[Projeto Académico] Elaboração do projeto elétrico e de automação de uma máquina transportadora de peças, incluindo análise de componentes (PLC, motores, sensores, atuadores pneumáticos ), modos de operação (manual/automático) e segurança industrial. Desenvolvido no âmbito do CTeSP em Instalações Elétricas e Automação Industrial.
- Contextualização e Resumo
- Memória Descritiva e Funcionamento da Máquina
- Funcionamento em Modo Manual e Automático
- Painel de Comando
- Componentes da Máquina e Funcionalidades
- PLC (Controlador Lógico Programável)
- Fonte de Alimentação
- Entradas e Saídas (Digitais)
- Botões na Indústria de Automação
- Disjuntores Magneto-Térmicos
- Seccionador Geral (QS)
- Eletroválvulas (YV)
- Relés e Contactores
- Fusíveis
- Detetores de Presença (Foto-células) e Magnéticos
- Motores Trifásicos
- Bimanual
- Projeto Elétrico e Ferramentas
- Programas Utilizados e Nota Técnica
- Classificação das Instalações Industriais
- Distribuição de Energia e Numeração de Linhas
- Dimensionamento dos Condutores
- Considerações Finais e Aprendizagens
- Documentação do Projeto
- Licença
Este projeto foi desenvolvido no âmbito da disciplina de Desenho Assistido Por Computador para Instalações Elétricas, pertencente ao curso CTeSP em Instalações Elétricas e Automação Industrial da ESTGA – Universidade de Aveiro. O trabalho consistiu na elaboração do projeto elétrico, na modalidade de automação, de uma máquina transportadora de peças.
O objetivo didático foi aplicar os conhecimentos lecionados em ambiente de aula, focando-se na conceção de um sistema de transporte de peças que integra três motores elétricos e dois cilindros pneumáticos de duplo efeito. Foram definidas as funcionalidades da máquina, incluindo modos de operação manual e automático, e a seleção detalhada de todos os componentes elétricos e de automação necessários.
A máquina industrial projetada é um sistema de transporte de peças, caracterizado pela utilização de três motores elétricos e dois cilindros pneumáticos de duplo efeito para efetuar o movimento de mudança de transportador. A deteção de peças é realizada por detetores localizados na zona de carga, zona 2, zona 3 e zona de descarga. Adicionalmente, cada cilindro possui dois detetores magnéticos para identificar o seu avanço e recuo.
A máquina foi concebida para operar em dois modos distintos, selecionáveis através de um seletor:
- Modo Manual: Permite a atuação individual dos motores e cilindros através dos respetivos botões. É também possível criar um ciclo manual com tempos definidos pelo operador.
- Modo Automático: Realiza ciclos contínuos de transporte de peças. O ciclo só se inicia após a verificação de todas as condições de segurança (paragem de emergência inativa, ausência de defeitos nos motores ou cilindros, e cilindros na posição inicial). A ativação da paragem de emergência durante o ciclo automático provoca a interrupção imediata do mesmo.
O início do ciclo (START) é acionado por um bimanual, garantindo que o operador utilize ambas as mãos e prevenindo acidentes de trabalho.
O painel de comando é um elemento central para a interação com a máquina, composto por:
- Botões de Pressão com Iluminação: Para colocação em serviço e seleção de movimentos (avançar/recuar cilindros).
- Botão para Retirar de Serviço: Desativação da máquina.
- Botão de Paragem de Emergência (BPE): Com encravamento mecânico, para paragem imediata e segura.
- Seletores:
- Duas posições para seleção do modo de operação (Manual/Automático).
- Três posições para seleção do Cilindro 1, Cilindro 2 ou ponto 0.
- Quatro posições para seleção do Motor 1, Motor 2, Motor 3 ou ponto 0 (para funcionamento manual).
- Sinalizadores:
- Três sinalizadores vermelhos para indicação de defeito em cada motor.
- Dois sinalizadores para defeitos nos cilindros.
- Dois sinalizadores verdes para sinalizar o recuo de cada cilindro.
- Botão de Anulação/Reteste: Para anular defeitos ou verificar a sua persistência.
O PLC é o componente eletrónico especializado responsável pelo controlo e monitorização da máquina. Através de programas específicos, gere toda a lógica de funcionamento, incluindo os modos manual e automático, e a interação com as entradas e saídas.
Para alimentar o autómato com 24V DC, foi utilizado um transformador. A proteção da fonte é assegurada por fusíveis (F1 e F2) nas saídas (24V e 0V) para prevenir danos em caso de curto-circuito, e na entrada para proteção contra picos ou defeitos na linha. A fonte de alimentação foi designada com a nomenclatura GB.
Todas as entradas e saídas do autómato foram consideradas como digitais neste projeto. Os sinais digitais caracterizam bits (0 ou 1), indicando a presença ou ausência de sinal.
- Entradas: Botões de pressão (simples e iluminados), seletores, contactos de disjuntores magneto-térmicos, foto-células e sensores eletromagnéticos.
- Saídas: Eletroválvulas, sinalizadores (lâmpadas) de defeito e recuo de cilindros, e bobinas de contactores para acionamento de motores.
Na automação industrial, os botões de pressão funcionam sem encravamento, transmitindo sinal apenas enquanto premidos. Para funcionalidades que exigem um sinal contínuo (semelhante a um interruptor), é necessário criar um circuito de memória. Exceções são botões com encravamento mecânico, como a Botoneira de Paragem de Emergência (BPE), que mantém o sinal após ser premida até ser desativada manualmente. Os botões foram representados como SBs.
Estes disjuntores combinam proteção térmica (contra sobreaquecimento por sobrecarga) e magnética (contra curtos-circuitos). São essenciais para proteger o equipamento e a rede elétrica. Foram utilizados em diversos pontos do projeto para proteção de componentes como tomadas e iluminação do quadro elétrico, e nos circuitos de potência. A nomenclatura para disjuntores magneto-térmicos gerais foi QF, e para disjuntores magneto-térmicos de motor foi Q.
Posicionado na alimentação geral da máquina, o seccionador geral (QS) permite cortar toda a energia elétrica para intervenções de segurança. Funciona com encravamento, exigindo rearme manual após desativação, protegendo todas as linhas, incluindo o neutro.
As eletroválvulas (YV) controlam o avanço e recuo dos cilindros pneumáticos. São ativadas como saídas do autómato, garantindo que os cilindros atuem no momento certo para cumprir o ciclo de transporte, evitando que peças fiquem presas. O esquema pneumático foi fornecido pelo professor.
- Relés: Componentes com contactos internos que abrem ou fecham através da magnetização de uma bobina, permitindo a passagem de energia.
- Contactores: Funcionam de forma semelhante aos relés, mas são geralmente mais robustos e utilizados para acionar cargas de maior potência, como os motores. Foram utilizados no circuito de alimentação dos motores.
Utilizados para proteção contra sobrecargas e curtos-circuitos, garantindo a segurança dos circuitos e componentes. Foram aplicados na proteção da fonte de alimentação e em outros pontos críticos.
- Foto-células: Detetam a presença de peças nas zonas de carga, transporte e descarga.
- Sensores Magnéticos: Utilizados nos cilindros pneumáticos para identificar as posições de avanço e recuo.
Três motores trifásicos são responsáveis pelo movimento da máquina transportadora. A sua proteção é assegurada por disjuntores magneto-térmicos de motor.
Um comando bimanual é utilizado para o início do ciclo (START), exigindo que o operador use ambas as mãos simultaneamente. Esta medida de segurança previne que as mãos do operador estejam em zonas de risco durante o arranque da máquina.
O projeto elétrico, o esquema de funcionamento e o circuito pneumático foram originalmente desenvolvidos utilizando o AutoCAD Electrical 2021.
Nota Importante: Atualmente, os ficheiros editáveis (.dwg) do AutoCAD não se encontram disponíveis neste repositório. Toda a informação técnica, lógica de funcionamento e detalhes dos esquemas estão preservados e detalhados no relatório/memória descritiva presente na pasta
project-files/.
A alimentação industrial é tipicamente um sistema trifásico de 380V, acompanhado por um neutro dimensionado para a potência contratada e um ou mais aterramentos essenciais para a proteção de pessoas e equipamentos. O cálculo da potência aparente, com base na potência ativa e reativa, é uma consideração padrão.
O projeto seguiu as práticas de distribuição de energia, incluindo a numeração de linhas e a identificação por colunas nos esquemas elétricos, para garantir clareza e facilidade de manutenção.
O dimensionamento dos condutores foi realizado para assegurar que a instalação cumpre as normas de segurança e operacionais, suportando as correntes nominais e de curto-circuito sem sobreaquecimento ou quedas de tensão excessivas.
Este projeto representou uma aplicação prática e abrangente dos conhecimentos adquiridos no CTeSP em Instalações Elétricas e Automação Industrial. Permitiu consolidar a compreensão sobre a seleção e dimensionamento de componentes elétricos e de automação, a conceção de painéis de comando, a implementação de lógicas de segurança e a elaboração de documentação técnica detalhada. A experiência com o AutoCAD Electrical foi fundamental para a criação dos esquemas, reforçando a importância das ferramentas CAD na engenharia moderna.
O relatório completo/memória descritiva e justificativa do projeto está disponível em formato PDF na pasta project-files/. Este documento constitui a prova de conceito e o registo detalhado de todo o trabalho de engenharia realizado, suprindo a ausência dos ficheiros originais de CAD.
Este projeto está licenciado sob a MIT License. Veja o ficheiro LICENSE para mais detalhes.