Sistemas Hidráulicos: Lista Resolvida

• Enunciado da questão: Você possui uma prensa disposta de dois êmbolos de áreas iguais a 10cm² e 80cm². Calcular a força transmitida ao êmbolo maior, quando se aplica ao menor uma força de 120N.
• Enunciado da questão: Dado um canal retangular, cuja largura do canal é 5,0m e a altura da lâmina d'água corresponde a 1,50m. Calcular a área molhada do mesmo.
• Enunciado da questão: Partindo-se dos dados da questão 2, determine o perímetro molhado para o canal.
• Enunciado da questão: "O acréscimo de pressão exercido num ponto de um líquido ideal em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos desse líquido". Esse é o enunciado do?
• Enunciado da questão: Qual das alternativas não é uma propriedade dos líquidos?
• Enunciado da questão: Qual é a definição de estratificação?
• Enunciado da questão: De acordo com a teoria sobre o ponto de ebulição, qual das afirmações abaixo está correta: I - O ponto de ebulição da água é 100º em qualquer lugar. II - Quanto maior é a altitude, maior é o ponto de ebulição. III - Quanto maior é a altitude, menor é o ponto de ebulição.
• Enunciado da questão: Sobre a estratificação aquática, qual o meio mais comum para a formação desse fenômeno?
• Enunciado da questão: Qual é a maneira para manter a estratificação?
• Enunciado da questão: O fluxo laminar, ou escoamento laminar, é definido quando?
• Enunciado da questão: O fluxo turbulento, ou escoamento turbulento, é definido quando?
• Enunciado da questão: O que o número de Reynolds determina nos líquidos?
• Enunciado da questão: Segundo o tema de abastecimento e distribuição de água, qual o conceito de "Ramal Domiciliar"?

Lista completa dos exercícios resolvidos com os cálculos e o desenvolvimento com raciocínio e referência bibliográfica! 

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Sistemas Hidráulicos: Lista Resolvida

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O Hexafluoreto de Enxofre e a Teoria Cinética dos Gases

A Teoria Cinética dos Gases procura - através de suas hipóteses - criar um modelo que explique os fenômenos e as Leis Físicas dos Gases [Boyle-Mariote, Gay-Lussac & Charles], incluindo-se nessa lista o gás SF6. O Hexafluoreto de Enxofre [SF6] é um composto químico com seis átomos de Flúor [F] que envolvem um núcleo de Enxofre [S] com características isolantes e dielétricas.

Núcleo de Enxofre envolvido por átomos de Flúor

Por essas caraterísticas, o SF6 é largamente utilizado [na indústria eletromecânica] para construção de disjuntores de grande porte. A sua aplicação se dá tanto para o acionamento eletropneumático [em alguns modelos com sistema fechado] quanto na extinção do arco elétrico resultante da abertura e do fechamento dos contatos. 

O SF6 é um gás incombustível, incolor, inodoro, quimicamente estável e inerte até cerca de 500°C, tendo, portanto, um comportamento semelhante ao de um gás nobre. Isto significa que na temperatura ambiente não reage com qualquer outra substância.

O Hexafluoreto de Enxofre [SF6] tem uma constante dielétrica 2,5 vezes maior que a do ar. Normalmente o gás é usado a uma pressão de valor equivalente a 5 vezes a pressão atmosférica. Nesta pressão, a sua capacidade dielétrica é dez vezes maior que a do ar. A extinção do arco pelo SF6 ocorre devido à sua forte eletronegatividade. Isso significa que as moléculas do gás capturam elétrons livres e geram íons negativos pesados que não se movem rapidamente.

Classes de isolamento dos motores de indução

Sendo o motor de indução uma máquina robusta e de construção simples, a sua vida útil depende quase exclusivamente da vida útil da isolação dos seus enrolamentos [três conjuntos iguais de bobinas, uma para cada fase, formando um sistema trifásico ligado à rede trifásica de alimentação].

A isolação dos enrolamentos dos motores é afetada por muitos fatores, tais como: temperatura, umidade, vibrações, ambientes corrosivos. Dentre todos os fatores, o mais importante é, sem dúvida, a temperatura de trabalho dos materiais isolantes empregados. 

Um aumento de 8 a 10 graus na temperatura da isolação reduz sua vida útil pela metade. Quando se fala em diminuição da vida útil do motor, não se refere às temperaturas elevadas, quando o isolante se queima e o enrolamento é destruído de repente. 

A vida útil da isolação [em termos de temperatura de trabalho, bem abaixo daquela em que o material se queima], refere-se ao envelhecimento gradual do isolante, que vai se tornando ressecado, perdendo o poder isolante, até que não suporte mais a tensão aplicada e produza o curto-circuito. 

A experiência mostra que a isolação tem duração praticamente ilimitada, se a sua temperatura for mantida abaixo de certo limite. Acima deste valor, a vida útil da isolação vai se tornando cada vez mais curta, à medida que a temperatura de trabalho é mais alta. 

Este limite de temperatura é muito mais baixo que a temperatura de "queima" do isolante e depende do tipo de material empregado. Esta limitação de temperatura refere-se ao ponto mais quente da isolação e não necessariamente ao enrolamento todo. Evidentemente, basta um "ponto fraco" no interior da bobina para que o enrolamento fique inutilizado.

O limite de temperatura depende do tipo de material empregado na construção de cada motor. Para fins de normalização, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento [cada um formado pela combinação de vários materiais] são agrupados em classes de isolamento, cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura, ou seja, pela maior temperatura que o material pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida útil. 

As classes de isolamento utilizadas em máquinas elétricas e os respectivos limites de temperatura, conforme NBR 7094, são as seguintes:

• Classe A [105 ºC]
• Classe E [120 ºC] 
• Classe B [130 ºC] 
• Classe F [155 ºC] 
• Classe H [180 ºC]

As classes B e F são as comumente utilizadas nos motores de indução atualmente.

Motor de Indução Trifásico

Motor de Indução Trifásico

O que caracteriza um motor de indução é que só o estator é ligado à rede de alimentação. O rotor não é alimentado externamente e as correntes que circulam são induzidas eletromagneticamente pelo estator. Daí o nome de motor de indução. O motor de indução trifásico é composto do Estator, do Rotor & de outros componentes.

Componentes do Estator

Carcaça: é o suporte do conjunto, de construção robusta em ferro fundido, aço ou alumínio injetado, resistente à corrosão e com aletas.
Núcleo de chapas: as chapas são de aço magnético, tratadas termicamente para reduzir ao mínimo as perdas no ferro.
Enrolamentos do estator: três conjuntos iguais de bobinas, uma para cada fase, formando um sistema trifásico ligado à rede trifásica de alimentação.

Componentes do Rotor

Eixo: transmite a potência mecânica desenvolvida pelo motor. É fabricado em liga de aço, tratado termicamente, para evitar problemas com empenamento e fadiga.
Núcleo de chapas: as chapas possuem as mesmas características das chapas do estator.
Barras e anéis de curto-circuito: são de alumínio injetado sob pressão numa única peça.
Chaveta:  elemento de máquina empregado em uniões móveis com o objetivo de acoplar peças do equipamento ao seu eixo para evitar deslizamentos.

Outras partes do motor de indução 

Tampas [alojamentos de mancais]; Ventoinha; Tampa defletora; Caixa de ligação; Terminais; Mancais de Rolamentos; Placa de Identificação.

Leia também:

Motor Elétrico - Aula 1
Motor Elétrico - Aula 2

Ônibus elétrico brasileiro movido 100% a bateria

O primeiro ônibus elétrico brasileiro movido 100% a bateria foi apresentado nesta terça-feira (19) em São Bernardo do Campo, no ABC paulista. De acordo com a empresa Metropolitana de Transportes Urbanos (EMTU), uma unidade do veículo fará a operação de testes, a partir de dezembro, percorrendo o corredor Diadema-São Paulo.

Na primeira fase, o chamado E-Bus se deslocará sem passageiros. Porém, entre janeiro e junho próximos, começará a levar usuários no percurso. Sua capacidade máxima é de cerca de 150 pessoas.

"Dentro de 1 ano, queremos começar a substituir a frota a diesel e os trólebus pelos elétricos a bateria", disse Jurandir Fernandes, secretário de transportes metropolitanos do estado de São Paulo.

Segundo ele, a ideia é começar com cerca de 30 ônibus elétricos no corredor até o final de 2014. O próximo passo deve ser a implementarão dos veículos no corredor Jacu-Pêssego. Não foram divulgados valores do projeto.

Como funciona
Além de não emitir gases poluentes, uma vantagem em relação aos ônibus a diesel, o E-Bus não necessita estar conectado a cabos elétricos para a rodagem, como ocorre com os trólebus. "O problema dos trolébus é que a fiação gera manutenção alta, esse novo sistema traz mais agilidade", explicou o secretário Jurandir Fernandes.

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São usadas 14 baterias como esta
(Foto: Reprodução/TV Globo)

"No projeto, utilizamos a mesma base dos trólebus [ônibus que recebem energia por meio de cabos elétricos], mas trocamos o sistema conexão aos cabos pelas baterias", explicou Paulino Hiratsuka, engenheiro da Metra.

O E-Bus possui autonomia para rodar 200 km com a carga da bateria. De acordo com a Eletra, empresa responsável pela interface de conexão entre o chassi e o sistema elétrico, é o 1º ônibus elétrico a bateria com 18 metros de comprimento no mundo.

Para serem recarregadas totalmente, as 14 baterias, que ficam no teto, necessitam de 3 horas, mas o veículo também possui sistema para recargas rápidas, que levam 5 minutos, dando mais 11 km de autonomia. Há um posto de recarga longa, de 3 horas, na sede da Metra, que administra o Sistema Metropolitano de Transportes, em São Bernardo, e outro, de recarga rápida, em Diadema.

O ônibus é fruto de uma parceria entre Eletra, Mitsubishi Heavy Industries e Mitsubishi Corporation. O chassi é produzido pela Mercedes-Benz, em São Bernardo, enquanto o sistema de baterias foi desenvolvido pela Mitsubishi.

Nesta fase de testes, as baterias, assim como os postos de recarga, vieram do Japão, mas o projeto já prevê a nacionalização destes componentes.

De acordo com Hiratsuka, as baterias de íon-lítio tem vida útil de 10 anos. As empresas não divulgaram o custo do veículo nem o de sua manutenção.

Teste em Salvador
A cidade de Salvador também iniciará testes com um ônibus elétrico no próximo dia 27. O veículo é importado da China pela empresa BYD. Segundo a secretaria estadual de Cidade Sustentável, ele vai circular por duas semanas em uma linha que passa por quase toda a orla da capital baiana e será identificado, para que os passageiros saibam que se trata de um elétrico.

Hibribus, de Curitiba (Foto: Divulgação )

Híbridos em Curitiba
Em 2012, a cidade de Curitiba começou a utilizar ônibus híbridos feitos no Brasil. Movidos a eletricidade e biodiesel, os veículos são produzidos pela Volvo e reduzem em 90% a emissão de poluentes, na comparação com os ônibus convencionais.

Chamado de Hibribus, é mais silencioso, não emite ruídos em cerca de 30% do tempo de operação. O modelo é fabricado na unidade da montadora Volvo em Curitiba, a primeira a produzir o Hibribus fora da Suécia, sede mundial da marca. Os ônibus híbridos começaram a ser fabricados no país em junho de 2012.

Fonte: Rafael MiottoDo G1, em São Bernardo do Campo (SP)

Ônibus elétricos recarregáveis sem fio

Uma tecnologia que promete mudar as perspectivas do mercado de carros movidos à eletricidade começou a ser testada em dois ônibus na Coréia do Sul: a recarga sem fio. Conhecidos como Veículos Elétricos Online (Olevs, na sigla em inglês), esses meios de transporte podem encher suas baterias enquanto rodam sobre trechos de asfalto especialmente equipado.

Ao invés de ter que parar para se conectarem, os ônibus recolhem energia de cabos colocados sob as ruas por meio de uma tecnologia chamada Campo Magnético Estruturado em Ressonância (SMFIR, na sigla original), desenvolvida pelo Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coréia.

O funcionamento dessa tecnologia tem baixo custo, já que os cabos de força só precisa ser instalados em 5 a 15% da rota e só são ativados quando os veículos passam por cima deles, reduzindo o uso de força. Além disso, o sistema possui grande eficiência, utilizando 85% da energia que é emitida pelas linhas.

Presente e futuro

Atualmente, os dois ônibus estão circulando em uma linha especial de cerca de 24 km na cidade de Gumi. Os governantes do município pretendem ampliar a frota de Olevs para 12 veículos até 2015. Com relação ao resto do mundo, há planos de implantar a tecnologia no aeroporto de Kuala Lumpur, na Malásia, e em Park City, no estado norte-americano de Utah.

Ainda assim, é difícil imaginar a utilização da SMFIR como algo prático para os carros de passageiros comuns, já que envolveria obras em todas as vias públicas, em todos os lugares, caso contrário não beneficiaria igualmente todos os cidadãos.

Dispositivo Diferencial Residual

Conceito de aplicação

O elevado número de acidentes originados no sistema elétrico impõe novos métodos e dispositivos que permitem o uso seguro e adequado da eletricidade reduzindo o perigo às pessoas, além de perdas de energia e danos às instalações elétricas.

A destruição de equipamentos e incêndios é muitas vezes causada por correntes de fuga à terra em instalações mal executadas, subdimensionadas, com má conservação ou envelhecimento. As correntes de fuga provocam riscos às pessoas, aumento de consumo de energia, aquecimento indevido, destruição da isolação, podendo até ocasionar incêndios. 

Esses efeitos podem ser monitorados e interrompidos por meio de um Dispositivo DR, Módulo DR ou Disjuntor DR. Os Dispositivos DR (diferencial residual) protegem contra os efeitos nocivos das correntes de fuga à terra garantindo uma proteção eficaz tanto à vida dos usuários quanto aos equipamentos.

A relevância dessa proteção faz com que a Norma Brasileira de Instalações Elétricas – ABNT NBR 5410 (uso obrigatório em todo território nacional conforme lei 8078/90, art. 39 - VIII, art. 12, art. 14), defina claramente a proteção de pessoas contra os perigos dos choques elétricos que podem ser fatais, por meio do uso do Dispositivo DR de alta sensibilidade (= 30mA).

Conceito de atuação

As correntes de fuga que provocam riscos às pessoas são causadas por duas circunstâncias:

Contato direto		Contato indireto		Dispositivo DR
Falha de isolação ou remoção das partes isolantes, com toque acidental da pessoa em parte energizada (fase / terra-PE).		Através do contato da pessoa  com a parte metálica (carcaça do aparelho), que estará energizada por falha de isolação, com interrupção ou inexistência do condutor de proteção (terra-PE).		Protege a pessoa dos efeitos das circunstâncias ao lado sendo que no caso do contato direto é a única forma de proteção.

Princípio de proteção das pessoas

Qualquer atividade biológica no corpo humano seja ela glandular, nervosa ou muscular é originada de impulsos de corrente elétrica.
Se a essa corrente fisiológica interna somar-se uma corrente de origem externa (corrente de fuga), devido a um contato elétrico, ocorrerá no organismo humano uma alteração das funções vitais, que, dependendo da duração e da intensidade da corrente, poderá provocar efeitos fisiológicos graves, irreversíveis ou até a morte da pessoa.

Gráfico com zonas tempo x corrente e os efeitos sobre as pessoas IEC 60479-1 (percurso mão esquerda ao pé)

Zonas	Limites	Efeitos fisiológicos
AC-1	Até 0,5 mA - Curva a	Percepção possível, mas geralmente não causa reação.
AC-2	0,5 mA  até curva b	Provável percepção e contrações musculares involuntárias, porém sem causar efeitos fisiológicos.
AC-3	A partir da  curva b  para cima	Fortes contrações musculares involuntárias, dificuldade respiratória e disfunções cardíacas reversíveis. Podem ocorrer imobilizações e os efeitos aumentam com o crescimento da corrente elétrica, normalmente os efeitos prejudiciais podem ser revertidos.
AC-4	Acima da  curva c1     c1-c2     c2-c3    Além da  curva c3	Efeitos patológicos graves podem ocorrer inclusive paradas cardíacas, paradas respiratórias e queimaduras ou outros danos nas células. A probabilidade de fibrilação ventricular aumenta com a intensidade da corrente e do tempo.    AC-4.1 Probabilidade de fibrilação ventricular aumentada até aproximadamente 5%     AC-4.2 Probabilidade de fibrilação ventricular de aproximadamente 50%    AC-4.3 Probabilidade de fibrilação ventricular acima de 50%

Conceito de funcionamento

A somatória vetorial das correntes que passam pelos condutores ativos no núcleo toroidal é praticamente igual a zero (Lei de Kirchhoff). Existem correntes de fuga naturais não relevantes. Quando houver uma falha à terra (corrente de fuga) a somatória será diferente de zero, o que irá induzir no secundário uma corrente residual que provocará, por eletromagnetismo, o disparo do Dispositivo DR (desligamento do circuito), desde que a fuga atinja a zona de disparo do Dispositivo DR (conforme norma ABNT NBR NM 61008 o Dispositivo DR deve operar entre 50% e 100% da corrente nominal residual - IDn).

F1 – Dispositivo DR de proteção contra a correntes de fuga à terra
T – Transformador diferencial toroidal
L – Disparador eletromagnético
R – Carga
A – Fuga à terra por falha da isolação
jF – Fluxo magnético da corrente residual
IF – Corrente secundária residual induzida

Componentes dos Sistemas Hidráulicos

Componentes dos Sistemas Hidráulicos:

• Grupos de Acionamento
• Grupos de Comando e Controle
• Grupos de Atuação

• Geradores: Bombas de deslocamento (engrenagens, palhetas, lóbulos, etc.);
• Distribuidores: válvulas direcionais, válvulas de pressão, válvulas de bloqueio etc.
• Consumidores: cilindros lineares, motores, cilindros rotativos etc.

Vantagens:

• Fácil instalação;
• Rápida e suave inversão de movimentos;
• Pode ser iniciado em plena carga;
• Precisão no posicionamento e velocidade;
• Sistemas auto lubrificados;
• Pequena relação peso/potência;
• Pequena relação tamanho/potência;
• Proteção simples contra sobrecarga.

Funções do Fluido Hidráulico:

• Transmitir pressão;
• Lubrificar as partes móveis;
• Proteger contra oxidação;
• Eliminar calor;
• Remover partículas metálicas.

Tipos de Fluidos Hidráulicos:

• Óleo mineral;
• Fluídos resistentes ao fogo: • Emulsão de óleo (1 a 40%) em água; • Emulsão de água (40%) em óleo; Aditivos: • Fluído sintético.
• Inibidor de oxidação: reduz a reação do óleo com o oxigênio.
• Inibidor de corrosão: forma um filme sobre os metais que neutraliza material corrosivo ácido.
• Extrema pressão (antidesgaste): para aplicações de alta temperatura e alta pressão.
• Antiespumante: une pequenas bolhas de ar que se desprendem e estouram.

Bateria recarregável em menos de três minutos

Cientistas da Universidade de Stanford estão desenvolvendo uma bateria que deve substituir a velha bateria de níquel-ferro criada por Thomas Edison no começo do século XX. Esta bateria pode ser recarregada em apenas dois minutos e meio, e ser usada futuramente na indústria automobilística.
A equipe de cientistas, liderada pelo químico Hongjie Dai, mantiveram a mesma base de níquel e ferro para os eletrodos. A diferença está na inclusão de nanotubos feitos de carbono e grafeno.

Esses nanotubos de apenas um átomo de espessura permitem que as cargas elétricas se desloquem rapidamente entre os eletrodos e no circuito externo, resultando numa versão ultra rápida da antiga bateria de níquel-ferro. Segundo Dai, "essa nova bateria pode não ser capaz de mover sozinha um carro elétrico pela densidade de energia insuficiente para esse uso". No entanto, pode auxiliar as baterias de íons de lítio de veículos elétricos, que tem alta densidade de energia, mas demoram horas para recarregar.  

Até o momento, o laboratório de Dai fabricou apenas um pequeno protótipo capaz de alimentar uma lanterna. Contudo, o aparato tem uma densidade energética mil vezes superior à versão de Edison. As novas baterias de níquel-ferro dariam uma potência a mais na aceleração e seriam rapidamente recarregadas por sistemas que recuperam a energia da frenagem, já existentes em veículos elétricos.

Nova bateria: dois minutos e meio para recarregar

Fonte:  Motor Clube [Revista Veja], com adaptações.

Crescem as vendas de Bicicletas Elétricas

A China é uma nação famosa por investir em bicicletas como meio de transporte de massa. Além das tradicionais bikes, os modelos movidos a energia elétrica e scooters estão tomando o mercado com toda a força. 

Segundo estimativa da Pike Research, as vendas de bicicletas elétricas alcançarão em 2018 o número de 47 milhões de unidades no continente asiático, sendo 42 milhões só na China. A previsão para veículos elétricos de duas rodas em geral é ainda mais animadora, com a possibilidade de entrada de 45 milhões de unidades no próximo ano e 65 milhões em 2018 em todo o continente.

Os veículos elétricos de duas rodas são mais sustentáveis e econômicos. Os que dependem de combustíveis não-renováveis, como o petróleo, liberam gases que poluem o ar, causam doenças respiratórias e agredirem o meio ambiente.

A bike elétrica está em processo de popularização no Brasil, principalmente nos grandes centros, e pode ser adquirida no Greenstore, do Greenvana.

Proposta prevê Acervo Técnico do CREA no Currículo Lattes

Reunidos em Sessão Plenária Extraordinária, os conselheiros federais de Engenharia e Agronomia aprovaram no dia 14 de fevereiro a proposta do 7º Congresso Nacional de Profissionais, ocorrido em 2010. O texto pleiteia que o Acervo Técnico Profissional seja um dos critérios para ingresso e promoção na carreira de docência.

A proposta prevê que o acervo técnico emitido pelo Crea seja inserido no Currículo Lattes* do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). A Decisão Plenária criada a partir da aprovação da deliberação determina que o Confea articule com o CNPq um acordo de cooperação (ou “outro instrumento pertinente”) para a execução da proposta. “A proposta traz a aproximação da academia com o mercado de trabalho e com o exercício profissional, além de se formar profissionais adequados à demanda e sensíveis à importância da inovação no exercício da Agronomia, Engenharia, Geografia, Geologia e Meteorologia”, descreve e justificativa.

O Congresso Nacional de Profissionais é um processo de mobilização da classe profissional que, trienal, tem cerca de um ano de duração. Inicia-se, no primeiro semestre, com os congressos municipais, regionais e, no meio do ano, com os Congressos Estaduais de Profissionais. Propostas vindas de profissionais e acadêmicos de todas as regiões do país são filtradas e compiladas. Sistematizadas, as propostas são votadas em nível nacional em duas rodadas de debates que ocorrem no segundo semestre do ano.

*Currículo Lattes é o currículo profissional da área da educação utilizado por universidades, institutos, centros de pesquisa e fundações de amparo à pesquisa, como instrumento para avaliação de produtividade profissional e científica de pesquisadores, professores e alunos . Foi lançado em agosto de 1999 pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq, agência vinculada ao Ministério da Ciência e Tecnologia – MCT.

Fonte: Acom/Confea

O que é Condutância Elétrica?

A condutância é a propriedade que um corpo apresenta em relação à passagem da corrente elétrica. É o inverso da resistência elétrica (propriedade que um material apresenta para dificultar a passagem de corrente elétrica). Portanto, podemos concluir que:

• quanto maior a resistência elétrica, menor é a condutância e
• quanto menor a resistência elétrica, maior é a condutância.

Os materiais isolantes ou dielétricos têm uma resistência elétrica elevada e por isso uma condutância reduzida ou mesmo nula. Contrariamente, os materiais com condutância elevada são os que deixam circular melhor a corrente, tendo por isso uma resistência menor. Nas fórmulas matemáticas, a grandeza condutância é representada pela letra G. No sistema Internacional (S.I.), a unidade com que a condutância é medida chama-se siemens e representa-se pela letra [S]. 

Como exemplo, podemos escrever:
Condutância de 2200 siemens  G = 2200S.
Para calcular a condutância de um determinado condutor, temos que saber o valor da sua resistência. Assim, e sabendo que a condutância é o inverso da resistência, chegamos à seguinte fórmula:

Se tivermos por exemplo, um condutor em que a resistência seja igual a 10Ω, substituímos o R de resistência por 10Ω e obtemos o seguinte cálculo:

Com este cálculo concluímos que um condutor com uma resistência de 10Ω, tem uma condutância de 0,1 siemens. O instrumento para ensaios de condutância é o condutivímetro.

Condutivímetro

A Instrumentação nos Processos Industriais

Nas indústrias de processo, tais como: química, petroquímica, siderúrgica, alimentícia, cimento, têxtil, papel, etc, a Instrumentação se faz presente, tirando rendimento máximo dos processos, fazendo com que toda energia cedida, seja transformada em trabalho na elaboração do produto desejado.

Do ponto de vista de controle, o processo é identificado como tendo uma ou mais variáveis associadas e que são importantes o suficiente para que seus valores sejam conhecidos e controlados pela malha de instrumentos. O processo é considerado como qualquer operação ou serie de operações que produza um resultado final desejado. Sob o ponto de vista do tempo e do tipo de operação envolvida, o processo pode ser classificado em:

- contínuo: a matéria-prima entra num lado do sistema e o produto sai do outro lado continuamente.

- batelada: uma dada quantidade de material é processada através de passos unitários, cada passo sendo completado antes de passar para o seguinte.

- manufatura: cada item a ser fabricado é processado em uma etapa como um item separado e individual.  

As grandezas que traduzem transferência de energia no processo podem ser: pressão, nível, vazão, temperatura, densidade, velocidade, viscosidade, peso, etc. as quais denominamos de variáveis de processo ( Qualquer quantidade física que possui valor alterável no tempo). As variáveis podem ser classificadas em:

- controlada: tipicamente, é a variável escolhida para representar o estado dos sistema. É o parâmetro que indica a qualidade do produto ou as condições de operação do processo. É aquela que se deseja manter constante, porque há influência de outras variáveis tendendo a modificar seu valor. A variável controlada determina o tipo e o tag da malha de controle.

- medida: é a que determina o tipo de elemento sensor. As variáveis são medidas para fins de indicação, registro, alarme, totalização e controle.

- manipulada: é aquela escolhida para controlar o estado do sistema. É atuada pelo controlador para alterar o valor da variável controlada. A variável manipulada determina o tipo de elemento final de controle.

Além das variáveis citadas, de interesse direto para o controle de processos, existem outras variáveis que afetam o desempenho do processo e, podem ser chamadas distúrbios. Como seu controle direto é muito difícil, deve-se aprender a conviver com elas e ajustar o sistema para compensar convenientemente sua influencia.

Energia Elétrica

• A energia elétrica que alimenta as indústrias, comércio e nossos lares é gerada principalmente em usinas hidrelétricas, onde a passagem da água por turbinas geradoras transformam a energia mecânica, originada pela queda d’agua, em energia elétrica. No Brasil a geração de energia elétrica é 80% produzida a partir de hidrelétricas, 11% por termoelétricas e o restante por outros processos. 
• A partir da usina a energia é transformada, em subestações elétricas, e elevada a níveis de tensão (69/88/138/240/440 kV) e transportada em corrente alternada (60 Hertz) através de cabos elétricos, até as subestações rebaixadoras, delimitando a fase de Transmissão. 
• Já na fase de Distribuição (11,9 / 13,8 / 23 kV), nas proximidades dos centros de consumo, a energia elétrica é tratada nas subestações, com seu nível de tensão rebaixado e sua qualidade controlada, sendo transportada por redes elétricas aéreas ou subterrâneas, constituídas por estruturas (postes, torres, dutos subterrâneos e seus acessórios), cabos elétricos e transformadores para novos rebaixamentos (110 / 127 / 220 / 380 V), e finalmente entregue aos clientes industriais, comerciais, de serviços e residenciais em níveis de tensão variáveis, de acordo com a capacidade de consumo instalada de cada cliente. 
• Quando falamos em setor elétrico, referimo-nos normalmente ao Sistema Elétrico de Potência (SEP), definido como o conjunto de todas as instalações e equipamentos destinados à geração, transmissão e distribuição de energia elétrica até a medição inclusive. Com o objetivo de uniformizar o entendimento é importante informar que o SEP trabalha com vários níveis de tensão, classificadas em alta e baixa tensão e normalmente com corrente elétrica alternada (60 Hz). 
• Conforme definição dada pela ABNT através das NBR (Normas Brasileiras Regulamentadoras), considera-se “baixa tensão”, a tensão superior a 50 volts em corrente alternada ou 120 volts em corrente contínua e igual ou inferior a 1000 volts em corrente alternada ou 1500 volts em corrente contínua, entre fases ou entre fase e terra. Da mesma forma considera-se “alta tensão”, a tensão superior a 1000 volts em corrente alternada ou 1500 volts em corrente contínua, entre fases ou entre fase e terra.

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Motor de passo

*Esta postagem foi solicitada por uma leitora do Blog do Professor Carlão através do formulário de contatos. Participe também solicitando temas e postagens através dos comentários ou formulário de contatos. Pergunta: Gostaria de saber um pouco sobre a alimentaçao do motor de passo (Michele):

*O motor de passo é um tipo de motor elétrico que pode ser controlado por sinais digitais, tornando-o preciso e de recomendável utilização em aplicações que venham a requerer um ajuste fino de posicionamento.

*O motor de passo é um transdutor que converte energia elétrica em movimento controlado através de pulsos, o que possibilita o deslocamento por passo, onde passo é o menor deslocamento angular. Com o passar dos anos houve um aumento na popularidade deste motor, principalmente pelo seu tamanho e custo reduzidos e também a total adaptação por controle digitais. Outra vantagem do motor de passo em relação aos outros motores é a estabilidade. Quando quisermos obter uma rotação específica de um certo grau, calcularemos o número de rotação por pulsos o que nos possibilita uma boa precisão no movimento. Os antigos motores passavam do ponto e, para voltar, precisavam da realimentação negativa. Por não girar por passos a inércia destes é maior e assim são mais instáveis.

*Normalmente os motores de passo são projetados com enrolamento de estator polifásico o que não foge muito dos demais motores. O número de pólos é determinado pelo passo angular desejado por pulsos de entrada. Os motores de passo têm alimentação externa. Conforme os pulsos na entrada do circuito de alimentação, este oferece correntes aos enrolamentos certos para fornecer o deslocamento desejado.

Motores de passo unipolares são caracterizados por possuírem um center-tape entre o enrolamento de suas bobinas. Normalmente utiliza--se este center-tape para alimentar o motor, que é controlado aterrando-se as extremidades dos enrolamentos.

*Os motores bipolares exigem circuitos mais complexos. A grande vantagem em se usar os bipolares é prover maior torque, além de ter uma maior proporção entre tamanho e torque. Fisicamente os motores têm enrolamentos separados, sendo necessário uma polarização reversa durante a operação para o passo acontecer.

*Um motor de corrente contínua, quando alimentado, gira no mesmo sentido e com rotação constante, ou seja, para que estes motores funcionem, é necessário apenas estabelecer sua alimentação. Com o auxilio de circuitos externos de controle, estes motores de corrente contínua poderão inverter o sentido de rotação ou variar sua velocidade.

*Para que um motor de passo funcione, é necessário que sua alimentação seja feita de forma sequencial e repetida. Não basta apenas ligar os fios do motor de passo a uma fonte de energia e sim ligá-los a um circuito que execute a sequência requerida pelo motor.

*Existem três tipos básicos de movimentos o de passo inteiro e o de meio passo e o micropasso, tanto para o motor bipolar como para o unipolar. O de micropasso tem sua tecnologia não muito divulgada, e baseia-se no controle da corrente que flui por cada bobina multiplicado pelo numero de passos por revolução.

*A energização de uma e somente uma bobina de cada vez produz um pequeno deslocamento no rotor. Este deslocamento ocorre simplesmente pelo fato de o rotor ser magneticamente ativo e a energização das bobinas criar um campo magnético intenso que atua no sentido de se alinhar com as pás do rotor. Assim, polarizando de forma adequada os bobinas, podemos movimentar o rotor somente entre as bobinas (passo inteiro), ou entre as bobinas e alinhadas com as mesmas.

*Para que se obtenha uma rotação constante é necessário que a energização das bobinas seja periódica. Esta periodicidade é proporcionada por circuitos eletrônicos que controlam a velocidade e o sentido de rotação do motor. Por se tratar de sinais digitais, fica fácil compreender a versatilidade dos motores de passo. São motores que apresentam uma gama de rotação muito ampla que pode variar de zero até 7200 rpm; apresentam boa relação peso/potência; permitem a inversão de rotação em pleno funcionamento; alguns motores possuem precisão de 97%; possuem ótima frenagem do rotor e podem mover-se passo-a-passo. Mover o motor passo-a-passo resume-se ao seguinte: se um determinado motor de passo possuir 170 passos, isto significa que cada volta do eixo do motor é dividida 170 vezes, ou seja, cada passo corresponde a 2,1 graus e o rotor tem a capacidade para mover-se apenas estes 2,1 graus.

*Didaticamente falando, o sistema de controle se baseia em um circuito oscilador onde seria gerado um sinal cuja frequência estaria diretamente relacionado com a velocidade de rotação do motor de passo. Esta frequência seria facilmente alterada (seja por atuação em componentes passivos seja por meio eletrônico) dentro de um determinado valor assim, o motor apresentaria uma rotação mínima e uma máxima. A função "Freio" se daria simplesmente pela inibição do sinal gerado pelo oscilador. O próximo passo seria providenciar um circuito amplificador de saída, pois algumas aplicações exigem uma demanda de corrente relativamente elevada. Caberia ao circuito amplificador de saída fornecer estas correntes de forma segura, econômica e rápida. O circuito amplificador de saída seria constituído de transistores e/ou dispositivos de potência que drenam corrente em torno de 500 mA ou mais. Motores de passo geralmente suportam correntes acima de 1,5 Ampère. O amplificador de saída é o dispositivo mais solicitado em um projeto de controle de motor de passo. Devido às variações de trabalho a que pode ser submetido o motor de passo, um amplificador mal projetado pode limitar muito o conjunto como um todo. Um exemplo destas limitações pode ser facilmente entendido. Um motor de passo girando a altas rotações, repentinamente é solicitado a inverter sua rotação (como ocorre em máquinas CNC e cabeçotes de impressão). No momento da inversão as correntes envolvidas são muito altas e o circuito amplificador deve suportar tais drenagens de corrente. O torque do motor de passo depende da frequência aplicada a alimentação. Quanto maior a frequência, menor o torque, porque o rotor tem menos tempo para mover-se de um ângulo para outro.

*A faixa de partida deste motor é aquela na qual a posição da carga segue os pulsos sem perder passos, a faixa de giro é aquela na qual a velocidade da carga também segue a frequência dos pulsos, mas com uma diferença: não pode partir, parar ou inverter, independente do comando.

*Fonte: www.eletronica.org com adaptações.