BOAS PRÁTICAS PARA A INSTALAÇÃO EM PAINÉIS ELÉTRICOS: USO DA TECNOLOGIA DE CONEXÃO A MOLA

Introdução
O aumento de produtividade é um dos objetivos mais buscados pelas indústrias que querem se manter competitivas, ou seja, todas!

Programas de melhorias de processo que possam aumentar a capacidade de produção, assim como a maximização da disponibilidade das máquinas, são ações que devem ser tomadas em paralelo, e como o mesmo grau de prioridade, para garantir uma melhor produtividade.

Neste sentido o emprego de técnicas de automação industrial desempenha um papel fundamental. Máquinas “inteligentes” e capazes de realizar tarefas complexas e ou com alto grau de repetitividade, conferindo altíssimos índices de qualidade, são empregadas nos mais diversos processos industriais.

Certamente o uso de tecnologias de automação industrial traz benefícios e o papel de quem lida com ela atualmente é qualificar-se para usá-las adequadamente.

Um painel elétrico que abriga um sistema de automação industrial pode conter controladores, fontes de alimentação, inversores de frequência, reles de sobrecarga, entre outros, e a ligação destes dispositivos com os elementos de campo determina uma série de conexões elétricas que merecem uma atenção especial.

O objetivo deste artigo é discutir boas práticas de instalação e o uso da tecnologia de conexão a mola em painéis, e de que forma isto pode ser feito para que se possa reduzir o tempo de manutenção, evitar paradas indesejadas nos processos e obter ganhos de produtividade.

A importância das conexões elétricas
Caso a caso este número pode variar, mas na média, estima-se que o custo de dispositivos de conexões elétricas (bornes, por exemplo), num painel elétrico de automação seja de 3% a 5% do valor total. Olhando pela ótica do custo de aquisição este valor não parece relevante, mas quando se leva a discussão para o custo total da solução estes pequenos percentuais podem ter impactos significativos.

Não são raros os casos nos quais paradas de produção tem como causa raiz problemas ligados a instalação elétrica. Um fio que se solta, encosta na carcaça do painel, gera um curto em uma fonte de alimentação que “derruba” um controlador e para uma máquina ou um processo. Não se trata de um roteiro de hipotético e alguns leitores podem estar lembrando-se de algum episódio parecido com este. A consequência é tão ampla, que isto pode acontecer em uma plataforma de petróleo, em uma máquina de envasar bebidas, em um moinho de cimento, etc. Evidentemente o passivo maior desta história toda não é o componente danificado, mas sim o tempo de máquina parada e os impactos na própria produção ou até mesmo na perda das matérias primas.

Os problemas aparentes (um curto-circuito), ainda que os seus desdobramentos possam trazer consequências danosas à produção, pode ser identificado e corrigido. Entretanto, o tal do “mau-contato” é muitas vezes um problema crônico, “silencioso”, que pode até não ocasionar
uma parada de máquina, mas vai paulatinamente reduzindo a vida útil dos componentes e ao mesmo tempo em que transforma energia elétrica em calor e o aquecimento é um dos maiores inimigos de qualquer equipamento eletrônico.

Tipos de conexão: a mola ou parafuso?
Componentes elétricos a mola e a parafuso representam as opções de conexão elétrica disponíveis no mercado atualmente. Em se tratando do mercado brasileiro talvez a conexão a parafuso seja a mais conhecida, mas principalmente no mercado europeu, muito forte no desenvolvimento de máquinas, a tecnologia dominante é da conexão a mola.

A conexão a mola, por ser dinâmica, não requer rotinas de reaperto de conexão, principalmente em ambientes onde haja algum tipo de vibração. O parafuso, nesta situação, tende a se soltar com o tempo e necessitam periodicamente de procedimentos de reaperto.

Mesmo em ambiente onde não haja vibração, a variação de temperatura gera a dilatação e contração dos elementos metálicos da conexão, e isto no caso da conexão a parafuso é um problema – pode ser o surgimento do mau-contato. As molas, presente em dispositivos de conexão elétrica de alta qualidade, são feitas de uma liga de cromo-níquel austenítico que oferece elasticidade, uma excelente resistência mecânica num amplo intervalo de temperaturas além de resistência a tração e a corrosão.

Talvez uma dúvida frequente em relação à adoção da tecnologia de conexão é a mola é a quantidade de operações de inserção e retiradas do fio ou cabo que esta conexão permite sem danificar o dispositivo. Embora possa se tratar de uma mera curiosidade, pois na prática não são realizadas inúmeras operações desta natureza (retirada e inserção dos fios e cabos em um borne, por exemplo), não há um limite que possa ser estipulado. Testes foram realizados nos laboratórios da WAGO (empresa alemã inventora do primeiro borne de conexão a mola, em 1951) e centenas de operações foram realizadas e a mola não perdeu as suas características elétricas e mecânicas. Outro dado que corrobora com a tese de que a conexão não se solta com o tempo e que a mola não perde a sua elasticidade, é uma aplicação em trens, na Alemanha, na qual o painel elétrico foi instalado em 1978. Embora as cabines tenham passado por sucessivas modernizações, os bornes que conectam os circuitos elétricos são os mesmos e operam há mais de 36 anos! De acordo com a norma internacional IEC 60947-7-1:2002, a queda de tensão máxima permitida no conector de passagem (borne) é de 3,2mV quando a corrente a ele aplicado é 10% da sua capacidade nominal.

Nos testes realizados nesta aplicação (trens), os níveis estão totalmente dentro dos padrões estabelecidos pela norma, mesmo após um longo período de operação. A tabela 1, extraída do experimento, mostra estes valores.

Outro elemento que confere qualidade e segurança a conexão a mola é pressão de contato que a mola exerce sobre o fio ou cabo.

Em função do formato e de suas características, a mola é capaz de exercer uma grande força num único ponto de contato, o que confere uma pressão adequada para a condutividade elétrica (reduzindo a resistência entre a mola e o fio ou cabo, através de uma junção praticamente hermética), além de garantir uma pressão de retenção impedindo que o fio se solte acidentalmente.

Ganho de tempo e redução de custo
Além dos aspectos mencionados acima que estão muito ligados à manutenção e qualidade da conexão, a conexão a mola ainda oferece uma vantagem em relação à conexão a parafuso – redução no tempo de instalação.

A mola não requer ferramentas especiais para a sua operação e o movimento de inserir o fio ou cabo no dispositivo é muito mais rápido do que o procedimento de abrir o parafuso para liberar a cavidade, inserir o fio ou cabo, e depois fechar a cavidade através do parafuso. Há casos onde a redução no tempo na montagem do painel elétrico, usando a tecnologia de conexão a mola, chega a 75%!

Ainda quando se fala em conexão a mola, pode-se dizer que ela independe do operador, ou seja, a mola é quem faz a conexão. Quando se usa parafuso, não se pode precisar ao certo a pressão de aperto e para fazê-lo de forma correta seria necessário o uso de torquímetro, para cada conexão, o que faria aumentar ainda mais o tempo de montagem.

O terminal ilhós torna-se desnecessário quando adota-se a tecnologia de conexão a mola. O terminal serve para impedir que os cabos sejam danificados quando usados em conexão a parafuso.

O acabamento dos fios e cabos com o terminal além de implicar em tempo maior de montagem, gera custos diretos de aquisição do material e de ferramentas de crimpagem.

Conforme mostrado na figura 2 a pressão exercida em um único ponto de contato não danifica o condutor.

Conclusão
Quem busca otimização e produtividade tem que estar atento a vários aspectos. Mesmo um equipamento de alta tecnologia, para o seu correto funcionamento, depende de uma instalação elétrica de qualidade. Não se pode negligenciar a importância das conexões elétricas quando se projeta um painel elétrico. Uma escolha certa traz benefícios desde a montagem até a manutenção do equipamento.

A já internacionalmente consolidada tecnologia de conexão a mola para equipamentos elétricos vem sendo adotada em grande escala no mercado nacional também.

Tradicionalmente alguns setores, como o automotivo, de máquinas, trens, já usam esta tecnologia, pois o ambiente nos quais os painéis elétricos são instalados requerem uma conexão imune à vibração e livre de manutenção.

Os dispositivos que usam a conexão à mola são produzidos em escala mundial e por conta disto, atualmente oferecem um custo extremamente competitivo, comparando-se aos mesmos dispositivos que usam a conexão a parafuso.

A norma NBR5410 – Instalações elétricas de baixa tensão, em sua sessão 6.2.8, trata da questão de conexões e não há nada que desabone o uso da conexão a mola.

Em alguns casos, o não uso da conexão a mola é uma questão de paradigma, costume com a tecnologia a parafuso, base instalada, etc. Mas para fazer diferente e melhor, deve-se estar apto a aplicar novos métodos, ainda mais se eles forem de ganhos e eficácia comprovados.