ANÁLISE DE DESEMPENHO DOS SOLENOIDES APLICADOS NAS MÁQUINAS DE COSTURA JACK

Resumo

Esta publicação apresenta os resultados de um estudo técnico sobre os solenoides utilizados em máquinas de costura para calçados das marcas Jack, Garudan e Impex. Embora a análise tenha sido conduzida com essas marcas específicas, os resultados obtidos são aplicáveis a solenoides com características equivalentes, independentemente do fabricante.

Análise

Com objetivo de solucionar um problema recorrente relacionado à queima e perda de força dos solenoides utilizados em máquinas de costura, realizamos um estudo baseado nas características elétricas para observar o desempenho e as condições elétricas durante o funcionamento. Baseado em relatos de fornecedores, clientes e parceiros, os problemas iniciaram quando os solenoides passaram a ter uma resistência elétrica de 4,2Ω e posteriormente de 3,2Ω, uma resistência inferior aos modelos anteriores que tinham uma resistência de 5Ω.

Ao iniciar os testes foram identificadas as características e valores das grandezas elétricas do solenoide de 3,2Ω, conforme a tabela abaixo. Em seguida a solenoide foi instalada em máquina para medições dos sinais e valores das grandezas elétricas em operação. A figura 1 ilustra o comportamento das grandezas elétricas, no qual é possível perceber que houve uma distorção na forma de onda, alguns milissegundos após o acionamento.

Tabela 1 - Solenoide 3,2 Ω

Resistência	3,2 Ω
Impedância	20,6 mH
Tensão	24V
Corrente Máx.	7,5 A
Corrente Modulada (200Hz / 30%)	3,55 A

Na figura 1 é possível observar que a amplitude da tensão reduz em torno de 35% após alguns milissegundos após o acionamento. Isto ocorre devido ao elevado consumo de corrente, isto é, a corrente inicial de 7,5A é superior à capacidade de corrente que o circuito eletrônico é capaz de fornecer. Nota-se que no momento que a modulação por largura de pulso inicia, a amplitude da tensão retorna ao patamar inicial porque o tempo de ciclo ativo da modulação é de 30% do período de modulação.

O princípio de modular a tensão antes de ser aplicada no solenoide é um recurso técnico para minimizar o consumo de corrente enquanto o solenoide está acionado, além de aumentar a vida útil do solenoide, garante que o circuito eletrônico que aciona o mesmo não seja danificado por sobrecorrente e sobre aquecimento.

Figura 1 - Solenoide de 3,2Ω ohms em funcionamento.

Com base nos resultados observados, foi utilizada a estrutura mecânica de um solenoide de 3,2Ω e utilizado o mesmo carretel para rebobinar o solenoide, porém com uma resistência elétrica de 5,0Ω. Após remontar o conjunto mecânico, foram realizadas novas medições das grandezas elétricas para análise, apresentadas na tabela 2.

Tabela 2 – Solenoide de 5,0Ω em funcionamento.

Resistência	5,0 Ω
Impedância	30,8 mH
Tensão	24V
Corrente Máx.	4,6 A
Corrente Modulada (200Hz / 30%)	2,05 A

A solenoide com as novas características também foi instalada em máquina para testes e medições. A Figura 2 ilustra o comportamento durante o funcionamento onde já é possível perceber a melhora no funcionamento. Ao ser acionado a solenoide permanece durante aproximadamente 150ms com a tensão máxima e após, é iniciada a modulação da tensão em 30% do período. Não há mais a queda de tensão percebida anteriormente porque a corrente máxima consumida passou de 7,5A para 4,6A, assim como para a tensão modulada, que manteve a mesma amplitude, mas também reduziu em praticamente 40%.

Figura 2 - Solenoide de 5,0 Ω em funcionamento.

Conclusão

O estudo realizado apresentado neste documento teve como objetivo elucidar problemas recorrentes em máquinas de costuras industriais que utilizam solenoides para fazer o acionamento mecânico do pé calcador. Os resultados obtidos representam uma redução de consumo de 40% no consumo, que proporciona uma melhora de desempenho e funcionamento do circuito eletrônico e do solenoide.

ATENDIMENTO INTERNO OU EXTERNO?

Qual é a melhor opção de atendimento para sua demanda?

Para escolher o tipo ideal de atendimento, é importante entender a diferença entre atendimento interno (laboratório) e atendimento externo (in-loco). Cada modalidade é indicada conforme a complexidade do problema, a urgência da solução e a estrutura disponível no local.

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📌 O que é um atendimento técnico?

É um conjunto de ações voltadas à identificação, diagnóstico e resolução de falhas técnicas em equipamentos e máquinas de uso industrial. O objetivo é restaurar o pleno funcionamento dos sistemas, promovendo eficiência, segurança e continuidade operacional.

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🧪 Atendimento Interno (Laboratório Romatec)

É o serviço de manutenção realizado nas instalações da Romatec, onde os equipamentos passam por análises e reparos detalhados. Nosso laboratório conta com instrumentação de alta tecnologia para garantir diagnósticos precisos e consertos com alto padrão de qualidade.

Após o reparo, o equipamento é submetido a testes rigorosos (gigas de testes), simulando condições reais de operação, para assegurar o funcionamento correto de todos os circuitos eletrônicos.

Esse tipo de atendimento é ideal quando:

• O equipamento pode ser transportado com segurança.

• O defeito exige análises mais profundas ou o uso de recursos específicos.

• Há necessidade de testes mais completos antes da entrega.

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🧰 Atendimento Externo (In-loco)

É o serviço realizado diretamente nas instalações do cliente, por um ou mais técnicos, conforme a complexidade do problema.

Ao chegar no local, a equipe faz uma avaliação inicial do defeito. Se o reparo for possível no local, ele é realizado de forma segura e eficiente. Caso contrário, as partes danificadas são removidas e levadas para o laboratório da Romatec. Após o conserto, são reinstaladas e testadas no equipamento para garantir seu funcionamento total.

Esse tipo de atendimento é recomendado quando:

• O equipamento é de grande porte ou difícil de transportar.

• Há urgência na retomada da operação.

• O cliente precisa de uma solução rápida no local.

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🤔 Qual é o tipo de atendimento mais adequado para você?

Para responder essa pergunta, considere as questões abaixo:

• O problema ocorre em um único equipamento ou em vários?

• Alguém da sua equipe técnica já fez um diagnóstico inicial?

• É possível enviar a peça ou equipamento até a Romatec?

• Existe equipamento reserva ou é o único disponível?

• Qual será o impacto operacional da parada da máquina?

Responder a essas perguntas ajuda a definir o melhor caminho com agilidade e segurança. Sabemos que paradas inesperadas geram transtornos, por isso buscamos sempre atuar com rapidez, responsabilidade e qualidade.

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📋 Como organizamos os atendimentos?

A Romatec utiliza um sistema de gestão de serviços para garantir agilidade, organização e histórico completo dos atendimentos.

Todos os chamados geram uma Ordem de Serviço (OS), que registra todas as etapas do atendimento: entrada, diagnóstico, reparo, testes e entrega. As OSs seguem uma fila de atendimento por ordem de chegada, salvo casos emergenciais que demandem prioridade.

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MULTÍMETRO - PRECISO FAZER UM CURSO PARA UTILIZÁ-LO?

Você conhece um multímetro?

O multtímetro é um instrumento de medição, analógico ou digital, capaz de medir grandezas elétricas. Entre as principais podemos citar a tensão, a corrente e a resistência elétrica. Os modelos digitais se destacam por suas funcionalidades e praticidade na utilização.

Figura 1 - Modelos de multímetros.

Como podem ser definidas as principais grandezas elétricas?

Tensão: é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos distintos. Também pode ser entendida como a quantidade de energia necessária para movimentar uma carga elétrica, de um ponto ao outro, em um condutor. Sua unidade de medida é o Volt (V).

Corrente: é o fluxo de cargas elétricas motivadas por uma diferença de potencial elétrico, isto é, o movimento dos elétrons entre dois pontos distintos em um condutor em razão da diferença de potencial elétrico nestes pontos. Sua unidade de medida é o Ampère (A).

Resistência: é a capacidade que um determinado material de se opor à passagem da corrente elétrica. Sua unidade de medida é o Ohm (Ω).

Potência: é a capacidade que um material possui de realizar um determinado trabalho em um instante de tempo. Também pode ser entendida como a conversão da energia elétrica em outra forma de energia útil. Sua unidade de medidaé o Watt (W).

IMPORTANTE: Essas grandezas sempre estão presentes em qualquer circuito elétrico e não podem ser dissociadas.

Figura 2 - Círculo mágico da Lei de Ohm.

A Lei de Ohm nos permite relacionar estas grandezas. Se tivermos apenas duas delas, podemos determinar as demais matematicamente. O círculo mágico, como é conhecido na internet, ilustra um conjunto de fórmulas matemáticas que pode nos auxiliar muito na hora de estimar o valor da grandeza que pretendemos medir, caso seja desconecido.

A figura 3 ilustra o circuto elétrico de uma lâmpada ligada à uma fonte de tensão. Podemos obervar que mesmo sendo um circuito extremamente simples, as principais grandezas elétricas estão presentes.

Figura 3 - Circuito elétrico.

O que é preciso saber antes de utilizar um multímetro?

Primeiramente devemos saber é o quê vamos medir, ou seja, precisamos ter uma ideia (mesmo que aproximada) do valor da grandeza que pretendemos medir. Este cuidado pode evitar sérios acidentes. Em um segundo momento precisamos saber se o multímetro que temos à disposição mede a grandeza que pretendemos medir. Outro ponto a ser observado é a categoria de sobre tensão do instrumento, se está adequada ao contexto da medição. Por fim resta saber se a precisão e a exatidão que o instrumento oferece atende nossa necessidade. Entre os vários modelos de multímetros alguns medem apenas valores médios enquanto outros medem valores reais (True RMS), principalmente em circuitos de tensão e corrente alternada.

Antes de iniciar qualquer medição podemos responder algumas questões que podem auxiliar neste processo, por exemplo:

• Qual é a grandeza que vamos medir? Tensão, corrente ou resistência?
• A medida trata-se de tensão/corrente alternada ou contínua. ou seja, AC ou CC?
• O multímetro é True RMS ou não?
• Se for uma medida de tensão ou corrente, há algum tipo de modulação desta tensão ou corrente?
• Qual são os níveis de tolerância e precisão que o multímetro oferece?
• Preciso medir uma resistência. É possível fazer a medição sem desconectar a resistência do circuito?
• Em um circuito elétrico, posso utilizar a escala de continuidade para pesquisar um defeito?
• Nos multímetros, para que serve a escala com um símbolo de um diodo?
• Meu multímetro estragou, tenho outro à disposição de outra marca e modelo, como vou saber utiliar este instrumento desconecido?

Estas são apenas algumas das perguntas que podemos fazer para nos auxiliar na tomada de decisão na hora de fazer medições de grandezas elétricas em um circuito elétrico ou eletrônico. A utilização de um multímetro parece bastante simples e óbvio, no entanto, frequentemente nos deparamos com situações em que pessoas com experiência na manutenção eletroeletrônica apresentam dificuldade na realização de medições.

Para esclarecer e aprendermos juntos este assunto tão importante, convidamos você para ouvir nosso Podcast que fala sobre o treinamento que a Romatec oferece para o uso do multímetro no âmbito da manutenção industrial.

Você faz parte de uma equipe de manutenção? Gostaria de dividir conosco suas experiências em relação ao uso do multímetro no seu dia a dia? Entre em contato conosco, solicite um orçamento sem compromisso para realizarmos um treinamento com a sua equipe, nas instalações da sua empresa. Estamos à disposição para mais informações e esclarecimentos.

Acesse nossas mídias sociais ou se preferir entre em contato através do nosso telefone ou e-mail.

Telefone e WhasApp: (51) 3541.5987
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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DOS SENSORES CAPACITIVOS

Sensores ou transdutores capacitivos são componentes com funcionamento baseado nos princípios básicos do capacitor. A diferença básica está na forma como as placas estão dispostas, tendo o ar como dielétrico. Quando algum objeto é aproximado do sensor ocorre variação de capacitância e o sistema de controle passa atuar em razão desta variação. Sua aplicação está voltada para monitorar objetos não metálicos, podendo ser utilizado nas mais diversas aplicações da área eletroeletrônica.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Para facilitar o estudo acerca de sensores capacitivos é importante conhecer o conceito básico do capacitor, conhecido também como condensador. O capacitor é um componente capaz de armazenar energia potencial elétrica e carga elétrica. Geralmente composto por placas condutoras separadas por um material isolante chamado dielétrico. O processo de armazenamento da carga elétrica consiste em retirar elétrons de uma placa e transferir para outra. Esta movimentação dos elétrons é igual à energia potencial elétrica armazenada no capacitor devido à diferença de potencial entre as placas.

Figura 1 - Capacitor de placas paralelas (Young, 2009).

A razão entre a diferença de potencial entre as placas do capacitor e a carga armazenada em cada uma das placas determina o valor de capacitância do capacitor. A capacitância é diretamente proporcional à área das placas e da constante dielétrica do material isolante e inversamente proporcional à distância entre as placas. Essa capacitância será constante se a geométrica do sistema não alterar.

A diferença básica entre um sensor capacitivo e um capacitor convencional está na forma como suas placas estão dispostas. Nos capacitores as placas são dispostas uma sobre a outra e nos sensores capacitivos uma ao lado da outra. Nos sensores capacitivos o dielétrico é o ar, que tem constante dielétrica igual a 1. Assim quando algum objeto, com constante dielétrica maior do que 1, é aproximado da zona de atuação do sensor o valor da capacitância sofre alteração.

Figura 2 - Valores da constante dielétrica k para 20ºC.

Fonte: Young e Freedman, Física III – Eletromagnetismo.

O princípio de funcionamento dos sensores capacitivos baseia-se na variação de capacitância de um elemento sensor para determinar a frequência de um oscilador, circuito ressonante, no circuito de controle que processa a variação da frequência acionando um circuito de comutação, suficiente para acionar circuitos externos ao sensor, podendo ser facilmente integrado a controladores lógicos programáveis (CLP) ou até mesmo a pequenos controladores.

Figura 3 - Relação entre posição do objeto e a variação da frequência.

Fonte: Instituto Federal de Santa Catarina.

Estes sensores são fabricados com alta tecnologia e técnicas avançadas, permitindo que todo conjunto eletrônico seja acomodado em um invólucro plástico ou metálico e encapsulado em resina de alta densidade para tornar um sensor resistente às condições mais severas de utilização.

TIPO DE OBJETOS OU MEIO DETECTADO

Sensores capacitivos podem ser utilizados nos mais variados tipos processos, são capazes de monitorar e detectar a presença de pós, concentração de gases, objetos e produtos de natureza orgânica e mineral, metais e não metais, sólidos e líquidos, mesmo quando totalmente submersos no produto.

De modo geral um sensor capacitivo pode ser utilizado para detectar materiais diferentes, por exemplo, um sólido ou um líquido sendo necessária apenas a calibração do sensor de acordo com o material a ser detectado. A calibração é realizada por meio de ajuste no circuito de controle para que possa atuar conforme a frequência determinada na aproximação do objeto ao campo de atuação do sensor.

TIPOS DE APLICAÇÃO

Os sensores capacitivos são bastante dinâmicos, podem ser aplicados em várias situações onde há necessidade de detectar, de forma precisa, objetos ou materiais de natureza não metálica. Veja alguns tipos de aplicações:

• Controle de nível;
• Detectar o conteúdo de caixas em linha de produção;
• Controle do nível de grãos em silos;
• Monitorar a concentração do pó de arroz em silos;
• Contagem de garrafas, cheias ou vazias, em linha de produção;
• Identificar falha no envaze de produtos embalados em frascos de plástico;
• Medidores de posicionamento com alta precisão;
• Medidores de espessura;
• Identificar a composição de materiais com base na permissividade;
• Identificar posicionamento de fim de curso;
• Contadores em linhas de produção;
• Medição de umidade relativa;
• Analise de óleo mineral, de soja, entre outros;
• Sensores de pressão (utilizado na fabricação de microfones) e
• Monitoramento da concentração de gases.

O avanço da tecnologia tem favorecido a utilização das técnicas de sensoriamento capacitivo aumentando ainda mais as possibilidades de aplicações e nos mais variados produtos, como exemplo, telas e painéis táteis facilmente identificados em televisores, monitores de vídeo, computadores, tablets e smartphones.

VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO

Entre as vantagens de utilizar sensores capacitivos, destacam-se as seguintes:

• Detectam objetos e materiais líquidos, sólidos, gasosos, metais e não metais;
• Capazes de detectar materiais ou objetos através de outros;
• Detectam objetos com dimensões reduzidas;
• Possui diversas configurações que facilitam a montagem;
• Alta resolução e precisão na diferenciação dos materiais;
• Acionamento sem contato físico;
• Chaveamento em estado sólido, que aumenta a durabilidade;
• Alta velocidade de resposta; 
• Excelente MTBF.

CONCLUSÃO

Este estudo permitiu rever conceitos sobre sistemas físicos de armazenamento de energia potencial elétrica, os capacitores, que são base no princípio de funcionamento dos sensores capacitivos. A identificação dos tipos de materiais capazes de ser detectados por estes sensores forneceu ampla visão para otimizar processos que necessitam de controle diferenciado. Este estudo teve como objetivo estimular e desenvolver o estudo de sensores capacitivos. Os resultados obtidos este estudo não visam esgotar o assunto, pelo contrário, é necessário ampliar ainda mais o conhecimento no âmbito dos sensores em razão das novas tecnologias e técnicas avançadas utilizadas na área de eletroeletrônica.

REFERÊNCIAS

YOUNG, Hugh D.; Freedman, Roger A. Física III: eletromagnetismo. 12. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2009.

NILSON, James W.; Susan A. Riedel. Circuitos elétricos. 10 ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2015.

ROSÁRIO, João Maurício; Princípios de mecatrônica. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.

HALLIDAY, David.; Walker, Jearl.; Fundamentos de física: eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

MIZUGUCHI, Jaime.; Sensores capacitivos por efeito de campo de borda aplicados à quantificação do molhamento foliar e da água presente no solo. Dissertação de Mestrado. Londrina: Universidade Estadual de Londrina, 2014.