitos de sinais existentes nas mesmas. Como forma de</p><p>apresentarmos as especificidades de cada situação, será adotada</p><p>uma apresentação, por meio de exemplos de aplicação prática,</p><p>assim, oportunizando a fixação dos conhecimentos.</p><p>Diagramas de</p><p>Movimento II</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>100</p><p>UNICESUMAR</p><p>Até o momento, principalmente no capítulo anterior, foi possível observarmos o desenvolvimento</p><p>de diagramas em que não ocorrem conflitos de sinais, ou seja, circuitos de baixa complexidade</p><p>cuja sequência de movimento não necessita de avaliação mais meticulosa para que funcione, sendo</p><p>descritas como sequências que podem ser resolvidas pelo método intuitivo. A expressão conflito de</p><p>sinais é de grande relevância para nosso estudo. Você consegue descrever o significado do mesmo</p><p>no desenvolvimento de circuitos pneumáticos e/ou hidráulicos?</p><p>Imagine, estimado(a) aluno(a), que necessita automatizar uma furadeira de bancada com morsa,</p><p>de forma a possibilitar que ela realize seu ciclo de funcionamento ao ser acionada uma botoeira. A</p><p>sequência de funcionamento deverá ser, após o acionamento da botoeira, avança a morsa, avança o</p><p>mandril, recua o mandril, recua a morsa e libera a peça. Em outras palavras, considerando a morsa como</p><p>sendo o atuador “A”, e a furadeira como sendo o atuador “B”, temos a seguinte sequência de movimentos:</p><p>A + B + B – A –</p><p>A definição da sequência de movimento é de suma importância para prosseguirmos na elaboração</p><p>do diagrama de movimentos e, por conseguinte, na definição de lista de materiais e orçamento para</p><p>aquisição dos mesmos. De forma a tornar este momento mais interessante, gostaria que visualizasse</p><p>algum processo que envolva algumas atividades distintas, seja em sua residência seja mesma na em-</p><p>presa em que atua, onde consiga visualizar o processo ocorrendo por meio de atuadores (pneumáticos</p><p>ou hidráulicos). Podem ser exemplos simples ou complexos, mas o importante é que tente visualizar</p><p>esta atividade com a mente aberta. Após definir uma sequência de atividades, tente definir como ela</p><p>poderia ser realizada por atuadores, descrevendo a sequência algébrica de acionamento dos mesmos.</p><p>101</p><p>UNIDADE 5</p><p>Se focarmos em nossa residência, inúmeras oportunidades surgem para pensarmos em implantação</p><p>de uma automação que foque na qualidade de vida ou mesmo segurança. Por exemplo, poderíamos</p><p>direcionar nossa atenção a uma poltrona com posicionamento automatizado do encosto de cabeça</p><p>e descanso para os pés. Imaginemos este processo sendo realizado por dois atuadores (atuador “A” –</p><p>encosto da cabeça e atuador “B” – descanso para os pés). Quando uma pessoa se sentar na poltrona o</p><p>atuador “A”, recua, e o atuador “B” avança. Quando a pessoa sai de cima da poltrona, o atuador “B” recua,</p><p>e o atuador “A” avança, realizando o ciclo inverso do anterior. Desta forma, a sequência de movimentos</p><p>poderia ser descrita como:</p><p>A – B + B – A +</p><p>DIÁRIO DE BORDO</p><p>102</p><p>UNICESUMAR</p><p>O mundo da indústria passa, constantemente, por mudanças de paradigmas e, de acordo com (PROENÇA;</p><p>CAULLIRAUX; NEVES, 1996), a experimentação faz parte da cultura de nossas empresas. Muito das</p><p>tecnologias que serão consolidadas em um futuro próximo passarão por um longo período de testes e</p><p>adequações que a tornarão vantajosa aos interesses de crescimento pretendidos pelas altas administrações.</p><p>A elaboração de um projeto de diagrama de movimento envolvendo tecnologia pneumática ou</p><p>hidráulica passa por uma avaliação prévia do tipo de lógica que enfrentaremos. Para facilitar a com-</p><p>preensão dos conceitos com que trabalharemos na sequência, será apresentado, na Figura 1, um exemplo</p><p>de diagrama que não envolve conflito de sinais, para, na sequência, abordarmos lógicas que requererão</p><p>conhecimentos mais aprofundados para podermos desenvolver sua solução.</p><p>Figura 1 - Sequência direta A+B+A-B- / Fonte: o autor.</p><p>No exemplo apresentado na Figura 1, podemos observar que a sequência de movimentos é: A + B + A</p><p>– B –. Se ignorarmos os sinais e analisarmos apenas a sequência de letras, temos: A B A B. Dividindo a</p><p>sequência ao meio, podemos observar que o lado esquerdo é idêntico ao lado direito, e isto nos permite</p><p>definir esta como uma sequência direta, podendo ser resolvida pelo método denominado intuitivo, já</p><p>que não apresenta conflitos de sinais em sua estrutura.</p><p>Se invertêssemos, porém, as duas letras finais, fazendo com que a lógica passasse a ser: A + B + B – A</p><p>–, teríamos um grande complicador, tornando esta sequência incapaz de ser resolvida com o método</p><p>anterior, já que possui conflitos de sinais em sua estrutura.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos dois atuadores pneumáticos de dupla ação sendo comandados por duas</p><p>válvulas 5/2 vias, e estas, por sua vez, pilotadas por válvulas 3/2 vias. O início do processo dá-se com o acionamento de</p><p>uma botoeira, e a sequência automatizada ocorre pelo acionamento de fins de curso tipo rolete simples.</p><p>103</p><p>UNIDADE 5</p><p>Para entender um pouco melhor, observe novamente a Figura 1 e imagine que, para fazer com</p><p>que ela execute a sequência A + B + B – A –, pensássemos, apenas, em inverter as posições dos fins de</p><p>curso, ou seja:</p><p>Figura 2 - Diagrama de movimento A+B+B-A- incorreto / Fonte: o autor.</p><p>Após análise rápida no diagrama apresentado, podemos observar que, ao acionarmos a botoeira para</p><p>dar início à sequência de movimentos, o atuador “A” não se move, pois o atuador “B” está acionando</p><p>o fim de curso 1.3, de início, gerando um conflito de sinal no sistema. Mesmo que, no primeiro mo-</p><p>mento, tirássemos o fim de curso 1.3 de cima do atuador “B” para testarmos o circuito, teríamos outro</p><p>conflito quando o atuador “A”, ao final de seu avanço, acionasse o fim de curso 2.2, gerando o avanço</p><p>de “B”, e este, por sua vez, ao terminar seu avanço, acionar o fim de curso 2.3, que tenderia a iniciar</p><p>o seu retorno, contudo não conseguiria fazê-lo, pois 2.2, que ainda permanece acionado por “A”, não</p><p>permite que isto ocorra.</p><p>Abordaremos duas soluções possíveis para escolhermos em casos de conflitos de sinais no sistema,</p><p>ou seja, em casos em que tivermos sequências indiretas. O primeiro é a utilização de fins de curso,</p><p>denominados escamoteáveis (Figura 3) ou, popularmente, chamados gatilhos.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos uma figura similar à anterior, contudo a posição dos fins de curso 1.3 e 2.3 são</p><p>diferentes. O fim de curso 1.3 está localizado no retorno do atuador “B”, e o fim de curso 2.3 no avanço do atuador “B”.</p><p>104</p><p>UNICESUMAR</p><p>Elemento</p><p>escamoteável</p><p>Figura 3 - Fim de</p><p>curso escamoteável / Fonte: adaptada de I.O.S. (1995).</p><p>O funcionamento de um fim de curso do tipo escamoteável ocorre em apenas um sentido de seu</p><p>acionamento, ou seja, pelo fato de possuir um mecanismo composto por mola, em um sentido de</p><p>seu acionamento, ele apenas rebate sua haste primária, sem acarretar mudança de posição da válvula.</p><p>Contudo, quando acionado em seu outro sentido, o mecanismo mencionado anteriormente não age,</p><p>e a comutação ocorre. A Figura 4 permite-nos ter uma ideia de como este sistema funciona em uma</p><p>aplicação real. Imaginemos, novamente, o funcionamento de uma furadeira de bancada com morsa,</p><p>de maneira automatizada. A sequência a ser desenvolvida é a seguinte:</p><p>A + B + B – A –</p><p>O atuador “A” representa a morsa, e o atuador “B” representa a furadeira.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, está representada uma válvula direcional 3/2 vias, normalmente fechada, acionada</p><p>por rolete escamoteável e retorno por mola.</p><p>105</p><p>UNIDADE 5</p><p>Figura 4 - Sequência A + B + B - A - (escamoteável) / Fonte: o autor.</p><p>Como pontos importantes a serem observados na elaboração do diagrama da Figura 4, temos:</p><p>• Os fins de curso 1.3 e 2.2 são escamoteáveis e devem ser representados como um rolete, pos-</p><p>suindo uma haste constituída de dois segmentos, conforme pode ser observado no diagrama.</p><p>• A representação dos fins de curso escamoteáveis nos elementos de trabalho se dá indicando o</p><p>sentido em que são acionados.</p><p>• Os fins de curso escamoteáveis não devem ser instalados no limite extremo do curso dos</p><p>atuadores, pois estes devem acioná-los, passando sobre os mesmos. No exemplo apresentado, é</p><p>possível observar que há uma pequena distância entre a posição dos fins de curso escamoteáveis</p><p>e o final do curso dos elementos de trabalho que os acionam.</p><p>A utilização de fins de curso escamoteáveis exige certa habilidade para o profissional que desenvolverá</p><p>a lógica de funcionamento de equipamentos mais complexos, pois nem sempre é simples, como no</p><p>exemplo apresentado, sua implementação. As maiores vantagens na utilização de fins de curso esca-</p><p>moteáveis estão no custo, normalmente, reduzido, de implementação de diagramas de movimento em</p><p>comparação com outros métodos e a facilidade de compreensão de seu funcionamento por parte de</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, podemos observar o diagrama de movimentos de uma sequência A + B + B – A –,</p><p>por meio dos fins de curso escamoteáveis.</p><p>106</p><p>UNICESUMAR</p><p>profissionais menos experientes. Contudo sua utilização compromete a eficiência do sistema e pode</p><p>acarretar intervenções de manutenção com uma periodicidade superior a outros métodos.</p><p>Em seguida, como forma de exemplificação, está sendo apresentada uma sequência de movimen-</p><p>tos que exige mais competência em sua elaboração. É um caso particular de sequência indireta que</p><p>nos leva a uma condição extrema de utilização de lógicas que nos permitam executar os movimentos</p><p>solicitados. A sequência apresentada na Figura 5 é a seguinte:</p><p>A + B + A – A + B – A –</p><p>Vale ressaltar que, apesar de possuirmos os dois lados da divisão ao meio desta sequência iguais (A B A = A</p><p>B A), como temos repetições de letras idênticas no mesmo lado da divisão, a sequência passa a ser indireta.</p><p>Na sequência apresentada na Figura 5 (ao lado), podemos observar a necessidade de utilizarmos</p><p>fins de curso do tipo rolete normal e do tipo escamoteável, contudo, devido à limitação da represen-</p><p>tação em um diagrama, nem sempre conseguimos visualizar todos que estão sobre os elementos de</p><p>trabalho, sendo necessário anotações específicas nos projetos desenvolvidos, facilitando a interpretação</p><p>dos mesmos. Uma alternativa para o desenvolvimento de lógicas indiretas é a utilização do método</p><p>denominado cascata, em que utilizaremos válvulas direcionais para separarem setores responsáveis</p><p>por alimentarem com energia somente os elementos que deverão exercer a atividade, no momento</p><p>em que se fizerem necessárias.</p><p>Resgatando a sequência da furadeira e da morsa (A + B + B – A –), e optando por desenvolvermos</p><p>a mesmo pela lógica de cascata, podemos adotar a seguinte estratégia:</p><p>1° Passo - Definir se a sequência é direta ou indireta:</p><p>A + B + B – A –</p><p>A + B + B - A -</p><p>2° Passo - Definir o número de setores que a sequência possuirá. Os setores são definidos lendo a</p><p>sequência de movimentos, da esquerda para a direita, e, sempre que houver uma letra a se repetir no</p><p>setor, devemos separar os mesmos.</p><p>Exemplos:</p><p>107</p><p>UNIDADE 5</p><p>Fi</p><p>ns</p><p>d</p><p>e</p><p>cu</p><p>rs</p><p>o</p><p>2.</p><p>5</p><p>e</p><p>1.</p><p>4</p><p>Fi</p><p>ns</p><p>d</p><p>e</p><p>cu</p><p>rs</p><p>o</p><p>2</p><p>.2</p><p>e</p><p>2</p><p>.3</p><p>Fi</p><p>ns</p><p>d</p><p>e</p><p>cu</p><p>rs</p><p>o</p><p>1.</p><p>5</p><p>Fi</p><p>ns</p><p>d</p><p>e</p><p>cu</p><p>rs</p><p>o</p><p>1</p><p>.3</p><p>e</p><p>1</p><p>.6</p><p>Fi</p><p>gu</p><p>ra</p><p>5</p><p>-</p><p>S</p><p>eq</p><p>uê</p><p>nc</p><p>ia</p><p>A</p><p>+</p><p>B</p><p>+</p><p>A</p><p>-</p><p>A</p><p>+</p><p>B</p><p>-</p><p>A</p><p>-</p><p>(e</p><p>sc</p><p>am</p><p>ot</p><p>eá</p><p>ve</p><p>l)</p><p>/</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>o</p><p>a</p><p>u</p><p>to</p><p>r.</p><p>D</p><p>es</p><p>cr</p><p>iç</p><p>ão</p><p>d</p><p>a</p><p>Im</p><p>ag</p><p>em</p><p>: n</p><p>o</p><p>di</p><p>ag</p><p>ra</p><p>m</p><p>a,</p><p>te</p><p>m</p><p>os</p><p>o</p><p>fu</p><p>nc</p><p>io</p><p>na</p><p>m</p><p>en</p><p>to</p><p>, p</p><p>or</p><p>m</p><p>ei</p><p>o</p><p>de</p><p>fi</p><p>ns</p><p>d</p><p>e</p><p>cu</p><p>rs</p><p>o</p><p>ac</p><p>io</p><p>na</p><p>do</p><p>s</p><p>po</p><p>r r</p><p>ol</p><p>et</p><p>es</p><p>e</p><p>sc</p><p>am</p><p>ot</p><p>eá</p><p>ve</p><p>is</p><p>, d</p><p>e</p><p>um</p><p>a</p><p>se</p><p>qu</p><p>ên</p><p>ci</p><p>a</p><p>de</p><p>m</p><p>ov</p><p>im</p><p>en</p><p>to</p><p>s</p><p>qu</p><p>e</p><p>ex</p><p>ec</p><p>ut</p><p>a</p><p>a</p><p>ló</p><p>gi</p><p>ca</p><p>A</p><p>+</p><p>B</p><p>+</p><p>A</p><p>–</p><p>A</p><p>+</p><p>B</p><p>–</p><p>A</p><p>–</p><p>.</p><p>108</p><p>UNICESUMAR</p><p>A + B + B - A -</p><p>Setor I Setor II</p><p>A + B + B - C + C - A -</p><p>Setor I Setor IIISetor II</p><p>A + B + A - A + B - A -</p><p>Setor I Setor IVSetor IIISetor II</p><p>3° Passo - Apresentar os fins de curso, diretamente, na sequência de movimentos.</p><p>A + B + B - A -</p><p>Setor I Setor II</p><p>2.2 1.3</p><p>2.3</p><p>0.3</p><p>Como estratégia para facilitar a elaboração de uma lógica por cascata, posicionamos os fins</p><p>de curso, que terão influência na mudança de setor, na região inferior da sequência de movi-</p><p>mentos, e os demais sobre a mesma, otimizando a elaboração do diagrama de movimentos.</p><p>109</p><p>UNIDADE 5</p><p>Na Figura 6, temos uma lógica desenvolvida pelo método da cascata, em que podemos identificar os</p><p>passos detalhados anteriormente.</p><p>Figura 6 - A + B + B - A - (Cascata pneumática) / Fonte: o autor.</p><p>No diagrama apresentado na Figura 6, podemos identificar os setores responsáveis pela energização</p><p>do sistema, sendo eles comandados por uma válvula direcional 5/2 vias. É importante ressaltar que, ao</p><p>utilizarmos o método de cascata, não mais necessitamos de fins de curso do tipo rolete escamoteável,</p><p>sendo este um dos motivos da existência desta sistemática para resolução de problemas.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, está representado um diagrama de movimentos, em forma de cascata pneumá-</p><p>tica, da sequência A + B + B – A –, sendo representada a separação de setores, comandada por uma válvula direcional</p><p>duplamente pilotada 5/2 vias.</p><p>Convido você para, neste momento, escutar o quinto Podcast de</p><p>nosso livro, onde abordarei, com um pouco mais de detalhes, os</p><p>conteúdos deste capítulo e as características de empresas/empre-</p><p>sários no que tange investimentos neste setor.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8820</p><p>110</p><p>UNICESUMAR</p><p>O método de cascata, apesar de ser mais oneroso, no primeiro momento, devido à necessidade de inves-</p><p>timento em maior número de elementos, possui grandes vantagens quanto à produtividade e à precisão</p><p>de movimentos que porventura possam vir a ser exigidos no funcionamento de um equipamento. A</p><p>aplicação da metodologia da cascata, inicialmente, pode parecer mais complexa e mais trabalhosa que</p><p>a utilização de roletes escamoteáveis, contudo, com a prática, podemos observar que a sua utilização</p><p>passa a ser quase que uma receita, o que facilita muito o desenvolvimento de lógicas mais complexas.</p><p>Para consolidarmos este conhecimento, na sequência, apresentaremos a resolução, por meio de</p><p>cascata, da lógica A + B + A – A + B – A –. Como se trata de uma lógica de maior complexidade e, por</p><p>conseguinte, com mais dificuldade de resolução, é de extrema importância nos atermos aos detalhes</p><p>quando da sua elaboração. A maioria dos equipamentos industriais que exigem mais complexidade</p><p>em sua lógica de trabalho é desenvolvido baseando-se em métodos similares à cascata, pois são mais</p><p>eficientes quanto à produtividade do equipamento quanto no que tange aspectos relacionados à</p><p>manutenabilidade dos mesmos.</p><p>1° Passo - Definir se a sequência é direta ou indireta:</p><p>A + B + A – A + B – A –</p><p>A + B + A – A + B – A –</p><p>ABAABA ABA=</p><p>Como possui letras iguais</p><p>do mesmo lado:</p><p>Sequência Indireta</p><p>2° Passo - Definir o número de setores que a sequência possuirá.</p><p>A + B + A – A + B – A –</p><p>Setor I Setor II Setor IIISetor I Setor IV</p><p>111</p><p>UNIDADE 5</p><p>3° Passo - Apresentar os fins de curso, diretamente, na sequência de movimentos.</p><p>A + B + A – A + B – A –</p><p>Setor I Setor II Setor IIISetor I Setor IV</p><p>2.2 2.3</p><p>1.3 1.6 1.5</p><p>0.5</p><p>A lógica apresentada a seguir detalha a divisão de setores e nos permite atentar para a quantidade de</p><p>válvulas que comanda a cascata. O número de setores que uma sequência possui menos um será, sempre,</p><p>o número de válvulas necessárias para se comandar uma lógica desenvolvida pelo método de cascata.</p><p>Figura 7 - A + B + A - A + B - A - (Cascata pneumática) / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, está representado o diagrama de movimentos da lógica A + B + A – A + B – A –, por</p><p>meio de cascata. Nele, é possível identificarmos os quatro setores comandados pelas três válvulas direcionais 5/2 vias,</p><p>duplamente pilotadas.</p><p>112</p><p>UNICESUMAR</p><p>O desenvolvimento e a interpretação de diagramas de movimento é essencial para um profissional que</p><p>pretenda atuar na área da automação industrial. Por mais que áreas relacionadas à elétrica e à eletrô-</p><p>nica tenham, nos últimos anos, avanços significativos que resultam, muitas vezes, em especificidades</p><p>que as tornam complexas e gerem novas linhas de pesquisa, a mecânica sempre terá sua importância</p><p>neste meio. A área fim é a mecânica, e, portanto, o engenheiro mecânico é fundamental em todo o</p><p>processo da automação desenvolvido. Profissionais que consigam conciliar competências mecânicas</p><p>com elétricas e eletrônicas são raros no mercado, e esta é uma grande e importante área que pode ser</p><p>explorada por quem almeja se aprofundar neste campo de atuação.</p><p>A automação mecânica possui um grande leque de oportunidades para ser explorado, indo</p><p>do conhecimento de elementos de máquinas e de resistência dos materiais até a integração</p><p>de lógicas eletromecânicas para o desenvolvimento de processos mais eficientes. Quando nos</p><p>deparamos com lógicas indiretas em que devemos propor soluções para o seu funcionamento,</p><p>temos, basicamente, duas opções: rolete escamoteável ou cascata. Enquanto o rolete torna</p><p>a lógica mais simples e menos eficiente, a cascata maximiza o potencial do equipamento, ne-</p><p>cessitando, para isto, de maior investimento inicial. Um engenheiro precisa ter em mente esta</p><p>análise de custo/benefício no momento em que for defender qual das alternativas gostaria de</p><p>implementar, caso contrário, pode vir a se deparar com a aquisição do que tem menor custo</p><p>inicial, resultando em perdas a médio e longo prazo.</p><p>113</p><p>UNIDADE 5</p><p>Vivemos tempos de grandes avanços tecnológicos, e é difícil imagi-</p><p>narmos o que teremos de novidade, seja no meio industrial ou em</p><p>nosso cotidiano, daqui a poucos anos. Mas houve, certa vez, em um</p><p>momento não tão longínquo de nossa história, uma personalidade</p><p>que ousou apresentar sua visão de futuro. É claro que o tom dado</p><p>foi mais descontraído, mas é incrível quando vemos o vídeo sugerido</p><p>a seguir, lembrando que, na época, nem existia a palavra automação no vocabulário da hu-</p><p>manidade. Se achar válido, separa uma pipoquinha, convida a família e amigos para ter um</p><p>vislumbre de como a humanidade pensava há um século (mais ou menos, 85 anos atrás).</p><p>Tempos Modernos – Charlie Chaplin</p><p>O estudo das lógicas de movimento ditas como indiretas na automação mecânica é de suma importân-</p><p>cia para o profissional de engenharia, pois, além de oportunizarem o desenvolvimento de expansão de</p><p>muitos conceitos teóricos vistos em diversas disciplinas do curso de Engenharia, oportuniza estar na</p><p>vanguarda de muitos dos avanços que virão a se tornar cotidianos no ambiente industrial. Atualmente,</p><p>já é muito difícil uma empresa manter-se no mercado globalizado sem a automação estar presente</p><p>em seus processos fabris, e a tendência é a expansão cada vez maior desta área. Como a maioria dos</p><p>processos existentes são definidos por lógicas indiretas, este capítulo torna-se fundamental para a</p><p>compreensão e mesmo elaboração dos mesmos.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8819</p><p>114</p><p>M</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>M</p><p>EN</p><p>TA</p><p>L</p><p>O desenvolvimento de lógicas para sequências indiretas exige bons conhecimentos dos recursos</p><p>disponíveis no mercado e das metodologias existentes. No diagrama a seguir, conceitue, de forma</p><p>sucinta e com suas palavras, os elementos em destaque nos quadros e comente, em cima de sua</p><p>compreensão do apresentado neste capítulo, para que servem os mesmos.</p><p>De�nição:</p><p>Para que serve?</p><p>De�nição:</p><p>Para que serve?</p><p>De�nição:</p><p>Para que serve?</p><p>Sequência</p><p>indireta</p><p>Rolete</p><p>escamoteável</p><p>Método</p><p>cascata</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos a tarefa de completar os conceitos relacionados a sistemas hidráulicos</p><p>e pneumáticos, mais especificamente, diagramas de movimento referentes a sequências indiretas. Os elementos</p><p>em destaque são Sequência Indireta, Rolete Escamoteável e Método Cascata, oportunizando uma reflexão sobre os</p><p>conceitos abordados neste capítulo.</p><p>115</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>1. No capítulo anterior, vimos que sequências de movimento podem ser descritas como</p><p>a representação gráfica das diferentes modificações no estado dos elementos que a</p><p>compõem, auxiliando na montagem do equipamento e em atividades de manutenção</p><p>que os mesmos venham a necessitar. Das alternativas seguintes, assinale a que repre-</p><p>senta uma sequência indireta.</p><p>a) A + B + A – B –.</p><p>b) B – C – A + C + A – B +.</p><p>c) A + B + C + A – B – C –.</p><p>d) A + C + D + B – A – C – D – B +.</p><p>e) A + C + B – A – C – B +.</p><p>2. Considerando o diagrama apresentado a seguir (Figura 8), indique quais devem ser os</p><p>tipos de fins de curso que devem ser posicionados nos campos demarcados para que</p><p>a sequência desenvolvida seja: A + A – B + B –</p><p>(1) (2) (3)</p><p>Assinale a alternativa correta.</p><p>a) 1) escamoteável de avanço; 2) rolete simples; 3) rolete simples.</p><p>b) 1) rolete simples; 2) escamoteável de retorno; 3) escamoteável de avanço.</p><p>c) 1) escamoteável de avanço; 2) escamoteável de retorno; 3) rolete simples.</p><p>d) 1) rolete simples; 2) escamoteável de retorno; 3) rolete simples.</p><p>e) 1) escamoteável de retorno; 2) escamoteável de avanço; 3) rolete simples.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos um diagrama de movimentos da sequência A + A – B + B –, sem</p><p>a simbologia dos fins de curso.</p><p>116</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>3. Para a elaboração de lógica em cascata da sequência A + B + B – C + C – D + D – A –,</p><p>quantos setores são necessários para o desenvolvimento da mesma e quantas válvulas</p><p>direcionais serão necessárias para comandar estes setores?</p><p>Assinale a alternativa correta.</p><p>a) 2 setores e 3 válvulas direcionais.</p><p>b) 5 setores e 4 válvulas direcionais.</p><p>c) 3 setores e 2 válvulas direcionais.</p><p>d) 4 setores e 3 válvulas direcionais.</p><p>e) Nenhuma das alternativas anteriores.</p><p>4. A utilização de fins de curso .......................... exige certa habilidade para o profissional</p><p>que desenvolverá a lógica de funcionamento de equipamentos mais complexos, pois</p><p>nem sempre é simples, como no exemplo apresentado, a sua implementação. As</p><p>maiores vantagens na utilização de fins de curso escamoteáveis estão no ......................,</p><p>normalmente, reduzido, de implementação de diagramas de movimento em compara-</p><p>ção com outros métodos e a .......................................... de seu funcionamento por parte</p><p>de profissionais menos experientes.</p><p>Avalie as alternativas a seguir e assinale a que completa, corretamente, as lacunas do</p><p>texto apresentado.</p><p>a) Escamoteáveis – custo – facilidade de compreensão.</p><p>b) Do tipo rolete simples – tempo – facilidade de compreensão.</p><p>c) Escamoteáveis – rendimento do sistema – eficiência.</p><p>d) Do tipo rolete simples – custo – eficiência.</p><p>e) Escamoteáveis – tempo – facilidade de compreensão.</p><p>5. A sequência indireta apresentada a seguir possui</p><p>fascinante universo que</p><p>se abrirá à nossa frente.</p><p>http://lattes.cnpq.br/2918585354738006</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9895</p><p>6</p><p>UNICESUMAR</p><p>IMERSÃO</p><p>RECURSOS DE</p><p>Quando identificar o ícone de QR-CODE, utilize o aplicativo Unicesumar</p><p>Experience para ter acesso aos conteúdos on-line. O download do aplicativo</p><p>está disponível nas plataformas: Google Play App Store</p><p>Ao longo do livro, você será convidado(a) a refletir, questionar e transformar. Aproveite</p><p>este momento.</p><p>PENSANDO JUNTOS</p><p>EU INDICO</p><p>Enquanto estuda, você pode acessar conteúdos online que ampliaram a discussão sobre</p><p>os assuntos de maneira interativa usando a tecnologia a seu favor.</p><p>Sempre que encontrar esse ícone, esteja conectado à internet e inicie o aplicativo</p><p>Unicesumar Experience. Aproxime seu dispositivo móvel da página indicada e veja os</p><p>recursos em Realidade Aumentada. Explore as ferramentas do App para saber das</p><p>possibilidades de interação de cada objeto.</p><p>REALIDADE AUMENTADA</p><p>Uma dose extra de conhecimento é sempre bem-vinda. Posicionando seu leitor de QRCode</p><p>sobre o código, você terá acesso aos vídeos que complementam o assunto discutido</p><p>PÍLULA DE APRENDIZAGEM</p><p>Professores especialistas e convidados, ampliando as discussões sobre os temas.</p><p>RODA DE CONVERSA</p><p>EXPLORANDO IDEIAS</p><p>Com este elemento, você terá a oportunidade de explorar termos e palavras-chave do</p><p>assunto discutido, de forma mais objetiva.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/3881</p><p>INICIAIS</p><p>PROVOCAÇÕES</p><p>SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS</p><p>O ambiente industrial é muito similar ao nosso ambiente residencial em vários aspectos. Exem-</p><p>plo disso é a utilização de elementos da natureza, como é o caso da água e da energia fornecida</p><p>pelo Sol. Porém, como você deve imaginar, existem elementos presentes na indústria os quais</p><p>não são tão comuns de encontrarmos em nosso cotidiano. Você saberia elencar alguns deles?</p><p>Uma das forças utilizadas na indústria está armazenada no ar comprimido que movimenta</p><p>atuadores industriais, os quais não são encontrados comumente em instalações residenciais, por</p><p>exemplo. Outro tipo de força muito utilizada é a hidráulica, que provém da movimentação de fluidos.</p><p>Você já utilizou ar comprimido em algum momento? Se não lembra de uma ocasião, aju-</p><p>darei recordando de quando vamos até um posto para utilizar o ar comprimido para inflar os</p><p>pneus de nossa bicicleta ou do automóvel. No posto, há um compressor, que comprime o ar e</p><p>o disponibiliza para calibração dos pneus. Na indústria, similarmente, há um compressor que</p><p>acumula o ar comprimido em um reservatório e distribui ar pressurizado por toda a instalação,</p><p>por tubulações específicas.</p><p>A utilização do ar comprimido, assim como de fluidos, que caracterizam, respectivamente,</p><p>os chamados acionamentos pneumáticos e hidráulicos, são tecnologias amplamente utilizadas</p><p>na indústria, como é o caso, também, de controles industriais. Um tipo muito comum de con-</p><p>trole industrial é aquele realizado por meio da utilização dos chamados Controladores Lógicos</p><p>Programáveis, ou CLPs, que, assim como as demais tecnologias citadas, não fazem parte de</p><p>nosso cotidiano residencial.</p><p>No decorrer das unidades de estudo, teremos a oportunidade de conhecer conceitos relativos à</p><p>pneumática e à hidráulica, tanto conceitos físicos, como força, pressão e vazão, até itens técnicos,</p><p>como a caracterização de contatos e tipos de válvulas utilizadas na indústria.</p><p>Além de conceitos físicos, teremos a oportunidade de conhecer métodos de desenvolvimen-</p><p>to de sistemas eletropneumáticos e eletrohidráulicos, assim como é o caso das sequências</p><p>diretas e indiretas, método trajeto passo e, também, técnicas de programação, utilizando os</p><p>Controladores Lógicos Programáveis.</p><p>Ao concluir os estudos, você estará apto a atuar no contexto da automação industrial, seja</p><p>instalando uma unidade pneumática, desenvolvendo um comando seja programando um</p><p>controlador industrial. Você, também, terá adquirido conhecimentos e termos fundamentais</p><p>utilizados no chão de fábrica, os quais permitirão que você tenha compreensão sobre processos</p><p>comumente desenvolvidos em plantas industriais e que possuem relação direta com diversas</p><p>outras áreas de conhecimento da engenharia.</p><p>E então, você conseguiu vislumbrar a aplicação dos tópicos que serão abordados nesta dis-</p><p>ciplina, dentro do seu horizonte profissional? Espero que esta visão inicial possa demonstrar</p><p>a importância dos sistemas hidráulicos e pneumáticos na sua futura carreira de engenheiro.</p><p>Vamos aprofundar estes conhecimentos então?</p><p>APRENDIZAGEM</p><p>CAMINHOS DE</p><p>1 2</p><p>43</p><p>5</p><p>11</p><p>51</p><p>29</p><p>75</p><p>CONCEITOS FÍSICOS</p><p>E MATEMÁTICOS</p><p>6 119</p><p>INTRODUÇÃO AOS</p><p>COMANDOS ELÉTRI-</p><p>COS</p><p>DIMENSIONAMEN-</p><p>TO DE ELEMENTOS</p><p>DE TRABALHO E</p><p>CÁLCULOS DE PER-</p><p>DA DE CARGA</p><p>AUTOMAÇÃO</p><p>INDUSTRIAL - CON-</p><p>CEITUALIZAÇÕES</p><p>DIAGRAMA DE MO-</p><p>VIMENTO I</p><p>DIAGRAMAS DE MO-</p><p>VIMENTO II</p><p>99</p><p>7 143 8 159</p><p>SEQUÊNCIAS INDIRETAS:</p><p>MÉTODO DE MINIMI-</p><p>ZAÇÃO DE CONTATOS</p><p>(CASCATA ELÉTRICA) E</p><p>MÉTODO DE MAXIMI-</p><p>ZAÇÃO DE CONTATOS</p><p>(PASSO A PASSO)</p><p>SEQUÊNCIAS DI-</p><p>RETAS: MÉTODO</p><p>INTUITIVO</p><p>9 179</p><p>INTRODUÇÃO À</p><p>PROGRAMAÇÃO DE</p><p>CONTROLADORES</p><p>LÓGICOS PROGRA-</p><p>MÁVEIS</p><p>1</p><p>Seja bem-vindo(a), caro(a) aluno(a), à disciplina Sistemas Hidráulicos</p><p>e Pneumáticos. Neste e nos próximos capítulos, aprofundaremos</p><p>conceitos relacionados à automação mecânica de máquinas e equi-</p><p>pamentos. Contudo, para que nossa aprendizagem possa ter maior</p><p>eficiência, realizaremos uma revisão de conceitos físicos e matemá-</p><p>ticos que servirão de suporte para compreensão dos conhecimentos</p><p>que serão trabalhados.</p><p>Conceitos Físicos e</p><p>Matemáticos</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>12</p><p>UNICESUMAR</p><p>O universo da automação industrial é amplo e pode ser relacionado, diretamente, aos grandes avanços</p><p>tecnológicos que tivemos nas últimas décadas. Contudo a premissa básica de funcionamento de todo e</p><p>qualquer sistema pneumático ou hidráulico são os fluídos envolvidos no processo. Você consegue descrever</p><p>algumas das características físicas e das diferenças existentes entre fluídos pneumáticos e hidráulicos?</p><p>O estudo dos fluídos é fundamental para a compreensão de muitos dos conceitos que regem a</p><p>área de pneumática e hidráulica. Por exemplo, ao estudarmos sobre a compressibilidade de um fluído,</p><p>observamos que gases possuem elevada capacidade de comprimirem seu volume natural, enquanto</p><p>fluídos líquidos são tidos como incompressíveis. Este é um dos principais fatores que distinguem a</p><p>pneumática da hidráulica e, devido a isto, as empresas tendem a separar os profissionais que atuam em</p><p>cada uma destas áreas, garantindo maior eficiência e segurança nas atividades desenvolvidas. Outra</p><p>característica que vale menção e é consequência direta das</p><p>propriedades físicas de fluídos é a viscosidade associada a cada substância. Fluidos gasosos tentem</p><p>a ter baixa viscosidade e fluidos líquidos possuem um grau de viscosidade mais elevado. Em decor-</p><p>rência disto, quando trabalhamos com fluidos gasosos podemos obter velocidades consideravelmente</p><p>mais altas nos processos automatizados, contudo as forças que podem ser obtidas em atuadores são</p><p>reduzidas. Já os fluídos líquidos, por serem incompressíveis, permitem atingir elevadas cargas em seus</p><p>elementos de trabalho, contudo sua viscosidade impede de trabalharmos com velocidades elevadas.</p><p>A automação industrial está presente na grande maioria das indústrias. É muito difícil ima-</p><p>ginarmos processos fabris, em grandes empresas, ocorrendo de forma manual. Contudo ainda é</p><p>possível encontrarmos produtos sendo fabricados de forma artesanal em nosso cotidiano. Como</p><p>sugestão e a nível de curiosidade, seria extremamente interessante a realização de uma pesquisa,</p><p>de forma bem sucinta, na internet, para averiguar como a automação industrial tem avançado no</p><p>meio industrial nos últimos anos.</p><p>13</p><p>UNIDADE 1</p><p>A automação industrial tem evoluído, rapidamente, nos últimos anos. Uma prova disto são os</p><p>avanços obtidos nas áreas da robótica, da prototipagem e da programação, tendo impactos diretos</p><p>certa complexidade em sua elabo-</p><p>ração. De forma a sistematizarmos sua resolução, devemos preencher o número dos</p><p>fins de curso, na posição em que são acionados.</p><p>A + B + A – C+ A + C – B – A –</p><p>Setor I Setor II Setor IIISetor I Setor IV</p><p>a cc e</p><p>b d f</p><p>g</p><p>h</p><p>117</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>Avalie as alternativas seguintes e assinale a que completa, corretamente, a sequência</p><p>de acionamento dos fins de curso.</p><p>a) a – 1.2 ; b – 2.3 ; c – 1.3 ; d – 3.3 ; e – 1.5 ; f – 3.2 ; g – 1.4 ; h – 0.6.</p><p>b) a – 2.2 ; b – 1.3 ; c – 3.2 ; d – 1.4 ; e – 3.3 ; f – 2.3 ; g – 1.5 ; h – 0.6.</p><p>c) a – 1.2 ; b – 1.3 ; c – 2.2 ; d – 3.2 ; e – 1.5 ; f – 2.3 ; g – 3.3 ; h – 0.6.</p><p>d) a – 2.2 ; b – 2.3 ; c – 3.2 ; d – 3.3 ; e – 1.4 ; f – 1.5 ; g – 2.3 ; h – 0.6.</p><p>e) a – 3.2 ; b – 1.3 ; c – 2.2 ; d – 1.4 ; e – 1.5 ; f – 3.3 ; g – 2.3 ; h – 0.6.</p><p>6. Após a instalação de um novo equipamento na empresa em que atua, você foi chamado</p><p>para auxiliar na resolução de falhas que estão impedindo o equipamento de funcio-</p><p>nar conforme previsto. No primeiro momento, você analisa o equipamento e elabora</p><p>seu diagrama de funcionamento, exatamente como ele foi montado. Ao analisar a</p><p>sequência de movimentos, identificou três erros, visíveis no diagrama, que afetaram</p><p>o funcionamento do mesmo.</p><p>a) Fins de curso 1.3 e 2.3 devem ser escamoteáveis – alimentação de ar de 2.1 está</p><p>faltando.</p><p>b) Fim de curso 2.2 está posicionado, incorretamente – fim de curso 1.3 está posicionado,</p><p>incorretamente – fim de curso 3.2 deve ser escamoteável de avanço.</p><p>c) Fins de curso 1.3 e 2.3 devem ser escamoteáveis – fim de curso 3.2 está posicionado,</p><p>incorretamente.</p><p>d) Fim de curso 3.2 está posicionado, incorretamente – fim de curso 1.3 está posicionado,</p><p>incorretamente – fim de curso 3.3 deve ser escamoteável de retorno.</p><p>e) Alimentação de ar de 2.1 está faltando; fim de curso 2.2 deve ser escamoteável de</p><p>retorno; fim de curso 2.3 está posicionado, incorretamente.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos um diagrama de movimentos contendo falhas que são eviden-</p><p>ciadas, após uma análise superficial do mesmo.</p><p>118</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>6</p><p>Nesta unidade, verificaremos algumas lógicas básicas amplamente</p><p>utilizadas em acionamentos elétricos que podem ser implementadas</p><p>tanto em circuitos de comandos puramente elétricos quanto em</p><p>circuitos eletropneumáticos e eletro hidráulicos. Ainda, as lógicas,</p><p>aqui, desenvolvidas podem ser utilizadas como base para a criação</p><p>de programas, para serem implementados em dispositivos, como</p><p>os controladores lógicos programáveis (CLPs).</p><p>Introdução aos</p><p>Comandos Elétricos</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>120</p><p>UNICESUMAR</p><p>Até este momento de nossos estudos, conhece-</p><p>mos uma série de teorias nos campos da física,</p><p>automação, pneumática e hidráulica, que estão</p><p>relacionadas aos diversos componentes utilizados</p><p>no contexto industrial. Agora, já pensando como</p><p>um profissional da área, você poderá aprofundar</p><p>os conceitos relativos aos comandos elétricos e</p><p>à lógica relacionada com estes comandos. Você,</p><p>como futuro(a) engenheiro(a), pode se imaginar</p><p>atuando no contexto industrial e criando aplica-</p><p>ções de maior complexidade, como um sistema</p><p>eletro hidráulico comandado por controlador</p><p>lógico programável (CLP)?</p><p>Os comandos elétricos são fundamentais para</p><p>o funcionamento das indústrias de um modo ge-</p><p>ral, permitindo operacionalizar, por exemplo, os</p><p>sistemas hidráulicos e pneumáticos. Um exemplo</p><p>comparativo das aplicações industriais com o nosso</p><p>cotidiano é a utilização de um elevador, o qual é</p><p>acionado por um comando elétrico.</p><p>Ainda, o simples acionamento de um inter-</p><p>ruptor que permite acionar um ponto de ilumi-</p><p>nação em sua residência pode ser considerado</p><p>um comando elétrico elementar. Ou seja, mesmo</p><p>que não tenha estudado sobre comandos elétricos,</p><p>você já os utilizou em algum momento de sua vida.</p><p>Os veículos automotores, como é o caso dos</p><p>caminhões e dos ônibus, utilizam comandos elé-</p><p>tricos/eletrônicos em conjunto com a eletropneu-</p><p>mática para o controle de suspensão, garantindo,</p><p>assim, maior conforto para passageiros e moto-</p><p>ristas, além de garantir maior segurança no trans-</p><p>porte de cargas. O vídeo a seguir traz algumas</p><p>informações sobre os equipamentos de suspensão.</p><p>Após analisarmos este vídeo, podemos trazer</p><p>algumas questões, como debater sobre qual é a</p><p>relação entre o controle da suspensão pneumá-</p><p>tica e os comandos elétricos. Por exemplo, qual</p><p>seria a relação entre um sensor e sua forma de</p><p>atuação para acionar a suspensão? Reflita sobre</p><p>esta relação e efetue uma anotação em seu Diário</p><p>de Bordo relatando suas percepções.</p><p>O papel dos sensores, de uma forma conceitual,</p><p>é realmente sentir o que acontece no ambiente ao</p><p>seu redor. Por exemplo, verificaremos que um dos</p><p>principais sensores físicos que equipam o corpo</p><p>humano é a pele, que nos traz diversas informações</p><p>sobre temperatura, pressão e tato. Da mesma forma,</p><p>um sensor que atua em um sistema de suspensão</p><p>automotiva consegue gerar informações sobre in-</p><p>clinação, por exemplo, garantindo que a suspensão</p><p>atue de forma a gerar nivelamento do veículo e,</p><p>consequentemente, mais estabilidade ao conjunto.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8499</p><p>DIÁRIO DE BORDO</p><p>121</p><p>UNIDADE 6</p><p>Os comandos elétricos utilizam algumas lógicas</p><p>básicas fundamentais para diversas aplicações,</p><p>como é o caso da eletro hidráulica e da eletrop-</p><p>neumática. Nesta unidade, discutiremos sobre</p><p>duas lógicas: 1) a retenção elétrica ou selo e 2)</p><p>o intertravamento elétrico. A retenção elétri-</p><p>ca faz com que a bobina de um relé ou de um</p><p>contator se mantenha energizada, por meio da</p><p>utilização de um contato auxiliar, o qual está</p><p>localizado no corpo do próprio dispositivo</p><p>(relé ou contator) ou em um bloco auxiliar que</p><p>é acoplado no dispositivo. A Figura 1 mostra um</p><p>circuito típico de retenção.</p><p>122</p><p>UNICESUMAR</p><p>+</p><p>–</p><p>B1 K1</p><p>K1</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13 13</p><p>14 14</p><p>Figura 1 - Circuito de Retenção / Fonte: autor.</p><p>Conforme o circuito apresentado na Figura 1, há a presença de dois itens principais, sendo eles o botão</p><p>de comando ou botoeira “B1” e o relé “K1”. O botão B1 caracteriza-se por ser do tipo pulsante Normal</p><p>Aberto (NA), ou, ainda, Normalmente Aberto. O tipo NA é indicado por sua terminação numérica 3 –</p><p>4. E, no circuito em questão, B1 possui a função de energizar a bobina do relé K1 quando for acionado.</p><p>Porém, como B1 é do tipo NA, após ser acionado, retornará à posição aberta e, consequentemente, a</p><p>bobina do relé será desenergizada. Assim, é utilizado em paralelo com o botão B1 um contato do tipo</p><p>NA (terminação numérica 3 – 4) do relé K1 e, quando a bobina de K1 for energizada, seu contato NA</p><p>comutará, mantendo um caminho para que o sinal elétrico alimente a bobina.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, há um circuito de retenção composto por condutores elétricos, botoeira, contato</p><p>auxiliar e bobina.</p><p>123</p><p>UNIDADE 6</p><p>Desta forma, a bobina permanecerá energizada, selada ou retida, por meio da ação do seu contato</p><p>NA, ou, também, chamado contato de retenção ou contato de selo.</p><p>A Figura 2 mostra as conexões disponíveis no corpo de um contator e em um botão de comando.</p><p>+</p><p>–</p><p>B1 K1</p><p>K1</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13 13</p><p>14 14</p><p>Figura 2 - Circuito de retenção com demonstração da conexão nos elementos de comando Fonte: o autor.</p><p>A retenção elétrica é utilizada em diversos tipos de circuitos de comando e pode ser utilizada, também,</p><p>como lógica básica para desenvolver outras lógicas de maior complexidade. Como exemplo da utilização</p><p>da retenção, temos o diagrama de uma partida direta de motores, o qual analisaremos posteriormente.</p><p>Da mesma forma que a retenção elétrica, o intertravamento elétrico é outra lógica bastante uti-</p><p>lizada em comandos, caracterizando-se como um esquema de duas lógicas que não podem ocorrer,</p><p>simultaneamente, (acionamento de bobinas por exemplo). Vamos supor que queremos acionar uma</p><p>esteira acoplada ao motor “M1”, comandado pelo diagrama representado na Figura 3.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem,</p><p>há circuito de retenção mostrando a conexão de um botão de comando e de um</p><p>relé.</p><p>124</p><p>UNICESUMAR</p><p>+</p><p>–</p><p>B1 K1</p><p>K1</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>B2 K2</p><p>K2</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>Figura 3 - Circuito de comando com dois acionamentos / Fonte: autor.</p><p>Devido ao fato de que, na Figura 3, a carga a ser acionada é um motor elétrico, a bobina representada</p><p>é de um contator e não de um relé. Basicamente, a diferença de um contator para um relé é que o pri-</p><p>meiro possui maior capacidade de condução de corrente, mas com funcionamento similar: comuta</p><p>os contatos quando sua bobina é energizada.</p><p>Ao interpretar o diagrama da Figura 3, verificamos que o contator K1 e o contator K2 acionarão o</p><p>motor elétrico, respectivamente, nos sentidos de giro horário e anti-horário. Este diagrama corresponde</p><p>à etapa de comando, já o diagrama de força, ou, também, referenciado como diagrama de potência</p><p>correspondente está representado na Figura 4.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, há circuito de comando duplo composto por condutores elétricos, botoeiras,</p><p>contatos auxiliares e bobina.</p><p>125</p><p>UNIDADE 6</p><p>1 3 5</p><p>2 4 6</p><p>K1</p><p>1 3 5</p><p>2 4 6</p><p>K2</p><p>3</p><p>M</p><p>M1</p><p>U1 V1 W1 PE</p><p>L1</p><p>L2</p><p>L3</p><p>PE</p><p>-X</p><p>Figura 4 - Diagrama de potência correspondente ao Circuito de comando da Figura 3 / Fonte: autor.</p><p>O motor representado na Figura 4 corresponde a um motor elétrico trifásico, para o qual a inversão do</p><p>sentido de giro ocorre sempre que duas fases de sua alimentação forem invertidas. Assim, as conexões</p><p>de saída nos contatores realizam a inversão entre duas fases de alimentação, o que provoca a inversão</p><p>do sentido de giro do motor.</p><p>No caso de haver a energização simultânea das bobinas dos contatores K1 e K2, haverá um curto-</p><p>-circuito entre os condutores das fases L1 e L2, portanto, o intertravamento elétrico é empregado para</p><p>garantir que somente uma bobina será acionada.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, há circuito de força de uma partida direta com reversão composto por condutores</p><p>elétricos, contatos de potência, bobinas e motor.</p><p>126</p><p>UNICESUMAR</p><p>Para evitar o acionamento simultâneo das bobinas (se ocorrer o acionamento de ambas as botoeiras),</p><p>utilizaremos contatos auxiliares do tipo NF. O diagrama de comando é projetado de forma que um contato</p><p>NF de K1 evita que K2 possa ser acionada quando K1 já tiver sido acionado. E, da mesma forma, para</p><p>K1 não ser acionado, utilizamos um contato NF de K2, conforme diagrama representado na Figura 5.</p><p>+</p><p>B1 K1</p><p>K1</p><p>K2</p><p>11</p><p>12</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>B2 K2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>K2</p><p>K1</p><p>11</p><p>12</p><p>A1</p><p>A2</p><p>Figura 5 - Diagrama de comando da figura 3 com o intertravamento implementado / Fonte: autor.</p><p>Na Figura 5, podemos observar que, ao acionar o contator K1, ocorrerá a abertura do seu contato NF,</p><p>evitando que a bobina K2 possa ser acionada, e, da mesma forma, quando acionarmos K2 seu contato</p><p>NF comutará, impedindo que a bobina K1 possa ser energizada.</p><p>Como podemos modificar o diagrama representado na Figura 3 para evitar que, mesmo</p><p>acionando, simultaneamente, os botões B1 e B2, apenas a bobina K1 ou K2 seja acionada?</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, há circuito de comando de uma partida direta com reversão composto por con-</p><p>dutores elétricos, contatos de comando e bobinas.</p><p>127</p><p>UNIDADE 6</p><p>Outro exemplo de circuito que utiliza o intertravamento está representado na Figura 6, onde as bobinas</p><p>do contatores K1, K2 e K3 só podem ser acionados nesta ordem.</p><p>+</p><p>I</p><p>B1 K1</p><p>K1</p><p>B0</p><p>11</p><p>12</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>B2 K2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>K2</p><p>K1</p><p>13</p><p>14</p><p>A1</p><p>A2</p><p>B3 K2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>K3</p><p>K2</p><p>13</p><p>14</p><p>A1</p><p>A2</p><p>Figura 6 - Acionamento em “cascata” dos contatores K1, K2 e K3 / Fonte: autor.</p><p>Conforme pode ser interpretado na Figura 6, ao tentar energizar o contator K2, por meio do botão B2</p><p>antes de acionar K1, por meio do botão B1, o acionamento não ocorrerá, pois, antes da bobina de K2,</p><p>há a presença de um contato NA de K1. Similarmente, ao tentar acionar K3 antes do acionamento de</p><p>K2 e K1, o acionamento não ocorrerá, pois o circuito implementado garante, obrigatoriamente, que a</p><p>sequência de acionamento entre os três contatores será K1 – K2 – K3.</p><p>A retenção caracteriza-se por ocorrer sempre que utilizamos um pulso para realizar um</p><p>acionamento, no qual o componente acionado consiga se manter acionado mesmo após o</p><p>término do pulso. O intertravamento, por sua vez, caracteriza-se quando um acionamento</p><p>for evitado para impedir, por exemplo, um curto-circuito entre fases ou, até mesmo, que dois</p><p>atuadores sejam acionados e entrem em colisão em um equipamento.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, há circuito de intertravamento composto por condutores elétricos, botoeiras,</p><p>contatos auxiliares e bobina.</p><p>128</p><p>UNICESUMAR</p><p>Se o botão B0 for pressionado K1 será desenergizada, consequentemente, seu contato NA retorna ao</p><p>estado aberto, desenergizando K2 que desenergizará K3. Este tipo de acionamento é utilizado, por</p><p>exemplo, para garantir que diferentes etapas de um processo só possam ser acionadas em determinada</p><p>sequência. Na Figura 7, estão representadas três esteiras, em que a esteira 1, na parte superior, recebe</p><p>material do silo 1 e depositará material na esteira 2, logo abaixo dela, e a esteira 2 deposita material na</p><p>esteira 3, que deposita material no silo 2.</p><p>Silo 1</p><p>Silo 2</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>Figura 7 - Processo industrial com transporte por esteiras / Fonte: autor.</p><p>Dessa forma, é importante que exista entre estas três esteiras um acionamento em cascata, que acione as</p><p>esteiras na ordem: esteira 3 – esteira 2 – esteira 1. Pois, se a esteira 3 parar de operar por algum motivo,</p><p>e as esteiras 1 e 2 permanecerem acionadas, o material depositado na esteira 3 começará a acumular</p><p>na mesma e transbordará.</p><p>Qual seria a função do botão B0 apresentado no diagrama da Figura 6?</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, há o processo industrial composto por dois silos de armazenamento e três esteiras.</p><p>129</p><p>UNIDADE 6</p><p>Da mesma forma, se a esteira 2 parar de funcionar, a esteira 1 precisa parar para evitar que o</p><p>material depositado na esteira 2 comece a transbordar. E este fluxo de processo pode ser projetado</p><p>utilizando-se o intertravamento elétrico dos componentes de acionamento dos motores das esteiras</p><p>seguindo a lógica necessária ao processo. Observa-se, também, que, se a esteira 1 parar de funcionar,</p><p>as esteiras 2 e 3 podem continuar em funcionamento, sem problemas no processo.</p><p>Assim, o esquema proposto na Figura 6 poderia ser utilizado para o acionamento das esteiras, com</p><p>o motor da esteira 3 sendo acionada por K1, o motor da esteira 2 sendo acionada por K2 e o motor da</p><p>esteira 1 sendo acionada por K3. Ainda, é possível adicionar outros dois botões que permitam desligar,</p><p>individualmente, cada acionamento de contator.</p><p>Neste Podcast, trago para vocês um panorama sobre a aplicação</p><p>das lógicas de comando tanto no contexto dos comandos elétricos</p><p>como em um contexto geral, indicando que a lógica elétrica pode</p><p>ser utilizada em outros contextos, como a programação de Contro-</p><p>ladores Lógicos Programáveis e, também, em comandos eletrop-</p><p>neumáticos e eletro-hidráulicos.</p><p>Para expandir a análise sobre</p><p>lógica de comandos, introduzi-</p><p>remos temporizações em nos-</p><p>sos exemplos. Assim, desejamos</p><p>acionar um motor (conectado</p><p>pelo contator K1) por meio de</p><p>um pulso em um botão de co-</p><p>mando, com o motor perma-</p><p>necendo energizado por cinco</p><p>segundos e sendo desligado, au-</p><p>tomaticamente, pelo comando,</p><p>após este tempo. A proposta de</p><p>implementação para este circui-</p><p>to está apresentada na Figura 8.</p><p>Conforme podemos obser-</p><p>var na Figura 8, quando aciona-</p><p>+</p><p>–</p><p>B1 K1</p><p>K1 T1</p><p>T1</p><p>11</p><p>12</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>A1</p><p>A2</p><p>Figura 8 - Acionamento tem-</p><p>porizado / Fonte: autor.</p><p>Descrição da Imagem:</p><p>na imagem, há o acio-</p><p>namento com tempo-</p><p>rizador, constituído por</p><p>condutores, botoeira,</p><p>contatos e bobinas.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8405</p><p>130</p><p>UNICESUMAR</p><p>mos B1, o contator K1 é acionado e retido com a energização simultânea da bobina do temporizador T1.</p><p>Este possui a função de retardo na energização e deve ser configurado para temporizar</p><p>por cinco segundos.</p><p>Assim, passados cinco segundos da energização da bobina de T1, o contato NF (15-16) do mesmo</p><p>comuta, desligando o caminho elétrico de retenção da bobina de K1 e, consequentemente, desligando,</p><p>automaticamente, o circuito.</p><p>As lógicas desenvolvidas, eletricamente, como no caso dos comandos elétricos industriais, podem ser</p><p>implementadas, também, em outras áreas do conhecimento tais como a eletrônica digital, progra-</p><p>mação de Controladores Lógicos Programáveis e programação de computadores. Algumas lógicas</p><p>implementadas, eletricamente, também, são utilizadas em circuitos pneumáticos, eletropneumáticos e</p><p>eletro hidráulicos, sendo fundamental compreender seu funcionamento para que, independentemente</p><p>do tipo de circuito, eles possam ser utilizados. Introduziremos o conceito de tabela verdade, que é uma</p><p>forma de mostrar como a saída de um circuito lógico depende de suas entradas (TOCCI, 2019). A</p><p>Tabela 1 apresenta a tabela verdade da função lógica E (AND):</p><p>A B S</p><p>0 0 0</p><p>0 1 0</p><p>1 0 0</p><p>1 1 1</p><p>Tabela 1 - Tabela verdade da porta AND / Fonte: autor.</p><p>Esta tabela indica que, para as duas estradas A e B, a saída S só será acionada quando A e B estiverem</p><p>acionadas. Eletricamente, podemos interpretar a lógica AND como a associação série dos elementos de</p><p>Nesta unidade, trago para você um experimento utilizando um con-</p><p>tator e montando um pequeno comando no qual o contator é ener-</p><p>gizado, por meio de um contato NF (localizado no corpo do próprio</p><p>contator). Você verificará no vídeo o efeito deste comando, que é</p><p>uma brincadeira didática conhecida como metralhadora elétrica.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8406</p><p>131</p><p>UNIDADE 6</p><p>entrada. O circuito representado na Figura 9 implementa, eletricamente, a lógica AND, com a função</p><p>das entradas sendo realizadas pelas botoeiras A e B e a saída do sistema implementada na bobina S.</p><p>+</p><p>–</p><p>A</p><p>S</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>B</p><p>13</p><p>14</p><p>Figura 9 - Lógica AND implementada eletricamente / Fonte: autor.</p><p>Conforme a lógica AND, consideraremos que a chave não acionada representa zero, e a chave acionada</p><p>representa 1. Assim, a saída do sistema será 1 quando as chaves A e B forem pressionadas, simultanea-</p><p>mente e, consequentemente, a bobina S será energizada.</p><p>Assim como a lógica E (AND), todas as lógicas básicas podem ser implementadas, eletricamente,</p><p>como a OU (OR) a NÃO (NOT) a NÃO E (NAND), entre outras. Relacionar estas lógicas com um</p><p>circuito elétrico permite ao projetista expandir sua capacidade de projetar lógicas de comando.</p><p>Como exemplo, analisaremos um projeto de comando e o transformaremos em uma tabela verdade.</p><p>Vamos supor que temos um motor M que deve ser acionado sempre que os botões de comando B1 e</p><p>B2 forem acionados simultaneamente, ou, ainda, quando o final de curso F1 for acionado.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, há um circuito lógico AND composto por botoeiras, condutores e bobina.</p><p>132</p><p>UNICESUMAR</p><p>A tabela verdade a seguir traz todas as possibilidades de acionamento para o motor M.</p><p>F1 B2 B1 M</p><p>0 0 0 0</p><p>0 0 1 0</p><p>0 1 0 0</p><p>0 1 1 1</p><p>1 0 0 1</p><p>1 0 1 1</p><p>1 1 0 1</p><p>1 1 1 1</p><p>Tabela 2 - Tabela verdade para o motor M / Fonte: autor.</p><p>Conforme podemos analisar na tabela, sempre que o final de curso está acionado, o motor também</p><p>está acionado, já quando o final de curso não está acionado, a lógica depende somente dos botões, que</p><p>atuam conforme a lógica AND.</p><p>A interpretação da tabela mostra que o motor estará acionado se (B1 AND B2) OR F1 estiverem</p><p>acionados. Ou seja, o acionamento do motor depende de uma associação série dos botões, e esta</p><p>associação série estará em paralelo com o final de curso. O circuito que realiza esta lógica está repre-</p><p>sentado na Figura 10, observando que, neste caso, a bobina foi nomeada como M, indicando que ela</p><p>seria responsável por energizar o motor.</p><p>+</p><p>–</p><p>B1</p><p>M</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>B2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>F1</p><p>Figura 10 - Implementação elétrica da lógica (B1 AND B2)</p><p>OR F1 / Fonte: autor.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, há um cir-</p><p>cuito elétrico implementando equação lógica,</p><p>composto por botoeiras, condutores e bobina.</p><p>133</p><p>UNIDADE 6</p><p>É importante observar que, nos exemplos cria-</p><p>dos, a carga acionada tem sido sempre um motor</p><p>elétrico (que seria energizado por um contator),</p><p>porém esta carga pode ser um atuador eletrop-</p><p>neumático, que, neste caso, será acionado pela</p><p>energização de uma eletroválvula (solenoide).</p><p>Uma aplicação cotidiana que pode ser imple-</p><p>mentada por um comando elétrico é o controle</p><p>de abertura e fechamento de um portão de gara-</p><p>gem, ou similarmente a uma porta automática.</p><p>Atualmente, estes dispositivos são comercializa-</p><p>dos em formato de placas eletrônicas dedicadas</p><p>por questões de custo e praticidade.</p><p>A título didático, criaremos um circuito to-</p><p>talmente elétrico para desempenhar esta fun-</p><p>ção. O nosso controle de portão será implemen-</p><p>tado utilizando dois botões de comando: B1</p><p>para comandar a abertura, e B2 para comandar</p><p>o fechamento do portão. Serão utilizados, tam-</p><p>bém, duas chaves de fim de curso: FCA – para</p><p>indicar que o portão está aberto e FCF – para</p><p>indicar que o portão está fechado.</p><p>Ainda, serão utilizados um temporizador de</p><p>retardo na energização e um botão com retenção</p><p>para habilitar ou desabilitar o comando tempo-</p><p>rizado para fechamento do portão. O circuito de</p><p>comando proposto está apresentado na Figura 11.</p><p>+</p><p>–</p><p>B1 KA</p><p>KA</p><p>FCA</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>11</p><p>12</p><p>13</p><p>14</p><p>B2 T0</p><p>KF</p><p>FCF</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>11</p><p>12</p><p>13</p><p>14</p><p>FCA</p><p>T0</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>14</p><p>13</p><p>KF</p><p>13</p><p>14</p><p>A/M</p><p>Figura 11 - Comando elétrico para abertura e fechamento de um portão / Fonte: autor.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, há um circuito de comando que implementa o controle de abertura e fechamento</p><p>de um portão, composto por botoeiras, condutores e bobina.</p><p>134</p><p>UNICESUMAR</p><p>Conforme podemos observar na Figura 11, o botão B1 ao ser acionado permite a energização de KA,</p><p>que deve energizar o motor no sentido de giro para abrir o portão. KA permanece retido até o mo-</p><p>mento em que o portão atingir a posição que indica sua abertura, e, neste instante, o FCA (NF) desliga</p><p>o comando. Ao mesmo tempo, o FCA (NA) fechará, e, se a chave A/M (Automático/Manual) que</p><p>habilita/desabilita o comando automático do portão estiver acionada, a bobina do temporizador será</p><p>energizada. Após o tempo programado, será gerado um pulso que vai energizar KF, e este energizará</p><p>o motor conectado de forma a fechar o portão.</p><p>Este comando permanece energizado até o momento em que o portão fecha, quando FCF desliga o</p><p>comando. Ainda, o fechamento do portão pode ser realizado, manualmente, por meio de B2, se o portão</p><p>estiver configurado para trabalhar no modo manual. Um detalhe importante apresentado na Figura</p><p>11 e nas demais figuras referentes aos comandos elétricos discutidos é a presença dos sinais positivo</p><p>(+) e negativo (-) da alimentação do comando, indicando que a alimentação representa uma fonte de</p><p>tensão contínua (geralmente 24 Volts em comandos industriais). Na tensão contínua, denominamos</p><p>os polos da alimentação como positivo e negativo, assim como ocorre em uma bateria. Já na tensão</p><p>alternada (senoidal), que é a mesma que alimenta nossas tomadas residenciais, denominamos os polos</p><p>como fase e neutro (ainda há a presença do condutor de proteção ou terra).</p><p>Os comandos elétricos não servem somente para acionamento de motores, sendo utilizados, também,</p><p>em outras áreas da automação, como é o caso dos acionamentos eletropneumáticos e eletro hidráulicos.</p><p>135</p><p>UNIDADE 6</p><p>No caso de acionamentos eletropneumáticos, os comandos elétricos projetados garantirão que a</p><p>sequência de acionamento dos atuadores pneumáticos seja atendida. Como exemplo, traremos uma</p><p>situação em que um atuador pneumático de simples ação e com retorno por mola precisa ser acionado</p><p>por um botão de comando.</p><p>Para se aprofundar nas teorias sobre pneumática e eletropneumáti-</p><p>ca e conhecer produtos da área, recomendo verificar o catálogo de</p><p>produtos didáticos da empresa FESTO.</p><p>Quando o botão de comando for acionado, o atuador deve avançar, permanecer na posição</p><p>por três</p><p>segundos e recuar, automaticamente, após este tempo. A sequência pneumática seria descrita como A+</p><p>para o avanço e A- para retorno do atuador (neste caso nomeado como atuador A). Este acionamento</p><p>é típico de máquinas industriais, nas quais o atuador pode direcionar um componente em uma esteira</p><p>ou prensar o mesmo. O comando para efetuar a sequência de acionamento proposta para o atuador</p><p>está representado na Figura 12.</p><p>+</p><p>–</p><p>B1 K1</p><p>K1 A+</p><p>T0</p><p>T0</p><p>A1</p><p>A2</p><p>A1</p><p>A2</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>55</p><p>56</p><p>13</p><p>14 2</p><p>1a1</p><p>1</p><p>2</p><p>3A+</p><p>A</p><p>a0 a1</p><p>50%</p><p>50%</p><p>Figura 12 - Comando</p><p>elétrico para aciona-</p><p>mento eletropneu-</p><p>mático / Fonte: autor.</p><p>Descrição da</p><p>Imagem: na</p><p>imagem, há</p><p>um circuito de</p><p>comando para</p><p>implementar o</p><p>acionamento</p><p>de um atuador</p><p>pneumático.</p><p>Ele é composto</p><p>por botoeiras,</p><p>condutores e</p><p>bobinas, válvu-</p><p>las, atuadores e</p><p>solenoides.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8497</p><p>136</p><p>UNICESUMAR</p><p>Conforme pode ser obser-</p><p>vado na Figura 12, quando o</p><p>botão B1 for pressionado, K1</p><p>energizará e reterá, ao mesmo</p><p>tempo que a solenoide da ele-</p><p>troválvula que comanda A+ for</p><p>energizada. Assim, o atuador</p><p>avança, e o sensor magnético</p><p>a1 é ativado, energizando a bo-</p><p>bina do temporizador e dando</p><p>início a temporização. Ao final</p><p>do tempo programado, o tem-</p><p>porizador comuta seu contato</p><p>NF, que interrompe a retenção,</p><p>desligando o circuito, e o atua-</p><p>dor retorna à posição inicial</p><p>pelo efeito de mola.</p><p>Todas as lógicas de coman-</p><p>do apresentadas nesta unidade</p><p>são amplamente utilizadas em</p><p>projetos de comandos elétricos</p><p>utilizados na indústria. Ainda,</p><p>você, como futuro engenheiro,</p><p>poderá utilizar as lógicas discu-</p><p>tidas nesta unidade como base</p><p>para projetar outros aciona-</p><p>mentos, utilizando os mesmos</p><p>para gerar a base dos programas</p><p>para os Controladores Lógicos</p><p>Programáveis e resolver proble-</p><p>mas de automação industrial</p><p>nas áreas da eletropneumática</p><p>e eletro hidráulica.</p><p>137</p><p>M</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>M</p><p>EN</p><p>TA</p><p>L</p><p>Nesta unidade, discutimos sobre comandos elétricos, focando em duas lógicas básicas chama-</p><p>das retenção ou selo e o intertravamento. Sugiro que você, estudante, faça uma anotação sobre</p><p>estas duas lógicas para gravar as mesmas. A seguir há uma pequena sugestão no formato de</p><p>um quadro resumo.</p><p>Lógica Exemplo Função</p><p>Retenção</p><p>+</p><p>–</p><p>B1 K1</p><p>K1</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14 Permite que um único</p><p>pulso acione uma bobi-</p><p>na, e esta permanecerá</p><p>retida, por meio de um</p><p>contato NA, que perten-</p><p>ce ao dispositivo (relé</p><p>ou contator) da própria</p><p>bobina.</p><p>Intertra-</p><p>vamento</p><p>Retenção</p><p>+ Intertra-</p><p>vamento</p><p>138</p><p>M</p><p>EU</p><p>E</p><p>SP</p><p>A</p><p>Ç</p><p>O</p><p>139</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>1. Os comandos elétricos possuem duas lógicas básicas: a retenção e o intertravamen-</p><p>to. Qual sua compreensão sobre estes termos e como eles podem ser utilizados nos</p><p>comandos elétricos?</p><p>2. Com relação ao circuito apresentado a seguir, é correto afirmar que a função da chave</p><p>final de curso é desligar o comando, após ele ter sido ativado pelo botão B1?</p><p>+</p><p>–</p><p>B1 K1</p><p>K1</p><p>FC</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>11</p><p>12</p><p>13</p><p>14</p><p>Fonte: o autor.</p><p>3. No circuito apresentado a seguir, o contator K1 aciona um motor trifásico no sentido</p><p>horário, enquanto o contator K2 aciona este mesmo motor no sentido anti-horário.</p><p>O contator K1 é acionado por meio do botão B1, e o contator K2 é acionado quando</p><p>o sensor indutivo SI1 detectar um objeto. Qual modificação pode ser realizada neste</p><p>circuito para evitar que K1 e K2 sejam acionados simultaneamente, causando um curto</p><p>entre fases no acionamento do motor?</p><p>140</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>+</p><p>–</p><p>B1 K1</p><p>K1</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>14</p><p>13</p><p>14</p><p>K2</p><p>K1</p><p>A1</p><p>A2</p><p>13</p><p>142</p><p>1Sl1</p><p>Fonte: o autor.</p><p>4. No circuito apresentado na Atividade 3, qual modificação é necessária para permitir</p><p>que o operador possa desligar, manualmente, o comando a qualquer momento?</p><p>5. Uma empresa precisa acionar três motores: M1, M2 e M3, e a seguinte lógica precisa</p><p>ser seguida: o motor M2 só pode ser acionado se M1 estiver acionado, e o motor M3</p><p>liga, automaticamente, três segundos após M2 ter sido acionado. Ainda, cada motor</p><p>pode ser desligado, individualmente, sem depender de qualquer intertravamento com</p><p>os outros motores. Os motores partem, diretamente, e são acionados pelos contatores</p><p>K1, K2 e K3.</p><p>Você como engenheiro do projeto foi designado para desenvolver uma proposta de</p><p>comando elétrico para implementar esta lógica. Assim, solicita-se que você elabore o</p><p>circuito solicitado pela empresa.</p><p>141</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>6. Você é o responsável técnico por criar o comando para uma máquina de estampagem</p><p>que funciona com dois atuadores pneumático X e Y. O atuador X prensa a peça no</p><p>molde, e o atuador Y faz a estampagem na peça fixada. Desta forma, é necessário que</p><p>exista um botão de comando para que, quando for acionado, realize o ciclo X+Y+Y-X-.</p><p>Os dois atuadores são de simples ação com retorno por mola. Uma representação</p><p>do equipamento está na figura a seguir. Desenvolva o esquema elétrico de comando</p><p>deste equipamento.</p><p>1</p><p>2</p><p>3X+</p><p>X</p><p>x0 x1</p><p>50%</p><p>50%</p><p>1 2</p><p>3</p><p>Y+ Y</p><p>y0</p><p>y1</p><p>50%</p><p>50%</p><p>Fonte: autor.</p><p>142</p><p>M</p><p>EU</p><p>E</p><p>SP</p><p>A</p><p>Ç</p><p>O</p><p>7</p><p>Nesta unidade, verificaremos como projetar um comando eletrop-</p><p>neumático pelo método intuitivo, o qual permite utilizar de maneira</p><p>livre os conhecimentos de comandos elétricos para desenvolver</p><p>uma solução que atenda às especificações de projeto.</p><p>Sequências diretas:</p><p>Método Intuitivo</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>144</p><p>UNICESUMAR</p><p>Independentemente da área de conhecimento que esteja em pauta, sempre é possível propor soluções</p><p>para problemas, os quais podem ser resolvidos com bom senso e conhecimentos de outras áreas. Você</p><p>consegue citar alguma situação em que já utilizou alguma técnica que aprendeu em determinado</p><p>momento de sua vida para solucionar um problema apresentado em contexto diferente?</p><p>Lembro-me de uma situação de quando cursava minha faculdade de Engenharia Elétrica, na qual</p><p>um professor de desenho nos explicava sobre técnicas para dobrar e armazenar folhas de projeto. As</p><p>folhas maiores, como é o caso da A1 e A0, precisam ser dobradas de forma precisa a fim de adequá-las</p><p>para que sejam colocadas em pastas de tamanhos específicos.</p><p>Em uma de nossas aulas, discutimos sobre a dificuldade de dobrar as folhas e que, em diversos</p><p>momentos, elas ficam amassadas. Naquele momento, o professor perguntou quem sabia passar roupas.</p><p>Foi por meio de uma comparação entre passar uma camisa e dobrar as folhas que ele conseguiu nos</p><p>ensinar sua técnica de dobras, a qual gerava resultados perfeitos.</p><p>Assim como a situação em que o professor utilizou a atividade de passar roupas para contextua-</p><p>lizar a técnica de dobrar folhas, podemos resgatar alguns conceitos que aprendemos, anteriormente,</p><p>na engenharia, para nos auxiliar com os comandos eletropneumáticos. Já conhecemos, por exemplo,</p><p>algumas técnicas utilizadas nos comandos elétricos, como é o caso da retenção elétrica e do intertra-</p><p>vamento elétrico. Imagine, agora, como é que você utilizará estes conhecimentos para propor novas</p><p>versões que possam ser aplicadas aos comandos eletropneumáticos.</p><p>Em nossa unidade de estudo anterior, estudamos os comandos elétricos, e a nossa principal carga</p><p>utilizada foi o motor elétrico. Agora, continuaremos criando comandos bastante similares, porém</p><p>nossa carga final será constituída por atuadores pneumáticos/hidráulicos. Você consegue prever uma</p><p>relação entre estes comandos?</p><p>145</p><p>UNIDADE 7</p><p>O que mudará entre acionarmos um motor elétrico e acionarmos uma eletroválvula que comanda</p><p>o avanço/recuo de um atuador pneumático/hidráulico? Faça suas considerações, anotando-as em seu</p><p>Diário de Bordo. Assim, posteriormente, você poderá verificar se a forma como interpretou a essência</p><p>dos comandos elétricos contribuiu com sua capacidade de adaptar soluções.</p><p>DIÁRIO DE BORDO</p><p>Conforme estudamos em unidades anteriores, as sequências pneumáticas/hidráulicas/eletropneu-</p><p>máticas podem ser do tipo diretas ou indiretas. Estudaremos, agora, um método de desenvolvi-</p><p>mento para circuitos de comando</p><p>que implementam estas sequências. O método utilizado será o</p><p>intuitivo, que, conforme indica sua própria definição, depende da intuição do projetista, ou seja,</p><p>do seu conhecimento, da experiência e da compreensão de como realizar o comando.</p><p>Para Mamede (2008), o método intuitivo é o ideal para as sequências diretas, pois gera soluções mais</p><p>simples, destacando que ele não obedece a uma regra específica, dependendo somente do raciocínio do</p><p>projetista. Porém, ao não seguir uma regra específica, o método intuitivo pode gerar, para um mesmo</p><p>problema, soluções diferentes (com maior ou menor complexidade), que podem dificultar a manu-</p><p>tenção/compreensão das soluções geradas para circuitos com um número considerável de elementos.</p><p>146</p><p>UNICESUMAR</p><p>No decorrer da unidade, serão projetados circuitos para atender, também, às sequências indiretas,</p><p>permitindo, assim, que você, estudante, consiga comparar a dificuldade de projeto entre as sequências</p><p>diretas e indiretas.</p><p>Começaremos a aplicação do método intuitivo analisando um circuito com dois atuadores que</p><p>efetuam a seguinte sequência: A+B+A-B-. Esta sequência é direta uma vez que, se a dividirmos ao</p><p>meio, ficamos com AB|AB, ou seja, os dois lados são iguais. Trabalharemos com atuadores de dupla</p><p>ação e válvulas do tipo 5/2 vias, simples solenoide e retorno por mola.</p><p>O termo dupla ação refere-se ao fato de o cilindro do atuador produzir movimento nos dois sentidos</p><p>(BONACORSO, 2011), sendo que este termo é substituído por duplo efeito para outros autores como</p><p>é o caso de Fialho (2009). É importante observar que a válvula simples solenoide com retorno por</p><p>mola é considerada sem memória (MAMEDE, 2008), ou seja, ela só manterá a posição solicitada caso</p><p>a solenoide permaneça energizada (o que é obtido pela utilização de um relé auxiliar).</p><p>Na Figura 1, apresenta-se o arranjo dos atuadores que executarão a sequência.</p><p>147</p><p>UNIDADE 7</p><p>Figura 1 - Arranjo com dois atuadores pneumáticos / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito pneumático,</p><p>acionados por válvulas do tipo 5/2 vias simples solenoide com retorno por mola.</p><p>REALIDADE</p><p>AUMENTADA</p><p>Estimado(a) estudante, neste recurso</p><p>de RA, visualizaremos cada um dos</p><p>momentos de atuação de um arranjo</p><p>com atuadores pneumáticos de dupla</p><p>ação executando uma sequência de</p><p>movimentos.</p><p>Uma vez definido o arranjo dos atuadores, agora,</p><p>projetaremos, intuitivamente, o circuito de coman-</p><p>do eletropneumático capaz de gerar a sequência de</p><p>acionamento solicitada. Vamos prever a presença</p><p>de uma botoeira (B1) que, ao ser acionada, iniciará</p><p>a execução da sequência. Assim, um pulso em B1</p><p>deve fazer com que o atuador “A” avance e, consi-</p><p>derando que a solenoide utilizada possui retorno</p><p>por mola, se retirarmos o sinal elétrico da mesma,</p><p>a válvula retornará à posição inicial. Então, neste</p><p>momento precisamos garantir que o atuador será</p><p>avançado até terminar a execução do movimento</p><p>(A+), utilizando para este fim um relé (K1) que</p><p>reterá a solenoide energizada.</p><p>Ao final do movimento A+, utilizaremos o sinal</p><p>do sensor “S1” para iniciar o segundo movimento</p><p>(B+) e, ao final deste movimento, utilizaremos o</p><p>sensor “S3” para indicar o recuo do atuador A (A-).</p><p>148</p><p>UNICESUMAR</p><p>Porém, neste momento, será necessário, também, reter a válvula responsável pelo avanço do atuador</p><p>B, pois, caso contrário, os dois atuadores recuam ao mesmo tempo.</p><p>Um segundo relé será utilizado para manter a solenoide (Y2) do atuador B energizada até o mo-</p><p>mento em que o movimento de recuo do atuador A (A-) se complete, e este movimento será indicado</p><p>pelo sensor “S0” que pode ser utilizado, então, para iniciar o movimento de recuo do atuador B (B-),</p><p>completando, assim, a sequência proposta.</p><p>Todos os passos descritos anteriormente foram utilizados para gerar o comando eletropneumático</p><p>representado na Figura 2.</p><p>Figura 2 - Circuito eletropneumático para gerar a sequência A+B+A-B- utilizando válvulas 5/2 vias simples solenoide e retorno</p><p>por mola / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés e solenoides.</p><p>149</p><p>UNIDADE 7</p><p>Uma segunda possibilidade para que a sequência direta A+B+A-B- seja realizada é utilizar o mesmo</p><p>arranjo apresentado na Figura 1, porém utilizando válvulas do tipo duplo solenoide, as quais, ao</p><p>contrário da válvula simples solenoide com retorno por mola, possuem memória, ou seja, uma vez</p><p>que são acionadas (pilotadas), permanecem na posição solicitada (MAMEDE, 2008). O arranjo</p><p>da Figura 1 com a modificação do tipo de válvulas está representado na Figura 3.</p><p>Figura 3 - Arranjo com dois atuadores pneumáticos / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito pneumático,</p><p>acionados por válvulas do tipo 5/2 vias duplo solenoide.</p><p>Neste vídeo, trago para você um pequeno tutorial de utilização do si-</p><p>mulador FluidSim da FESTO, o qual está sendo utilizado para criação</p><p>dos esquemas e dos arranjos eletropneumáticos apresentados nas</p><p>unidades de estudo. Assim como outros ambientes de simulação</p><p>disponíveis, o FluidSim permite a visualização dos movimentos dos</p><p>atuadores, o que facilita a compreensão dos conceitos discutidos.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9877</p><p>150</p><p>UNICESUMAR</p><p>Uma vez que as válvulas utilizadas na Figura 3 são do tipo duplo solenoide e possuem memória,</p><p>ao desenvolver comando eletropneumático para as mesmas não será mais necessário realizar a</p><p>retenção de energização das solenoides de avanço, simplificando, assim, o comando. Na Figura 4,</p><p>apresenta-se o comando eletropneumático para realizar a sequência A+B+A-B- com as válvulas</p><p>5/2 vias duplo solenoide.</p><p>Figura 4 - Circuito eletropneumático para gerar a sequência A+B+A-B- utilizando válvulas 5/2 vias duplo solenoide / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés e solenoides.</p><p>Até este momento, discutimos sobre as sequências do tipo diretas. Mas e com relação às</p><p>sequências indiretas, o que muda no circuito de comando? Verificaremos as diferenças por</p><p>meio de um exemplo.</p><p>151</p><p>UNIDADE 7</p><p>A sequência A+B+B-A- é indireta, já que, se dividirmos os termos da mesma, ficamos com AB e BA,</p><p>que são diferentes. Vamos, agora, projetar o comando que implementa esta sequência, utilizando o</p><p>mesmo arranjo de atuadores e válvulas apresentado na Figura 1.</p><p>Como as válvulas utilizadas não possuem memória, novamente será necessário utilizar relés</p><p>que desempenharão o papel de reter as válvulas energizadas para garantir o avanço dos atuado-</p><p>res. Na Figura 5, pode ser verificado o diagrama do circuito eletropneumático, que implementa</p><p>a sequência proposta.</p><p>Figura 5 - Circuito eletropneumático para gerar a sequência A+B+B-A- utilizando válvulas 5/2 vias simples solenóide e retorno</p><p>por mola / Fonte: o autor.</p><p>Além do fato de diferenciarmos as sequências por serem diretas ou indiretas, o tipo de válvula que será uti-</p><p>lizado na implementação do comando exigirá maior ou menor esforço por parte do projetista do mesmo.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés e solenoides.</p><p>152</p><p>UNICESUMAR</p><p>Por exemplo, projetaremos novamente o comando para a sequência indireta A+B+B-A-, prevendo,</p><p>agora, a utilização de uma válvula 5/2 vias duplo solenoide e a outra 5/2 vias simples solenoide e retorno</p><p>por mola, assim como apresentado na Figura 5.</p><p>Figura 6 - Arranjo com dois atuadores pneumáticos / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação acionados por válvulas do tipo 5/2 vias duplo</p><p>solenoide e 5/2 vias simples solenoide retorno por mola.</p><p>153</p><p>UNIDADE 7</p><p>Para este comando, o terceiro movimento da sequência é o de retorno do atuador B (B-). Assim, o pró-</p><p>prio sensor de avanço de B (S3) realiza o desligamento de sua retenção. Ainda, será necessário realizar</p><p>o retorno do atuador A com este movimento sendo</p><p>iniciado com a detecção do retorno de B por S2.</p><p>Porém, não é possível simplesmente acionar Y2 por meio de S2, pois, neste caso, a válvula de A ficará</p><p>travada na posição de recuo já que, inicialmente, S2 está ativado.</p><p>Assim, será necessário o desenvolvimento de uma solução mais elaborada, o que já demonstra a di-</p><p>ferença de complexidade quando trabalhamos com sequências indiretas. No diagrama apresentado na</p><p>Figura 5, apresenta-se a solução para acionar a sequência indireta, conforme os tipos de válvulas utilizados.</p><p>É possível observar a necessidade do relé auxiliar, o qual reterá (memorizará) a posição de avanço</p><p>do atuador B até que este, ao atingir S3, habilite o próprio recuo, sendo que o movimento de recuo de</p><p>B, por meio de seu sensor S2, habilite o recuo de A pelo acionamento de Y2.</p><p>Figura 7 - Circuito eletropneumático para gerar a sequência A+B+B-A- utilizando uma válvula 5/2 vias simples solenóide retorno</p><p>por mola e uma válvula 5/2 duplo solenoide / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés, solenoides e botoeiras.</p><p>154</p><p>UNICESUMAR</p><p>Outra característica amplamente solicitada nos comandos eletropneumáticos é a repetição de ciclos.</p><p>Avaliaremos, agora, a sequência direta apresentada anteriormente A+B+A-B- com a opção adicional</p><p>de poder repetir este ciclo, continuamente, ou executar o mesmo uma única vez. O arranjo utilizado</p><p>será o apresentado na Figura 1.</p><p>A lógica que utilizaremos é a mesma que utilizamos para desenvolver o comando apresentado na</p><p>Figura 2, observando que, agora, será necessário permitir que o ciclo seja contínuo, ou seja, após a</p><p>finalização da sequência A+B+A-B-, ela reinicia e novamente A+B+A-B- acontece, e assim sucessiva-</p><p>mente, até o momento em que o ciclo for desabilitado.</p><p>Basicamente, se analisarmos as sequências diretas e indiretas apresentadas, verificamos que</p><p>a diferença nos comandos gerados foi mínima. Será possível observar diferenças significativas</p><p>para os comandos gerados para um ou outro tipo de sequência quando utilizarmos um método,</p><p>como o da cascata elétrica. Um item fundamental a ser observado é que as válvulas simples</p><p>solenoide (sem memória) tornam necessária a utilização de um relé para reter o seu estado.</p><p>Neste Podcast, trago para você uma discussão sobre os fabricantes</p><p>de elementos de automação da área pneumática, eletropneumática,</p><p>hidráulica, entre outros. Conhecer os fabricantes de cada área da en-</p><p>genharia, muitas vezes, pode facilitar futuras tarefas em sua atuação</p><p>profissional, assim como no caso de ser necessário especificar um</p><p>componente, ou solicitar uma consultoria técnica.</p><p>Na Figura 8, apresenta-se o comando, no qual é possível observar a presença de um botão com retenção</p><p>denominado CICLO, indicando que ele será utilizado para habilitar o ciclo contínuo.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9781</p><p>155</p><p>UNIDADE 7</p><p>Figura 8 - Circuito eletropneumático para gerar a sequência A+B+B-A- utilizando válvulas 5/2 vias simples solenoide e retorno</p><p>por mola com opção de realizar ciclo único ou contínuo / Fonte: o autor.</p><p>Mais especificamente, quando o botão CICLO estiver acionado, habilita-se a repetição da sequência,</p><p>pois o botão permitirá que o sensor S2 gere um pulso que realiza a energização de Y1 que, consequen-</p><p>temente, habilita o avanço do atuador A (movimento A+). Ainda, deve-se observar que o pulso gerado</p><p>por S2 ocorre ao final do recuo do atuador B (movimento B-), e, quando o botão CICLO estiver aberto,</p><p>ao pensarmos B1, a sequência ocorrerá somente uma vez (ciclo único).</p><p>O método intuitivo permite solucionar diversos tipos de problemas relacionados aos comandos</p><p>elétricos que podem ser aplicados na eletropneumática, eletro-hidráulica e, ainda, em outros ramos</p><p>da automação. Os circuitos desenvolvidos nesta unidade servem como base teórica para aprimorar</p><p>a capacidade analítica do futuro engenheiro, o qual, em projetos reais, poderá tomar como base os</p><p>circuitos aqui desenvolvidos para utilizar soluções já conhecidas e propor novas soluções adaptadas</p><p>à sua realidade de atuação profissional.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés, solenoides e botoeiras.</p><p>156</p><p>M</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>M</p><p>EN</p><p>TA</p><p>L</p><p>Agora, chegou o momento de você demonstrar os conhecimentos adquiridos nesta unidade de es-</p><p>tudos. Dê continuidade ao Mapa Mental, considerando os principais itens apresentados na unidade.</p><p>Descrição da Imagem: neste mapa, há a indicação dos tipos de sequências: diretas e indiretas, além de elementos</p><p>comuns aos circuitos eletropneumáticos como as válvulas.</p><p>157</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>1. Uma empresa que utiliza a automação eletropneumática desenvolveu um acionamento</p><p>que utiliza dois atuadores de dupla ação e executa a sequência direta A+B+A-B-, sendo</p><p>que o comando eletropneumático utilizado previa duas válvulas do tipo 5/2 vias simples</p><p>solenoide e retorno por mola.</p><p>Durante uma manutenção, o técnico responsável pelo comando verificou que uma das</p><p>válvulas estava danificada e que, no almoxarifado da empresa, havia a disponibilida-</p><p>de de uma unidade de válvula 5/2 vias duplo solenoide. O gerente de engenharia da</p><p>empresa contratou você para adaptar o esquema de comando para incluir a válvula</p><p>disponível, assim, sua tarefa é apresentar o diagrama eletropneumático correspondente</p><p>ao comando solicitado.</p><p>2. Uma empresa que utiliza a automação eletropneumática desenvolveu um acionamento</p><p>que utiliza dois atuadores de dupla ação e executa a sequência indireta A+B+B-A-, sendo</p><p>que o comando eletropneumático utilizado previa uma válvula do tipo 5/2 duplo sole-</p><p>noide e outra 5/2 vias simples solenoide e retorno por mola (este arranjo é o mesmo</p><p>que foi apresentado na Figura 6).</p><p>Durante uma manutenção, o técnico responsável pelo comando verificou que a válvula</p><p>5/2 vias simples solenoide e retorno por mola estava danificada e que, no almoxarifado</p><p>da empresa, havia a disponibilidade de uma unidade de válvula 5/2 vias duplo solenoide</p><p>e um rolete escamoteável acionado no retorno do atuador. O gerente de engenharia</p><p>da empresa contratou você para adaptar o esquema de comando para incluir a válvula</p><p>disponível, assim, sua tarefa é apresentar o diagrama eletropneumático correspondente</p><p>ao comando solicitado.</p><p>3. Em um processo seletivo para estagiários do setor de desenvolvimento de comandos</p><p>de uma empresa de automação, os candidatos foram desafiados a definir se determi-</p><p>nadas sequências de atuadores eram do tipo diretas ou indiretas. O candidato c0022</p><p>classificou as sequências da seguinte forma:</p><p>A+A-B+B-: sequência do tipo indireta.</p><p>B+A+B-A-: sequência do tipo direta.</p><p>A+B+A-A+B-A-: sequência do tipo indireta.</p><p>A+B+C+A-C-B-: sequência do tipo direta.</p><p>Verifique se as respostas do candidato estão corretas e, para os casos onde não esti-</p><p>verem, apresente uma justificativa que auxilie o candidato a compreender o que foi</p><p>definido, incorretamente, no item corrigido.</p><p>158</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>4. O comando apresentado na Figura 8, assim como é o caso dos demais comandos</p><p>desenvolvidos neste ciclo de aprendizagem, possui caráter didático com o intuito de</p><p>demonstrar as principais lógicas empregadas em comandos eletropneumáticos. Um</p><p>item adicional que fará parte de um comando industrial é o quesito de segurança, neste</p><p>caso, com o emprego de dispositivos como relés de segurança e anteparos específicos.</p><p>Para aprimorarmos o comando da Figura 8, implementaremos um item básico de segu-</p><p>rança que é garantir que, se o comando for desenergizado (por uma queda de energia</p><p>por exemplo), ele não volte a operar sem a solicitação intencional de um operador</p><p>humano. No formato atual, quando o botão de ciclo for pressionado, sendo este um</p><p>botão com retenção, ele só será desativado quando o botão for pressionado novamente.</p><p>Você, como engenheiro de projeto auxiliar, foi convocado a desenvolver um comando</p><p>com a mesma funcionalidade que seja, automaticamente, desligado no caso de uma</p><p>eventual queda</p><p>de energia, e não retorne a funcionar, automaticamente. Apresente o</p><p>diagrama com a alteração solicitada.</p><p>5. Com relação à sequência indireta A+B+B-A- a qual estudamos neste ciclo de aprendi-</p><p>zagem, descreva uma aplicação que você conhece ou, ainda, uma aplicação que você</p><p>imagina que possa ser automatizada com esta sequência de movimentos dos atuadores.</p><p>6. Um arranjo com três atuadores de dupla ação precisa ser testado para verificar alguns</p><p>parâmetros técnicos, como velocidade de atuação, força e pressão. Para o circuito</p><p>de acionamento, é possível utilizar qualquer conjunto de válvulas 5/2 vias entre um</p><p>conjunto com válvulas do tipo duplo solenoide ou simples solenoide com retorno por</p><p>mola. Sua tarefa é definir uma sequência (direta ou indireta) e criar o diagrama eletrop-</p><p>neumático que efetue os movimentos da sequência definida por você.</p><p>Considere, para esta tarefa, criar um circuito o mais simples possível, influenciando,</p><p>assim, qual o tipo de sequência será definido e quais tipos de válvulas serão utilizadas.</p><p>Apresente o diagrama eletropneumático que executa a sequência definida.</p><p>8</p><p>Nesta unidade, verificaremos como projetar um comando eletrop-</p><p>neumático utilizando dois métodos: o da minimização de contatos</p><p>e o da maximização de contatos, os quais são, também, conhecidos,</p><p>respectivamente, por cascata elétrica e passo a passo. Diferente-</p><p>mente do método intuitivo, que só depende do conhecimento do</p><p>projetista, estes dois novos métodos trazem uma sistematização que</p><p>facilita a forma como criamos nosso diagrama eletropneumático.</p><p>Sequências indiretas:</p><p>Método de Minimização de</p><p>contatos (Cascata Elétrica)</p><p>e Método de maximização</p><p>de contatos (passo a passo)</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>160</p><p>UNICESUMAR</p><p>A utilização de um método ou uma técnica permite resolver problemas de forma mais sistemática</p><p>e, na grande maioria das vezes, permite, também, que as soluções encontradas sejam mais simples e,</p><p>consequentemente, mais inteligíveis. Você consegue citar algum método que já tenha utilizado, no</p><p>contexto da engenharia, para resolver um problema em específico?</p><p>A base teórica da análise de circuitos é relativa ao contexto da eletricidade no campo da enge-</p><p>nharia elétrica. Muitos alunos apresentam dificuldade em compreender como resolver circuitos</p><p>elétricos de maior complexidade, principalmente aqueles que possuem maior número de malhas,</p><p>sendo que a solução para tais circuitos passa pela utilização de métodos, como o método das malhas.</p><p>E, uma vez que o aluno conhece e aplica o método, mesmo para aqueles que apresentavam mais</p><p>dificuldades de compreensão, o método traz uma nova forma de interpretar e resolver o problema.</p><p>Assim como a análise de circuitos referente à engenharia elétrica, o desenvolvimento de circuitos</p><p>de comandos pneumáticos, eletropneumáticos e eletrohidráulicos é uma área na qual a utilização</p><p>de métodos específicos tende a facilitar a tarefa do(a) engenheiro(a) projetista.</p><p>No ciclo de aprendizagem anterior, você conheceu o método intuitivo, o qual exige do projetista</p><p>determinada experiência para propor soluções funcionais no desenvolvimento dos diagramas</p><p>eletropneumáticos. Você já sente segurança em aplicar o método intuitivo, ou, ainda, sente que</p><p>precisa de outra ferramenta teórica que possa apoiá-lo(a) na tarefa de propor um diagrama fun-</p><p>cional para implementar uma sequência de acionamento de atuadores?</p><p>Para avaliarmos o quanto o método intuitivo nos preparou para desafios de maior complexi-</p><p>dade iniciaremos este ciclo de aprendizagem com um desafio de teor técnico, criando o diagrama</p><p>do circuito de comando para a sequência A+B+A-C+B-C-. Apresente o diagrama de comando</p><p>para a sequência solicitada e, posteriormente, você poderá comparar a solução que propôs com</p><p>a solução criada pela utilização de um dos métodos que serão apresentados. Utilize seu diário de</p><p>bordo para registrar o diagrama de comando criado.</p><p>DIÁRIO DE BORDO</p><p>161</p><p>UNIDADE 8</p><p>O primeiro método que conheceremos neste ciclo de aprendizagem é o Método de Minimização de</p><p>Contatos ou Cascata Elétrica, ou, ainda, Método da Sequência Mínima.</p><p>Bonacorso (2011) traz que este método busca encontrar o circuito elétrico de controle, considerando</p><p>a utilização de válvulas bi-direcionais (duplo solenoide) e, assim, necessita comandar a troca do sentido</p><p>do fluxo de ar em ambas as direções. Ainda, este método reduz, consideravelmente, o número de relés</p><p>auxiliares utilizados no comando elétrico, sendo aplicado, principalmente, em circuitos sequenciais</p><p>eletropneumáticos acionados por válvulas direcionais de duplo solenoide (PARKER, 2005).</p><p>A descrição do método da minimização de contatos apresentada a seguir é uma compilação dos</p><p>métodos propostos em Parker (2005), e Bonacorso (2011). Inicia-se o método:</p><p>1. identificando a sequência a ser executada, por exemplo:</p><p>A+B+B-A-</p><p>A+B+B-A-B+B-</p><p>2. em seguida, a sequência será dividida em grupos/setores, separando cada grupo sempre que</p><p>houver repetição de uma letra:</p><p>grupos I | II: A+B+ | B-A-</p><p>grupos I | II | III | IV: A+B+ | B-A- | B+ | B-</p><p>3. definidos os grupos, desenharemos a cascata elétrica dependendo do número de grupos criados,</p><p>com o número de relés auxiliares que será necessário sendo igual ao número de grupos - 1.</p><p>Por exemplo, a cascata elétrica para dois grupos precisa de 2 - 1 relés auxiliares, possuindo a</p><p>estrutura apresentada na Figura 1.</p><p>162</p><p>UNICESUMAR</p><p>Figura 1 - Cascata elétrica para dois grupos de acionamento / Fonte: o autor.</p><p>Com somente um relé auxiliar, é possível controlar dois grupos. No caso da Figura 1, o contato de</p><p>NF de K1 mantém o grupo II energizado, enquanto o grupo I está desenergizado, e, quando o relé for</p><p>acionado, o grupo I passa a estar energizado com o consequente desligamento do grupo II.</p><p>Na Figura 2, temos a representação da cascata elétrica para quatro grupos de acionamento que,</p><p>consequentemente, necessitam de 4 - 1 = 3 relés auxiliares para sua implementação: K1, K2 e K3, que</p><p>serão energizados e retidos, individualmente, para alternar a energização de cada um dos setores,</p><p>também, individualmente.</p><p>É possível observar, na Figura 2, que os intertravamentos dos contatos são tais que o grupo IV</p><p>depende somente do contato NF de K1; o grupo I depende do contato NA de K1 em série com o</p><p>contato NF de K2; o grupo II da série dos contatos NA de K1 e K2 e do contato NF de K3, e o grupo</p><p>III depende da série dos contatos NA de K1, K2 e K3.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos do tipo NA e NF.</p><p>163</p><p>UNIDADE 8</p><p>Figura 2 - Cascata elétrica para quatro grupos de acionamento / Fonte: o autor.</p><p>Uma vez que o último movimento da sequência ocorre no último grupo com os três relés K1, K2 e K3</p><p>desligados, somente o grupo IV está energizado, por meio do contato NF de K1. Já o contato NA K1 man-</p><p>terá os grupos I, II e III desligados, e somente componentes do grupo IV estarão energizados. Quando</p><p>os relés K1, K2 e K3 forem desligados, somente o grupo IV permanecerá energizado pelo contato NF de</p><p>K1. Podemos concluir, pelo que foi explanado anteriormente, que a cascata elétrica não permite que dois</p><p>grupos ou mais sejam energizados ao mesmo tempo, evitando, assim, sobreposições de componentes.</p><p>O último passo (4) do método consiste em desenhar o circuito eletropneumático, utilizando válvulas</p><p>5/2 vias duplo solenoide com a lógica de acionamento de grupos desenvolvida previamente. Para apli-</p><p>carmos o método, utilizaremos o exemplo de um mecanismo de mudança de esteiras transportadoras,</p><p>apresentado na Figura 3.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos do tipo NA e NF.</p><p>164</p><p>UNICESUMAR</p><p>Figura 3 - Sequência de acionamento dos atuadores (cilindros) A e B do mecanismo de mudança de esteiras</p><p>Fonte: adaptada de Bonacorso (2011).</p><p>O arranjo dos atuadores que serão acionados para gerar a sequência proposta está representado na Figura</p><p>4, com a presença de dois atuadores de dupla ação acionados por eletroválvula 5/2 vias duplo</p><p>solenoide.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra dois atuadores que mudam caixas de uma esteira para outra.</p><p>165</p><p>UNIDADE 8</p><p>Figura 4 - Arranjo com dois atuadores pneumáticos / Fonte: o autor.</p><p>O funcionamento do dispositivo, assim como podemos observar na Figura 1, é tal que:</p><p>• Passo 1: o avanço do atuador A (A+) posicionará a caixa de produtos localizada na esteira</p><p>inferior, em frente ao atuador B.</p><p>• Passo 2: quando o atuador B avançar (B+), a caixa será posicionada no início da esteira superior.</p><p>• Passo 3: o atuador B retorna à sua posição inicial (B-).</p><p>• Passo 4: o atuador A retorna à sua posição inicial (A-), encerrando a sequência.</p><p>Então, temos a definição da sequência indireta A+B+B-A-, sendo esta a primeira etapa do método.</p><p>Como segunda etapa do método da minimização de contatos, dividiremos a sequência em grupos ou</p><p>setores, nos quais não poderá haver avanço e retorno de um mesmo atuador:</p><p>A+B+ | A-B-</p><p>(I) (II)</p><p>Neste caso, temos dois grupos, sendo o grupo I em que os dois atuadores avançam, e o grupo II em que</p><p>os dois atuadores recuam. Com dois grupos, sabemos que precisaremos de 2 - 1 = 1 relé auxiliar para</p><p>comandar o acionamento de grupos, utilizando a cascata elétrica apresentada na Figura 1.</p><p>Na Tabela 1, compilamos os passos que devem ocorrer na sequência, relacionando os comandos</p><p>elétricos com os acionamentos correspondentes.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito pneumático,</p><p>acionados por válvulas do tipo 5/2 vias duplo solenoide.</p><p>166</p><p>UNICESUMAR</p><p>Passo Comando Acionamento</p><p>1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I</p><p>2 Energização do grupo I A+</p><p>3 Sensor S1 B+</p><p>4 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II</p><p>5 Energização do grupo II B-</p><p>6 Sensor S2 A-</p><p>7 Sensor S0 Fim do ciclo</p><p>Tabela 1 - Passos de execução para a sequência A+B+B-A- / Fonte: o autor.</p><p>Seguindo os passos propostos na Tabela 1, podemos desenvolver o diagrama do circuito eletropneu-</p><p>mático que executa a sequência solicitada. Neste caso, estamos executando a terceira e quarta etapa</p><p>do método de minimização de contatos que correspondem a desenhar a cascata elétrica e o diagrama</p><p>correspondente, o qual está presente na Figura 5.</p><p>Figura 5 - Diagrama eletropneumático correspondente à sequência indireta A+B+B-A-, desenvolvido pelo método da minimi-</p><p>zação de contatos / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>167</p><p>UNIDADE 8</p><p>Observando a Figura 5, verificamos que, inicialmente, o contato NA (13 - 14) de K1 mantém o grupo</p><p>I da cascata desligado, enquanto o contato NF (1 - 2) de K1 mantém o grupo II da cascata energizado.</p><p>Porém os solenoides deste grupo estão desenergizados pela ação do contato NF do sensor S0 que está</p><p>acionado, uma vez que o atuador A encontra-se recuado.</p><p>Ao acionarmos o botão B1 (pulso), a bobina do relé K1 será energizada, e haverá a retenção de K1,</p><p>que, por meio de seu contato fechado, desenergizará o grupo II e energizará o grupo I, por meio de seu</p><p>contato NA (23 - 24), realizando o movimento A+. Com o avanço do atuador A, o sensor S1 é ativado e</p><p>habilita o avanço do atuador B, realizando o movimento B+ que, consequentemente, acionará o sensor</p><p>S3, e este desliga a retenção do relé K1. Com a retenção desligada, o contato NF de K1 volta a fechar,</p><p>energizando o grupo II e, assim, o retorno do atuador B (B-) será habilitado por meio de S0 e, ao final</p><p>do retorno de B, o sensor S2 habilita o retorno do atuador A (A-), concluindo o ciclo.</p><p>Nosso próximo exemplo de aplicação do método da minimização de contatos será desenvolvido</p><p>para a seguinte sequência dos atuadores: A+C+B+(B–C–)A–, observando que os termos entre parên-</p><p>teses indicam que o recuo dos mesmos deve ocorrer, simultaneamente, neste caso, os atuadores B e C</p><p>recuarão ao mesmo tempo.</p><p>Iniciamos com a identificação da sequência, sendo ela do tipo indireta: ACB | BCA e, em seguida,</p><p>dividimos a sequência em grupos de acionamento, identificando o grupo I: A+C+B+ e o grupo II: (B-</p><p>C-)A-. O arranjo de atuadores está representado na Figura 6.</p><p>Figura 6 - Arranjo com três atuadores pneumáticos / Fonte: o autor.</p><p>Na Tabela 2, apresentam-se os passos relativos à execução da sequência de acionamento dos atuadores</p><p>pneumáticos.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra três atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito pneumático,</p><p>acionados por válvulas do tipo 5/2 vias duplo solenoide.</p><p>168</p><p>UNICESUMAR</p><p>Passo Comando Acionamento</p><p>1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I</p><p>2 Energização do grupo I A+</p><p>3 Sensor S1 C+</p><p>4 Sensor S5 B+</p><p>5 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II</p><p>6 Energização do grupo II B-C-</p><p>7 Sensor S2 e S4 A-</p><p>8 Sensor S0 Fim do ciclo</p><p>Tabela 2 - Passos de execução para a sequência A+C+B+(B–C–)A– / Fonte: o autor.</p><p>Seguindo os passos propostos na Tabela 2, podemos desenvolver o diagrama do circuito eletropneu-</p><p>mático, que executa a sequência solicitada. Neste caso, estamos executando a terceira e quarta etapas</p><p>do método de minimização de contatos, que correspondem a desenhar a cascata elétrica e o diagrama</p><p>correspondente, o qual está presente na Figura 7.</p><p>Figura 7 - Diagrama eletropneumático correspondente à sequência indireta A+C+B+(B–C–)A– desenvolvido pelo método da</p><p>minimização de contatos / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>169</p><p>UNIDADE 8</p><p>Agora, estudaremos o segundo método para projetar os circuitos eletropneumáticos: o método da Maxi-</p><p>mização de contatos ou passo a passo. Segundo Bonacorso (2011), este método tem o objetivo de encon-</p><p>trar um circuito elétrico de controle, considerando válvulas eletropneumáticas unidirecionais (simples</p><p>solenóide), necessitando somente de um comando para trocar o sentido do fluxo de ar (retorno por mola).</p><p>Já no catálogo técnico PARKER (2005), o método da maximização de contatos é apresentado</p><p>considerando-se a utilização tanto de válvulas unidirecionais como bidirecionais, destacando que o</p><p>método pode ser aplicado com segurança em todo e qualquer circuito sequencial eletropneumático.</p><p>No método da maximização de contatos ou cadeia estacionária, também dividimos a sequência em</p><p>grupos, porém, agora, cada grupo poderá comandar um único movimento de um atuador. E, uma vez que</p><p>cada letra da sequência corresponde a um atuador, o número de grupos será igual ao número de letras da</p><p>sequência proposta. Como exemplo, uma sequência com dois atuadores que avançam e retornam uma</p><p>única vez durante um ciclo solicita quatro movimentos e, consequentemente, quatro grupos. Destaca-se,</p><p>também, que, no método da maximização de contatos, o número de relés auxiliares necessários para</p><p>implementar o diagrama eletropneumático é sempre igual ao número de grupos + 1 (PARKER, 2005).</p><p>Basicamente, o Método da Minimização de contatos passa pela geração da cascata elétrica</p><p>a qual aciona os grupos na ordem solicitada, e, dentro destes grupos, utilizamos lógicas de</p><p>intertravamento para acionar os atuadores na ordem desejada.</p><p>Neste Podcast, conversaremos sobre a aplicabilidade prática dos</p><p>métodos de projetos para circuitos eletropneumáticos englobando</p><p>desde o método intuitivo, discutido na unidade de estudos anterior,</p><p>até os métodos da maximização e minimização de contatos, apre-</p><p>sentados nesta unidade, buscando relacionar situações reais que</p><p>encontramos na indústria, as quais influenciam, diretamente, na es-</p><p>colha de um ou outro método.</p><p>Considerando sempre que a forma como um circuito eletropneumá-</p><p>tico, assim como qualquer outra implementação industrial, depende</p><p>sempre de fatores adicionais, como tempo, manutenibilidade e custo.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9782</p><p>170</p><p>UNICESUMAR</p><p>Começaremos o estudo do método da maximização de contatos criando o diagrama para a sequência</p><p>A+A-B+B-, utilizaremos válvulas 5/2 vias duplo solenoide, prevendo um arranjo de atuadores, conforme</p><p>o que foi apresentado na</p><p>Figura 4, sendo esta sequência do tipo indireta com quatro acionamentos e,</p><p>consequentemente, ela será dividida em quatro grupos. Ainda, a Tabela 3 traz os passos previstos para</p><p>execução da sequência que foi proposta.</p><p>Passo Comando Acionamento Relé</p><p>1 Botão B1 A+ K1</p><p>2 Sensor S1 A- K2</p><p>3 Sensor S0 B+ K3</p><p>4 Sensor S3 B- K4</p><p>5 Sensor S2 Fim do ciclo K5</p><p>Tabela 3 - Passos de execução para a sequência A+A-B+B- utilizando o método da maximização de contatos Fonte: o autor.</p><p>Podemos observar, na Tabela 3, que, assim como preconizado pelo método, foram necessários cinco</p><p>relés auxiliares para a implementação, correspondendo ao número de grupos (4) + 1. A implementação</p><p>do circuito eletropneumático está na Figura 8.</p><p>Figura 8 - Diagrama eletropneumático correspondente à sequência indireta A+A–B+B-, desenvolvido pelo método da maxi-</p><p>mização de contatos / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>171</p><p>UNIDADE 8</p><p>Para consolidarmos nosso conhecimento sobre o</p><p>método da cadeia estacionária, desenvolveremos</p><p>mais um exemplo: um sistema de paletização de</p><p>tintas utiliza um arranjo com três atuadores pneu-</p><p>máticos (X, Y e Z) de simples ação e retorno por</p><p>mola e uma garra pneumática (G), também, de sim-</p><p>ples ação, fechando quando é acionada, e abrindo</p><p>por efeito de mola. O funcionamento do sistema é</p><p>tal que a sequência eletropneumática a ser executa-</p><p>da é: Z+G+Z-X+Y-Z+G-Z-Y+X-, observando que</p><p>o atuador Y deve iniciar o ciclo atuado.</p><p>Analisando o exemplo anterior, é possível comparar a funcionalidade dos métodos da minimiza-</p><p>ção x maximização de contatos. A partir deste ponto, você já tem subsídios para escolher entre</p><p>um ou outro método. Particularmente, considero o método da maximização mais simples de</p><p>ser compreendido e aplicado, didaticamente, porém ele apresenta soluções que demandam</p><p>número maior de componentes em termos de aplicações práticas. E você, aluno(a), o que</p><p>achou destes métodos?</p><p>REALIDADE</p><p>AUMENTADA</p><p>E aí, interessou-se pelo recurso tecnológico apresen-</p><p>tado anteriormente? Ele teve a intenção de facilitar</p><p>a sua aprendizagem e tornar o seu entendimento</p><p>sobre os assuntos abordados nesta disciplina mais</p><p>dinâmico. Vamos conferir mais um desses recursos?</p><p>Neste vídeo, trago para você um ambiente de simulação alternativo, o</p><p>CADe_SIMU, software gratuito que permite simular os circuitos eletrop-</p><p>neumáticos desenvolvidos em nossos ciclos de estudos. Verificaremos</p><p>uma pequena aplicação para avançar e recuar um atuador, permitindo</p><p>que você utilize o software, posteriormente, para simular os demais</p><p>circuitos e diagramas que desenvolvemos no decorrer das unidades.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9890</p><p>172</p><p>UNICESUMAR</p><p>A sequência a ser executada é do tipo indireta, com dez acionamentos individuais, porém o último</p><p>avanço de Y e recuo de X podem ser executados, simultaneamente. Assim, temos nove grupos (Z+G+-</p><p>Z-X+Y-Z+G-Z-(Y+X-)) de acionamentos que demandarão dez relés auxiliares para implementação</p><p>do diagrama. O arranjo de atuadores está representado, na Figura 9, observando que a simbologia</p><p>utilizada no mesmo é a disponibilizada no simulador CADe_SIMU.</p><p>Figura 9 - Arranjo com três atuadores pneumáticos e uma garra / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra três atuadores do tipo simples ação com retorno por mola e um atuador do tipo</p><p>garra, acionados por válvulas do tipo 3/2 vias simples solenoide e retorno por mola.</p><p>173</p><p>UNIDADE 8</p><p>Os passos que devem ser seguidos para gerar a sequência estão apresentados na Tabela 4.</p><p>Passo Comando Acionamento Relé</p><p>Energização do</p><p>comando</p><p>Y+</p><p>1 Botão B1 Z+ K1</p><p>2 Sensor z1 G+ K2</p><p>3 Sensor g1 Z- K3</p><p>4 Sensor z0 X+ K4</p><p>5 Sensor x1 Y- K5</p><p>6 Sensor y0 Z+ K6</p><p>7 Sensor z1 G- K7</p><p>8 Sensor g0 Z- K8</p><p>9 Sensor z0 Y+X- K9</p><p>10 Sensores y1 e x0 Fim do ciclo K10</p><p>Tabela 4 - Passos de execução para a sequência Z+G+Z-X+Y-Z+G-Z-Y+X- utilizando o método da maximização de contatos</p><p>Fonte: o autor.</p><p>O diagrama que implementa a sequência proposta está apresentado na Figura 10. Observe que, além</p><p>dos dez relés utilizados para implementar a sequência de acionamento, foram utilizados dois relés</p><p>adicionais para detectar o acionamento dos sensores z0 (recuo do atuador Z) e z1 (avanço do atuador</p><p>Z). A utilização destes relés é necessária, pois cada um destes sensores é utilizado em mais de um mo-</p><p>mento na cadeia estacionária e, então, como o contato do sensor é único (fisicamente) e utilizamos,</p><p>no lugar do mesmo, contatos do relé auxiliar.</p><p>174</p><p>UNICESUMAR</p><p>Figura 10 - Diagrama eletropneumático correspondente à sequência indireta Z+G+Z-X+Y-Z+G-Z-Y+X-, desenvolvido pelo método</p><p>da maximização de contatos / Fonte: o autor.</p><p>Os métodos da minimização de contatos e da maximização de contatos, da mesma forma que o mé-</p><p>todo intuitivo apresentado no ciclo de aprendizagem anterior, permitem solucionar diversos tipos de</p><p>problemas relacionados aos comandos elétricos aplicados em eletropneumática, eletrohidráulica e,</p><p>ainda, em outros ramos da automação. Os dois métodos apresentados neste ciclo são sistemáticos e</p><p>permitem soluções funcionais mesmo para circuitos de alta complexidade, fato este que proporciona</p><p>ao engenheiro um conjunto de recursos que pode ser aplicado em projetos reais de automação.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>175</p><p>M</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>M</p><p>EN</p><p>TA</p><p>L</p><p>Agora, é o momento de você demonstrar os conhecimentos adquiridos em seus estudos. Desen-</p><p>volva um Mapa Mental, considerando os principais itens apresentados nesta unidade. A seguir,</p><p>trago para você uma sugestão que servirá como ponto de partida para o desenvolvimento do seu</p><p>mapa. Foquei nos métodos apresentados: minimização e maximização de contatos e nas carac-</p><p>terísticas dos mesmos. Desenvolva seu mapa a partir desta ideia, ou crie com uma ideia similar.</p><p>Descrição da Imagem: neste Mapa Mental, temos a descrição dos métodos da minimização e maximização de conta-</p><p>tos e de características intrínsecas aos mesmos, como é o caso do número de relés auxiliares utilizado em cada método</p><p>176</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>1. Sabe-se que determinado circuito eletropneumático possui três atuadores, e, confor-</p><p>me avaliação do engenheiro responsável pelo projeto, o método utilizado para criar o</p><p>diagrama de comando será o da minimização de contatos. Após analisar a sequência a</p><p>ser realizada pelos atuadores, constatou-se que ela gera cinco grupos de acionamento.</p><p>Assim, solicita-se que você apresente o diagrama da cascata elétrica para acionar estes</p><p>cinco grupos.</p><p>2. Para o mecanismo de mudança de esteiras, apresentado na Figura 3, o supervisor de</p><p>produção da fábrica quer realizar um teste para verificar a possibilidade de aprimorar o</p><p>processo, recuando os dois atuadores, simultaneamente. Assim, a sequência de aciona-</p><p>mento prevista passa a ser A+B+(B-A-), a qual continua se classificando como sequência</p><p>indireta e, portanto, pode ser projetada pelo método da minimização de contatos. Sua</p><p>tarefa é analisar esta sequência, aplicar o método na mesma e apresentar o diagrama</p><p>eletropneumático correspondente.</p><p>3. Ao analisar um molde de injeção plástica, o engenheiro responsável pelo equipamen-</p><p>to definiu a necessidade de utilizar dois atuadores pneumáticos de dupla ação como</p><p>itens auxiliares, na remoção da peça injetada. Assim, após o resfriamento da peça, os</p><p>três atuadores devem ser acionados, seguindo a sequência A+B+A-A+B-A-. Sua tarefa</p><p>é desenvolver o diagrama eletropneumático para efetuar esta sequência, sabendo</p><p>que os atuadores são do tipo dupla ação, acionados por válvulas do tipo 5/2 vias duplo</p><p>solenoide. Observação: utilize o método da minimização de contatos para desenvolver</p><p>o diagrama eletropneumático.</p><p>4. Retomando o diagrama desenvolvido para a sequência A+A-B+B- pelo método da cadeia</p><p>estacionária, apresentado na Figura 8, modifique-o, considerando, agora, que as válvu-</p><p>las utilizadas serão do tipo 5/2 vias simples solenoide e retorno por mola. Apresente</p><p>o diagrama modificado.</p><p>5. Retomando o diagrama desenvolvido para a sequência indireta Z+G+Z-X+Y-Z+G-Z-Y+X-,</p><p>apresentada na Figura 10, considere substituir todos os atuadores simples ação e re-</p><p>torno por mola por atuadores de dupla ação, como apresentado na Figura 11.</p><p>177</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>Figura 11 - Arranjo com três atuadores pneumáticos e uma garra / Fonte: o autor.</p><p>Recrie o diagrama para acionar os atuadores na sequência solicitada, considerando as</p><p>modificações apresentadas.</p><p>6. Os métodos de desenvolvimento de circuitos eletropneumáticos apresentados, neste</p><p>ciclo de aprendizagem, são fundamentais para a área de projetos eletropneumáticos e,</p><p>consequentemente, para a área da automação. Conceitue os métodos da minimização</p><p>e da maximização de contatos, com base no material que foi apresentado neste ciclo</p><p>de aprendizagem.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra três atuadores do tipo dupla ação e um atuador do tipo garra acio-</p><p>nados por válvulas do tipo 5/2 vias duplo solenoide.</p><p>178</p><p>M</p><p>EU</p><p>E</p><p>SP</p><p>A</p><p>Ç</p><p>O</p><p>9</p><p>Neste ciclo de aprendizagem, conheceremos o CLP ( Controlador</p><p>Lógico Programável) e verificaremos como este dispositivo pode ser</p><p>utilizado para ampliar as possibilidades de automação, em circuitos</p><p>eletropneumáticos.</p><p>Introdução à</p><p>Programação de</p><p>Controladores Lógicos</p><p>Programáveis</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>180</p><p>UNICESUMAR</p><p>Nos circuitos eletropneumáticos que estudamos nos ciclos de aprendizagem anteriores, toda a lógica</p><p>de comando é realizada, por meio de retenções e intertravamentos elétricos implementados com relés</p><p>auxiliares e contatos elétricos que acionam as solenoides das eletroválvulas de comando. Mas, se pu-</p><p>dermos criar a lógica de comando por software, quais as vantagens desta implementação?</p><p>Você já sabe como os circuitos eletropneumáticos executam sequências de acionamento, assim,</p><p>se utilizar um método como o da cadeia estacionária que você aprendeu no ciclo de aprendizagem</p><p>anterior, poderia descrever os passos a serem implementados no método. E, ao descrever os pas-</p><p>sos do método, você poderia utilizar os mesmos para criar um programa, que é uma sequência</p><p>de comandos a serem interpretados por um sistema computacional (assim como computador,</p><p>smartphone, microcontrolador ou Controlador Lógico Programável).</p><p>Quantos programas (softwares) você utiliza no seu dia a dia? Todos os aplicativos do seu Smar-</p><p>tphone são programas. Quando você assiste a uma série no Netflix, pede um lanche pelo iFood,</p><p>ou se diverte jogando, está interagindo com um programa. Ainda, quando você faz uma pesquisa</p><p>no Google, escreve um texto no Word, ou envia uma mensagem pelo Whatsapp, está utilizando</p><p>recursos disponíveis graças a programas de computador.</p><p>Qual ou quais os programas de computador e/ou aplicativos que são mais úteis para você em</p><p>seu cotidiano? Como você imagina que um programa de computador possa auxiliar no dia a dia</p><p>de uma indústria? Faça um relato sobre os softwares que você utiliza em seu contexto de estudos,</p><p>trabalho ou lazer, anotando seu relato no Diário de Bordo.</p><p>DIÁRIO DE BORDO</p><p>181</p><p>UNIDADE 9</p><p>Um programa de computador pode ser escrito em diversas linguagens, como C, C++, JAVA e</p><p>Python. Estas linguagens podem ser executadas em diferentes hardwares, sendo o componente</p><p>fundamental do hardware o processador que executa o programa. O processador está localizado</p><p>na CPU (do inglês, Central Processing Unity) ou UCP (Unidade Central de Processamento) que é</p><p>o cérebro de um computador, realizando suas funções matemáticas, lógicas e de processamento</p><p>de dados (STALLINGS, 2009).</p><p>Nos ambientes industriais, um equipamento de controle que representa uma das tecnologias</p><p>mais amplamente utilizadas (PETRUZELLA, 2014) é o Controlador Lógico Programável (CLP</p><p>ou PLC, do inglês, Programmable Logic Controller). O CLP, assim como outros sistemas compu-</p><p>tacionais, possui uma CPU e a capacidade de processar um programa que pode, por exemplo, ter</p><p>sido desenvolvido para comandar um sistema eletropneumático.</p><p>O CLP foi uma solução alternativa aos quadros de comando implementados com lógica ao relé que</p><p>amplamente utilizado na indústria automotiva. Proporcionou dinamismo ao possibilitar que a lógica</p><p>de controle fosse programada em vez de implementada, fisicamente (conexões elétricas dos conduto-</p><p>res). Petruzella (2014) define o CLP como um computador digital utilizado no controle de máquinas</p><p>e projetado para funcionar em um ambiente industrial, diferentemente de um computador pessoal</p><p>182</p><p>UNICESUMAR</p><p>(utilizado em ambientes residenciais e comerciais). Adicionalmente, Lamb (2015) diz que o CLP é,</p><p>essencialmente, um computador digital que serve para controlar um processo eletromecânico.</p><p>Na Figura 1, a representação do CLP traz um conjunto de entradas e saídas com as seguintes</p><p>características:</p><p>• Entradas: a) digitais: geradas por sinais discretos (verdadeiro/falso ou “0”/”1”) de botoeiras,</p><p>finais de curso ou sensores discretos; b) analógicas: geradas por dispositivos específicos,</p><p>como sensores de temperatura, pressão ou nível, que trabalham com um sinal de tensão</p><p>(0 – 10 V) ou corrente (0 - 20 mA, 4 - 20mA) proporcional à grandeza medida.</p><p>• Saídas: as quais, também, podem ser digitais (acionamento de bobinas e de sinalizadores)</p><p>ou analógicas (sinal em tensão ou corrente para acionamento de um drive).</p><p>Figura 1 - Detalhes da estrutura de um CLP / Fonte: adaptada de Petruzella (2014).</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um bloco azul, à esquerda, representando entradas de um CLP, um bloco central</p><p>cinza representando a CPU do CLP, e, à direita, outro bloco azul representando as saídas do CLP.</p><p>183</p><p>UNIDADE 9</p><p>Na Figura 1, é possível identificar a presença da CPU do CLP, responsável por conectar as entradas</p><p>e as saídas, por meio da lógica de programação. A execução do programa acontece em ciclos de</p><p>SCAN do CLP, nos quais ocorre a leitura das entradas, a interpretação da lógica de programação</p><p>e a atualização das saídas.</p><p>Para programarmos os CLPs, podemos selecionar uma das cinco linguagens de programação</p><p>padronizadas pela norma IEC 61131-3 (JOHN, 2010): ST (Structured Text): Texto Estruturado; IL</p><p>(Instruction List): Lista de Instruções; LD (LADDER); FBD (Function Block Diagram): Diagrama</p><p>de blocos ou SFC (Sequential Function Chart): Diagrama de Fluxo/Grafcet.</p><p>Para o desenvolvimento das atividades que serão apresentadas nesta unidade de estudos, ado-</p><p>taremos a linguagem LADDER, a qual é semelhante aos diagramas elétricos e é considerada uma</p><p>das linguagens de programação de CLPs mais populares (PETRUZELLA, 2014). Ladder (escada</p><p>em inglês) é uma referência ao formato do diagrama gerado pela programação, no formato de</p><p>uma escada cujas laterais são os barramentos de alimentação, e os degraus são os elementos, como</p><p>contato, bobinas e blocos. Para obter o diagrama ladder, rotacionaremos o do diagrama elétrico</p><p>90º no sentido anti-horário, assim como apresentado na Figura 2.</p><p>Figura 2 - Diagrama elétrico x Diagrama Ladder / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra linhas na vertical e na horizontal, com símbolos representando contato do tipo</p><p>NA e NF, na simbologia elétrica e ladder.</p><p>184</p><p>UNICESUMAR</p><p>Podemos observar, na Figura 2, que o diagrama elétrico (1) foi rotacionado 90º no sentido anti-</p><p>-horário (2), e, abaixo deste, foi apresentado o diagrama ladder (3), gerado no Codesys que será</p><p>um dos ambientes de programação utilizado para gerar os exemplos discutidos nesta unidade de</p><p>estudos. A conversão entre o diagrama elétrico e o diagrama ladder é intuitiva, basicamente, é ne-</p><p>cessário conhecer a equivalência entre as simbologias (elétrica e ladder), assim como apresentado</p><p>na Tabela 1. Destacando que, na tabela, são apresentados os três elementos base dos diagramas</p><p>elétricos: contatos/botões NA e NF e bobina/solenoide.</p><p>Tabela 1 - Equivalência entre os símbolos elétricos e símbolos utilizados no diagrama ladder / Fonte: o autor.</p><p>Criaremos, agora, um programa em linguagem ladder</p><p>na sobrevivência das empresas. Quando nos referimos à automação industrial, inevitavelmente,</p><p>vamos nos deparar com um dilema social que é a geração de desemprego. Alguns países possuem</p><p>leis específicas que limitam a automação a ser implementada a condições de insalubridade ou</p><p>segurança operacional de equipamentos, como o Japão. Contudo os avanços tecnológicos estão</p><p>presentes em nosso cotidiano para trazerem benefícios, e não malefícios, e, ainda, há necessidade</p><p>de posicionamentos mais assertivos quanto à implantação da automação industrial nas empresas.</p><p>Mas uma coisa é certa, a automação trouxe oportunidades para quem estudar seus conceitos e,</p><p>devido a isto, possibilidades de ascensão profissional com maiores retornos.</p><p>Uma forma de visualizarmos a importância da automação industrial, na atualidade, seria um</p><p>exercício de imaginarmos duas empresas que produzem o mesmo produto e ambas possuindo dez</p><p>colaboradores em seu processo. Contudo, em uma delas, seu gestor resolveu investir e automatizou</p><p>seu processo produtivo, permanecendo com cinco dos seus colaboradores e dispensando os de-</p><p>mais. Na outra empresa, seu gestor resolveu manter o quadro de pessoas, pensando na importância</p><p>social de suas atividades. De forma mais imediatista, poderíamos condenar a automação por gerar</p><p>a demissão de pessoas, todavia, se ponderarmos que vivemos em uma sociedade capitalista, e o</p><p>lucro é necessário para uma empresa sobreviver, pergunto: qual delas você imagina que tem mais</p><p>chances de permanecer viva no mercado? Imagino que sua resposta, mesmo que porventura não</p><p>lhe agrade, seja a que automatizou o processo, pois, possivelmente, teve aumento de sua produção,</p><p>qualidade e redução de custos operacionais, tornando a mesma uma importante estratégia de</p><p>sobrevivência neste mercado globalizado extremamente competitivo.</p><p>DIÁRIO DE BORDO</p><p>14</p><p>UNICESUMAR</p><p>Iniciaremos nossos estudos relembrando, brevemente, alguns conceitos de trigonometria, área da</p><p>matemática amplamente utilizada na engenharia e fundamental para a compreensão e a aplicação</p><p>dos conhecimentos comtemplados pela área dos Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos. O estudo da</p><p>trigonometria tem sua origem incerta, mas acredita que seja próxima de sem (OLIVEIRA, [2021]),</p><p>tendo um importante marco histórico com o astrônomo Hiparco de Nicéia, por volta do século II a.C.,</p><p>com a elaboração de doze livros tratando do assunto e sendo de grande importância para os estudos</p><p>que se seguiram (E-CALCULO, 2009).</p><p>Uma forma simples de compreendermos as principais relações trigonométricas é por meio do</p><p>denominado círculo trigonométrico (Figura 1).</p><p>O</p><p>rd</p><p>en</p><p>ad</p><p>a</p><p>(y</p><p>)</p><p>Se</p><p>no</p><p>90</p><p>°</p><p>Abscissa (x)</p><p>0°</p><p>Tangente</p><p>β</p><p>α</p><p>0</p><p>Cosseno</p><p>Figura 1 - Relações trigonométricas cartesianas / Fonte: o autor.</p><p>De acordo com (GALVÃO et al., 2016), o estudo da trigonometria data a mais de 1650 anos a.C. As</p><p>relações trigonométricas, que podem ser obtidas do círculo trigonométrico, podem ser observadas</p><p>no Quadro 1. Além de conhecer, é preciso compreender estas relações, pois acompanharão a vida</p><p>profissional de um engenheiro em muitas ocasiões, não apenas nesta área do conhecimento.</p><p>Uma das falhas apontadas por (OLIVEIRA, 2014), no estudo da trigonometria, tem sua origem no</p><p>Ensino Médio, em que os exemplos de aplicação destes conceitos são de difícil visualização por parte</p><p>dos alunos, já que os professores não o abordam de forma simplificada.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos um referencial cartesiano e, partindo de sua origem (ponto 0) temos uma</p><p>reta que possui ângulo alfa (α) com o eixo das abscissas (X) e ângulo beta (β) com o eixo das ordenadas (Y). A projeção</p><p>da reta sobre o eixo das abscissas nos dá o valor do cosseno e, sobre o eixo das ordenadas, nos dá o valor do seno.</p><p>Se prolongarmos o segmento de reta de forma que seja possível interseccionar a mesma com um círculo de origem</p><p>em o e de raio igual ao comprimento da mesma reta, temos o valor equivalente à tangente.</p><p>15</p><p>UNIDADE 1</p><p>Funções</p><p>Trigonométricas</p><p>Conceito Fórmula</p><p>Seno seno cateto</p><p>hipotenusa</p><p>oposto</p><p>=</p><p>�</p><p>s ne a</p><p>c</p><p>� �</p><p>Cosseno cos seno cateto</p><p>hipotenusa</p><p>adjacente</p><p>� cos� � b</p><p>c</p><p>Tangente tan gente cateto</p><p>cateto</p><p>oposto</p><p>adjacente</p><p>� tg a</p><p>b</p><p>� �</p><p>Quadro 1 - Relações Trigonométricas / Fonte: o autor.</p><p>Dando sequência aos nossos estudos, vamos nos aventurar, brevemente, pelo universo da física. Atual-</p><p>mente, existem sete grandezas fundamentais conhecidas pelo universo da ciência. É delas que todas as</p><p>demais podem ser obtidas. O Quadro 2 apresenta as mesmas, juntamente de suas unidades adotadas</p><p>pelo sistema internacional (S.I.).</p><p>Unidades Fundamentais do Sistema Internacional (S.I.)</p><p>Grandeza Denominação Simbologia</p><p>Comprimento metro m</p><p>Massa quilograma kg</p><p>Tempo segundos s</p><p>Intensidade de Corrente Elétrica ampére A</p><p>Temperatura Termodinâmica Kelvin K</p><p>Quantidade de Matéria mol mol</p><p>Intensidade Luminosa candela cd</p><p>Quadro 2 - Unidades fundamentais do S.I. / Fonte: o autor.</p><p>16</p><p>UNICESUMAR</p><p>A seguir serão apresentados alguns exemplos de como aplicar os conceitos apresentados no quadro anterior.</p><p>• Vazão: pode ser obtida pela relação entre o volume de fluido que será comportado por um</p><p>recipiente e o tempo necessário para enchê-lo. Para visualizarmos a origem das unidades deste</p><p>conceito físico, podemos proceder conforme apresentado a seguir, considerando como sendo</p><p>um recipiente cilíndrico, para fins de exemplo.</p><p>VQ =</p><p>t</p><p>V = A . hbase</p><p>base</p><p>2π . dA = (círculo)</p><p>4</p><p>No Ensino Médio, quando estudamos sobre os conceitos físicos relacionados à pressão, nor-</p><p>malmente, utilizamos as unidades Pascal (Pa) e/ou atmosfera (atm), contudo, na indústria, é</p><p>comumente utilizado bar (quilograma-força por centímetro quadrado) ou psi (libra-força por</p><p>polegada quadrada). A unidade bar é equivalente à atmosfera, ou seja, 1 bar 1 atm≈ . Se con-</p><p>siderarmos que 1 bar é o mesmo que 1 kgf/cm2, significa que para termos noção da pressão</p><p>que nos cerca seria o mesmo que termos, na palma de nossa mão um objeto cuja área de sua</p><p>base é equivalente a 1 cm2 (por exemplo uma caneta para escrita em quadro branco) e, na</p><p>outra ponta deste objeto, um quilo de algum material (por exemplo, um saco de arroz, saco de</p><p>feijão etc.). A pressão que a palma da mão sente sob este objeto é equivalente a 1 atm ou 1 bar.</p><p>17</p><p>UNIDADE 1</p><p>No S.I., a unidade de Vazão é o metro cúbico (m3). Contudo podemos observar que a unidade de vazão,</p><p>considerando as grandezas fundamentais, pode ser escrita como m</p><p>s</p><p>3</p><p>.</p><p>• Pressão: pode ser obtida pela relação entre a força e área de aplicação da mesma, contudo</p><p>esta relação pode ser aprofundada se desenvolvermos os conceitos até suas formas primitivas,</p><p>como segue.</p><p>FP =</p><p>A</p><p>F = m . a</p><p>a = v</p><p>t</p><p>v = s</p><p>t</p><p>No S.I., a unidade de pressão é o Pascal (Pa). Contudo podemos observar que a unidade de pressão,</p><p>considerando as grandezas fundamentais, pode ser escrita como kg</p><p>m . s</p><p>2</p><p>.</p><p>• Energia cinética: pode ser obtida pela relação entre a massa de um corpo pela sua velocidade</p><p>elevada ao quadrado, dividida à sua metade, sendo expressa em Joules no S.I.</p><p>18</p><p>UNICESUMAR</p><p>2</p><p>cin</p><p>m . vE =</p><p>2</p><p>Sv =</p><p>t</p><p>Espaço</p><p>[m]</p><p>Massa</p><p>[kg]</p><p>No S.I., a unidade de Energia cinética é o Joule (J). Contudo podemos observar que a unidade de</p><p>Joule, considerando as grandezas fundamentais, pode ser escrita como kg . m</p><p>s</p><p>2</p><p>2</p><p>. Vale lembrar que a</p><p>velocidade está elevada ao quadrado e, portanto, sua unidade também o será.</p><p>• Energia potencial: pode ser obtida pela relação entre a massa de um corpo, a gravidade local</p><p>e a altura a qual o mesmo está submetido do solo, sendo expressa em Joules no S.I.</p><p>E = m . g . hpot</p><p>vg = a =</p><p>t</p><p>Sv =</p><p>t</p><p>Espaço</p><p>[m]</p><p>Massa</p><p>[kg]</p><p>Tempo</p><p>[s]</p><p>Altura</p><p>[m]</p><p>Tempo</p><p>[s]</p><p>Gravidade é</p><p>uma aceleração</p><p>19</p><p>UNIDADE 1</p><p>No S.I., a unidade de Energia potencial é o Joule (J). Contudo podemos observar que a unidade de</p><p>Joule, considerando as grandezas fundamentais, pode ser escrita como</p><p>kg . m</p><p>s</p><p>2</p><p>2</p><p>. De forma análoga,</p><p>podemos reescrever toda e qualquer fórmula física de qualquer área do conhecimento. Conhecer</p><p>para controlar dois atuadores pneumáticos, os</p><p>quais executarão a sequência indireta A+B+B-A-. O arranjo dos atuadores é apresentado na Figura 3,</p><p>observando que eles são do tipo dupla ação e acionados por válvulas 5/2 vias duplo solenoide.</p><p>����������������</p><p>Botoeira/</p><p>Contato NA</p><p>Botoeira/</p><p>Contato NF</p><p>Bobina/</p><p>Solenoide</p><p>��������������</p><p>185</p><p>UNIDADE 9</p><p>Figura 3 - Arranjo com dois atuadores pneumáticos de dupla ação / Fonte: o autor.</p><p>As solenoides Y1 e Y2, da mesma forma que os sensores finais de curso, apresentados na Figura 3,</p><p>foram conectados no CLP, conforme apresentado na Figura 4.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação, conectados em um circuito pneumático,</p><p>acionados por válvulas do tipo 5/2 duplo solenoide.</p><p>Descrição da Imagem: a</p><p>figura mostra um retângulo</p><p>com letras “I”, na parte supe-</p><p>rior, representando as en-</p><p>tradas de um CLP, nas quais</p><p>estão conectados a botoeira</p><p>e os sensores, e letras Q, na</p><p>parte inferior, representan-</p><p>do as saídas, nas quais estão</p><p>conectados os sensores S0,</p><p>S1, S2 e S3 e as solenoides</p><p>Y1, Y2, Y3 e Y4.</p><p>Figura 4 - Conexões das eletrovál-</p><p>vulas (solenoides) com o Controla-</p><p>dor Lógico Programável</p><p>Fonte: o autor.</p><p>186</p><p>UNICESUMAR</p><p>Utilizaremos o procedimento de observar o diagrama elétrico do comando e transformaremos este</p><p>no diagrama ladder, assim, o comando eletropneumático que gera a sequência A+B+B-A- para os</p><p>atuadores da Figura 2 está na Figura 5.</p><p>Figura 5 - Diagrama eletropneumático para gerar a sequência indireta A+B+B-A- / Fonte: o autor.</p><p>Imaginando, agora, que se efetuarmos a rotação do diagrama elétrico da Figura 4 em 90°, no sentido</p><p>anti-horário, e convertemos cada elemento do diagrama elétrico no seu correspondente elemento do</p><p>diagrama ladder, obtemos a representação da Figura 5.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>187</p><p>UNIDADE 9</p><p>Figura 6 - Diagrama ladder para gerar a sequência indireta A+B+B-A- / Fonte: o autor.</p><p>Uma das grandes vantagens em utilizar um Controlador Lógico Programável como elemento de</p><p>controle de um sistema eletropneumático é a facilidade de implementar uma nova lógica, bastando</p><p>para isto que seja alterado o diagrama ladder (software), sem a necessidade da modificação do sistema</p><p>físico (cabeamento e conexões).</p><p>Exemplificando a facilidade de alterar uma lógica no CLP, vamos supor que a sequência implemen-</p><p>tada na Figura 5 precise de uma alteração: a transição entre o avanço do atuador B (B+) e o recuo do</p><p>mesmo (B-) terá uma temporização de três segundos: A+B+ (espera três segundos) B-A-. Assim como</p><p>mencionado, as conexões físicas (cabeamento do CLP com sensores e eletroválvulas) não precisam</p><p>ser alteradas, mantendo-se o que foi apresentado na Figura 4.</p><p>O novo diagrama ladder com a alteração solicitada está na Figura 6, onde podemos observar a pre-</p><p>sença de um temporizador (TON_0) do tipo TON, que implementa a temporização de três segundos</p><p>entre os movimentos B+ e B-. A norma IEC 61131-3 especifica três tipos de temporizadores: o TP</p><p>- Pulse Timing (Temporizador de Pulso); o TON - On-delay Timing (Temporizador com retardo na</p><p>energização) e o TOF - Off-delay Timing (Temporizador com retardo na desenergização).</p><p>O tipo TON foi escolhido para este exemplo, pois é o tipo de temporizador mais comumente utili-</p><p>zado na programação de CLPs (PETRUZELLA, 2014) e oferece mais facilidade de compreensão dos</p><p>conceitos de temporização.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas, verticalmente, gerando o formato</p><p>de uma escada, e, nos degraus da escada, estão representados contatos e bobinas.</p><p>188</p><p>UNICESUMAR</p><p>Figura 7 - Diagrama ladder para gerar a sequência A+B+(3s)B-A- / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas, verticalmente, gerando o formato</p><p>de uma escada, e, nos degraus da escada, estão representados contatos, bobinas e um temporizador.</p><p>REALIDADE</p><p>AUMENTADA</p><p>Acionar um atuador dupla ação por meio de um CLP</p><p>Os temporizadores disponíveis nos CLPs oferecem</p><p>a mesma função que os temporizadores eletrônicos</p><p>e, adicionalmente, trazem vantagens como maior</p><p>precisão e repetibilidade (PETRUZELLA, 2014).</p><p>Para compreender o funcionamento do temporiza-</p><p>dor TON, apresentado na Figura 6, conheceremos</p><p>suas conexões: IN - entrada que habilita o tempo-</p><p>rizador; PT - Preset Time - tempo programado no</p><p>temporizador (para programar um tempo deter-</p><p>minado utilizamos T#tempo, assim, por exemplo,</p><p>T#3s estabelece temporização de três segundos). Q</p><p>- é a saída do temporizador que estará ligada após</p><p>transcorrido o tempo programado.</p><p>189</p><p>UNIDADE 9</p><p>Quando o temporizador tiver sua entrada IN ligada, é iniciada a temporização, e, após o tempo pro-</p><p>gramado, a saída Q será ligada. Se durante a temporização a entrada IN for desligada, o tempo atual</p><p>transcorrido é zerado, e a saída Q não liga, caso contrário, após o tempo programado, a saída Q liga e</p><p>assim permanece até o instante em que a entrada IN for desligada.</p><p>Outro dispositivo que amplia as possibilidades de modificação da lógica de acionamento com a uti-</p><p>lização dos CLPs é o contador, que é similar ao temporizador, porém é acionado por eventos gerados na</p><p>programação ou externos ao CLP (PETRUZELLA, 2014). Os tipos de contadores disponíveis nos CLPs</p><p>conforme indicado na norma IEC 61131-3 são: o contador crescente CTU (UP Counter), o contador</p><p>decrescente CTD (DOWN Counter) e o contador crescente-decrescente CTUD (UP-DOWN Counter).</p><p>Vamos supor que será necessário repetir uma sequência ou parte da mesma um determinado nú-</p><p>mero de vezes, por exemplo, executaremos a sequência A+B+B-A- cinco vezes após o início da mesma,</p><p>observando que os arranjos físicos do sistema são os mesmos que foram apresentados, previamente,</p><p>nas Figuras 3 e 4.</p><p>190</p><p>UNICESUMAR</p><p>Para implementar a contagem de quantas vezes a sequência foi realizada, utilizar um contador crescente</p><p>(Up Counter), o qual possui as seguintes conexões: CU - Count Up: sempre que for detectado um pulso</p><p>nesta conexão o contador incrementará sua contagem em uma unidade; RESET: leva a contagem atual</p><p>do contador (CV) a zero quando energizada; PV - Preset Value: valor programado de contagem para o</p><p>qual a saída Q do contador será ligada; Q - saída do contador: ligada sempre que o valor de contagem</p><p>CV for maior ou igual ao valor de preset (PV); e CV - Count Value: valor atual da contagem.</p><p>O diagrama ladder, que implementa a contagem de cinco vezes para a sequência A+B+B-A-, está</p><p>na Figura 7.</p><p>Neste Podcast, trago para você uma discussão sobre as aplicações</p><p>do controlador lógico programável, no contexto industrial, tratando</p><p>de tópicos, como histórico, tipos de aplicações e um pouco de minha</p><p>experiência com este equipamento que é amplamente empregado</p><p>no controle de máquinas e processos.</p><p>Descrição da Imagem: a fi-</p><p>gura mostra um conjunto de</p><p>linhas horizontais distribuí-</p><p>das, verticalmente, gerando</p><p>o formato de uma escada,</p><p>e, nos degraus da escada,</p><p>estão representados conta-</p><p>tos, bobinas, temporizador</p><p>e contador.</p><p>Figura 8 - Diagrama ladder para</p><p>gerar contar as repetições da se-</p><p>quência A+B+B-A- / Fonte: o autor.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9783</p><p>191</p><p>UNIDADE 9</p><p>No diagrama da Figura 7, podemos observar que, ao pulsar o botão B1, a bobina start é setada,</p><p>permitindo que o contato do sensor S0 acione a solenoide Y1, realizando o movimento A +. A</p><p>sequência de movimentos segue até o retorno do atuador A (A-), sendo que, neste momento, o</p><p>acionamento do sensor S0 incrementará a contagem de CTU_0 e, quando a contagem atingir o</p><p>valor cinco, a saída Q será acionada, resetando a bobina start e, também, resetando a contagem.</p><p>É importante observar a presença do bloco de detecção de borda de subida “R_TRIG” que possui a fun-</p><p>ção de detectar somente transições (pulsos) do contato de S0, pois, caso contrário, no início do programa,</p><p>como S0 inicia acionado, devido ao atuador A estar recuado, já teríamos um incremento</p><p>na contagem.</p><p>Neste vídeo, trago a você uma pequena introdução à utilização do</p><p>Codesys, um ambiente de programação que disponibiliza as lingua-</p><p>gens da norma IEC 61131-3, incluindo a linguagem ladder.</p><p>Os exemplos apresentados nesta unidade de estudos foram desen-</p><p>volvidos no codesys e, assim, conhecer este ambiente vai lhe apri-</p><p>morar a compreensão dos exemplos e das atividades disponibiliza-</p><p>dos nesta unidade.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9879</p><p>192</p><p>UNICESUMAR</p><p>No ciclo de aprendizagem anterior, um dos métodos que estudamos foi o da minimização de contatos.</p><p>Para fins de comparação, retomaremos um arranjo de atuadores que foi utilizado como exemplo (apre-</p><p>sentado na Figura 8) e desenvolveremos o acionamento da sequência A+C+B+(B–C–)A– utilizando</p><p>o método intuitivo.</p><p>Figura 9 - Arranjo com três atuadores pneumáticos / Fonte: o autor.</p><p>Para acionar os atuadores na sequência solicitada, eles estarão conectados ao CLP, conforme indicado</p><p>na Figura 9, com os sensores de posição do atuador conectados às entradas, e as solenoides conectadas</p><p>nas saídas do CLP.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra três atuadores do tipo dupla ação conectados em um circuito eletropneumático</p><p>pneumático, acionados por válvulas do tipo 5/2 vias duplo solenoide.</p><p>193</p><p>UNIDADE 9</p><p>Figura 10 - Conexões dos sensores e das eletroválvulas (solenoides) com o Controlador Lógico Programável / Fonte: o autor.</p><p>O diagrama ladder, apresentado na Figura 10, implementa o acionamento dos atuadores, conforme a</p><p>sequência solicitada A+C+B+(B–C–)A–.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um retângulo com letras “I”, na parte superior, representando as entradas de</p><p>um CLP, nas quais estão conectados uma botoeira e sensores e letras Q, na parte inferior, representando as saídas nas</p><p>quais estão conectados os sensores S0, S1, S2, S3, S4 e S5 e as solenoides Y1, Y2, Y3, Y4, Y5 e Y6.</p><p>O diagrama ladder, proposto na Figura 10, foi desenvolvido de forma intuitiva. Se utilizarmos,</p><p>agora, o método da minimização de contatos, obteremos um diagrama mais otimizado?</p><p>194</p><p>UNICESUMAR</p><p>Figura 11 - Diagrama ladder para comandar três atuadores na sequência A+C+B+(B–C–)A– / Fonte: o autor.</p><p>Se utilizarmos o método da minimização dos contatos para projetar nosso diagrama ladder, podemos</p><p>seguir a sequência de passos especificada, na Tabela 1.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas, verticalmente, gerando o formato</p><p>de uma escada, e, nos degraus da escada, estão representados contatos, bobinas, temporizador e contador.</p><p>195</p><p>UNIDADE 9</p><p>Passo Comando Acionamento</p><p>1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I</p><p>2 Energização do grupo I A+</p><p>3 Sensor S1 C+</p><p>4 Sensor S5 B+</p><p>5 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II</p><p>6 Energização do grupo II B-C-</p><p>7 Sensor S2 e S4 A-</p><p>8 Sensor S0 Fim do ciclo</p><p>Tabela 2 - Passos de execução para a sequência A+C+B+(B–C–)A– / Fonte: o autor.</p><p>Seguindo os passos propostos na Tabela 1, desenvolvemos nosso diagrama ladder, apresentado na</p><p>Figura 11.</p><p>Figura 12 - Diagrama ladder para comandar três atuadores na sequência A+C+B+(B–C–)A–, desenvolvido pelo método da mi-</p><p>nimização dos contatos / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas, verticalmente, gerando o formato</p><p>de uma escada, e, nos degraus da escada, estão representados contatos e bobinas.</p><p>196</p><p>UNICESUMAR</p><p>Podemos observar que o</p><p>diagrama da Figura 11 pos-</p><p>sui somente uma memória</p><p>auxiliar denominada start, a</p><p>qual realiza o cascateamento</p><p>do programa em dois grupos,</p><p>porém, usando uma memória</p><p>em substituição ao relé auxi-</p><p>liar, utilizado na implemen-</p><p>tação física.</p><p>O conhecimento de dispo-</p><p>sitivos programáveis permite</p><p>ao engenheiro ampliar sua</p><p>capacidade de automatizar</p><p>processos uma vez que, por</p><p>meio da programação, é possí-</p><p>vel implementar lógicas mais</p><p>complexas do que aquelas cria-</p><p>das somente com utilização de</p><p>comandos elétricos. O CLP é</p><p>um dispositivo que traz a pos-</p><p>sibilidade da criação de pro-</p><p>gramas, utilizando o diagrama</p><p>ladder, que possui similarida-</p><p>de com os diagramas elétricos</p><p>e, consequentemente, com os</p><p>diagramas eletropneumáticos,</p><p>permitindo aplicação direta</p><p>dos conceitos apresentados,</p><p>neste ciclo de aprendizagem,</p><p>no cotidiano da indústria.</p><p>197</p><p>M</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>M</p><p>EN</p><p>TA</p><p>L</p><p>Agora, é o momento de você demonstrar os conhecimentos adquiridos nesta unidade de estu-</p><p>dos. Desenvolva um Mapa Mental, considerando os comandos referentes ao diagrama ladder</p><p>utilizados nos exemplos apresentados. Como sugestão, você pode trazer as características dos</p><p>temporizadores e contadores, assim como proponho no exemplo a seguir, o qual você pode</p><p>utilizar como referência.</p><p>Instruções de</p><p>temporização e</p><p>contagem</p><p>Contadores</p><p>CTU</p><p>Temporizador</p><p>TON</p><p>Conexões</p><p>Conexões</p><p>Como funciona...</p><p>Como funciona...</p><p>Cu:</p><p>Q: completar...</p><p>PT: completar...</p><p>IN: entrada do</p><p>temporizador:</p><p>habilita o</p><p>funcionamento</p><p>Fonte: o autor.</p><p>198</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>1. Assim como foi possível observar, nas Figuras 4 e 5, o diagrama ladder é, praticamente,</p><p>igual ao diagrama elétrico, observando somente as simbologias de cada um dos tipos</p><p>de diagrama. Cite uma vantagem da utilização de um CLP para comandar um circuito</p><p>eletropneumático em vez de utilizar um comando somente elétrico (implementado</p><p>com bobinas e contatos).</p><p>2. O esquema com os atuadores eletropneumáticos apresentados na Figura 4 será utilizado</p><p>para automatizar um processo de estampagem para o qual é necessário implementar</p><p>a sequência indireta com temporização entre acionamentos: A+(2s)B+(2s)B-A-. Apre-</p><p>sente o diagrama ladder correspondente, utilizando temporizadores do tipo TON para</p><p>implementar a lógica solicitada.</p><p>3. Considerando que somente o atuador “A” do arranjo de atuadores apresentado na</p><p>Figura 3 precisa ser testado, foi solicitado a você, engenheiro programador do sistema,</p><p>desenvolver o diagrama ladder que acionará o atuador na sequência: A+ (2s) A-, sendo</p><p>realizada três vezes após o acionamento de uma botoeira “B1”.</p><p>Observação: para este caso, não é permitida a utilização do contato de detecção de</p><p>borda “R_TRIG”. Sua tarefa consiste em apresentar o diagrama ladder que efetua o</p><p>acionamento dos atuadores na sequência solicitada.</p><p>4. Para os atuadores A e B apresentados no arranjo da Figura 3 (conectados ao CLP, con-</p><p>forme apresentado na Figura 4), é solicitado projetar o diagrama ladder para aciona-</p><p>mento dos mesmos, conforme sequência indireta A+B+(B-A-), utilizando-se o método</p><p>da minimização de contatos. Sua tarefa é analisar esta sequência, aplicar o método na</p><p>mesma e apresentar o diagrama ladder correspondente.</p><p>5. Para o diagrama ladder desenvolvido na Atividade 4, considere, agora, que será neces-</p><p>sário adicionar uma temporização de três segundos entre o momento em que ocorre</p><p>o avanço do atuador B (movimento B+) e o momento em que ocorre o recuo dos</p><p>atuadores B e A (movimento simultâneo (B-A-)). Apresente a modificação necessária</p><p>no diagrama que foi desenvolvido na atividade 4.</p><p>6. Ainda, com relação à sequência indireta A+B+(B-A-), utilizada nas atividades 4 e 5, so-</p><p>licita-se que seja adicionada uma função de contagem que armazene quantas vezes</p><p>os sensores (S0, S1, S2 e S3) foram acionados, durante a operação da máquina. Se o</p><p>número de acionamentos atingir 1000, deverá ser acionado um sinalizador. Apresente</p><p>a modificação necessária no diagrama ladder desenvolvido anteriormente, nas ativi-</p><p>dades 4 e 5.</p><p>199</p><p>R</p><p>EF</p><p>ER</p><p>ÊN</p><p>C</p><p>IA</p><p>S</p><p>UNIDADE 1</p><p>E-CALCULO. Um pouco da História da Trigonometria. IME-USP. 2009. Disponível em: http://</p><p>ecalculo.if.usp.br/index.htm. Acesso em: 7 maio 2021.</p><p>GALVÃO, M. E. E. L.; SOUZA, V. H. G. de; MIASHIRO, P. M. A Transição das Razões para as Funções</p><p>Trigonométricas. Bolema: Boletim de Educação Matemática, São Paulo, v. 30, n. 56, p. 1127-1144,</p><p>2016.</p><p>OLIVEIRA, C. A. C. de. Trigonometria: o radiano e as funções. Campina Grande: Universidade</p><p>Federal de Campina Grande, 2014.</p><p>OLIVEIRA, R.</p><p>R. de. Trigonometria. Brasil Escola. [2021]. https://brasilescola.uol.com.br/matema-</p><p>tica/trigonometria.htm. Acesso em: 7 maio 2021.</p><p>UNIDADE 2</p><p>ABNT. NBR ISO 1219. Sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos - Símbolos gráficos e</p><p>diagramas de circuitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2011.</p><p>ROCHA, C. R.; MONTEIRO, M. A. G. Eficiência energética em sistemas de ar comprimido. Rio</p><p>de Janeiro: Eletrobrás/Procel, 2014. Disponível em: https://static.portaldaindustria.com.br/media/</p><p>uploads/arquivos/ManualArComprimido.pdf. Acesso em: 11 maio 2021.</p><p>Referência On-Line</p><p>1 Em: https://templodosanjos.wordpress.com/signos/. Acesso em: 11 maio 2021.</p><p>UNIDADE 3</p><p>ABNT. NBR 8400 - Cálculo de equipamento para levantamento e movimentação de cargas. Rio de</p><p>Janeiro: ABNT, 1984.</p><p>FIALHO, A. B. Automação Hidráulica Projetos, Dimensionamento e Análise de Circuitos. São</p><p>Paulo: Érica, 2006.</p><p>MACINTYRE, A. J. Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias. Rio de Janeiro: Guanabara, 1990.</p><p>PARKER HYDRAULICS. Cilindros Hidráulicos. Jacareí: Parker Hannifin Ind. Com. Ltda., 2005.</p><p>Disponível em: https://www.parker.com/parkerimages/br/download/hydraulics/pdf/hy_2017_br.pdf.</p><p>Acesso em: 12 maio 2021.</p><p>200</p><p>R</p><p>EF</p><p>ER</p><p>ÊN</p><p>C</p><p>IA</p><p>S</p><p>UNIDADE 4</p><p>FIALHO, A. B. Automação Hidráulica: Projetos, Dimensionamento e Análise de Circuitos. São</p><p>Paulo: Érica, 2006.</p><p>FIALHO, A. B. Automação Pneumática. 7. ed. São Paulo: Érica, 2012.</p><p>I. O. S. Fluid power systems and components - Graphic symbols and circuit diagrams. Geneva/</p><p>Suíça: I. O. S., 1995.</p><p>PROENÇA, A.; CAULLIRAUX, H. M.; NEVES, M. Sistemas Integrados de Produção no Brasil: Situa-</p><p>ção Atual, Causas e Perspectivas. Produção, Belo Horizonte, v. 6, n. 1, p. 83-101, jul./1996. Disponível</p><p>em: https://www.scielo.br/j/prod/a/hFY8PH7HPtQyGnxRcQSBFvf/?lang=pt&format=pdf. Acesso</p><p>em: 25 jun. 2021.</p><p>UNIDADE 5</p><p>I. O. S. Fluid power systems and components - Graphic symbols and circuit diagrams. Geneva/</p><p>Suiça: I. O. S., 1995.</p><p>PROENÇA, A.; CAULLIRAUX, H. M.; NEVES, M. Sistemas Integrados de Produção no Brasil:</p><p>Situação Atual, Causas e Perspectivas. Produção, Belo Horizonte, v. 6, n. 1, p. 83-101, jul./1996. Dis-</p><p>ponível em: https://www.scielo.br/j/prod/a/hFY8PH7HPtQyGnxRcQSBFvf/?lang=pt&format=pdf.</p><p>Acesso em: 1 jul. 2021.</p><p>UNIDADE 6</p><p>FIALHO, A. B. Automação pneumática: projeto, dimensionamento e análise de circuitos. 7. ed. São</p><p>Paulo: Érica, 2011.</p><p>TOCCI, R. J. Sistema Digitais – Princípios e aplicações. 12. ed. [S. l.]: Pearson, 2019.</p><p>201</p><p>R</p><p>EF</p><p>ER</p><p>ÊN</p><p>C</p><p>IA</p><p>S</p><p>UNIDADE 7</p><p>BONACORSO, N. G.; NOLL, V. Automação Eletropneumática. 11. ed. São Paulo, Editora Érica: 2011.</p><p>FIALHO, A. B. Automação pneumática: Projetos, dimensionamento e análise de circuitos. 7. ed.</p><p>São Paulo: Editora Érica, 2009.</p><p>MAMEDE, W. F. Apostila de Pneumática e Eletropneumática. 3. ed. Sertãozinho: Cefet-SP, 2008.</p><p>UNIDADE 8</p><p>BONACORSO, N. G.; NOLL, V. Automação Eletropneumática. 11. ed. São Paulo, Editora Érica: 2011.</p><p>FIALHO, A. B. Automação pneumática: Projetos, dimensionamento e análise de circuitos. 7. ed.</p><p>São Paulo: Editora Érica, 2009.</p><p>PARKER. Apostila M1002-2 BR: Tecnologia Eletropneumática Industrial. Jacareí: Parker, 2005.</p><p>UNIDADE 9</p><p>JOHN, K.-H.; TIEGELKAMP, M. IEC 61131-3: Programming Industrial Automation Systems. 2nd</p><p>ed. New York: Springer, 2010.</p><p>LAMB, F. Automação Industrial na Prática. 1. ed. Mc Graw Hill: 2015.</p><p>PETRUZELLA, F. Controladores Lógicos Programáveis. 4. ed. Porto Alegre: AMGH, 2014.</p><p>STALLINGS, W. Arquitetura e Organização de Computadores. 8. ed. São Paulo: Pearson Prentice</p><p>Hall, 2010.</p><p>202</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>UNIDADE 1</p><p>1. C.</p><p>cateto adjacentecos α =</p><p>hipotenusa</p><p>42cos 32° =</p><p>AC</p><p>42AC =</p><p>cos 32°</p><p>AC = 49,52 m</p><p>2. D.</p><p>2 2 2d = 8 + 6</p><p>2d = 64 + 36</p><p>d = 10 cm</p><p>203</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>3. C.</p><p>2 2 2 = + AC AB BC</p><p>2 2 2 = 3 + 4AC</p><p>= 5 mAC</p><p>4. C.</p><p>FP =</p><p>A</p><p>F = m . a</p><p>a = v</p><p>t</p><p>v = s</p><p>t</p><p>Ou seja, a pressão possui como unidades fundamentais: 2</p><p>kg</p><p>m . s</p><p>204</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>5. B.</p><p>Metros</p><p>quadrados</p><p>[m²]</p><p>VQ =</p><p>t</p><p>V = A . hbase</p><p>Ou seja, a vazão possui como unidades fundamentais:</p><p>3m</p><p>s</p><p>6. C.</p><p>km3</p><p>quilôme-</p><p>tro3</p><p>hm3</p><p>hectôme-</p><p>tro3</p><p>dam3</p><p>decâmetro3</p><p>m3</p><p>metro3</p><p>dcm3</p><p>decímetro3</p><p>=</p><p>litro</p><p>cm3</p><p>centíme-</p><p>tro3</p><p>mm3</p><p>milímetro3</p><p>1 0 0 0</p><p>Ou seja: 1 dcm3 = 1.000 cm3</p><p>, ,</p><p>205</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>UNIDADE 2</p><p>1. D. As três frases apresentadas trazem conceitos que estão de acordo com os princípios que</p><p>regem a área de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos.</p><p>2. A. Apresenta a nomenclatura correta para uma válvula que possui três posições e cinco vias de</p><p>acesso de ar em cada posição.</p><p>3. E. As duas primeiras frases estão corretas, e a terceira incorreta, já que, por ter diferentes áreas</p><p>no avanço e no retorno, o atuador, mesmo de forma mais lenta, avançará.</p><p>4. C. Relaciona, corretamente, as colunas da esquerda e da direita, trazendo, na ordem, a nomen-</p><p>clatura da válvula reguladora de fluxo unidirecional, da válvula direcional 3/2 vias e, por fim, da</p><p>válvula alternadora.</p><p>5. D. A frase correta passa a ser: Fluídos hidráulicos são tidos como incompressíveis, transferindo</p><p>toda a potência gerada pela motobomba ao fluído em deslocamento. Já os fluídos pneumáticos</p><p>possuem alta compressibilidade, tornando-os mais seguros de serem utilizados como elemento</p><p>de transmissão de energia, contudo limitam as forças possíveis de serem atingidas.</p><p>6. C. A frase correta passa a ser: Estudar sobre sistemas hidráulicos e pneumáticos está, direta-</p><p>mente, relacionado a obtermos conhecimentos sobre automação mecânica primordial para o</p><p>funcionamento de grande parte dos mecanismos existentes na indústria moderna. Enquanto</p><p>a pneumática estuda as propriedades físicas (peso, pressão, elasticidades) do ar e de outros</p><p>gases, a hidráulica foca no estudo de fluídos líquidos e de seus escoamentos através de dutos.</p><p>UNIDADE 3</p><p>1. D.</p><p>FP =</p><p>A</p><p>FA = retorno P</p><p>retorno</p><p>2</p><p>1000 kgfA = kgf80 cm</p><p>2</p><p>retornoA = 12,5 cm</p><p>206</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Como:</p><p>A = retorno êmbolo hasteA A−</p><p>2 2. .A =</p><p>4 4</p><p>êmbolo haste</p><p>retorno</p><p>D dπ π</p><p>−</p><p>2 2</p><p>2 .( )12,5 cm =</p><p>4</p><p>êmbolo hasteD dπ −</p><p>Como:</p><p>haste êmbolo</p><p>1d = . D2</p><p>2 2 2</p><p>êmbolo êmbolo</p><p>ð 112,5 cm = . (D - ( . D ) )24</p><p>2 2 2</p><p>êmbolo êmbolo</p><p>ð 112,5 cm = . (D - . D )44</p><p>2 2</p><p>êmbolo</p><p>ð 312,5 cm = . . D44</p><p>2 2</p><p>êmbolo12,5 cm = 0,59. D</p><p>2</p><p>2</p><p>êmbolo</p><p>12,5 cmD =</p><p>0,59</p><p>êmboloD = 4,6 cm</p><p>E:</p><p>haste êmbolo</p><p>1d = . D2</p><p>haste</p><p>1d = . 4,6 cm2</p><p>hasted = 2,3 cm</p><p>207</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>2. B.</p><p>FP =</p><p>A</p><p>FA = retorno P</p><p>retorno</p><p>2</p><p>2000 kgfA = kgf80 cm</p><p>2</p><p>retornoA = 25 cm</p><p>Como:</p><p>A = retorno êmbolo hasteA A−</p><p>2 2. .A =</p><p>4 4</p><p>êmbolo haste</p><p>retorno</p><p>D dπ π</p><p>−</p><p>2 2</p><p>2 .( )25 cm =</p><p>4</p><p>êmbolo hasteD dπ −</p><p>Como:</p><p>haste êmbolo</p><p>1d = . D2</p><p>2 2 2</p><p>êmbolo êmbolo</p><p>ð 125 cm = . (D - ( . D ) )24</p><p>2 2 2</p><p>êmbolo êmbolo</p><p>ð 125 cm = . (D - . D )44</p><p>2 2</p><p>êmbolo</p><p>ð 325 cm = . . D44</p><p>2 2</p><p>êmbolo25 cm = 0,59. D</p><p>208</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>2</p><p>2</p><p>êmbolo</p><p>25 cmD =</p><p>0,59</p><p>êmboloD = 6,5 cm</p><p>E:</p><p>haste êmbolo</p><p>1d = . D2</p><p>haste</p><p>1d = . 6,5 cm2</p><p>hasted = 3,25 cm</p><p>3. E.</p><p>curso . áreaVazão =</p><p>tempo</p><p>L . AQ =</p><p>t</p><p>Inicialmente, precisamos calcular os valores de área de avanço e retorno dos atuadores, como</p><p>segue:</p><p>Avanço Retorno</p><p>2</p><p>avanço</p><p>. DA =</p><p>4</p><p>π 2 2 . (D )A =</p><p>4retorno</p><p>dπ −</p><p>2</p><p>avanço</p><p>. (5,08 cm)A =</p><p>4</p><p>π 2 2 . (5,08 2,54 )A =</p><p>4retorno</p><p>π −</p><p>2</p><p>avançoA = 20,26 cm 2</p><p>retornoA = 15,19 cm</p><p>Na sequência, calcularemos o tempo que os atuadores levam para avançar e recuar. Como a</p><p>vazão da bomba é igual a 30 l/min, temos que a vazão da mesma, após conversão, vale 500 cm3/s.</p><p>209</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Avanço Retorno</p><p>L . A</p><p>t = avanço</p><p>avanço Q</p><p>L . At = retorno</p><p>retorno Q</p><p>2</p><p>avanço 3</p><p>50 cm . 20,26 cmt =</p><p>cm500 s</p><p>2</p><p>3</p><p>50 cm . 15,19 cmt =</p><p>cm500</p><p>retorno</p><p>s</p><p>avançot = 2,02 s avançot = 1,52 s</p><p>Para definirmos a produção horária, basta realizarmos o</p><p>seguinte cálculo:</p><p>rodução horária</p><p>3600 sP =</p><p>somatório de tempo dos 4 movimentos</p><p>rodução horária</p><p>1° atuador 2° atuador</p><p>3600 sP =</p><p>(2,02 s + 1,52 s) + (2,02 s + 1,52 s)</p><p>rodução horária</p><p>3600 sP =</p><p>7,08 s</p><p>rodução horáriaP = 508 peças</p><p>4. A. Como a produtividade depende dos tempos necessários para que os atuadores realizem</p><p>os ciclos de avanço e retorno, e quanto menor tempo maior é a produtividade obtida, temos:</p><p>curso . áreatempo =</p><p>vazão</p><p>Pela fórmula, podemos observar que, para diminuirmos o tempo, podemos reduzir o curso</p><p>(comprimento) do atuador, podemos reduzir a área do mesmo (ou seja, seu diâmetro) ou, ainda,</p><p>aumentarmos a vazão do sistema, o que, provavelmente, acarretará a aquisição de uma bomba</p><p>com maior capacidade.</p><p>5. D. Todas as alternativas apresentadas estão corretas e levam em conta os conceitos relacionados</p><p>a fluidos e ao dimensionamento das redes que os comportam.</p><p>6. A. A temperatura é o elemento que possui influência direta no fator de fricção, dependendo</p><p>da qualidade interna do duto, ou seja, quanto menor a rugosidade, menor será o aquecimento</p><p>gerado e, por conseguinte, menor a influência deste elemento no cálculo da perda de carga</p><p>total do sistema.</p><p>210</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>UNIDADE 4</p><p>1. D. Uma sequência direta é caracterizada por ter ambos os lados iguais e sem repetição de letras</p><p>de um mesmo lado.</p><p>2. B. Como a válvula de simultaneidade (elemento “E”) tem função relacionada ao avanço do atuador</p><p>1.0, a numeração da válvula deverá iniciar com o mesmo número do atuador (1) e ter final par.</p><p>3. D. É uma válvula direcional que possui três posições e cinco vias de acesso de ar em cada uma,</p><p>ou seja, uma válvula 5/3 vias. A posição central da válvula não permite passagem de ar (centro</p><p>fechado), e ela possui pilotagens e molas em ambos os lados.</p><p>4. A. A utilização de contadores, normalmente, faz-se interessante em equipamentos que atuem</p><p>com a possibilidade de ciclo contínuo, ou seja, em rotinas de trabalho em que o equipamento</p><p>inicie sua sequência de trabalho e prossegue realizando-a, indefinidamente, ou até o aciona-</p><p>mento de um mecanismo que venha a pará-la.</p><p>5. E. Analisando o diagrama de movimentos, podemos observar que a válvula 1.1 está sem alimen-</p><p>tação de ar, e os fins-de-curso 1.3 e 1.6 estão invertidos sobre o atuador “B”. A seguir, podemos</p><p>analisar o diagrama contendo erros e, na sequência, o corrigido, com detalhes das intervenções</p><p>necessárias.</p><p>211</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>6. A. Os elementos apresentados são, na sequência, de cima para baixo, válvula reguladora de fluxo</p><p>unidirecional, válvula de simultaneidade, temporizador normalmente fechado, contador de ciclos.</p><p>UNIDADE 5</p><p>1. B. Como uma sequência indireta é caracterizada por ter os lados, após dividida ao meio, a res-</p><p>posta correta é a letra “d”.</p><p>B – C – A + C + A – B +</p><p>B C A ≠ C A B</p><p>212</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>2. D. O diagrama deve possuir, no avanço do atuador “A”, um rolete simples (2.2), no recuo de “B”,</p><p>um rolete escamoteável (1.3) e, no avanço de “B”, um rolete simples (2.3).</p><p>3. D. O número de setores de uma sequência indireta resolvida pelo método de cascata é igual</p><p>à divisão da sequência algébrica em termos que não possuam letras repetidas. O número de</p><p>válvulas que comandam uma cascata é sempre igual ao número de setores menos um.</p><p>A + B + B – C + C – D + D – A –</p><p>4. A. A resposta que atende ao correto preenchimento das lacunas é a que possui os termos “es-</p><p>camoteáveis”, “custo” e “facilidade de compreensão”.</p><p>5. B. Sempre que um fim de curso está ligado ao avanço de um elemento de trabalho, seu final</p><p>é par, e, se estiver relacionado ao retorno do elemento de trabalho, seu final será ímpar. Des-</p><p>ta forma, quando o atuador “A” avança, ele deve acionar o fim de curso 2.2, pois este precisa</p><p>avançar o atuador “B”. O atuador “B”, quando avança, deve acionar o fim de curso 1.3, já que</p><p>este iniciará o recuo de “A”. Seguindo estes princípios, temos o restante da numeração dos fins</p><p>de curso desta sequência.</p><p>6. E. As falhas na montagem do equipamento são resultantes da falta da alimentação de ar da</p><p>válvula direcional 2.1, do fim de curso 2.2, que deve ser escamoteável de retorno e do fim de</p><p>curso 2.3, que deve estar posicionado no avanço do atuador “C”.</p><p>UNIDADE 6</p><p>1. A retenção elétrica refere-se a um comando que permite uma bobina permanecer energizada,</p><p>por meio da utilização dos contatos auxiliares que estão no corpo do próprio dispositivo a que</p><p>pertence a bobina.</p><p>É utilizada quando há a necessidade de gerar um sinal, como o pulso de um botão, que será</p><p>momentâneo, e garantir que o elemento energizado permaneça energizado.</p><p>Já os intertravamentos são estruturas criadas com contatos auxiliares que habilitam, ou não,</p><p>o acionamento de bobinas. São utilizados, por exemplo, para evitar que duas bobinas sejam</p><p>acionadas, simultaneamente, a fim de evitar um curto entre fases.</p><p>2. Não, pois a chave final de curso não está no caminho que interromperá a retenção elétrica.</p><p>Seria necessário modificar a posição do final de curso se fosse desejado que ele desligasse o</p><p>comando, assim como apresentado na figura a seguir.</p><p>A + B + A – C + A + C – B – A –</p><p>2.2</p><p>1.3</p><p>3.2</p><p>1.4</p><p>3.3 1.5</p><p>2.3</p><p>0.6</p><p>Setor I Setor II Setor III Setor IV</p><p>213</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>3. A forma mais simples de evitar o acionamento simultâneo de duas ou mais bobinas é utilizando</p><p>o conceito de intertravamento elétrico, que, para o caso deste circuito, pode ser implementado,</p><p>utilizando contatos do tipo normal fechado para cada uma das bobinas, no caminho de ener-</p><p>gização da bobina contrária, como representado na figura a seguir.</p><p>214</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>4. Basta adicionar um botão do tipo NF, no ramo de energização do circuito. Na proposta repre-</p><p>sentada na figura a seguir, quando o botão B0 for acionado, todo o circuito será desenergizado.</p><p>5. O comando elétrico proposto está representado na figura a seguir.</p><p>215</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>A bobina de K1 (que energiza M1) é acionada, diretamente, pela ação do botão B1. Já a bobina</p><p>de K2 só será energizada se K1 estiver energizado, devido à presença do contato NA de K1,</p><p>antes da bobina de K2. E, quando K2 é energizado, a bobina do temporizador T0 é energizada,</p><p>simultaneamente, e, após três segundos, K3 será energizada. Qualquer um dos motores pode</p><p>ser desligado pelo acionamento dos botões B01, B02 e B03.</p><p>6. O comando elétrico proposto está representado na figura a seguir.</p><p>É possível verificar, no comando proposto, que, ao acionarmos o botão B1, a bobina K1 energiza e</p><p>retém o circuito ao mesmo tempo que a solenoide X+ é acionada. Quando o atuador X avança, seu</p><p>sensor magnético x1 é ativado, energizando o solenoide Y+, que aciona o sensor y1 ao avançar.</p><p>Assim, o contator K2 é acionado e, consequentemente, o solenoide Y+ é desenergizado, retor-</p><p>nando por mola e dando condição para que seu sensor y0 possa acionar K3, que desenergiza</p><p>K1 e, consequentemente, desenergiza também o solenoide X+, e, assim, o atuador X recua por</p><p>mola e encerra desligando o comando com o sensor x0, desenergizando K2 e K3.</p><p>UNIDADE 7</p><p>1. O arranjo dos atuadores e das válvulas é tal qual o que foi apresentado, previamente, na Figura</p><p>6, e podemos iniciar nossa análise para este comando a partir do comando já desenvolvido e</p><p>apresentado na Figura 2, observando que, agora, será necessário utilizar um relé para manter</p><p>o atuador B avançado quando o atuador A recuar, liberando o recuo de B somente quando o</p><p>sensor S0 for acionado. A adequação necessária ao comando está representada na Figura 9.</p><p>216</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés e solenoides.</p><p>2. O símbolo da válvula disponível, conforme descrição da atividade, está representado na Figura</p><p>10, sendo esta válvula uma representação de</p><p>uma válvula física com a qual será utilizado um</p><p>rolete escamoteável (final de curso de contato elétrico), que aciona no retorno do atuador.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra uma válvula eletropneumática com rolete acoplado.</p><p>Para facilitar a compreensão da atividade, uma válvula de 5/2 vias duplo solenoide e um rolete</p><p>escamoteável (neste caso acoplado em um bloco pneumático) estão presente na figura a seguir.</p><p>217</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra uma válvula eletropneumática e um rolete.</p><p>Uma vez que o rolete será acionado no retorno do atuador, preveremos o arranjo representado</p><p>na figura seguinte, no qual o rolete acionará o retorno do atuador A (movimento A-) quando for</p><p>detectado o recuo do atuador B.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra dois atuadores do tipo dupla ação, acionados por uma válvula do tipo 5/2 vias</p><p>duplo solenoide, e a outra do tipo 5/2 vias simples solenoide acionada, mecanicamente, por rolete escamoteável.</p><p>Quando o atuador B retorna à sua posição de recuo, o rolete escamoteável é acionado e, assim,</p><p>libera o recuo do atuador A, encerrando a sequência solicitada. O diagrama de comando corres-</p><p>pondente está representado na figura a seguir.</p><p>218</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés e solenoides.</p><p>3. Após analisar cada uma das sequências, conclui-se que: A+A-B+B-: sequência do tipo indireta.</p><p>A+A-B+B-: sequência do tipo indireta; correto, pois, ao dividirmos a sequência ao meio, ficamos</p><p>com repetição de letras em um mesmo lado e, adicionalmente, os termos gerados são diferen-</p><p>tes: AA | BB.</p><p>B+A+B-A-: sequência do tipo direta; correto, pois, ao dividirmos a sequência ao meio, ficamos</p><p>com dois termos iguais: BA | BA.</p><p>A+B+A-A+B-A-: sequência do tipo indireta; correto, pois, ao dividirmos a sequência ao meio,</p><p>ficamos com repetição de letras em um mesmo lado: ABA | ABA, o que classifica a sequência</p><p>como indireta.</p><p>A+B+C+A-C-B-: sequência do tipo direta; incorreto, pois, ao dividirmos a sequência ao meio,</p><p>ficamos com termos diferentes: ABC | ACB.</p><p>4. Para garantir que o comando de ciclo desligará, automaticamente, no caso de uma queda de</p><p>energia, podemos utilizar um circuito de retenção e, com um contato do relé auxiliar, habilitar</p><p>o ciclo, assim como representado na Figura 14.</p><p>219</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés, solenoides e botoeiras.</p><p>5. A sequência A+B+B-A- apresenta uma estrutura bastante comum que é empregada, amplamente,</p><p>na indústria, principalmente em processos mecânicos. Um exemplo de utilização desta sequên-</p><p>cia pode ser a automação de processos de furação de canos. Neste processo, um atuador faz</p><p>a fixação do cano a ser furado (atuador A movimento A+); em seguida, o elemento de furação</p><p>(furadeira ou ponteira térmica) avança (atuador B movimento B+).</p><p>Na sequência, o atuador B recua, concluindo, assim, o processo de furação seguido pelo recuo</p><p>do atuador A que libera o cano furado para a próxima etapa do processo.</p><p>Deve-se observar que a sequência de operações descrita anteriormente pode sofrer algumas</p><p>alterações, como precisar de uma temporização entre o avanço e o recuo do atuador B para</p><p>garantir, por exemplo, que a furação seja realizada, conforme padrão desejado.</p><p>Neste caso, podemos prever a utilização do temporizador no diagrama eletropneumático. Na</p><p>figura a seguir, apresenta-se o diagrama para gerar a sequência A+B+B-A- com temporização de</p><p>dois segundos entre o momento do avanço do atuador B e do seu retorno. Para este comando,</p><p>foram utilizadas somente válvulas do tipo 5/2 vias duplo solenoide.</p><p>220</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés, solenoides e botoeiras.</p><p>6. Como a atividade não limita o desenvolvimento do circuito a um tipo específico de válvula,</p><p>selecionaremos três válvulas 5/2 vias duplo solenoide, devido à característica de memória das</p><p>mesmas, com o arranjo que será utilizado representado na figura a seguir.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra três atuadores do tipo dupla ação acionados por válvulas do tipo 5/2 vias</p><p>duplo solenoide.</p><p>221</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Agora, para desenvolvermos o circuito eletropneumático, consideraremos que, devido à facilidade</p><p>de projeto, trabalharemos com uma sequência direta: A+B+C+A-B-C-. Assim, o circuito que realiza</p><p>a sequência definida está representado na figura a seguir, verificando que, devido à utilização</p><p>das válvulas de memória associadas com a sequência direta especificada, não foi necessária a</p><p>utilização de relés auxiliares.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobinas de relés, solenoides e botoeiras.</p><p>Para potencializar a capacidade de criar projetos de circuitos eletropneumáticos pelo método</p><p>intuitivo, proponho que você crie outras soluções para esta atividade. Modifique a sequência e</p><p>os tipos de válvulas utilizados, como implementar a sequência indireta A+B+A-C+C-B-, utilizando</p><p>válvulas sem memória.</p><p>222</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>UNIDADE 8</p><p>1. Uma vez que o método utilizado é o da minimização de contatos, e que a sequência de aciona-</p><p>mento foi dividida em cinco grupos, precisaremos de 5 - 1 = 4 relés auxiliares para implementar</p><p>a cascata. O diagrama correspondente está presente na figura a seguir, onde é possível observar</p><p>a presença dos contatos correspondentes aos quatro relés auxiliares K1, K2, K3 e K4. Ainda, o</p><p>contato do relé K1, assim como apresentado no caso, para três grupos (Figura 2) mantém sempre</p><p>o último grupo energizado antes que o comando seja iniciado.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos do tipo NA e NF.</p><p>2. Ao analisarmos a proposta da nova sequência, verificamos que ela foi alterada na etapa de</p><p>recuo dos atuadores com os movimentos de recuo do atuador A e do atuador B, sendo reali-</p><p>zados ao mesmo tempo (B-A-). De qualquer forma, a sequência continua tendo dois grupos de</p><p>acionamento, nos quais grupo I = A+B+ e grupo II = (B-A-). A tabela a seguir apresenta a nova</p><p>sequência de passos prevista.</p><p>Passo Comando Acionamento</p><p>1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I</p><p>2 Energização do grupo I A+</p><p>3 Sensor S1 B+</p><p>4 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II</p><p>5 Energização do grupo II (B-A-)</p><p>6 Sensor S0 ou S2 Fim do ciclo</p><p>223</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Conforme descrito no último passo da tabela, o sensor S0 ou o sensor S2 (o que for acionado</p><p>primeiro desenergizará as solenoides de recuo (Y2 e Y4). Neste caso, não devemos confundir o</p><p>termo “ou” – o qual indica que qualquer um dos dois sensores que for acionado desativará as</p><p>solenoides - com a implementação série dos contatos dos sensores no circuito (o que se carac-</p><p>teriza como uma lógica “E” (AND). O diagrama eletropneumático correspondente está presente</p><p>na figura a seguir.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>Podemos verificar, na figura, que em relação ao diagrama da sequência original (apresentado</p><p>na Figura 5) somente foi necessário alterar a lógica de acionamento do recuo dos atuadores no</p><p>grupo II. Já a cascata elétrica em si permaneceu inalterada uma vez que o número de grupos</p><p>não foi modificado.</p><p>3. Iniciamos nossa solução analisando a sequência A+B+A-A+B-A-, a qual é do tipo indireta sendo</p><p>dividida em quatro grupos: A+B+ | A- | A+B- |A-. O arranjo dos atuadores e das válvulas é o</p><p>mesmo apresentado, previamente, na Figura 4. A sequência de acionamentos está descrita na</p><p>tabela seguir.</p><p>Passo Comando Acionamento</p><p>1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo IV para o grupo I</p><p>2 Energização do grupo I A+ (1ª avanço do atuador A)</p><p>3 (1ª atuação) Sensor S1 B+</p><p>4 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para</p><p>o grupo II</p><p>5 Energização do grupo II A- (1ª recuo do atuador A)</p><p>224</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Passo Comando Acionamento</p><p>6 (1ª atuação) Sensor S0 Alterna alimentação do grupo II para o grupo III</p><p>7 Energização do grupo III A+ (2ª avanço do atuador A)</p><p>8 (2ª atuação) Sensor S1 B-</p><p>9 Sensor S2 Alterna alimentação do grupo III para o grupo</p><p>IV</p><p>10 Energização do grupo IV A- (2ª recuo do atuador A)</p><p>11 (2ª atuação) Sensor S0 Fim do ciclo</p><p>Tomando como base os passos indicados na tabela, desenvolvemos a cascata e as lógicas de</p><p>intertravamento necessárias, obtendo o diagrama representado na figura a seguir.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>4. Os passos que devem ser seguidos para executar a sequência não mudam, sendo assim, po-</p><p>demos reutilizar a tabela anterior como orientação. Ainda, o esquema de acionamento dos</p><p>relés auxiliares não será modificado já que eles implementam a sequência de acionamento das</p><p>eletroválvulas. Por fim, a modificação necessária ocorre nos intertravamentos de acionamento</p><p>das eletroválvulas que, agora, são duas em vez das quatro anteriores. O novo diagrama com as</p><p>modificações necessárias está apresentado na figura a seguir.</p><p>225</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>5. Podemos tomar como base para o desenvolvimento deste diagrama aquele que foi apresentado</p><p>na Figura 9, observando que, agora, em vez de um solenoide para acionar, serão dois solenoi-</p><p>des. Os passos necessários para executar a sequência são os mesmos da tabela anterior, e o</p><p>diagrama desenvolvido está apresentado na figura a seguir.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>226</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>6. O método da minimização de contatos permite a obtenção de um circuito com um número me-</p><p>nor de relés auxiliares, sendo este número inferior em uma unidade ao número de grupos de</p><p>acionamento. Ainda, o método garante que a cascata elétrica é sempre idêntica para o mesmo</p><p>número de grupos.</p><p>O método da maximização de contatos, por sua vez, busca um acionamento com maior segurança</p><p>e de forma sequencial, garantindo que cada acionamento só ocorre após um acionamento ante-</p><p>rior, utilizando, para isto, um número de relés auxiliares superior em uma unidade em relação</p><p>ao número de grupos de acionamento.</p><p>UNIDADE 9</p><p>1. A utilização de um controlador lógico programável para comandar um circuito eletropneumático</p><p>traz a vantagem de permitir a alteração da lógica da sequência criada de forma rápida, bastan-</p><p>do modificar o diagrama ladder (software) sem que exista readequação física no cabeamento.</p><p>2. A sequência solicitada é obtida com a utilização de dois temporizadores do tipo TON, os quais</p><p>efetuam a temporização após o avanço de A (A+) e do avanço de B (B+), assim, o primeiro</p><p>temporizador TON_0 é acionado pelo sensor S1, e o segundo temporizador pelo sensor S3. O</p><p>diagrama ladder correspondente está na figura a seguir.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas, verticalmente, gerando o</p><p>formato de uma “escada”, e, nos “degraus” da escada, estão representados contatos, bobinas e um temporizador.</p><p>227</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>3. Neste caso, como não utilizaremos o contato de detecção de borda de subida (R_TRIG), no mo-</p><p>mento em que o contato “start” for ativado já ocorre um incremento da contagem. Assim temos</p><p>que prever uma contagem a mais no valor de preset (PV), ou seja, como queremos realizar três</p><p>contagens da sequência, programamos o contador para realizar quatro contagens, assim como</p><p>pode ser observado na figura a seguir. Ainda, é possível verificar na figura que o recuo do atuador</p><p>(A-) só ocorre dois segundos após o movimento de avanço (A+) que foi detectado pelo sensor S1.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de linhas horizontais distribuídas, verticalmente, gerando o for-</p><p>mato de uma “escada”, e, nos “degraus” da escada, estão representados contatos, bobinas, temporizador e contador.</p><p>4. Os passos para execução da sequência A+B+(B-A-) estão descritos na tabela a seguir.</p><p>Passo Comando Acionamento</p><p>1 Botão B1 Alterna alimentação do grupo II para o grupo I</p><p>2 Energização do grupo I A+</p><p>3 Sensor S1 B+</p><p>4 Sensor S3 Alterna alimentação do grupo I para o grupo II</p><p>5 Energização do grupo II (B-A-)</p><p>6 Sensor S0 ou S2 Fim do ciclo</p><p>Seguindo os passos da tabela, desenvolvemos o diagrama ladder apresentado na figura anterior.</p><p>228</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos e solenoides.</p><p>5. A alteração necessária é simples, sendo realizada com a utilização de um temporizador do tipo</p><p>TON, na linha 3 do diagrama ladder, uma vez que, nesta linha, ocorre a transição entre os gru-</p><p>pos de acionamento, iniciados após o movimento de avanço do atuador B (B+). A modificação</p><p>proposta está na figura a seguir.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de bobinas, contatos elétricos, solenoides e um temporizador.</p><p>229</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>FI</p><p>R</p><p>A</p><p>S</p><p>U</p><p>A</p><p>S</p><p>R</p><p>ES</p><p>P</p><p>O</p><p>ST</p><p>A</p><p>S</p><p>6. Uma vez que o acionamento de todos os sensores deve ser contabilizado, eles serão utilizados</p><p>em paralelo na entrada do contador, ou seja, qualquer um dos sensores pode incrementar a</p><p>contagem. Ainda, é necessário utilizar um pulso de detecção de borda de subida para cada con-</p><p>tador, pois, caso contrário, como cada um dos sensores está ativo a cada momento, o contador</p><p>não incrementará.</p><p>A Figura a seguir mostra a implementação no diagrama ladder, observe que, neste caso, não</p><p>foi previsto o reset do contador, o qual poderia ser realizado pelo operador do sistema, por</p><p>exemplo, após verificar a sinalização.</p><p>Descrição de Imagem: a figura mostra um conjunto de contatos elétricos, bobina e um contador.</p><p>230</p><p>M</p><p>EU</p><p>E</p><p>SP</p><p>A</p><p>Ç</p><p>O</p><p>231</p><p>M</p><p>EU</p><p>E</p><p>SP</p><p>A</p><p>Ç</p><p>O</p><p>232</p><p>M</p><p>EU</p><p>E</p><p>SP</p><p>A</p><p>Ç</p><p>O</p><p>Conceitos Físicos e Matemáticos</p><p>Automação Industrial - Conceitualizações</p><p>Dimensionamento de Elementos de Trabalho e Cálculos de Perda de Carga</p><p>Diagrama de Movimento I</p><p>Diagramas de Movimento II</p><p>Introdução aos Comandos Elétricos</p><p>Sequências diretas: Método Intuitivo</p><p>Sequências indiretas: Método de Minimização de contatos (Cascata Elétrica) e Método de maximização de contatos (passo a passo)</p><p>Introdução à Programação de Controladores Lógicos Programáveis</p><p>_GoBack</p><p>_GoBack</p><p>_GoBack</p><p>_GoBack</p><p>_GoBack</p><p>_GoBack</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_GoBack</p><p>_GoBack</p><p>Button 5:</p><p>Botão 7:</p><p>Botão 6:</p><p>Botão 8:</p><p>Botão 9:</p><p>as</p><p>grandezas fundamentais nos permite compreender um pouco melhor o universo de conceitos que</p><p>cercam a vida profissional de um engenheiro.</p><p>A apresentação de resultados numéricos sempre necessita ser bem avaliada. Na engenharia, dispomos</p><p>de recursos que nos auxiliam neste processo. Uma das estratégias que utilizamos é a representação por</p><p>meio dos múltiplos e submúltiplos, conforme pode ser visualizado no Quadro 3.</p><p>Unidade de Referência</p><p>Múltiplo Abreviatura (Simbologia) Correspondência</p><p>Giga G 1.000.000.000 x unidade</p><p>Mega M 1.000.000 x unidade</p><p>Kilo k 1.000 x unidade</p><p>Hecto he 100 x unidade</p><p>Deca da 10 x unidade</p><p>Considerando a pressão atmosférica equivalente a 1 bar (1kgf/cm2), podemos supor que, a</p><p>cada cm2 de nosso corpo, temos uma força equivalente a 1kgf tendendo a esmagar o mesmo.</p><p>Como a área superficial de um ser humano é, consideravelmente, maior do que poucos cm2,</p><p>podemos imaginar que temos, constantemente, uma grande força tentando nos comprimir,</p><p>contudo ela encontra resistência natural em nosso corpo, ou seja, uma pressão interna que se</p><p>opõe à pressão atmosférica. A pressão sanguínea que possuímos é gerada pela nossa “bomba”</p><p>biológica, nosso coração. Contudo quem define a pressão a ser bombeado o sangue em nos-</p><p>so sistema é nosso cérebro, auxiliado pelo nosso sensor natural responsável por mensurar a</p><p>pressão que nos cerca, ou seja, a nossa pele. Em resumo, a pele detecta a pressão ambiente,</p><p>passa esta informação para nosso cérebro, que, por sua vez, ajusta a pressão a ser bombeado</p><p>o sangue pelo nosso coração a fim de manter certo equilíbrio. Quaisquer problemas que um</p><p>ser vivo venha a apresentar em um desses sistemas, possivelmente, apresentará problemas</p><p>de pressão (alta ou baixa). Nosso organismo é um incrível projeto de automação, pelo menos,</p><p>na visão da engenharia.</p><p>20</p><p>UNICESUMAR</p><p>Submúltiplo</p><p>Deci d Décima parte da unidade (10-1)</p><p>Centi c Centésima parte da unidade (10-2)</p><p>Mili m Milésima parte da unidade (10-3)</p><p>Micro μ Milionésima parte da unidade (10-6)</p><p>Pico P Bilionésima parte da unidade (10-9)</p><p>Quadro 3 - Simbologia e Fatores de Multiplicação e Divisão de Números / Fonte: o autor.</p><p>Juntamente com a aplicação dos conceitos de múltiplos e submúltiplos, temos a notação científica</p><p>que nos orienta a apresentarmos números por meio da aplicação de um fator de redução, baseado em</p><p>expoente decimal, tendo como resultado a redução do elemento a um número compreendido entre</p><p>1 (inclusive) e 10 (exclusive).</p><p>01. EXEMPLO 299 792 458 2 997 10</p><p>8</p><p>. . ,= x</p><p>02. EXEMPLO 0 000 000 016 020 1 602 10</p><p>8</p><p>, . . . ,� �x</p><p>Por fim, a conversão de unidades é fundamental em nossos estudos e deve ser considerada sempre que</p><p>se fizer necessário. A seguir há exemplos de aplicação deste conceito que, por mais simples que possam</p><p>parecer, podem causar muita dor de cabeça caso sejam aplicados, incorretamente.</p><p>Conhecer os fundamentos dos processos de conversão de unidades é de suma importância</p><p>para um profissional de engenharia e necessita de atenção especial por nos atrair a realizar</p><p>cálculos mentalmente e, por isto, proporcionar riscos de cometermos erros que podem ter</p><p>grande influência na segurança e nos valores envolvidos no projeto. Como profissional de en-</p><p>genharia acredito ser de suma importância exercitarmos nosso cérebro realizando cálculos,</p><p>mentalmente, contudo, termos o bom senso de conferirmos os resultados utilizando uma</p><p>calculadora é de grande importância.</p><p>Compreendido entre 1 e 10.</p><p>21</p><p>UNIDADE 1</p><p>A utilização de tabelas para auxiliar conversões de unidades torna-se fundamental para minimizarmos</p><p>riscos de erros de cálculos. Para um engenheiro experiente, é importante considerá-las sempre que</p><p>conversões se fizerem necessárias, sempre se policiando para não deixar que uma possível soberba o</p><p>faça acreditar em cálculos mentais, apenas.</p><p>Para convertemos elementos relacionados a distâncias, áreas e volumes, podemos utilizar os modelos</p><p>a seguir para nortear nossos cálculos.</p><p>km</p><p>quilômetro</p><p>hm</p><p>hectômetro</p><p>dam</p><p>decâmetro</p><p>m</p><p>metro</p><p>dcm</p><p>decímetro</p><p>cm</p><p>centímetro</p><p>mm</p><p>milímetro</p><p>Quadro 4 - Comprimento / Fonte: o autor.</p><p>Exemplos:</p><p>a) 1 m  100 cm  1.102 cm</p><p>b) 1 m  0,001 km  1.10-3 km</p><p>c) 105 dam  105.000 cm  1,05.105 cm</p><p>d) 12 mm  0,00012 hm  1,2.10-4 hm</p><p>e) 5,3 hm  53.000 cm  5,3.104 cm</p><p>km</p><p>quilômetro</p><p>hm</p><p>hectômetro</p><p>dam</p><p>decâmetro</p><p>m</p><p>metro</p><p>dcm</p><p>decímetro</p><p>cm</p><p>centímetro</p><p>mm</p><p>milíme-</p><p>tro</p><p>1 0 0</p><p>0 0 0 1</p><p>Caro(a) aluno(a), este é o momento que proponho para ouvir o nosso</p><p>primeiro Podcast em que serão abordados conceitos relacionados à</p><p>área de fluídos, às leis físicas que os regem e a como a matemática</p><p>pode dar suporte a esta área do conhecimento.</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6770</p><p>22</p><p>UNICESUMAR</p><p>km</p><p>quilômetro</p><p>hm</p><p>hectômetro</p><p>dam</p><p>decâmetro</p><p>m</p><p>metro</p><p>dcm</p><p>decímetro</p><p>cm</p><p>centímetro</p><p>mm</p><p>milíme-</p><p>tro</p><p>1 0 5 0 0 0</p><p>0 0 0 0 1 2</p><p>5 3 0 0 0</p><p>Quadro 5 - Conversão de unidades de distância / Fonte: o autor.</p><p>km2</p><p>quilômetro2</p><p>hm2</p><p>hectômetro2</p><p>dam2</p><p>decâmetro2</p><p>m2</p><p>metro2</p><p>dcm2</p><p>decímetro2</p><p>cm2</p><p>centímetro2</p><p>mm2</p><p>milímetro2</p><p>Quadro 6 - Área / Fonte: o autor.</p><p>Exemplos:</p><p>1 m2  10.000 cm2  1.104 cm2</p><p>1 m2  0,000001 km2  1.10-6 km2</p><p>75 dam2  7.500.000.000 mm2  7,5.109 mm2</p><p>4,2 hm2  42.000 m2  4,2.104 m2</p><p>6,8 cm2  0,00068 m2  6,8.10-4 m2</p><p>km2</p><p>quilômetro2</p><p>hm2</p><p>hectômetro2</p><p>dam2</p><p>decâmetro2</p><p>m2</p><p>metro2</p><p>dcm2</p><p>decímetro2</p><p>cm2</p><p>centímetro2</p><p>mm2</p><p>milímetro2</p><p>1 0 0 0 0</p><p>0 0 0 0 0 0 1</p><p>7 5 0 0 0 0 0 0 0 0</p><p>4 2 0 0 0</p><p>0 0 0 0 6 8</p><p>Quadro 7 - Conversão de unidades de área / Fonte: o autor.</p><p>km3</p><p>quilômetro3</p><p>hm3</p><p>hectômetro3</p><p>dam3</p><p>decâmetro3</p><p>m3</p><p>metro3</p><p>dcm3</p><p>decímetro3</p><p>cm3</p><p>centímetro3</p><p>mm3</p><p>milímetro3</p><p>Quadro 8 - Volume / Fonte: o autor.</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>,,</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>23</p><p>UNIDADE 1</p><p>Exemplos:</p><p>1 m3  1.000.000 cm3  1.106 cm3</p><p>1 m3  0,000000001 km3  1.10-9 km3</p><p>92 dam3  92.000 m3  9,2.104 m3</p><p>357 hm3  357.000.000.000 dcm3  3,57.1011 dcm3</p><p>14,4 cm3  0,0000144 m3  1,44.10-5 m3</p><p>km3</p><p>quilômetro3</p><p>hm3</p><p>hectômetro3</p><p>dam3</p><p>decâmetro3</p><p>m3</p><p>metro3</p><p>dcm3</p><p>decímetro3</p><p>cm3</p><p>centímetro3</p><p>mm3</p><p>milímetro3</p><p>1 0 0 0 0 0 0</p><p>0 0 0 0 0 0 0 0 0 1</p><p>9 2 0 0 0</p><p>3 5 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0</p><p>0 0 0 0 0 1 4 4</p><p>Quadro 9 - Conversão de unidades de volume / Fonte: o autor.</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>, ,</p><p>Como complemento aos nossos estudos, indico um vídeo sobre o</p><p>funcionamento de um submarino brasileiro. Como este depende de</p><p>conceitos relacionados a fluidos líquidos e gasosos para garantir seu</p><p>desempenho, encaixa-se, perfeitamente, aos conteúdos desenvolvi-</p><p>dos neste capítulo.</p><p>Em SHP (Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos), são aplicados muitos conceitos matemáticos e físicos</p><p>para o correto dimensionamento dos elementos e da funcionalidade do sistema. As características</p><p>construtivas e de trabalho de qualquer equipamento que venha a depender de fluidos pneumáticos ou</p><p>hidráulicos impactará em diversos aspectos de um projeto. Por exemplo, se estivermos dimensionan-</p><p>do uma grua hidráulica, precisaremos estar atentos aos ângulos de inclinação a que sua haste poderá</p><p>ser submetida, caso contrário o sistema inteiro poderá colapsar e causar sérios danos a quem estiver</p><p>próximo do equipamento. Já na pneumática, as velocidades envolvidas nos processos podem ser, ex-</p><p>tremamente, elevadas, sendo necessários rígidos protocolos de segurança que garantam a minimização</p><p>de riscos para quem estiver envolvido no processo de trabalho destes equipamentos.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6771</p><p>24</p><p>M</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>M</p><p>EN</p><p>TA</p><p>L</p><p>Vamos verificar o nível de aprendizado obtido? Tente resolver a atividade a seguir e avalie seus</p><p>conhecimentos. Caso necessário, revise os conceitos trabalhados, utilizando o material apresen-</p><p>tado, ou busque mais informações consultando sites que abordem os assuntos.</p><p>Conceitos</p><p>Físicos e</p><p>Matemáticos</p><p>Trigonometria</p><p>Grandezas Físicas</p><p>Conversões</p><p>de Unidades</p><p>Conceitos e Características</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos, à esquerda, um retângulo contendo em seu interior a escrita Conceitos</p><p>Físicos e Matemáticos. Deste quadro saem, pela direita, três setas apontando cada</p><p>uma para um retângulo, sendo</p><p>que estes possuem, respectivamente, de cima para baixo, em seu interior, as seguintes escritas: Grandezas Físicas,</p><p>Trigonometria, Conversões de Unidades. E, por fim, na extrema direita da figura, são solicitados o preenchimento</p><p>de conceitos e características de cada um dos itens apontados nos quadros anteriores.</p><p>25</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>1. Um fio será esticado do topo de um prédio até um ponto no chão, conforme indica</p><p>a figura. Considerando sen 32º = 0,529; cos 32º = 0,848 e tg 32º = 0,624, determine o</p><p>comprimento do fio.</p><p>Fonte: o autor</p><p>a) 4322 cm.</p><p>b) 775 dcm.</p><p>c) 49,52 m.</p><p>d) 53600 mm.</p><p>e) 1,77 hm.</p><p>2. A diagonal “d" de um retângulo cujos lados medem 8 cm e 6 cm é:</p><p>Fonte: o autor.</p><p>a) 7 cm.</p><p>b) 8 cm.</p><p>c) 9 cm</p><p>d) 10 cm</p><p>e) 11 cm.</p><p>26</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>3. Um poste é preso por cabos fixos no solo. Considere o terreno como sendo plano e ho-</p><p>rizontal. Se A está a 3 m da base B, e C está a 4 m de altura, o comprimento do cabo é:</p><p>Fonte: o autor.</p><p>a) 3 m.</p><p>b) 4 m.</p><p>c) 5 m.</p><p>d) 6 m.</p><p>e) 7 m.</p><p>4. As unidades fundamentais que compõem o conceito de pressão são:</p><p>a) Massa, temperatura, intensidade de corrente elétrica.</p><p>b) Comprimento, intensidade luminosa, quantidade de matéria.</p><p>c) Massa, comprimento, tempo.</p><p>d) Comprimento, temperatura, tempo.</p><p>e) Tempo, intensidade de corrente elétrica, temperatura.</p><p>27</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>5. As unidades fundamentais que compõem o conceito de vazão são:</p><p>a) Massa e temperatura.</p><p>b) Comprimento e tempo.</p><p>c) Massa e comprimento.</p><p>d) Comprimento e temperatura.</p><p>e) Tempo e intensidade de corrente elétrica.</p><p>6. Jogos de dados são muito comuns entre crianças. Aproximadamente, um dado comu-</p><p>mente utilizado em jogos possui volume de 1 cm3. Se considerarmos uma caixinha de</p><p>leite que possui capacidade para 1 litro de produto, pergunta-se: quantos dados com</p><p>volume de 1 cm3 poderiam ser armazenados na mesma?</p><p>a) 100.</p><p>b) 500.</p><p>c) 1.000.</p><p>d) 5.000.</p><p>e) 10.000.</p><p>28</p><p>M</p><p>EU</p><p>E</p><p>SP</p><p>A</p><p>Ç</p><p>O</p><p>2</p><p>Nesta Unidade, abordaremos aspectos históricos da evolução da</p><p>ciência que definiram alguns dos pilares da automação industrial</p><p>moderna. É importante observarmos como áreas que há pouco</p><p>tempo eram estudadas, de forma independente, conseguiram ser</p><p>aproximadas e, em conjunto, expandiram de forma imensurável o</p><p>universo de conhecimentos que profissionais podem vir a agregar</p><p>em seu currículo.</p><p>Automação Industrial -</p><p>Conceitualizações</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>30</p><p>UNICESUMAR</p><p>Empresas que utilizam da pneumática como forma de energia em determinadas etapas de seu processo</p><p>produtivo, normalmente, trabalham com pressões próximas de seis a sete vezes a atmosférica. Para</p><p>termos uma ideia se este valor é significativo, em comparação com a pressão média que colocamos no</p><p>pneu de um automóvel, você acredita que este valor é maior ou menor?</p><p>O curso de Engenharia Mecânica abre-nos um horizonte de incontáveis possibilidades para dire-</p><p>cionarmos nossas carreiras. Uma das mais promissoras áreas é a da automação industrial. Apesar de</p><p>muitos creditarem os avanços tecnológicos a áreas, como a eletricidade e a eletrônica, nenhum equi-</p><p>pamento automatizado que execute alguma atividade que gere resultados físicos (produto) funciona</p><p>sem componentes mecânicos. E os mais representativos da área de automação industrial relacionados</p><p>à mecânica são os atuadores e motores pneumáticos e hidráulicos bem como os demais elementos</p><p>que compõem estes sistemas. Falando, especificamente, da pneumática, é uma tecnologia que está</p><p>difundida em nosso cotidiano, de consultório odontológicos a mecânicas e, mesmo assim, sofre com</p><p>problemas gerados pela falta de conhecimento aprofundado por quem a utiliza, gerando desperdício</p><p>ou mesmo riscos à integridade física constantes. Desta forma, conhecer alguns dos princípios básicos</p><p>deste universo auxiliará na compreensão dos conceitos específicos que abordaremos mais adiante e</p><p>impactará no desempenho que promoverá quando solicitado.</p><p>Voltando nossa atenção para a pneumática, um dos pilares da automação mecânica, temos como</p><p>elemento essencial para seu funcionamento o ar pressurizado. Considerando que temos a pressão</p><p>atmosférica próxima de 2</p><p>kgf1 1 barcm  e 1 bar 14,7 psi (pound-square-inch ou libra por pole-</p><p>gada quadrada), qual é a pressão de calibração do pneu de um carro de passeio, em bar, normalmente,</p><p>calibrada em postos de combustíveis? Se fizéssemos uma comparação com a pressão indicada para</p><p>calibração de um pneu de uma bicicleta, em qual dos veículos teríamos que pôr maior pressão?</p><p>31</p><p>UNIDADE 2</p><p>Em uma rápida pesquisa na internet ou mesmo em consulta a um posto de combustíveis, você</p><p>identifica que a pressão recomendada para pneus de carros de passeio gira entre 28 psi e 32 psi.</p><p>Como vimos anteriormente, 1 bar 14,7 psi , o que nos dá uma variação de pressão entre 1,9 bar e</p><p>2,17 bar. Em outras palavras, uma pressão próxima do dobro da atmosférica garante a performance</p><p>dos pneus de carros de passeio e nos dá a segurança necessária para sua condução. Porém a pressão</p><p>depende da força de aplicação da carga e da área de contato a qual a submetemos e, desta forma,</p><p>como temos uma área de contato bem menor em um pneu de uma bicicleta, por exemplo, precisa-</p><p>mos compensar com o aumento da pressão para mantermos a capacidade de suportar cargas sem</p><p>comprometermos a funcionalidade do equipamento.</p><p>DIÁRIO DE BORDO</p><p>Sistemas hidráulicos e pneumáticos abrangem uma área do conhecimento ligada ao universo da me-</p><p>cânica e da automação industrial. Historicamente, estima-se que estudos relacionados à área mecânica</p><p>tiveram origem próxima a 2700 a.C., por meio da observação da movimentação de astros e, por con-</p><p>sequência, do surgimento dos primeiros calendários, na Mesopotâmia (Figura 1).</p><p>32</p><p>UNICESUMAR</p><p>Gad</p><p>Shimeon</p><p>Virgem</p><p>Elul</p><p>Ação</p><p>Efraim</p><p>Libra</p><p>Tishrei</p><p>Tato</p><p>M</p><p>en</p><p>as</p><p>he</p><p>Escorpião</p><p>Cheshvan</p><p>Olfato</p><p>Binyamin</p><p>Sag</p><p>itá</p><p>rio Kisl</p><p>ev</p><p>Sono</p><p>Dan</p><p>Ca</p><p>pr</p><p>ic</p><p>ór</p><p>ni</p><p>o</p><p>Te</p><p>ve</p><p>t Ira</p><p>Asher</p><p>Aq</p><p>uá</p><p>rio</p><p>Sh</p><p>ev</p><p>at</p><p>Co</p><p>m</p><p>er</p><p>Peixe</p><p>s</p><p>Adar</p><p>Riso</p><p>Áries</p><p>Nissan</p><p>Fala</p><p>Naftall</p><p>Yehudá</p><p>Yi</p><p>ss</p><p>ac</p><p>ha</p><p>r</p><p>Zevulun</p><p>Touro</p><p>Iyar</p><p>Pensamento</p><p>Gêm</p><p>eosSivanAndar</p><p>Reuven</p><p>Câncer</p><p>Tam</p><p>uz</p><p>Visão</p><p>Leão</p><p>Av</p><p>Audição</p><p>Figura 1 - Calendário judaico baseado em conceitos antigos / Fonte: Templo dos Anjos (2021).</p><p>Descrição da Imagem: na figura, está representado um calendário circular onde temos, nas extremidades, os signos</p><p>utilizados no horóscopo ocidental (Touro, Gêmeos, Câncer, Leão etc.) e em círculos circunscritos ao anterior temos</p><p>divisões equivalentes que representam características que podem estar associadas a quem nasceu em determinada</p><p>data. Alguns termos estão em uma língua desconhecida.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem apresentada, temos um esboço da ima-</p><p>gem de Aristóteles, já com uma idade que demonstra experiência de vida.</p><p>Figura 2 - Representação de Aristóteles</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos um esboço do filósofo e cientista</p><p>Arquimedes, ostentando uma grande barba e aparentando estar em um</p><p>pensamento profundo.</p><p>Figura 3 - Representação de Arquimedes</p><p>33</p><p>UNIDADE 2</p><p>Prosseguindo na história da</p><p>mecânica, temos, na Grécia</p><p>Antiga, o surgimento de Aris-</p><p>tóteles (384-322 a.C.), conhe-</p><p>cido como grande pensador e</p><p>estudioso dos movimentos de</p><p>corpos (Figura 2).</p><p>Em um período próximo,</p><p>temos o aparecimento de outra</p><p>grande mente de nossa histó-</p><p>ria, Arquimedes (287-212 a.C.),</p><p>sendo responsável por conhe-</p><p>cimentos nas áreas de estática</p><p>e hidrostática (Figura 3).</p><p>Somente por volta do século</p><p>XV que a humanidade voltou a</p><p>ter avanços significativos. Ga-</p><p>lileu Galilei (1564-1642 d.C.)</p><p>introduziu conceitos relaciona-</p><p>dos ao estudo do movimento</p><p>uniforme e de pêndulos, sendo</p><p>de grande importância para di-</p><p>recionar, uma vez mais, a luz da</p><p>ciência para a pesquisa e avan-</p><p>ços que se tornaram importantes</p><p>para a posteridade (Figura 4).</p><p>Galileu veio a falecer no ano</p><p>de 1642, ano anterior em que</p><p>nasceu Isaac Newton (1643-</p><p>1727), tido como uma das maio-</p><p>res mentes que nosso mundo já</p><p>conheceu. Isaac Newton (Figura</p><p>5) tornou-se notório em áreas</p><p>do conhecimento distintas,</p><p>como em Filosofia, Matemática</p><p>e Física. Foi o criador do livro</p><p>Princípios Matemáticos da Fi-</p><p>losofia Natural.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos a representação de Galileu em</p><p>idade mais avançada e olhando, fixamente, para quem o observa.</p><p>Figura 4 - Representação de Galileu</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos a representação de Isaac Newton</p><p>segurando uma maçã. Referência a lendária história de como esta ilustre</p><p>personalidade obteve a ideia sobre a gravidade e as teorias que a circundam.</p><p>Figura 5 - Representação de Isaac Newton</p><p>34</p><p>UNICESUMAR</p><p>Por fim, neste nosso rápido</p><p>flerte com a história, caro(a)</p><p>aluno(a), temos, no início do</p><p>século XX, Albert Einstein</p><p>(1879-1955), revolucionando</p><p>o estudo da física e lançando</p><p>um olhar especial aos átomos,</p><p>tempo e espaço. Com sua ge-</p><p>nialidade conseguiu direcio-</p><p>nar o mundo da ciência a</p><p>descobe rtas que trouxeram (e</p><p>ainda trazem) consequências</p><p>em diversas áreas do conheci-</p><p>mento humano.</p><p>Após este breve histórico,</p><p>passando por algumas das per-</p><p>sonalidades mais marcantes</p><p>de nossa história e que, direta</p><p>ou indiretamente, impactaram</p><p>nos avanços da área mecânica e,</p><p>por conseguinte, da automação</p><p>industrial, podemos lançar um</p><p>olhar um pouco mais aprofun-</p><p>dado aos conhecimentos que</p><p>estarão permeando a discipli-</p><p>na de SHP. De uma forma mais</p><p>dinâmica e simples de se com-</p><p>preender, podemos analisar as</p><p>principais disciplinas que cer-</p><p>cam o universo da mecânica na</p><p>imagem abaixo (Figura 7).</p><p>Descrição da Imagem: na imagem,</p><p>temos a representação de Albert Eins-</p><p>tein em idade mais avançada, apre-</p><p>sentando seus cabelos despenteados</p><p>e um olhar instigante fixo à frente.</p><p>Figura 6 - Representação de Albert Einstein</p><p>35</p><p>UNIDADE 2</p><p>Mecânica</p><p>Mecanismos</p><p>Pneumática</p><p>Hidráulica</p><p>Metrologia</p><p>Elementos</p><p>de Máquinas</p><p>Desenho Técnico</p><p>Projeto</p><p>Manutenção</p><p>Industrial</p><p>Fenômenos</p><p>de Transporte</p><p>Figura 7 - Áreas de estudo da Mecânica / Fonte: o autor.</p><p>Vale lembrarmos que a disciplina de SHP não se resume apenas a conceitos mecânicos, muitos dos</p><p>conceitos que trataremos terão embasamento nas áreas elétrica e eletrônica, com a energização e</p><p>programação de CLPs, por exemplo. Com esta integração de áreas, podemos expandir nosso leque de</p><p>oportunidades, como apresentado na imagem a seguir(Figura 8).</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos um círculo central com a palavra Mecânica e, ao seu redor, temos algumas</p><p>das disciplinas estudas no curso de Engenharia Mecânica (Mecanismos, Elementos de Máquinas, Pneumática, Hidráulica,</p><p>Metrologia, Fenômenos de Transporte, Manutenção Industrial e Desenho Técnico – Projeto).</p><p>36</p><p>UNICESUMAR</p><p>O surgimento da indústria automatizada no Brasil, de certa forma,</p><p>é recente se compararmos a outros países. Contudo, é importante</p><p>sabermos de onde viemos para planejarmos melhor onde pretende-</p><p>mos chegar. Neste vídeo, poderão ter um vislumbre de como uma</p><p>empresa automotiva funcionava próximo de meio século atrás.</p><p>Mecânica Elétrica</p><p>El</p><p>et</p><p>ro</p><p>m</p><p>ec</p><p>ân</p><p>ic</p><p>a</p><p>Práticas de Oficina</p><p>SHP</p><p>Eletricidade</p><p>- Conceitos</p><p>- Dimensionamento</p><p>- Especificações</p><p>- Teoria e Prática</p><p>- Projeto</p><p>Máquinas Hidráulicas</p><p>Máquinas de Fluxo</p><p>Figura 8 - Integração entre Mecânica e Elétrica / Fonte: o autor.</p><p>A integração da elétrica a uma área que, até então, era, essencialmente, mecânica, oportunizou grandes</p><p>avanços no meio científico. Tivemos grandes ganhos nos tempos de acionamento de equipamentos</p><p>automatizados, ao mesmo tempo em que o comando dos mesmos tornou-se mais compacto. Contudo</p><p>esta integração gera problemas para o gestor de área, quando necessita do trabalho conjunto destas</p><p>duas áreas com características de formação profissional distintas. O engenheiro tem, como uma de</p><p>suas premissas, fortalecer esta comunicação e possibilitar que as atividades envolvendo estas áreas</p><p>tenham maior eficiência em sua execução.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos dois círculos se interseccionando. O círculo da esquerda representa a área da</p><p>Mecânica, e o da direita a área Elétrica. A intersecção entre essas duas áreas dá surgimento à Eletromecânica. Permeando</p><p>este novo universo, podemos ter as disciplinas de Práticas de Oficina, SHP, Máquinas Hidráulicas, Máquinas de Fluxo e</p><p>Eletricidade, por exemplo.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6939</p><p>37</p><p>UNIDADE 2</p><p>Prosseguindo em nossa análise dos avanços científicos que contribuíram para a automação industrial</p><p>moderna, temos o surgimento da área de eletrônica, que, quando conseguiu ser integrada à mecânica e</p><p>à elétrica, revolucionou a indústria e oportunizou o surgimento de novas profissões. A imagem a seguir</p><p>(Figura 9) possibilita-nos compreender um pouco melhor o apresentado anteriormente.</p><p>Mecânica</p><p>Eletrônica</p><p>(Informática)</p><p>Elétrica</p><p>Eletroeletrônica</p><p>Ele</p><p>tro</p><p>m</p><p>ecâ</p><p>nica</p><p>A</p><p>ut</p><p>om</p><p>aç</p><p>ão</p><p>In</p><p>du</p><p>st</p><p>ri</p><p>al</p><p>(M</p><p>ec</p><p>an</p><p>iz</p><p>aç</p><p>ão</p><p>)</p><p>M</p><p>ecatrônica</p><p>Figura 9 - Integração entre Mecânica, Elétrica e Eletrônica / Fonte: o autor.</p><p>Ainda, considerando o surgimento de novas áreas do conhecimento, tivemos uma revolução quando</p><p>a informática surgiu trazendo grandes avanços tecnológicos e, mais recentemente, a área de energia</p><p>integrou-se aos conceitos de automação industrial, tornando este um universo extremamente complexo</p><p>e rico em oportunidades para quem ousar se aprofundar em seu meio. A imagem a seguir (Figura 10)</p><p>apresenta algumas das disciplinas (ou áreas) que poderemos estudar, sendo que algumas destas podem</p><p>ser encontradas como outros cursos superiores ou mesmo cursos de pós-graduação.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos três círculos interseccionados: mecânica, elétrica e eletrônica. A interseção</p><p>entre mecânica e elétrica nos dá eletromecânica. A intersecção entre mecânica e eletrônica nos dá mecatrônica. A</p><p>intersecção entre elétrica e eletrônica nos dá a eletroeletrônica. A intersecção entre as três áreas nos dá a automação</p><p>industrial (ou mecanização, quando a máquina ainda depende de interações humanas para desempenhar suas funções).</p><p>A automação industrial é tida como uma área da ciência que oportunizou grande avanço</p><p>industrial, maximizando a eficiência de processos produtivos e impactando na qualidade dos</p><p>serviços desenvolvidos. Contudo muitas pessoas creditam parte dos problemas de desem-</p><p>prego a esta área.</p><p>38</p><p>UNICESUMAR</p><p>De forma análoga ao que vimos na indústria automotiva dos anos</p><p>1970, podemos ter um vislumbre dos avanços que tivemos após</p><p>algumas décadas. Quando olhamos para estes dois vídeos, pode-</p><p>mos compreender um pouco melhor o significado da palavra avanço</p><p>tecnológico e nos instiga a pensar em como será o futuro daqui há</p><p>algumas poucas décadas.</p><p>Elétrica</p><p>Informática</p><p>En</p><p>er</p><p>gi</p><p>a</p><p>Robótica</p><p>El</p><p>et</p><p>ro</p><p>el</p><p>et</p><p>rô</p><p>ni</p><p>ca</p><p>Eletro</p><p>mecânica</p><p>Autom</p><p>ação Industrial</p><p>Mecatrônica</p><p>Instrumentação Industrial</p><p>E�ciência Energética</p><p>Au</p><p>to</p><p>tr</p><p>ôn</p><p>ic</p><p>a</p><p>Eletrônica</p><p>Mecânica</p><p>Figura 10 - Integração entre áreas que compões a automação industrial / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos cinco círculos interseccionados, mecânica, elétrica e eletrônica, energia e</p><p>informática. A interseção entre essas áreas dá origem a outras, como Robótica, Eletromecânica, Autotrônica, Eficiência</p><p>Energética, Instrumentação Industrial, Eletroeletrônica, Automação Industrial e Mecatrônica.</p><p>Estudar sobre sistemas hidráulicos e pneumáticos está, diretamente, relacionado a obtermos conheci-</p><p>mentos sobre automação mecânica primordial para o funcionamento de grande parte dos mecanismos</p><p>existentes na indústria moderna. Enquanto a pneumática estuda as propriedades físicas (peso, pressão,</p><p>elasticidades etc.) do ar e de outros gases, a hidráulica foca no estudo de fluídos líquidos e de seus</p><p>escoamentos por meio de dutos. Ambas as áreas possuem muitas características comuns, contudo</p><p>as diferenças entre estas áreas são tão impactantes que exigem atenção especial a alguns pontos que</p><p>abordaremos mais adiante.</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6942</p><p>39</p><p>UNIDADE 2</p><p>Com o passar dos anos, a evolução tecnológica proporcionou uma das mais incríveis integrações</p><p>da indústria. A elétrica incorporou-se no universo da mecânica e possibilitou grandes avanços que</p><p>revolucionaram a indústria moderna. Fluídos hidráulicos são tidos como incompressíveis, transfe-</p><p>rindo toda a potência gerada pela motobomba ao fluído em deslocamento. Já os fluídos pneumáticos</p><p>possuem alta compressibilidade, tornando-os mais seguros de serem utilizados como elemento de</p><p>transmissão de energia, contudo limitam as forças possíveis de serem atingidas. Em outras palavras,</p><p>utilizamos a hidráulica quando necessitamos de grandes esforços, e a pneumática quando o foco</p><p>está na velocidade de trabalho.</p><p>De acordo com Rocha et al. (2014), entre as diversas aplicações possíveis de serem dadas ao ar compri-</p><p>mido, na indústria, temos, desde acionamentos de ferramentas pneumáticas e comando de válvulas a</p><p>controle de processos industriais de maior complexidade. Como simbologia básica para a compreensão</p><p>de diagrama pneumáticos e hidráulicos, temos o das válvulas direcionais, que são compostas por alguns</p><p>itens que necessitam de atenção. Válvulas direcionais são constituídas, basicamente, de dois elementos,</p><p>que são o número de posições e de vias de acesso. Contudo podem possuir um terceiro elemento que</p><p>está relacionado ao seu acionamento, como descrito a seguir.</p><p>O corpo de uma válvula pode possuir duas ou mais posições, sendo mais comumente encontradas</p><p>com duas ou três, na indústria. O número de posições é identificado pelo número de quadrados/</p><p>retângulos existentes em sua simbologia.</p><p>Assim como a automação pode ser considerada uma questão de sobrevivência para muitas</p><p>empresas, atualmente, ela, também, pode ser a causa de problemas sociais bem sérios, geran-</p><p>do elevado número de desempregos quando de sua implantação. Contudo, além de ser uma</p><p>questão de sobrevivência para empresas, diversas oportunidades surgem com a implementação</p><p>da automação industrial em um parque fabril, muitas relacionadas às áreas de manutenção e</p><p>programação destes equipamentos. Uma era de transformações surgiu quando a automação</p><p>industrial ganhou seu espaço, algumas das mudanças que precisamos entender e aceitar é a da</p><p>necessidade constante de aperfeiçoamento tecnológico para quem está inserido neste meio. E</p><p>quem entender isto logo, mais oportunidades visualizará em sua vida profissional.</p><p>Válvula com 2 posições</p><p>Válvula com 3 posições</p><p>40</p><p>UNICESUMAR</p><p>Vale lembrar que a posição inicial de uma válvula, por orientação das normas que definem a elabora-</p><p>ção de diagramas, é a central em caso de número ímpares de posições e a posição central à direita, em</p><p>caso de número par de posições.</p><p>O próximo elemento que caracteriza uma válvula é o número de vias de acesso de ar que ela possui.</p><p>Importante ressaltar que o número de vias que uma válvula possui em determinada posição, obriga-</p><p>toriamente, será o mesmo número que esta possuirá nas demais posições. Indicamos a simbologia de</p><p>vias por meio de setas, em que estas apontam na direção do escoamento do fluído e por meio de Ts</p><p>para indicar que a via está bloqueada em determinada posição.</p><p>Válvula com 2 posições e três vias de acesso</p><p>Válvula com 3 posições e 3 vias de acesso</p><p>À uma válvula que possui duas posições e três vias de acesso damos o nome de válvula 3/2 vias, e a</p><p>uma válvula que possua três posições e três vias de acesso damos o nome de 3/3 vias. Ou seja, o nome</p><p>de uma válvula é dado perlo número de vias, precedido de um traço separador e, posteriormente, do</p><p>número de posições que ela possui. Cada via de acesso possui uma numeração ou letra associada,</p><p>dependendo da norma adotada, como segue no quadro a seguir.</p><p>ISO 1219 DIN 24300</p><p>Pressão 1 P</p><p>Exaustão (Escape) 3 e 5 R (3/2 vias) – R,S (5/2 vias)</p><p>Saída 2 e 4 A , B</p><p>Pilotagem 10 , 12 e 14 X , Y , Z</p><p>Tabela 1 - Denominação das vias de acesso / Fonte: o autor.</p><p>O próximo passo em nossos estudos está na compreensão de alguns dos símbolos mais utilizados na</p><p>elaboração de diagramas pneumáticos e hidráulicos, conforme quadro a seguir. Vale ressaltar que estas</p><p>simbologias podem ser encontradas nas normas: NBR 8897, DIN 24300 e ISO 1219.</p><p>41</p><p>UNIDADE 2</p><p>Símbolo Descrição</p><p>Alimentação de energia</p><p>Obs.: na pneumática, está associado a compres-</p><p>sores, e, na hidráulica, a bombas.</p><p>Atuadores de simples ação.</p><p>Obs.: são atuadores que necessitam de pressão</p><p>de fluido apenas para avançarem; seu retorno</p><p>fica por conta da mola que possuem em seu</p><p>interior.</p><p>Atuadores de dupla ação</p><p>Obs.: elementos de trabalho que necessitam de</p><p>pressão de fluido tanto para o avanço quanto</p><p>para o retorno. A seta inclinada indica que ele</p><p>possui amortecimento em seu final de curso.</p><p>2</p><p>1</p><p>Válvula direcional 2/2 vias, normalmente, fechada.</p><p>2</p><p>1</p><p>Válvula direcional 2/2 vias, normalmente, aberta.</p><p>42</p><p>UNICESUMAR</p><p>2</p><p>1 3</p><p>Válvula direcional 3/2 vias, normalmente, fechada.</p><p>Obs.: de forma similar à anterior, pode ser encon-</p><p>trada, comercialmente, na posição aberta.</p><p>4</p><p>1 3</p><p>2</p><p>Válvula direcional 4/2 vias</p><p>Obs.: válvula muito utilizada em hidráulica para</p><p>comandar o elemento de trabalho. Por possuir</p><p>apenas um retorno, reduz o número de manguei-</p><p>ras que o sistema venha a necessitar.</p><p>4</p><p>5</p><p>1</p><p>3</p><p>2</p><p>Válvula direcional 5/2 vias</p><p>Obs.: possui a mesma função da 4/2 vias, contu-</p><p>do, por possuir dois escapes, aumenta o tempo</p><p>para saturação dos filtros e reduz a necessidade</p><p>de intervenções da manutenção, sendo preferível</p><p>sua utilização na pneumática.</p><p>11</p><p>2</p><p>Válvula alternadora (elemento “OU”)</p><p>Obs.: válvula responsável por permitir a execução</p><p>de lógicas “OU” no sistema, como que um equipa-</p><p>mento seja acionado de dois lugares diferentes e</p><p>de forma independente.</p><p>11</p><p>2</p><p>Válvula de simultaneidade (elemento “e”)</p><p>Obs.: válvula que possibilita lógicas que depen-</p><p>dem de acionamento simultâneo de mais de um</p><p>elemento.</p><p>43</p><p>UNIDADE 2</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>12</p><p>10</p><p>Contador mecânico</p><p>Obs.: elemento lógico que possui como carac-</p><p>terística liberar a passagem de ar de 1 para 2</p><p>quando a contagem de ciclos for atingida.</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>12</p><p>Temporizador, normalmente, fechado</p><p>Obs.: elemento lógico que retarda a passagem de</p><p>fluido de 1 para 2, permitindo certo controle de</p><p>tempo de ação de movimentos.</p><p>Válvula reguladora de fluxo unidirecional</p><p>Obs.: válvula que permite o controle de passa-</p><p>gem de fluido em um sentido, deixando a passa-</p><p>gem livre no sentido inverso.</p><p>Unidade de conservação de ar</p><p>Obs.: este elemento tem como função retirar</p><p>impurezas e umidade do ar, além de permitir o</p><p>controle de pressão do sistema.</p><p>Quadro 1 - Principais simbologias utilizadas em pneumática e hidráulica / Fonte: adaptado de ABNT (2011). NBR ISO 1219</p><p>Caro(a) aluno(a), este é o nosso momento de trocarmos a visão pela</p><p>audição por breves minutos. Neste Podcast, abordaremos alguns</p><p>conceitos relacionados à importância de conhecermos as simbolo-</p><p>gias normalizadas e a descrição dos elementos que compõem circui-</p><p>tos pneumáticos e hidráulicos. Não deixe de ouvir!</p><p>https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6943</p><p>44</p><p>UNICESUMAR</p><p>Com a simbologia visualizada no quadro apresentado já podemos compreender circuitos pneumáticos/</p><p>hidráulicos mais simples, bastando atentar para alguns princípios que norteiam a elaboração dos mes-</p><p>mos. Mas, de forma a proporcionar uma maior imersão nesta área do conhecimento, interpretaremos</p><p>o diagrama pneumático a seguir (Figura 11) e aprofundaremos nossos conhecimentos neste universo.</p><p>0.1</p><p>0.2</p><p>1 3</p><p>21.2</p><p>1 3</p><p>21.2</p><p>1 3</p><p>2</p><p>1.3</p><p>4</p><p>5 3</p><p>1</p><p>11</p><p>21.6</p><p>2</p><p>1214</p><p>1.1</p><p>1.0 (A)</p><p>1.3</p><p>Figura 11 - Diagrama pneumático / Fonte: o autor.</p><p>Descrição da Imagem: Na imagem podemos visualizar um atuador de dupla ação (1.0 – A) servindo como elemento de</p><p>trabalho deste equipamento. Ele é comandado por uma válvula direcional 5/2 vias (1.1) que, em sua posição inicial, está</p><p>mantendo o atuador recuado, pois o ar que entra na via 1 está saindo pela via 2. À esquerda da válvula de comando,</p><p>pilotando ela, temos um elemento lógico de simultaneidade (válvula “E” – 1.6), sendo acionado</p><p>por duas válvulas 3/2</p><p>vias (1.2 e 1.4) comandadas por botoeiras e retorno por mola. À direita da válvula de comando temos um fim de curso</p><p>acionado por rolete (1.3) pilotando a mesma. A alimentação da rede se dá por um compressor (0.1) e por uma unidade</p><p>de conservação de ar (0.2). Ao acionarmos os dois botões (1.2 e 1.4) a válvula de simultaneidade (1.6) libera a passagem</p><p>de ar através dela e pilota a válvula de comando (1.1) para a direita, fazendo com que o fluxo de ar se dê da via 1 para</p><p>a via 4, avançando o atuador. Quando este termina seu avanço, aciona o fim de curso (1.3) e ele pilota a válvula 1.1 de</p><p>volta para a esquerda, retornando o elemento de trabalho a sua posição inicial.</p><p>45</p><p>UNIDADE 2</p><p>Mais adiante, em nossos estu-</p><p>dos, abordaremos a nomen-</p><p>clatura dos elementos que</p><p>constituem um diagrama pneu-</p><p>mático/hidráulico e será possí-</p><p>vel observarmos que muito do</p><p>que pode parecer, ainda, com-</p><p>plicado, será mais simples e fácil</p><p>de compreender.</p><p>Muitas vezes, em minha vida</p><p>profissional, questionei de onde</p><p>surgiu alguma ideia que deu</p><p>origem a determinado equi-</p><p>pamento ou mesmo conceito</p><p>que sustenta todo um univer-</p><p>so de teorias. Além de ser algo</p><p>que nos enriquece, conhecer</p><p>um pouco da história que deu</p><p>origem à profissão que escolhe-</p><p>mos é reverenciar, em forma de</p><p>agradecimento, a quem se de-</p><p>dicou para tornar esta área um</p><p>grandioso universo de oportu-</p><p>nidades. A automação mecâni-</p><p>ca é fundamental para o fun-</p><p>cionamento de praticamente</p><p>todo e qualquer equipamento</p><p>que tenha função de atuar na</p><p>produção de um produto físi-</p><p>co, sendo responsabilidade do</p><p>profissional da área mecânica</p><p>seu projeto, dimensionamento,</p><p>montagem e colocação em ope-</p><p>ração, quando solicitado.</p><p>46</p><p>M</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>M</p><p>EN</p><p>TA</p><p>L</p><p>Caro(a) aluno(a), complete os retângulos com informações referentes aos termos presentes nos mes-</p><p>mos. Se necessário, utilize os desenhos das simbologias apresentadas para melhor compreensão.</p><p>Automação</p><p>Industrial</p><p>Pneumática</p><p>Hidráulica</p><p>Evolução Histórica</p><p>Diagrama de</p><p>movimento</p><p>Conceitos e Características</p><p>Eletromecânica:</p><p>Eletroeletrônica:</p><p>Mecatrônica:</p><p>Atuador de dupla ação:</p><p>Válvula alternadora:</p><p>Válvula direcional 5/2 vias:</p><p>Pneumática:</p><p>Hidráulica:</p><p>Eletropneumática / Eletrohidráulica:</p><p>Descrição da Imagem: na imagem temos, à esquerda, um retângulo contendo em seu interior a escrita Automação</p><p>Industrial. Deste quadro saem, pela direita, três setas apontando, cada uma, para um retângulo, sendo que estes</p><p>possuem, respectivamente de cima para baixo, em seu interior, as seguintes escritas: Evolução Histórica, Pneumáti-</p><p>ca/Hidráulica, Diagrama de Movimento. E, por fim, na extrema direita da figura, são solicitados o preenchimento de</p><p>conceitos e as características de cada um dos itens apontados nos quadros anteriores.</p><p>47</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>1. A disciplina de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos é elemento fundamental do universo</p><p>da automação industrial, contudo outras áreas da mecânica possuem contribuições</p><p>relevantes para o progresso da automação na indústria. Assinale (V) para verdadeira e</p><p>(F) para falso, nos parênteses das frases a seguir, e, na sequência, assinale a alternativa</p><p>correta.</p><p>) ( Mecanismos é uma área de estudo da Engenharia Mecânica que foca na compreensão</p><p>de diferentes estratégias, baseadas no estudo da Álgebra, Física e Matemática para a</p><p>resolução de problemas relacionados à movimentação e ao posicionamento.</p><p>) ( Pneumática estuda os fluídos gasosos e é uma das bases da automação industrial,</p><p>sendo utilizada quando necessitamos de grandes velocidades de trabalho.</p><p>) ( A integração entre a mecânica e a elétrica deu origem às áreas de automação pneu-</p><p>mática e automação hidráulica modernas. O ganho nos tempos de respostas dos</p><p>acionamentos e a oportunidade de termos comandos mais compactos são algumas</p><p>das vantagens desta união.</p><p>a) F, F, F.</p><p>b) F, V, V.</p><p>c) V, F, V.</p><p>d) V, V, V.</p><p>e) V, V, F.</p><p>2. Na automação mecânica, a utilização de atuadores de simples, duplo ou múltiplos estágios</p><p>são estratégias implementadas com frequência, contudo, para cada situação, temos que ter</p><p>uma válvula de comando que execute o esperado. Desta forma, o símbolo apresentado a</p><p>seguir refere-se a qual válvula?</p><p>Fonte: o autor.</p><p>a) 5/3 vias centro fechado.</p><p>b) 2/3 vias centro aberto.</p><p>c) 3/3 vias centro aberto.</p><p>d) 4/2 vias centro fechado.</p><p>e) 3/5 vias centro fechado.</p><p>48</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>3. Quando trabalhamos com atuadores de dupla ação (entrada de ar para o avanço e para</p><p>o retorno de seu êmbolo) temos que atentar que este elemento possui características</p><p>construtivas diferentes na região de seu avanço se comparada a de seu retorno. Isto se</p><p>deve à posição da haste que está conectada ao seu êmbolo. Analise as frases a seguir</p><p>e assinale a alternativa correta.</p><p>) ( Atuadores de dupla ação possuem mais força em seu avanço por possuírem maior</p><p>área de contato do ar com seu êmbolo nesta condição.</p><p>) ( A velocidade de retorno de um atuador de dupla ação sempre será maior do que a</p><p>de avanço devido à posição ocupada pela haste em seu interior.</p><p>) ( Se liberássemos ar, a mesma pressão, nas vias de avanço e retorno de um atuador</p><p>de dupla ação, ele permaneceria imóvel.</p><p>a) F, F, F.</p><p>b) F, V, V.</p><p>c) V, F, V.</p><p>d) V, V, V.</p><p>e) V, V, F.</p><p>4. Diversas são as válvulas utilizadas em pneumática e hidráulica, e todas possuem especi-</p><p>ficidades que as tornam únicas quando de sua escolha. Relacione a coluna da esquerda</p><p>com a da direita e assinale a alternativa correta.</p><p>Válvula direcional 3/2 vias</p><p>( )</p><p>Válvula alternadora (Elemento “OU”)</p><p>( )</p><p>Válvula reguladora de fluxo unidirecional</p><p>( )</p><p>Fonte: o autor.</p><p>49</p><p>A</p><p>G</p><p>O</p><p>R</p><p>A</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>V</p><p>O</p><p>C</p><p>Ê</p><p>a) C, B, A.</p><p>b) C, A, B.</p><p>c) A, B, C.</p><p>d) A, C, B.</p><p>e) B, A, C.</p><p>5. Escolha a alternativa que completa as lacunas da frase a seguir:</p><p>“Fluídos hidráulicos são tidos como .............................., transferindo toda a potência ge-</p><p>rada pela motobomba ao fluído em deslocamento. Já os fluídos pneumáticos possuem</p><p>alta ..........................., tornando-os mais seguros de serem utilizados como elemento de</p><p>..........................., contudo, limitam as forças possíveis de serem atingidas”.</p><p>a) Incompressíveis – viscosidade – segurança.</p><p>b) Compressíveis – robustez transmissão de energia.</p><p>c) Problemáticos – compressibilidade – potência.</p><p>d) Incompressíveis – compressibilidade – transmissão de energia.</p><p>e) Onerosos – performance – potência.</p><p>6. Escolha a alternativa que completa as lacunas da frase a seguir:</p><p>“Estudar sobre sistemas hidráulicos e pneumáticos está diretamente relacionado a</p><p>obtermos conhecimentos sobre ......................... primordial para o funcionamento de</p><p>grande parte dos mecanismos existentes na indústria moderna. Enquanto a pneumá-</p><p>tica estuda as propriedades ...................... (peso, pressão, elasticidades etc.) do ar e de</p><p>outros gases, a hidráulica foca no estudo de ......................... e de seus escoamentos</p><p>através de dutos”.</p><p>a) A história – químicas – fluídos líquidos.</p><p>b) A mecanização – biológicas – transmissão de energia.</p><p>c) Automação mecânica – físicas – fluídos líquidos.</p><p>d) O elemento – químicas – sólidos.</p><p>e) A essência – físicas – fluídos gasosos.</p><p>50</p><p>M</p><p>EU</p><p>E</p><p>SP</p><p>A</p><p>Ç</p><p>O</p><p>3</p><p>Neste capítulo, direcionaremos nossa atenção para o dimensio-</p><p>namento de elementos de trabalho (atuadores) e de cálculos que</p><p>permitam estimar com maior precisão as perdas de pressão que</p><p>ocorrem nos dutos que transportam os fluidos pressurizados, au-</p><p>xiliando na definição mais eficiente para os componentes a serem</p><p>utilizados em uma instalação industrial.</p><p>Dimensionamento</p><p>de Elementos de</p><p>Trabalho e Cálculos</p><p>de Perda de Carga</p><p>Dr. Taiser Tadeu Teixeira Barros</p><p>Me. Imar de Souza Soares Junior</p><p>52</p><p>UNICESUMAR</p><p>Quando estudamos sobre escoamento de fluidos, deparamo-nos com conceitos físicos, como viscosi-</p><p>dade, vazão e pressão, pois são capazes de fornecer uma ideia mais assertiva sobre o comportamento</p><p>dos mesmos. Caro(a) aluno(a),</p><p>você saberia definir o conceito de viscosidade, caso lhe fosse solicitado?</p><p>Todo fluido em escoamento em uma tubulação, ou seja, possuindo vazão e pressão, sofre esforços</p><p>que se opõem ao seu deslocamento gerados pela rugosidade interna que o duto possui. Esta rugosidade,</p><p>seja em maior ou menor grau, acaba por elevar a temperatura do fluido e do próprio duto por onde</p><p>o mesmo passa, pois o atrito gera uma resistência ao escoamento do fluido e, por conseguinte, este</p><p>atrito possibilita o surgimento de uma energia térmica. Mas energia não surge do nada e, portanto,</p><p>conseguimos entender que este aumento de temperatura está relacionado a transformação da energia</p><p>de pressão que o fluido possui, fazendo com que, ao final de seu deslocamento, não consigamos obter</p><p>a mesma pressão nominal gerada pelo compressor ou bomba.</p><p>Uma forma simples de observarmos os conceitos de viscosidade, pressão e vazão é se, por meio de</p><p>um canudo (de preferência biodegradável), procurarmos tomar líquidos com viscosidades distintas.</p><p>Por exemplo, este seria um momento fantástico de esquecer a dieta e convidar a família para tomar</p><p>um milk shake. Mas o importante, para você, caro(a) aluno(a), é comparar o esforço que deve fazer</p><p>por meio do canudo para levar o produto do recipiente até a sua boca e compará-lo com o esforço que</p><p>deve fazer para tomar um refrigerante ou mesmo água com um canudo similar.</p><p>O esforço aplicado observado no exemplo apresentado tende a ser maior se a viscosidade aumenta</p><p>e, desta forma, você já pode ter uma ideia relativa de qual produto possui maior viscosidade. Contudo a</p><p>análise da viscosidade nos permite compreender que ela se torna mais clara por meio da compreensão</p><p>dos conceitos de pressão e de vazão. Em outras palavras, percebemos que a viscosidade é maior quando</p><p>a pressão necessária para succionar um fluido é maior, e a velocidade de escoamento do mesmo é menor.</p><p>Estes conceitos são importantes para o universo dos fluidos e, neste capítulo, iremos aprofundá-los</p><p>para podermos dimensionar, corretamente, tubulações industriais de grande porte.</p><p>DIÁRIO DE BORDO</p><p>53</p><p>UNIDADE 3</p><p>Um atuador de dupla ação, ou seja, um elemento que necessita de fluido para desenvolver seu avanço</p><p>e seu retorno (Figura 1), precisa ser dimensionado, corretamente, antes de iniciarmos seu processo</p><p>de aquisição. O dimensionamento de um atuador, de certa forma, é simples, mas precisamos atentar</p><p>para alguns itens que tornam este processo de extrema importância para não cometermos erros que</p><p>possam vir a impactar o desenvolvimento de todo o equipamento.</p><p>Figura 1 - Atuador de dupla ação</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos um atuador de dupla ação em corte, sendo possível observarmos as vias de</p><p>entrada de fluido para avanço e retorno da haste do mesmo.</p><p>O correto dimensionamento de um atuador, seja</p><p>pneumático seja hidráulico, passa pelos mesmos</p><p>processos, ou seja, precisamos dimensionar sua</p><p>região de avanço e a de retorno. Para tanto, uti-</p><p>lizaremos, como exemplo um atuador de dupla</p><p>ação de corpo circular, pois são os mais utilizados</p><p>no meio industrial, já que distribuem, igualmen-</p><p>te, as tensões internas geradas pelas pressões. As</p><p>imagens a seguir auxiliarão na compreensão dos</p><p>pontos mais relevantes desta etapa de um projeto.</p><p>Na Figura 2, temos a simbologia simplificada</p><p>de um atuador de dupla ação, podendo ser obser-</p><p>vados seu êmbolo, sua haste e as vias de entrada</p><p>de fluido.</p><p>54</p><p>UNICESUMAR</p><p>Vias de entrada</p><p>e saída de �uido</p><p>HasteÊmbolo</p><p>Figura 2 - Simbologia simplificada de atuador de dupla ação / Fonte: o autor.</p><p>Agora, vamos imaginar que estamos observando o atuador representado anteriormente, em um pri-</p><p>meiro momento, pelo lado onde está destacado seu êmbolo (Figura 3) e, desta forma, podemos ter a</p><p>compreensão dos esforços envolvidos quando do seu deslocamento.</p><p>Haste</p><p>D (diâmetro êmbolo)</p><p>Observador</p><p>Figura 3 - Detalhamento da região do êmbolo de um atuador de dupla ação / Fonte: o autor.</p><p>O diâmetro de um círculo pode ser obtido pela seguinte fórmula:</p><p>2</p><p>círculo</p><p>ð . D =</p><p>4</p><p>A</p><p>Sendo:</p><p>Acírculo = Área da circunferência [cm2]</p><p>D = Diâmetro do êmbolo [cm]</p><p>Descrição da Imagem: na imagem, temos a simbologia simplificada de um atuador de dupla ação, sendo destacados</p><p>seu êmbolo, sua haste e as vias de entrada e saída de fluido.</p><p>Descrição da Imagem: na figura, temos a imagem simplificada de um atuador de dupla ação com destaque para a região</p><p>de seu êmbolo, apontando para o mesmo em forma de um círculo.</p><p>55</p><p>UNIDADE 3</p><p>Para obtermos a força que este atuador consegue exercer em seu avanço, precisamos recorrer a fórmula</p><p>da pressão, vista em nosso capítulo 1 deste livro. Iremos utilizar a unidade “bar” para a pressão com</p><p>frequência pois a mesma é utilizada em larga escala na indústria.</p><p>P = F</p><p>A</p><p>Onde:</p><p>P = Pressão [bar]</p><p>F = Força [kgf]</p><p>A = Área [cm2]</p><p>Em posse da pressão fornecida pelo sistema, temos condições de calcular a área ocupada pelo êmbolo</p><p>do atuador e, desta forma, encontrarmos o valor para a força de avanço desenvolvida por este elemento.</p><p>Já para o retorno teremos que realizar um cálculo similar, contudo precisamos levar em consideração</p><p>a área ocupada pela haste do mesmo, como segue demonstrado na Figura 4.</p><p>D (diâmetro êmbolo)</p><p>d (diâm</p><p>etro haste)</p><p>Observador</p><p>Êmbolo</p><p>Figura 4 - Atuador de dupla ação - visualização pelo lado da haste / Fonte: o autor.</p><p>O diâmetro de um anel pode ser obtido descontando-se a área ocupada pelo círculo interno da área</p><p>do círculo externo, como segue.</p><p>Descrição da Imagem: na figura, temos a imagem simplificada de um atuador de dupla ação com destaque para a região</p><p>de sua haste, representando a mesma em forma de um anel circular.</p><p>56</p><p>UNICESUMAR</p><p>2 2</p><p>anel circular</p><p>ð . D ð . dA = -</p><p>4 4</p><p>Ou</p><p>A = . (D</p><p>4anel circular</p><p>2 � d2 )�</p><p>Onde:</p><p>círculoA = Área do anel circular [cm2]</p><p>D = Diâmetro do êmbolo [cm]</p><p>d = Diâmetro da haste [cm]</p><p>Para melhor compreensão da importância de conhecermos estes conceitos, um exemplo de aplicação</p><p>prática auxiliará neste momento. Imagine que necessita dimensionar um par de atuadores hidráuli-</p><p>cos para serem utilizados em</p><p>um sistema de elevacar, ou</p><p>seja, um sistema de içamen-</p><p>to automotivo comumente</p><p>encontrado em mecânicas</p><p>(Figura 5).</p><p>Caro(a) aluno(a), você já se perguntou por que, após um corte no abastecimento de água</p><p>e após ele ser reestabelecido, ouvimos e sentimos trepidações nas tubulações? Tudo está</p><p>relacionado à forma como o fluido escoa e aos tipos de singularidades utilizadas no projeto.</p><p>Descrição da Imagem: na ima-</p><p>gem, temos a vista lateral de um</p><p>elevador automotivo, possuindo</p><p>dois pilares, um de frente para o</p><p>outro e, cada um, possuindo dois</p><p>perfis transversais utilizados para</p><p>serem ajustados na parte inferior</p><p>do chassi de um automóvel, per-</p><p>mitindo erguê-lo com segurança.</p><p>Figura 5 - Exemplo de elevador</p><p>automotivo</p><p>57</p><p>UNIDADE 3</p><p>Neste exemplo, vamos imaginar que este equipamento será utilizado para erguer veículos de até</p><p>duas toneladas de massa, e a pressão fornecida pela bomba é de 90 bar. A grande questão com que</p><p>precisamos nos preocupar é de dimensionarmos um atuador que nos dê segurança para realizar-</p><p>mos esta atividade, ou seja, de não correr o risco de vir a sofrer deformação em sua haste, durante</p><p>o processo de avanço e/ou retorno. Para isto, utilizaremos um fator de segurança de ordem 2, aten-</p><p>dendo às orientações abordadas pela NBR 8400 - Cálculo de equipamento para levantamento e</p><p>movimentação de cargas (ABNT, 1984).</p><p>O primeiro passo é definirmos o valor da área de retorno que deve possuir este atuador, da se-</p><p>guinte maneira:</p><p>F = P . Aretorno retorno</p><p>= retorno</p><p>retorno</p><p>FA</p><p>P</p><p>retorno</p><p>2</p><p>2.000 kgfA = kgf90</p><p>cm</p><p>retornoA = 22,22 cm2</p><p>Como A = . (D</p><p>4retorno</p><p>2 � d2 )� , temos:</p><p>2 2 Retorno4 . AD - d =</p><p>p</p><p>2 2 4 . 22,22 cmD - d =</p><p>p</p><p>2</p><p>2 2 2D - d = 28,30 cm</p><p>Convertendo em mm2, temos:</p><p>2 2 2D - d = 2830 mm</p><p>58</p><p>UNICESUMAR</p><p>Analisando uma tabela comercial fornecida por empresas do ramo da automação (Tabela 1), podemos</p><p>consultar a relação de diâmetros e</p>