ELETROELETRONICA APLICADA

DIOGO OLIVEIRA

TEMPERATURA Costuma-se relacionar temperatura às sensações de

quente e frio, mas sabe-se que a temperatura de um corpo será maior ou mais intensa de acordo com a agitação de suas partículas.

Quanto maior a agitação, maior será a temperatura, e tem-se a sensação de estar quente.

Ao contrário, com pouca agitação dessas moléculas, menor será a temperatura, e teremos a sensação de frio.

GRANDEZAS FÍSICAS

TEMPERATURA Como a temperatura interfere na eletrônica?

O aquecimento é causado pelo efeito Joule, que é consequência do consumo excessivo de energia elétrica.

Num computador, por exemplo o processador é muito exigido, sendo que o mesmo consume mais energia para trabalhar

GRANDEZAS FÍSICAS

TEMPERATURA

Fatores que fazem o processador esquentar

a. Mau funcionamento do cooler: deve-se tomar cuidado com ruídos excessivos, pois pode indicar que o cooler não está trabalhando corretamente.

b. Pasta Térmica: transmite o calor gerado pelo processador para o dissipador de calor, que é resfriado pela ventoinha. Caso exista ausência ou quantidade baixa de pasta térmica o processador começa a aquecer.

GRANDEZAS FÍSICAS

TEMPERATURA

Fatores que fazem o processador esquentar

c. Má organização interna do gabinete: a organização interna dos cabos influenciam também na temperatura, já que organizados de forma correta permitem uma melhor circulação do ar no interior do gabinete.

GRANDEZAS FÍSICAS

UMIDADE

A umidade é a medida da quantidade de água existente no ar. Se essa quantidade estiver muito alta ou muito baixa, pode interferir nos equipamentos eletrônicos.

Em geral, a maioria dos dispositivos eletrônicos possuem especificações de umidade. Ao ultrapassar essas especificações, a umidade pode aumentar a condutividade de isolantes elétricos permeáveis.

Com uma umidade muito abaixo das especificações, os materiais tornam-se propensos a quebras.

GRANDEZAS FÍSICAS

UMIDADE

A baixa umidade também favorece o acúmulo de eletricidade estática, que pode gerar desligamentos espontâneos de computadores quando ocorrem as descargas.

Empresas de montagem eletrônica permitem umidade de até 40%. Acima disso, gera-se eletricidade estática, a maior causadora de choques e danos em equipamentos.

GRANDEZAS FÍSICAS

ATERRAMENTO ELÉTRICO

Nas instalações elétricas de modo em geral, estamos frequentemente preocupados em garantir a segurança na utilização dos nossos equipamentos.

Componentes de circuitos como relés, fusíveis ou disjuntores exercem a função de proteger tanto o patrimônio que seria o ambiente no qual estaremos fazendo uso da energia recebida pelo sistema de fornecimento da concessionária, bem como de pessoas e animais, evitando que possam sofrer os efeitos nocivos de um choque elétrico e também os condutores (fios e cabos) que deformam em caso de curto-circuito, provocando incêndio de graves proporções.

Todo profissional responsável pela montagem de qualquer instalação deve saber que existe um sistema eficaz e auxiliar na proteção contra corrente de fuga ou sobretensão, o qual chama-se aterramento.

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO

O que é aterramento? Definimos aterramento como um sistema utilizado para

evitar desequilíbrios na tensão elétrica de uma instalação qualquer, eliminar fugas de energia desbalanceando as fases na rede externa (fornecimento) e prevenir contra choque elétrico através do contato humano com a carcaça (parte metálica) de equipamentos com falha no isolamento.

O condutor de proteção é identificado pelas cores verde e amarela ou simplesmente verde, segundo padrão especificado na NBR 5410 (norma técnica da ABNT).

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO O que é aterramento? Atualmente as tomadas de força, que são aquelas nas quais podemos

plugar nossos eletrodomésticos, possuem uma terceira entrada que corresponde ao condutor de proteção cujo potencial é zero absoluto (0 Volts). É importante não confundir o terra (PE) com o neutro (N), sendo dois conceitos essencialmente distintos.

Terra – Uma espécie de condutor baseado em haste metálica pelo qual não circula corrente em condições normais de funcionamento da instalação.

Neutro – Fornecido pela concessionária junto com o condutor fase, serve como retorno para a corrente que percorre a instalação, aonde nem sempre o potencial verificado equivale a zero (a menos que ocorra equilíbrio entre as fases da rede elétrica).

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO O que é aterramento? Atualmente as tomadas de força, que são aquelas nas quais podemos

plugar nossos eletrodomésticos, possuem uma terceira entrada que corresponde ao condutor de proteção cujo potencial é zero absoluto (0 Volts). É importante não confundir o terra (PE) com o neutro (N), sendo dois conceitos essencialmente distintos.

Terra – Uma espécie de condutor baseado em haste metálica pelo qual não circula corrente em condições normais de funcionamento da instalação.

Neutro – Fornecido pela concessionária junto com o condutor fase, serve como retorno para a corrente que percorre a instalação, aonde nem sempre o potencial verificado equivale a zero (a menos que ocorra equilíbrio entre as fases da rede elétrica).

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO O Aterramento elétrico tem três funções principais :

1 – Proteger o usuário do equipamento das descargas atmosféricas, através da viabilização de um caminho alternativo para a terra, de

descargas atmosféricas.

2 – “ Descarregar” cargas estáticas acumuladas nas carcaças das máquinas ou equipamentos para a terra.

3 – Facilitar o funcionamento dos dispositivos de proteção como os fusíveis e disjuntores, através da corrente desviada para a terra.

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO Tipos de Aterramento

A norma NBR 5410 define as instalações elétricas de baixa tensão. Os sistemas mais utilizados são:

Sistema TN-S: sistema onde o condutor neutro e de proteção (terra) são distintos.

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO Tipos de Aterramento Sistema TN-S

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO Tipos de Aterramento

Sistema TN-C: os condutores, neutro e de proteção, são combinados em um único condutor, ao longo de toda a instalação.

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO Tipos de Aterramento Sistema TN-C

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO Tipos de Aterramento

Sistema TT: ponto de alimentação diretamente aterrado.

RISCOS ELÉTRICOS

ATERRAMENTO ELÉTRICO

PROCEDIMENTOS

A resistividade e tipo do solo, geometria e constituição da haste de aterramento, formato em que as hastes são distribuídas, são alguns dos fatores que influenciam o valor da resistência do aterramento.

Como não podemos abordar tudo isso em um único artigo, daremos algumas “dicas” que, com certeza, irão ajudar:

a ) Haste de aterramento: A haste de aterramento normalmente, é feita de uma alma de aço revestida de cobre. Seu comprimento pode variar de 1,5 a 4,0m. As de 2,5m são as mais utilizadas, pois diminuem o risco de atingirem dutos subterrâneos em sua instalação.

b ) O valor ideal para um bom aterramento deve ser menor ou igual a 5Ω. Dependendo da química do solo (quantidade de água, salinidade...)

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃO

Em uma instalação elétrica residencial, comercial ou industrial é importante garantir o bom funcionamento do sistema sob quaisquer condições de operação, protegendo pessoas, equipamentos e a parte elétrica de acidentes provocados por alteração de corrente elétrica.

Problemas causados por instalações mal realizadas:a. Curtos-circuitos;b. Variação no nível de tensão;c. Influências eletromagnéticas.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃO

FUSÍVEIS

Em eletrônica e em engenharia elétrica, fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos. Consiste de um filamento ou lâmina de um metal ou liga metálica de baixo ponto de fusão que se intercala em um ponto de uma instalação elétrica, para que se funda, por efeito Joule, quando a intensidade de corrente elétrica superar um determinado valor, devido a um curto-circuito ou sobrecarga, o que poderia danificar a integridade dos condutores, com o risco de incêndio ou destruição de outros elementos do circuito.

Fusíveis e outros dispositivos de proteção contra sobrecorrente são uma parte essencial de um sistema de distribuição de energia para prevenir incêndios ou danos a outros elementos do circuito.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃO

FUSÍVEIS

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃOFUSÍVEIS Tipos de fusível:

Diazed: são usados preferencialmente na proteção dos condutores de redes de energia elétrica e circuitos de comando.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃOFUSÍVEIS Tipos de fusível:

Silized: fusíveis ultrarrápidos, ideais para a proteção de aparelhos equipados com semicondutores (diodo) em retificadores e conversores.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃOFUSÍVEIS Tipos de fusível:

Neozed: fusíveis de menos dimensão, utilizados para proteção de redes elétricas e circuitos de comando.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃOFUSÍVEIS Tipos de fusível:

NH: reúnem as características de fusível retardado para correntes de sobrecarga de fusível rápido para correntes curto-circuito. Protegem os circuitos que, em serviço, estão sujeitos às sobrecargas de curta duração.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃOFUSÍVEIS Cuidados quando é preciso substituir um fusível:

a. Utilize um fusível de acordo com a capacidade de corrente projetado para a instalação;

b. Utilize material em boas condições, não faça nenhum tipo de remendo;

c. Se você não possui o fusível correto, pode ser utilizado temporariamente um fusível de capacidade de corrente menor;

d. Faça um levantamento da carga do circuito, caso o rompimento do fusível tenha ocorrido por sobrecarga

e. Se o rompimento do fusível foi por curto-circuito, cheque a instalação antes da substituição do fusível.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃODISJUNTORES

São dispositivos que garantem simultaneamente a manobra e a proteção contra correntes de sobrecarga e contra correntes de curto-circuito.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃODISJUNTORES

Os disjuntores atendem a três finalidades:a. Operação manual de chaveamento para abertura e fechamento do

circuito por meio da alavanca;

b. Protege os condutores e os aparelhos contra sobrecarga, através de seu dispositivo térmico;

c. Abertura automática de circuitos sob condições de sobrecarga mantida e curto-circuito.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃODISJUNTORESModos de atuação

Operação térmica: os disparos térmicos operam baseados nas diferentes dilatações que apresentam os metais quando submetidos a uma variação de temperatura.

Nos disjuntores devem operar a partir de uma corrente de operação, refeida a uma temperatura de calibração.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃODISJUNTORESModos de atuação

Operação : magnética: o dissipador magnético possui uma armadura que é tensionada por meio de uma mola, te tal forma que apenas acima de um valor definido de corrente é vencida a inércia da armadura e a tensão da mola.

A armadura é, então, atraída pelo núcleo, promovendo através de conexões mecânicas a abertura dos contatos de um disjuntor.

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃODISJUNTORESTrês características dos disjuntores são importantes:

1. Numero de polos:

a. Monopolares ou unipolares – protegem somente uma única fase;b. Bipolares – protegem, simultaneamente, duas fases;c. Tripolares – protegem,simultaneamente, três fases

RISCOS ELÉTRICOS

SISTEMAS DE PROTEÇÃODISJUNTORESTrês características dos disjuntores são importantes:

1. Tensão de operação:

a. Baixa tensão (nominal até 1000V);b. Média e alta tensão (acima de 1000V)c. Corrente de interrupção admissível: máximo valor da

corrente de curto-circuito que o disjuntor consegue interromper

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

Quem trabalha no ramo da eletrônica e da computação de baixo nível sempre ouve recomendações para prevenir a eletricidade estática, descarregá-la ou utilizar pulseiras e embalagens antiestáticas.

Realmente muito se fala a respeito, mas diversas pessoas ligadas à computação não possuem um conceito correto sobre este tipo de eletricidade e o que ela pode causar, por conta disso veremos alguns pontos importantes em relação ao assunto.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

O que é?

Eletricidade estática pode ser considerada um excesso ou uma falta de elétrons em algum corpo ou local.

Quando isso ocorre dizemos que este corpo ou local está carregado, seja positivamente (com falta de elétrons) ou negativamente (com excesso de elétrons) e está carga fica como que armazenada e quando tem uma oportunidade migra para outro corpo ou local tentando manter o equilíbrio elétrico entre as partes.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

Como ocorre? Todo corpo conforme entra em contato com outros corpos e até mesmo

com o ar realiza troca de elétrons em si, em alguns materiais estes elétrons não podem se movimentar livremente entre os átomos e por assim dizer ficam quase parados (na verdade está em movimento, mas sem sair de sua órbita) na órbita do núcleo dos átomos sem passar de um átomo a outro.

Por isso o termo “eletricidade estática”, a corrente elétrica existe a partir do momento que é criada uma diferença de potencial e então os elétrons fluem do ponto com excesso (negativo) para o ponto com falta de elétrons (positivo, mas por convenção se considera o fluxo do positivo para o negativo) e essa corrente se mantém até que seja estabelecido um equilíbrio entre as partes, ou seja, ambas possuam a mesma quantidade de elétrons.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

Como ocorre?Quando utilizamos o termo “estática” para nos referir a eletricidade nos referimos a uma condição em que um corpo está carregado, ou seja, está com um número diferente entre prótons e elétrons pelo simples fato de ter perdido ou ganhado elétrons no contado com o ambiente. Isso causa uma necessidade de descarga para que o corpo volte a ser eletricamente equilibrado ou neutro.

O problema é que quanto mais este corpo carregado entra em contato com meios não condutores ele armazena ainda mais carga, por exemplo, uma pessoa com excesso de elétrons cada vez que anda por um carpete se carregará ainda mais, visto o carpete não ser condutor elétrico e não permitir que os elétrons “fujam” do corpo da pessoa, e ao contrario transmitirá ainda mais elétrons pelo contato direto que é feito com ele.

Essa pessoa então estará transportando uma enorme quantidade de carga negativa (eletricamente falando) e quando tocar em algo condutor, que possa retirar parte dessa carga e equilibrar o potencial elétrico isso será feito de forma muita rápida equilibrando os prótons e elétrons do corpo.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

A descarga eletrostática Uma pessoa pode carregar consigo em seu corpo e em

suas roupas uma pequena quantidade de elétrons a mais o que por sua vez possibilita uma corrente muito pequena da ordem de alguns miliamperes, mas em compensação a diferença de potencial em relação a outros corpos pode ser da ordem de alguns milhares de volts, para o ser humano isso não passará de um pequeno choque ao tocar no carro ou em uma maçaneta, mas ao entrar em contato com um componente eletrônico que funciona com alguns poucos volts e com baixa corrente poderá ser catastrófico.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

A descarga eletrostática

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

A descarga eletrostática

O nome desse efeito é chamado em inglês ESD (ElectroStatic Discharge) ou descarga eletrostática. Imagine que seu corpo está com uma carga de uns 1000 volts, a corrente é muito baixa para que você sinta alguma coisa, mas quando toca num módulo de memória todo esse potencial será descarregado no módulo, especificamente no ci que você tocar, pois existirá uma diferença de potencial entre ambos.

Você não perceberá nada, mas o circuito provavelmente será comprometido. Você só sentirá um pequeno choque com descargas superiores a 3000 volts, mas por muito menos um componente que funciona a 1,5 volt como processadores, memórias e até mesmo transistores e circuitos integrados sofrerão graves danos.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

Raios e tempestades Não é possível falarmos de eletricidade estática sem mencionarmos as maiores

demonstrações delas no planeta, os raios. Quando vemos nuvens escuras carregadas é quase certo que veremos raios, principalmente entre uma nuvem e outra, mas também ocorrem em direção ao solo tanto de cima para baixo como o contrário também é possível.

Isso ocorre com o mesmo principio do acúmulo de eletricidade estática com um corpo qualquer, duas nuvens com uma diferença de potencial imensa de uma para outra a ponto de conseguir quebrar a resistência do ar entre ela (ruptura do dielétrico) e os elétrons fluem de uma para outra por meio de um raio equilibrando o potencial entre ambas.

O mesmo ocorre em relação ao solo, a terra fonte de elétrons pode tanto receber o raio com elétrons como enviar o raio com os mesmo e neutralizar a nuvem. Estes fenômenos são da ordem de milhões de volts.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

As conseqüências da ESD Quando um dispositivo é danificado por uma descarga ESD, diversos sintomas

poderão ocorrer desde um mau funcionamento esporádico até mesmo à queima do dispositivo, o que determinará será a forma e a intensidade com que a ESD ocorreu.

Normalmente os componentes mais afetados num computador são os módulos de memória. Estes possuem em cada um de seus circuitos vários milhões de transistores e capacitores que possibilitam o armazenamento dos dados e a realimentação destes.

Cada um destes componentes é microscópico e alimentado por cerca de 1, 5 volt, uma descarga ESD pode não comprometer todo o módulo somente alguns destes componentes internos, se alguns milhares forem danificados, a memória ainda será reconhecida e o computador ainda inicializará, mas as telas azuis e resets aleatórios serão constantes, pois sempre que um destes componentes danificados precisar ser utilizado, o resultado será um erro.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

As conseqüências da ESD

Outro problema com a eletricidade estática é o seu acumulo nos aparelhos eletrônicos, principalmente causado pela falta de aterramento elétrico da rede. Este problema é muito comum em computadores ligados em rede, a equiparação elétrica entre os dispositivos, simplesmente faz com que a rede não funcione ou apresente mau desempenho.

Neste caso a falta de aterramento faz com que os gabinetes tanto das cpus como de switches armazenem carga e por meio dos cabos e placas de rede estes acabam trocando esta carga entre si até chegarem ao equilíbrio o que impossibilita a comunicação de rede que necessita de uma diferença de potencial para ocorrer.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

As conseqüências da ESD

Este problema chega até mesmo impedir que o equipamento ligue, quando pressionado o botão power da CPU por exemplo não existe a diferença de potencial necessária para que a fonte arme e coloque o equipamento em funcionamento, pois desde algum componente interno equiparando o potencial das saídas da fonte ou até mesmo na conexão com a rede elétrica em que o potencial da máquina pode ser igual ao da tomada de alimentação, apesar de uma corrente muito menor, potencias iguais em sua entrada impedem a fonte de armar.

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ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

As conseqüências da ESD

Isso é confirmado quando se retirando o cabo de força do equipamento e pressionando novamente o power a máquina liga por alguns instantes com a energia que estava armazenada em seus capacitores internos que não descarregaram por conta da eletricidade estática, após isso conecta-se novamente à rede elétrica e tudo volta ao normal.

O mesmo acontece com a placa de rede ethernet quando o computador liga, mas não se comunica com a rede, ao se desligar o equipamento da rede elétrica e pressionar o power descarregando-o completamente, ao religá-lo tudo volta ao normal. Parece balela, mas quem trabalha com suporte sabe do que se trata.

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ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

Como evitar problemas com a ESD

Tendo conhecimento acerca do que é e como ocorrem as ESD´s e as conseqüências no funcionamento dos dispositivos eletrônicos podemos nos prevenir de problemas causados por ela, nada que técnicos e profissionais da área com alguma experiência já não saibam, mas é bom salientar:

Aterramento elétrico essa deveria ser a prioridade em qualquer instalação elétrica, mas não é o que vemos em nosso país, a falta dele gera principalmente pequenos choques e eletricidade estática em equipamentos sensíveis.

RISCOS ELÉTRICOS

ESD – DESCARGA ELETROESTÁTICA

Como evitar problemas com a ESD

Ao manusear equipamentos eletrônicos utilizar a pulseira antiestática, ou na sua falta de tempos em tempos tocar em alguma parte de um algo metálico (se não existir aterramento, fora do local onde você está trabalhando, pois senão você só estará aumentando o diferencial elétrico entre o local e o equipamento em trabalha) ;

Nunca tocar nenhum componente diretamente em seus circuitos, segure pelos lados da placa ou dispositivo;

Mantenha as placas em suas embalagens antiestáticas, não utilize sacos plásticos comuns, pois estes são grandes acumuladores de eletricidade estática e poderão danificar os componentes por eles guardados.

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