Projeto de melhoria elétrica e mecânica para bancada de treinamento hidráulica Vickers

Abstract

Este Trabalho de Conclusão de Curso apresenta o projeto de retrofitting da bancada hidráulica didática Vickers, em uso no Instituto Federal de Santa Catarina há mais de duas décadas. O equipamento original operava com comando elétrico em 220 V CA, ausência de botão de parada de emergência e múltiplos vazamentos, configurando risco ao ambiente acadêmico e inviabilidade de manutenção. Aplicou-se a metodologia de projeto de Pahl & Beitz para estruturar o problema, definir requisitos e comparar alternativas por meio de matriz morfológica e análise HRN(Hazard Rating Number). O retrofit proposto substitui os acionamentos de alta tensão por válvulas solenóide NG 6 alimentadas em 24Vcc BTS (Tensão Baixa-de-Segurança) e controla todo o sistema por CLP Delta AX-308E, com expansão analógica para aquisição de pressão. O modelo hidráulico foi validado virtualmente no software de simulação hidráulica Fluidsim-H, permitindo ajustar vazão e tempos de ciclo antes da implementação. O orçamento totalizou R$12.300,00 — aproximadamente 17 % do custo de uma bancada nova — e todas as falhas críticas migraram de risco “alto/moderado” para “baixo” após as contramedidas. O trabalho fornece um guia de modernização alinhado às normas NR-10, NR-12, IEC 60204-1 e ISO 4413, garantindo segurança, confiabilidade e relevância didática.

This Final paper presents the retrofitting project of a Vickers hydraulic training bench that has been in operation at the Federal Institute of Santa Catarina for over twenty years. The original equipment operated at 220VAC direct wiring, lacked an emergency stop button and exhibited several oil leaks, resulting in safety hazards and high maintenance costs. The Pahl & Beitz design methodology was applied to structure the problem, set functional requirements and compare solutions using a morphological chart and HRN risk analysis. The proposed retrofit replaces high-voltage actuators with NG 6 solenoid valves powered by 24VDC SELV(Safety Extra-Low Voltage) and places system control under a Delta AX-308E PLC with analog expansion for pressure monitoring. We validated the hydraulic model virtually using the Fluidsim-H hydraulic simulation software, allowing flow-rate and cycle-time adjustments before physical implementation. The total budget reached BRL12.300,00 — about 17 % of a new commercial bench — and all critical hazards were reduced from “high/moderate” to “low” after mitigating actions. The project delivers a modernization guide compliant with NR-10, NR-12, IEC 60204-1 and ISO 4413, ensuring safety, reliability and pedagogical relevance.