Desenho técnico de esquemas electromecânicos

Introdução

Em instalações eléctricas industriais, o desenho eléctrico é a linguagem comum entre projectista, instalador, técnico de comissionamento e manutenção. Esta UC cobre os 4 tipos de esquema (princípio, unifilar, multifilar, layout), os símbolos normalizados IEC 60617, e a separação entre comando e potência.

Pré-requisitos: UC02864 (Segurança), UC02924/UC02925 (CC/CA), UC02877 (Desenho mecânico para base).

1. Hierarquia dos esquemas

1.1 Os 4 tipos

Esquema de princípio          (alto nível, fluxos energéticos)
       ↓
Esquema unifilar              (um traço por feixe de condutores)
       ↓
Esquema multifilar            (cada condutor individual)
       ↓
Layout físico                 (disposição real no quadro)

1.2 Público de cada um

Um projecto eléctrico industrial completo tem todos os 4.

2. Símbolos IEC 60617

Norma europeia padronizada. Aplica-se em Portugal e UE. EUA usa ANSI Y32.2 — símbolos diferentes (importante saber se trabalhar em ambos os mercados).

2.1 Componentes passivos

─[XX]─         Resistor / aquecimento
─⊏)─           Indutor / bobine
─||─           Condensador (sem polaridade)
─|+|─          Condensador polarizado (electrolítico)
─►├─           Díodo
─►├<─          Zener
─►├─⊏)─        LED

2.2 Comutação

─ ─            Interruptor genérico aberto
──○ /───       Botoeira NO (normalmente aberta) — fecha ao premir
──○─/──        Botoeira NC (normalmente fechada) — abre ao premir
─o\o─          Comutador 2 posições
─/────         Disjuntor
─⊗─            Lâmpada

2.3 Máquinas

⊙              Motor (símbolo genérico)
M~             Motor AC monofásico
M~3 ou M3~     Motor trifásico
M⎓             Motor DC
G~             Gerador AC
G⎓             Gerador DC
T (com 2 bobinas) Transformador

2.4 Protecções e comando

─Q1─           Disjuntor magnetotérmico (Q = identificação)
─F1─           Fusível
─DR─           Diferencial (RCD)
─KM1─          Contactor (K = relé)
─KT1─          Relé temporizado
─KA1─          Relé auxiliar
─F1 (térmico)─ Relé térmico de motor

2.5 Convenções de letras (KKS)

Em projecto industrial sério usa-se KKS (Kraftwerk-Kennzeichensystem) — sistema alemão de identificação:

Numeração: K1, K2, ... QF1, QF2, ... etc.

3. Esquema unifilar

3.1 Conceito

Um único traço representa um feixe de condutores (3 fases ou 3 fases + neutro).

Símbolos especiais: - 3 traços oblíquos sobre a linha = 3 fases. - N adicional = + neutro. - PE = condutor de protecção (terra).

3.2 Vantagens

• Compacto: quadro com 50 circuitos cabe numa folha A4.
• Legível rapidamente.
• Standard universal — todos os países industriais usam.
• Para gestão de cargas e dimensionamento de cabos.

3.3 Limitação

Não mostra como exatamente cada condutor se liga internamente. Para isso → multifilar.

3.4 Exemplo

Rede 400V 3F+N+PE
       │
      QF0 (geral)
       │
      DR0 (diferencial 300mA)
       │
   ────┼────┬──── ... 
       │    │
      QF1  QF2  ...
       │    │
       KM1  iluminação
       │
      Motor M1

QF0 e QF1 são disjuntores; DR0 é diferencial; KM1 contactor; M1 motor.

4. Esquema multifilar

4.1 Conceito

Cada condutor (R, S, T, N, PE) é representado individualmente.

4.2 Vantagens

• Mostra todas as ligações entre componentes.
• Permite debug de circuito específico.
• Numeração de bornes/contactos completa.
• Essencial para montagem e manutenção.

4.3 Exemplo: arranque directo motor 3F

L1 ────[F1]──[QF1]─[KM1 contacto 1]────U
L2 ────[F2]──[QF2]─[KM1 contacto 2]────V    Motor M1
L3 ────[F3]──[QF3]─[KM1 contacto 3]────W
PE ─────────────────────────────────────PE

3 fases passam por: fusível → contactos disjuntor → contactos contactor → terminais do motor.

4.4 Numeração de bornes

Cada borne tem identificação única no esquema. Ex.: - KM1 contacto principal 1: bornes 1-2. - KM1 contacto principal 2: bornes 3-4. - KM1 contacto principal 3: bornes 5-6. - KM1 contacto auxiliar NO: bornes 13-14. - KM1 contacto auxiliar NC: bornes 21-22. - KM1 bobina: bornes A1-A2.

Padronizado por norma IEC 60947.

5. Comando vs potência

5.1 Separação

Potência (corrente alta, motor/carga): - Trifásico, 400 V ou monofásico 230 V. - Cabos grossos (6, 10, 16, 25 mm²+). - Disjuntor, fusível, contactor, relé térmico, motor.

Comando (corrente baixa, sinais de controlo): - Tipicamente 24 V DC ou 230 V AC monofásico. - Cabos finos (0,75-1,5 mm²). - Botoeiras, sensores, lâmpadas, bobinas de contactor, PLC.

5.2 Auto-retenção clássica

Padrão "arranque/paragem" com botoeira NO de start e NC de stop:

Comando 24V:

+24V ── S0(NC) ── S1(NO) ──┬── KM1.A1
                            │
                            └── KM1.aux NO (paralelo a S1)

            KM1.A2 ── 0V

Como funciona: 1. Premir S1 (start) → corrente passa → KM1 energiza. 2. KM1 fecha o seu contacto auxiliar NO em paralelo a S1. 3. Soltar S1 → corrente continua via contacto auxiliar (auto-retenção). 4. Premir S0 (stop) → interrompe corrente → KM1 desenergiza → contacto auxiliar abre. 5. Sistema parado.

Padrão universal em automação.

5.3 Inter-bloqueios

Para evitar 2 acções incompatíveis em simultâneo (ex.: rotação para a frente vs para trás):

Bobina KM1 (forward) em série com KM2.NC (contacto NC).
Bobina KM2 (reverse) em série com KM1.NC.

Se KM1 está activo, KM2.NC está fechado → KM2 não pode activar. E vice-versa.

6. Layout de quadros

6.1 Conceito

Mostra disposição física real no quadro: - Trilhos DIN (35 mm padrão). - Disjuntores em fila. - Réguas de bornes. - Canaletas para cablagem. - Cotas físicas.

6.2 Boas práticas

• Disjuntor principal em cima ou ao alcance.
• Distribuição debaixo.
• Bornes de saída acessíveis pelo lado/fundo.
• 15-20% espaço livre para futuras adições.
• Etiquetas em todos os componentes.
• Cor de cabos padronizada.
• Documentação plastificada dentro do quadro.

6.3 Cabos: cores RTIEBT

Respeitar = segurança. Improvisar = acidente.

7. Software CAD eléctrico

7.1 Opções

Para escolas e PMEs: QElectrotech é uma excelente opção sem custo.

7.2 Vantagens vs desenho à mão

• Bibliotecas prontas de símbolos IEC + comerciais.
• Geração automática de:
• Lista de material (BOM).
• Lista de bornes.
• Lista de cabos (origem, destino, secção, comprimento).
• Lista de etiquetas para impressora termal.
• Numeração automática de bornes e circuitos.
• Verificação de consistência (cabos sem destino, conexões em curto).
• Versões controladas (R0, R1...).
• Modificações rápidas sem refazer.

Hoje raramente se desenha esquema eléctrico à mão em projecto sério.

8. Documentação completa

8.1 Dossier de instalação

Quando se entrega uma instalação:

1. Esquema unifilar geral (1 folha A2 ou A1).
2. Esquemas multifilares por circuito/máquina (várias folhas).
3. Esquema de comando separado.
4. Layout de quadros (cada quadro 1+ folhas).
5. Lista de material (BOM) completa.
6. Lista de bornes (cada borne identificado).
7. Lista de cabos (de/para, secção, comprimento).
8. Relatório de inspecção RTIEBT (medições de terra, isolamento, continuidade).
9. Certificados CE dos principais componentes.
10. Termo de responsabilidade do Técnico Responsável (TR).

8.2 Em obra

• Cópia plastificada do esquema dentro do quadro.
• Arquivo digital em pasta partilhada (cloud + cópia local).
• Actualizado após cada modificação.

8.3 Manutenção a 5 anos

Boa documentação paga-se sozinha: - Diagnóstico de falha: 10 min em vez de 2 horas. - Substituição de componente: tipo + posição claros. - Modificações: sabes o que está ligado a quê antes de mexer. - Conformidade legal demonstrável.

Documentação ausente = horas perdidas + risco grave em cada intervenção.

9. Cores e etiquetagem

9.1 Etiquetas obrigatórias

• Disjuntores principais com inscrição do que controlam.
• Tomadas industriais com tensão e amperagem.
• Quadros com "PERIGO — TENSÃO" em vermelho.
• Cabos: anel ou braçadeira com identificação numérica (corresponde ao esquema).
• Bornes: cada um numerado.

9.2 Tipos de etiqueta

• Gravadas a laser em chapa plástica — duradoiro, profissional.
• Termo-encolhíveis para cabos — rápido, médio prazo.
• Adesivas termo-impressas — versátil, fácil reproduzir.

Etiquetadoras industriais (Brother, Brady): ~200-500 €.

10. Liga a outras UCs

• UC02864 — segurança aplicada em qualquer instalação.
• UC02877 / UC02918 — desenho mecânico (semelhante mas área diferente).
• UC02862 — circuitos electromecânicos usam estes esquemas.
• UC02932 — instalações eléctricas em edifícios.
• UC02940 — automação com PLC depende muito de esquemas claros.

11. Conclusão

Desenho eléctrico é a língua franca da automação industrial. Quem lê e produz bem esquemas tem vantagem decisiva em projecto, comissionamento e manutenção.

Investir em ferramenta CAD eléctrica (mesmo QElectrotech gratuito) compensa-se nas primeiras semanas de uso.

Apêndice A · Cheat sheet de símbolos

─[R]─   Resistor       ─⊏)─   Indutor     ─||─   Condensador
─►├─    Díodo          ─►├<─  Zener       ─⊗─    Lâmpada
─/──    Disjuntor      ─F─    Fusível     ─DR─   Diferencial
─KM─    Contactor      ─KT─   T relay     ─KA─   Aux relay
─o /─   Botoeira NO    ─o─/─  Botoeira NC ─o\o─  Comutador
M~      Motor AC       M~3    Motor 3F    M⎓     Motor DC
T       Transformador  G~     Gerador

Letras:  K=relé/contactor  Q=disjuntor  F=fusível
         S=comutador       M=motor      T=transformador
         R=resistor        C=cond.      H=sinalização
         Y=electroválvula  B=sensor

Cores cabos:
  Verde/amarelo  PE
  Azul claro     N
  Castanho       L1
  Preto          L2
  Cinzento       L3

Apêndice B · Recursos

• IEC 60617 — Norma símbolos eléctricos.
• IEC 60947 — Identificação bornes.
• IEC 60446 — Cores condutores.
• RTIEBT — Regulamento técnico (Portugal).
• QElectrotech (gratuito): qet.fr.
• EPLAN P8 (proprietário): eplan.com.
• AutoCAD Electrical (Autodesk).