Mini-Projecto · Esquema elétrico completo de uma prensa de injeção de moldes
Contexto
A oficina "Moldes Vale do Ave" vai eletrificar uma prensa de injeção de moldes recém-montada, com dois motores trifásicos: M1, a bomba hidráulica que gera a pressão de fecho do molde, e M2, o tapete transportador que extrai as peças moldadas. Foste contratado/a, como técnico/a de desenho e projeto de moldes, para analisar as especificações desta máquina e preparar e desenhar o esquema elétrico completo, pronto a entregar ao eletricista que vai montar o quadro.
Trabalhas individualmente ou a pares. O produto final é um dossiê de esquemas elétricos (unifilar, potência e comando, com cálculos e legendas), acompanhado de uma justificação escrita das decisões de posicionamento e de segurança.
Requisitos
Funcionais
- Análise das especificações: potência, tensão, cos φ, rendimento e velocidade de M1 e M2, a partir das chapas de características fornecidas (ver tabela na Fase 2).
- Cálculo da corrente nominal, da secção de cabo e do calibre de proteção de cada motor.
- Esquema unifilar da distribuição geral do quadro.
- Esquema de potência de M1 e de M2, com Q1, F2/F3 (relés térmicos) e K1/K2 (contactos principais).
- Esquema de comando de M1 e de M2, a 24 V DC, com selagem (memória), marcha e paragem próprias, e paragem de emergência (S0) comum aos dois motores.
- Legenda com todas as referências (F, K, M, Q, S, T, X) e os respetivos valores calculados.
Não-funcionais
- Simbologia exclusivamente IEC 60617, sem misturar com outras normas.
- Esquema de potência e esquema de comando desenhados em folhas separadas.
- Referência de cada componente igual em todos os esquemas onde aparece.
- Justificação escrita do posicionamento do quadro, do painel de comando e dos cabos na estrutura da máquina.
- Cumprimento das regras de segurança desta UC (massa vs PE, emergência vs paragem simples, regras de ouro).
Fases
Fase 1 · Análise das especificações (2h) Levantar o contexto da máquina (ambiente, ciclo de trabalho, localização dos motores) e listar os requisitos do desenho esquemático a produzir.
Fase 2 · Cálculos elétricos (4h) A partir das chapas de características de M1 e M2, calcular a potência absorvida, a corrente nominal, o binário e a secção de cabo de cada motor.
Fase 3 · Esquema unifilar (2h) Desenhar a distribuição geral do quadro: da rede até Q1, e daí até cada ramal de motor.
Fase 4 · Esquemas de potência (4h) Desenhar, em folha própria, o esquema de potência de M1 e de M2, com os calibres e secções calculados na Fase 2.
Fase 5 · Esquemas de comando (4h) Desenhar, em folha própria e a 24 V DC, o esquema de comando de M1 e de M2, com selagem, marcha, paragem e a paragem de emergência comum S0.
Fase 6 · Posicionamento e segurança (2h) Justificar por escrito o posicionamento do quadro, do painel de comando e dos cabos na estrutura da máquina, e verificar o cumprimento das regras de segurança da UC.
Fase 7 · Dossiê e apresentação (2h) Compilar todos os esquemas e cálculos num dossiê único, com legenda, e apresentar as decisões à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Especificações e requisitos corretamente analisados | 10% |
| Cálculos elétricos (corrente, binário, secção) corretos | 25% |
| Esquema unifilar correto e legível | 10% |
| Esquemas de potência de M1 e M2, normalizados e corretos | 20% |
| Esquemas de comando de M1 e M2, com selagem e emergência corretos | 20% |
| Posicionamento, segurança e dossiê final | 15% |
Erros comuns
- Calcular a corrente nominal com a potência útil em vez da potência absorvida (esquecer o rendimento).
- Usar a fórmula monofásica de potência para os motores trifásicos, esquecendo o √3.
- Trocar a referência de um componente entre o esquema de potência e o de comando (ex.: K1 num esquema e KM1 no outro).
- Desenhar S0 como um botão igual a S2, sem prioridade nem bloqueio mecânico.
- Ligar a carcaça do quadro à massa de 0 V do comando em vez de ao condutor PE.
- Entregar a secção de cabo calculada em bruto, sem arredondar à série normalizada nem verificar a ampacidade.
- Esquecer de indicar o percurso e a proteção mecânica dos cabos na justificação do posicionamento.
Bónus (opcional)
- Acrescentar um terceiro motor (M3, bomba de refrigeração do molde) ao esquema, com os seus próprios F, K, S e cálculos.
- Substituir a paragem de emergência simples por uma solução com relé de segurança de duplo canal, e justificar a categoria de paragem (EN 60204-1) adotada.
- Simular a sequência de comando (marcha, selagem, paragem, emergência) em software CAD elétrico antes da entrega.
- Propor uma lâmpada piloto de sinalização de avaria, ligada ao contacto auxiliar do relé térmico.
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que a paragem de emergência (S0) tem de estar sempre mais a montante do que os botões de marcha e paragem simples de cada motor, no mesmo circuito de comando? E explica, com as tuas palavras, a diferença entre a massa do circuito de comando (0 V de T1) e o condutor de terra de proteção (PE) do quadro.