Reflexão UFCD04 – Corrente alternada

Reflexão UFCD04 – Corrente alternada _________________________________________________________ Definição de corrente alternada; Condensadores e bobines em Corrente alternada; Tensão simples e tensão composta; Circuito resistivo; Circuito indutivo; Circuito capacitivo. _________________________________________________________________________________ A corrente alterna (português europeu), (CA ou AC - do inglês alternating current), é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo, ao contrário da corrente contínua cujo sentido permanece constante ao longo do tempo. A forma de onda usual em um circuito de potência CA é sinusoidal por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente. Entretanto, em certas aplicações, diferentes formas de ondas são utilizadas, tais como triangular ou ondas quadradas. Enquanto a fonte de corrente contínua é constituída pelos polos positivo e negativo, a de corrente alternada é composta por fases (e, muitas vezes, pelo fio neutro). Forma de onda da Corrente Alternada. Temos vindo a considerar até agora correntes e tensões como funções constantes do tempo. Todos sabemos porém, que os aparelhos em nossa casa funcionam em corrente alternada, uma corrente (e tensão) que varia em função do tempo. Esta variação temporal pode ser de variadas formas mas a mais corrente é a sinusoidal. Correntes alternadas são usualmente associadas a tensões alternadas. Uma tensão CA sinusoidal pode ser descrita matematicamente como uma função do tempo, pela seguinte equação: Onde: A é a amplitude em volts (também chamada de tensão de pico ou máxima), ω é a frequência angular em radianos por segundo, e t é o tempo em segundos. Como para a eletrónica é mais importante a frequência logo a fórmula acima pode tomar o seguinte aspeto fazendo Onde f é a frequência em hertz. O valor de pico-a-pico de uma tensão alternada é definida como a diferença entre seu pico positivo e seu pico negativo. Desde o valor máximo de seno (x) que é +1 e o valor mínimo que é -1, uma tensão CA oscila entre +A e −A. A tensão de pico-a-pico, é geralmente escrita como VPP, é, portanto (+A) − (−A) = 2 × A. Geralmente a tensão CA é dada utilizando o seu valor eficaz, que é o valor quadrático médio desse sinal elétrico (em inglês é chamado de root mean square, ou rms), sendo escrita como Vef (ou Vrms). Para uma tensão sinusoidal: Vef é útil no cálculo da potência consumida por uma carga. Se a tensão CC de VCC transfere certa potência P para a carga dada, então uma tensão CA de Vef irá entregar a mesma potência média P para a mesma carga se Vef = VCC. Por este motivo, rms é o modo normal de medição de tensão em sistemas de potência. Para ilustrar estes conceitos, considere a tensão de 220 V AC usada em Portugal, ela é assim chamada porque o seu valor eficaz (rms) é, em condições normais, de 220 V. Isto quer dizer que ela tem o mesmo efeito de joule, para uma carga resistiva, que uma tensão de 220V CC. Para encontrar a tensão de pico (amplitude), podemos modificar a equação acima para: Para 220 V CA, a tensão de pico VP ou A é, portanto, 220 V × = 311 V (aprox.). O valor de pico-a-pico Vpp de 220V CA é ainda mais alta: 2 × 220 V × = 622V (aprox.) Potência é o trabalho realizado em um determinado tempo. Potência de 1 watt desenvolvida quando se realiza o trabalho de um joule, em cada segundo, contínua e uniformemente. Unidade de potência: watt, símbolo W. Exemplo: Uma potência de 500 W significa que foi realizado um trabalho de 500 joules em 1 segundo O joule é a unidade de energia. Nos circuitos de corrente alternada o joule toma o nome de: • volt-ampére/segundo , VAs ou watt/segundo energia aparente; • Ws ou var/segundo, Vars energias ativa ou reativa. Unidade de energia watt/hora (Wh). Quando o tempo é expresso em hora e a potência em watt a unidade de energia será de um watt/hora. Relação entre o Watt/hora e o joule: 1 Watt/hora = (1 joule / segundo) hora e 1 hora = 3600 s. Substituindo: 1 Watthora = (1 joule / segundo) 3600 segundos = 3600 joules Portanto: 1 Wh = 3600 J. Em corrente alternada tem-se também a potência aparente VA, a potência ativa, já vista, o W e a potência reativa o Var. Normalmente os cálculos e avaliações em corrente alternada são feitos com essas unidades, para poder expressar, fisicamente, a existência de resistência, indutância e capacitância em um circuito, sendo as formulas as seguintes: Aparente: S = U x I - (v.a) Ativa : P = U x I x Cos - (w) Reativa: Q = U x I x Sin - ( v.a.r.) A unidade de medida de resistência e reatância é o Ohm, símbolo (Ω). O conjunto resistência-reatância tem o nome de impedância. Circuitos com resistências e reatâncias têm as sinusoides de tensão e corrente, desfasadas, conforme figura. Bobines em C.A. Em termos de representação temporal, obtêm-se as curvas representadas na figura abaixo. Da análise desta figura, podemos observar que quando a corrente se anula (inclinação máxima), a tensão é máxima e que quando a corrente atinge os seus máximos negativos ou positivos (inclinação nula), a tensão anula-se. À razão entre o valor máximo da tensão (Um) e o valor máximo da corrente (Im) numa bobina, igual a ω.L, dá-se o nome de reactância indutiva (XL). XL = ѠL = 2πfL A reactância indutiva mede-se em ohms (Ω) e representa a maior ou menor oposição (resistência) de uma bobina à passagem da corrente alternada. Ao contrário do que acontece numa resistência, esta oposição varia com a frequência do sinal. Quanto maior a frequência, maior será a reactância indutiva, implicando uma maior oposição à passagem da corrente. Para a frequência nula, a reactância indutiva será também nula, correspondendo a bobina a um curto-circuito. Para frequência infinita, a reactância indutiva será também infinita, correspondendo a bobina a um circuito aberto. Como nenhuma bobina tem resistência nula (nem nenhuma resistência tem indutância nula), podemos representar uma bobina real como uma bobina ideal (indutância pura -L) em série com uma resistência ideal (puramente resistiva - R). Este circuito está representado na figura abaixo. Do que foi expresso anteriormente, podemos dizer que: • A tensão UR na resistência R está em fase (0º) com a corrente I • A tensão UL na bobina L está em quadratura (90º) com a corrente I Circuito com impedância indutiva Aplicando a Lei de Kirchhoff das malhas (KVL) ao circuito da figura acima representada, obtém-se: U = UR + UL Podemos representar esta relação em termos vetoriais da seguinte forma: Em termos temporais, temos a adição de duas sinusoides desfasadas de 90º: Obviamente que a amplitude de U, pelo Teorema de Pitágoras, é dada por: U= √(〖Ur〗^2+〖Ul〗^2 ) Mas, sabemos que UR = R.I e UL = XL.I. Define-se então impedância Z, como a divisão da tensão U pela corrente I : Z = U / I Como a corrente I tem fase nula, pode desenhar-se um triângulo de vetores para a impedância Z , reactância indutiva X L e resistência R , similar ao triângulo de tensões: Obviamente que o módulo de Z , será: Z= √(R^2+〖XL〗^2 ) O ângulo Φ corresponde ao ângulo entre a tensão na resistência (UR) e a tensão total (U), e pode calcular-se através de, por exemplo: Condensadores em C.A. Na figura abaixo apresentada, verifica-se que também existe um desfasamento de 90º entre a corrente que percorre o condensador e a tensão aos terminais desse condensador, só que agora, quem “vai à frente” é a corrente: Vetores de tensão e corrente em condensadores Em termos de representação temporal, teremos: A figura anterior permite observar que quando a tensão se anula (inclinação máxima), a corrente é máxima e que quando a tensão atinge os seus máximos negativos ou positivos (inclinação nula), a corrente anula-se. À razão entre o valor máximo da tensão (Um) e o valor máximo da corrente (Im) num condensador, igual a 1/(ω.L), dá-se o nome de reactância capacitiva (XC): Xc=1⁄ωc=1⁄2πfc A reactância capacitiva mede-se em ohms e representa a maior ou menor oposição (resistência) de um condensador à passagem da corrente alternada. Tal como o caso das indutâncias, esta oposição varia com a frequência do sinal. Quanto menor for a frequência, maior será a reactância capacitiva, implicando uma maior oposição à passagem da corrente. Para a frequência nula (CC), a reactância capacitiva será infinita, correspondendo o condensador a um circuito aberto. Para frequência infinita, a reactância capacitiva será nula, comportando-se o condensador como um curto-circuito. Impedância Capacitiva (Condensador + Resistência) Importa agora verificar o comportamento de um circuito com um condensador (C) em série com uma resistência (R). Este circuito está representado na figura seguinte: Do exposto anteriormente, podemos dizer que: • A tensão UR na resistência R está em fase (0º) com a corrente I • A tensão UC no condensador C está em quadratura (90º) com a corrente I Aplicando a Lei de Kirchhoff das malhas (KVL) ao circuito da Figura anterior, fica: U=Ur+Uc Podemos representar esta relação em termos vetoriais da seguinte forma: Em termos temporais, temos a adição de duas sinusoides desfasadas de 90º: Tal como para o caso indutivo, pode calcular-se a amplitude de U, pelo Teorema de Pitágoras: U= √(〖Ur〗^2+ 〖Uc〗^2 ) Considerando a tensão U com fase nula, pode desenhar-se um triângulo de vetores para a impedância Z , reactância capacitiva XC e resistência R , similar ao triângulo de tensões: O módulo de Z , será portanto: Z= √(R^2+ 〖Xc〗^2 ) O ângulo Φ corresponde ao ângulo entre a tensão na resistência (UR ) e a tensão total ( U ), e pode calcular-se através de, por exemplo: Na tabela seguinte, estão representadas as expressões da impedância (Z) e desfasagem (φ) para os componentes e circuitos básicos. Tensão simples Vs Tensão composta Supondo um sistema de energia elétrico de 3 fases e um neutro, fase A,B,C ou R,S,T e o neutro N. Denomina-se tensão simples como sendo a tensão medida entre qualquer uma das fases e o neutro. No sistema elétrico português será os 230v. Tensão composta será a tensão medida entre duas fases, Uab, Uac, Ubc. No sistema elétrico português será os 400v. A relação entre os dois tipos de tensão é dada pela expressão: Uc=\/3 . Us , sendo Uc a tensão composta e Us a tensão simples. Facilmente vemos que 400=\/3 . 230 Tensões / Correntes na estrela e no triângulo - Num sistema ligado em estrela, a tensão na linha corresponde a tensão composta, e é igual a \/3 vezes a tensão na fase. É fácil notar que no esquema em estrela a corrente na linha é exatamente igual a corrente na fase. (I linha=I fase ) - Num sistema ligado em triângulo a tensão na linha é igual a tensão na fase (V linha = V fase ). A corrente de linha é igual a \/3 vezes a corrente na fase. Curso Técnico de Instalações Elétricas EFA – NS Formador: José Márcio Formando: Fernando Silva Nº 11 16 junho 2013

Reflexão UFCD 23 – Instalações elétricas – generalidades

Reflexão UFCD 23 – Instalações elétricas – generalidades _________________________________________________________________________________ Objetivos:  Propriedades dos materiais;  Materiais ferrosos e não ferrosos;  Desenho esquemático; _________________________________________________________________________________ Propriedades dos Materiais Vivemos na era da eletrónica. Contactamos com o mundo através de um pequeno aparelho de telefone móvel, ou da Internet, viajamos de avião à velocidade do som, gravamos as imagens preferidas através de máquinas com gravação digital. Todos os objetos que estamos a habituados a utilizar fundamentam o seu funcionamento nas características dos materiais de que são construídos. Escrevemos normalmente com uma esferográfica feita de matéria plástica e metal, cuja tinta é uma mistura de substâncias artificiais, sobre uma folha de papel fabricado com matérias vegetais, em cima de uma mesa de madeira, iluminado pela luz que atravessa o vidro das janelas, por sua vez construídas em alumínio. Matéria plástica, metais, madeira, papel, cerâmica (argila) e pedra são exemplos de materiais comuns. Os materiais distinguem-se uns dos outros pelas propriedades que os caracteriza e distingue quando pretendemos construir um objeto. Os materiais têm origem em diferentes matérias-primas: minerais, vegetais, e outras artificiais ou sintéticas. Acerca deste tema, podemos tirar mais informações, na minha reflexão da UFCD 20, onde está mais desenvolvido. Materiais ferrosos e não ferrosos Os metais ferrosos mais comuns são o aço, o ferro fundido e o ferro laminado. Esses metais são ligas de ferro e carbono, que podem ainda apresentar na sua composição elementos como fósforo, manganês, silício, cobre, enxofre, entre outros. Possuem uma percentagem de ferro superior a 90%, daí a denominação de metais ferrosos, uma percentagem máxima de carbono de 5%, com os demais elementos aparecendo em percentagens relativamente reduzidas. O aço possui teor de carbono de até 1,7%. Sua resistência à rutura por tração pode variar, dependendo da qualidade, de 200 MPa a valores superiores a 1200 MPa. A resistência ao esmagamento por compressão é igual à resistência à rutura por tração. O ferro fundido apresenta teor de carbono variando entre 1,8% e 4,5%, portanto superior ao do aço. Sua resistência à tração é considerada baixa, alcançando no máximo 400 MPa, mas a resistência à compressão é boa, situando-se entre duas e quatro vezes a resistência à tração. O ferro laminado é quase um aço com baixo teor de carbono (inferior a 0,12%), distinguindo-se deste apenas por possuir cerca de 3% de escória. Essa escória, caracterizada por pequenas partículas misturadas à massa do metal, se apresenta na forma de fibras, devido às operações de laminação. O ferro laminado possui uma resistência à tração que atinge no máximo 350 MPa na direção das fibras e 320 MPa na direção perpendicular às fibras e uma resistência à compressão que, assim como o ferro fundido, se situa entre duas e quatro vezes a resistência à tração. Atualmente, na engenharia estrutural, o único metal ferroso utilizado é o aço, mas com teor de carbono limitado a 0,29%; isto porque, embora o carbono seja o principal elemento responsável pelo aumento de resistência do aço, teores mais elevados podem causar redução de ductilidade e soldabilidade. O ferro fundido e o ferro laminado deixaram de ser empregados já há muitos anos devido à capacidade limitada de resistir à tração e, no caso do ferro fundido, também por possuir baixas ductilidade e soldabilidade, em razão do alto teor de carbono. Denominam-se metais não ferrosos, os metais em que não haja ferro ou em que o ferro está presente em pequenas quantidades, como elemento de liga. Os metais não ferrosos são mais caros e apresentam maior resistência à corrosão, menor resistência mecânica, pior resistência a temperaturas elevadas e melhor resistência em baixas temperaturas que o aço carbono. Os principais serviços com metais não ferrosos são os serviços de corrosão e de não contaminação pelo produto da corrosão, como em situações extremas de temperaturas baixas e altas. São usualmente utilizados cerca de 50 tipos de cobre e ligas em equipamento de processos, os quais podem ser classificados como: cobre comercial, latões, bronzes e cobre-níquel. O cobre comercial apresenta pelo menos 95% de cobre. A principal fraqueza desse material é a resistência mecânica. Em temperaturas elevadas, permitem o uso do cobre comercial até a temperatura de 200ºC. A temperatura máxima de utilização e seu elevado custo restringem a utilização deste material. Devido sua estrutura CFC, o cobre não apresenta transição dúctil-frágil e pode ser utilizado sem teste de impacto até a temperatura de – 200ºC. A resistência do cobre comercial à corrosão assim como as ligas de cobre é consequência da formação de uma camada passiva de vários compostos de cobre, diferindo da camada passiva de óxidos dos aços. Deve-se lembrar que o cobre e suas ligas são altamente catódicos em relação ao aço carbono, a união cobre aço carbono, causará uma intensa corrosão galvânica na presença de meios eletrolíticos. O cobre comercial apresenta excelente resistência à corrosão atmosférica húmida e poluída, e também às águas salobras e salgada, aos meios não oxidantes, aos compostos orgânicos (álcoois, acetonas, hidrocarbonetos, ácidos…). Apresenta baixa resistência à corrosão em meios ácidos oxidantes fortes (nítrico, sulfúrico, crômico, entre outros). Tanto o cobre como suas ligas apresentam corrosão sob tensão em meios onde houver a presença de amônia, aminas, sais amoniacais, cianetos entre outros compostos nitrogenados. Não se pode utilizar o cobre e suas ligas em serviços com o acetileno, pois há a formação de um produto explosivo. Os latões são ligas de cobre com até 40% de zinco e pequenas concentrações de outros elementos. O aumento da quantidade de zinco na solução sólida diminui o custo do material e também diminui a resistência à corrosão. Os latões são usados, principalmente para tubos e espelhos de troca de calor, bem como para válvulas de pequeno diâmetro, sempre que o serviço for realizado em baixas pressões, devido à pequena resistência mecânica dos latões. Os bronzes são ligas de cobre criadas com o intuito de melhorar a resistência à temperatura e à resistência mecânica. Os elementos de liga associados ao cobre (85-95%) são: Sb, Al, P, Si. Como sabemos os elementos Si e Al são desoxidantes sendo o Al mais utilizado em equipamentos de processos. Os bronzes industriais podem ser utilizados entre as temperaturas de -200ºC a 370ºC. As resistências dos bronzes são similares a do cobre comercial e também estão sujeitos a corrosão sob tensão em presença de amônia, aminas, sais amoniacais, e mercúrio. São empregados para a construção de válvulas pequenas e para o mecanismo interno de válvulas grandes e paras os espelhos de permutadores de calor. O níquel e o cobre possuem tamanhos atómicos próximos, assim a liga cobre níquel forma soluções sólidas substanciais praticamente em qualquer proporção. O cobre níquel possui melhor resistência à corrosão e a temperaturas elevadas, mas também eleva o preço do material. A resistência mecânica do cobre-níquel é semelhante à do bronze e sua resistência à corrosão, é semelhante a do cobre comercial. O alumínio é um metal de baixa densidade e alta condutividade térmica e baixa resistência mecânica. Com uma estrutura cúbica de face centrada, o alumínio pode ser utilizado para serviços até próximo do zero absoluto, pois não apresenta a transição dúctil-frágil, sua resistência mecânica (LR e LE especificamente) aumenta com a diminuição da temperatura. Para temperaturas elevadas a resistência mecânica do alumínio decai, tornando seu uso impróprio para temperaturas acima de 150ºC. O alumínio forma uma fina camada passiva de óxido muito estável e tenaz, sendo praticamente inerte à atmosfera e apresentando uma boa corrosão às águas salinas, alcalinas e acidas. Graças ao seu excelente desempenho em baixas temperaturas o Alumínio é usado para serviços criogênicos com gases liquefeitos e serviços a baixa temperatura em que as condições de corrosão e segurança o permitam. Tanto o níquel, quanto suas ligas apresentam excelente resistência a corrosão e resistência mecânica em temperaturas elevadas e baixas. O custo elevado das ligas de níquel fazem com que estas matérias sejam poucos usados a baixa temperatura, onde se prefere usar materiais mais baratos como o alumínio e os aços. Normalmente emprega-se o níquel em ambientes corrosivos severos de cáusticos sendo o níquel 201 o mais empregado para esses serviços em temperaturas de 300ºC. De todas as ligas de metal o níquel é o mais utilizado em equipamentos de processos, sendo usados para tubulações e válvulas de pequeno diâmetro, para tubulações de trocadores de calor e como material de revestimento anticorrosivo. Desenho esquemático Quanto a esta matéria, fizemos a iniciação ao executar alguns esquemas unifilares e multifilares em papel milimétrico de uma comutação de lustre, de uma comutação de escada, de uma comutação de escada com inversor e de um automático de escada, (pode-se ver o meu trabalho em anexo no portefólio), mas deixo aqui algumas imagens como exemplo, dos esquemas por mim executados. Esquema unifilar de comutação escada Esquema multifilar de comutação escada Esquema unifilar de comutação lustre Esquema multifilar de comutação lustre Esq. unifilar comutação escada inversor Esq. multifilar comutação escada inversor Esquema unifilar automático escada Esquema multifilar automático escada Curso técnico de instalações elétricas – EFA – NS Formador: Maia Miguel Formando: Fernando Miguel Costa Silva Nº 11 27 de junho de 2013

Reflexão UFCD 20 – Tecnologia dos Materiais Elétricos

Reflexão UFCD 20 – Tecnologia dos Materiais Elétricos _________________________________________________________________________________ Classificação geral dos materiais Os materiais elétricos podem ser classificados como: Condutores (bons condutores, resistentes e supercondutores) Semicondutores Isoladores Magnéticos Estes materiais podem encontrar-se em estado líquido, sólido ou gasoso. Em qualquer dos estados encontram-se materiais condutores e materiais isoladores. No estado sólido temos, por exemplo: cobre (condutor) e vidro (isolador). No estado líquido temos, por exemplo: mercúrio (condutor) e óleo mineral (isolador). No estado gasoso temos, por exemplo: ar bastante húmido (condutor) e ar seco (isolador). Os materiais condutores são os que melhor conduzem a corrente elétrica, ou seja, oferecem menor resistência à passagem da corrente elétrica. Os metais são os melhores condutores elétricos, pois possuem um elevado número de eletrões livres que facilmente se movimentam, constituindo a corrente elétrica. A resistividade dos condutores situa-se entre 10ˉ⁴ a 10²Ω.mm²/m. São bons exemplos de condutores o cobre, o alumínio, a prata, o ouro, o mercúrio, as ligas de cobre e as ligas de alumínio. Os materiais resistentes são aqueles que conduzem a corrente elétrica, mas apresentam uma maior resistência à passagem da mesma que os condutores. O objetivo destes materiais é provocar, intencionalmente, a dissipação de energia calorífica; eles são utilizados no fabrico de resistências de aquecimento, de resistências de regulação de intensidade de corrente, etc. Os materiais supercondutores são materiais considerados condutores perfeitos, isto é, não apresentam resistência à passagem da corrente elétrica, portanto conduzem a corrente elétrica em dissipação de energia calorífica. O transporte de energia elétrica é efetuado com um rendimento de 100%. No entanto os supercondutores só o são quando submetidos a temperaturas negativas bastante baixas. A supercondutividade foi descoberta em 1911 pelo cientista holandês Heike Kamerlingh Onnes quando aplicava ao mercúrio temperaturas bastante baixas e verificou que se tornava um supercondutor à temperatura de 269ºC. Os materiais isoladores são aqueles que apresentam uma resistência elétrica muito elevada, não deixando passar corrente elétrica. Não há, no entanto isoladores perfeitos, havendo sempre correntes de fuga. São considerados isoladores materiais que apresentam uma resistividade elétrica entre 10ˉ¹⁴ a 10²⁶Ω.mm²/m. São considerados isoladores: a borracha, o vidro, o papel, a mica, o polietileno, etc. Os materiais semicondutores são aqueles que apresentam uma resistividade elétrica intermédia, entre os condutores e os isoladores, situada entre 10⁴ a 10¹⁰Ω.mm²/m. São exemplos de semicondutores: o silício, o germânio e o selénio. Os materiais magnéticos são materiais que são caraterizados por se deixarem atravessar facilmente pelas linhas de força de campo magnético, magnetizando-se. Estes materiais têm uma elevada permeabilidade magnética, de que são exemplos: o ferro, o aço, o níquel e o cobalto. Propriedades e grandezas características dos materiais As propriedades e grandezas dos materiais dividem-se em: elétricas, mecânicas e químicas. Sem a preocupação de as agrupar em compartimentos estanques, apresentam-se em seguida algumas das propriedades e grandezas dos materiais. Condutibilidade elétrica – Propriedade que os materiais têm de conduzir a corrente elétrica, com maior ou menor facilidade. O material com melhor condutibilidade elétrica é a prata. Rigidez dielétrica – É a tensão máxima, por unidade de comprimento, que se pode aplicar aos materiais isolantes sem romper as suas características isolantes. O material com melhor rigidez dielétrica é a mica. Condutibilidade térmica – Propriedade que os materiais têm de conduzir com maior ou menor facilidade o calor. Normalmente os bons condutores elétricos também são bons condutores térmicos. Como bons condutores térmicos temos: a prata, o cobre, etc. Maleabilidade – É a propriedade que os materiais têm de se deixarem reduzir a chapas. Exemplos: ouro, prata. Dutibilidade - É a propriedade de se deixarem reduzir a fios, à fieira. Exemplos: ouro, prata, cobre, ferro. Tenacidade - É a propriedade de resistirem à tensão de rotura, por tração ou compressão. A tensão de rotura é expressa em kg/mm². Exemplos: bronze silicioso, cobre duro. Maquinabilidade – É a propriedade de os materiais se deixarem trabalhar por qualquer processo tecnológico, através de máquinas-ferramentas. Exemplo: ferro. Dureza - Propriedade de os materiais riscarem ou se deixarem riscar por outros materiais. Exemplos: diamante, quartzo. Densidade – É a relação entre o peso da unidade de volume de um dado material e o peso de igual volume de água destilada a 4,1ºC, à pressão normal. Exemplo: mercúrio, prata. Permeabilidade magnética – É a propriedade que consiste em os materiais conduzirem, com maior ou menor facilidade, as linhas de força do campo magnético. Exemplo: ferro-silício, aço, ferro-fundido, etc. Elasticidade – Propriedade de retomarem a forma primitiva, depois de terem sido deformados por ação de um esforço momentâneo. Dilatabilidade - Propriedade de aumentarem em comprimento, superfície ou volume, por ação do calor. Resilência - Propriedade de resistirem à rotura, por pancadas “secas”. Resistência à fadiga - – É um valor limite do esforço sobre o material, resultante de repetição de manobras. Cada manobra vai, progressivamente, provocando o “envelhecimento” do material. Fusibilidade – Propriedade de os materiais passarem do estado sólido ao líquido, por ação do calor. Tem interesse conhecer o ponto de fusão de cada material para sabermos quais as temperaturas máximas admissíveis da instalação onde o material está, ou vai ser, integrado. Resistência à corrosão – Propriedade que os materiais têm de manterem as suas propriedades químicas, por ação de agentes exteriores. Esta propriedade tem particular importância nos materiais expostos (ar livre) e enterrados. Principais materiais condutores O cobre é o material condutor mais utilizado. Existem no entanto dois tipos de cobre: cobre duro e cobre macio. O cobre duro é utilizado nos casos em que se exige elevada dureza e resistência mecânica, como é o caso das linhas aéreas de energia, os cabos telefónicos, os coletores dos motores elétricos, etc. O cobre macio é utilizado nas restantes aplicações, não sujeitas a esforços mecânicos elevados, como: enrolamentos, barramentos, cabos elétricos, instalações elétricas, etc. O alumínio é o segundo material condutor mais utilizado, caracterizado por ser mais leve e mais barato que o cobre. Estas características têm sido fundamentais para a sua escolha em determinadas utilizações: linhas aéreas, condensadores, blindagem elétrica de alguns cabos, em aeronaves, nos rotores de motores assíncronos, equipamento portátil e equipamento móvel, etc. A prata é bastante utilizada, sob forma pura ou em liga, no fabrico de contactos elétrico sem dispositivos que devem apresentar uma boa fiabilidade, em virtude de praticamente não oxidar. As ligas podem incluir níquel, cobalto, paládio, bromo e tungsténio. O ouro é um material que não oxida e apresenta uma elevada resistência mecânica, sendo também utilizado em contactos elétricos em equipamentos de elevada fiabilidade e precisão. O carvão pode ser utilizado como condutor no fabrico das escovas das máquinas de corrente contínua, ou como condutor resistente no fabrico de resistências elétricas. O carvão tem a grande vantagem em relação a outros condutores de não fundir, não soldar, suportando elevadas temperaturas. Principais materiais isoladores Os isoladores existem nos circuitos elétricos sob diversas formas e com finalidades variadas, como: proteger pessoas, evitar curto-circuitos nas instalações, evitar fugas de corrente, etc. Podem ser divididos em sólidos, líquidos e gasosos. Os materiais sólidos e líquidos utilizados para o fabrico de isoladores podem ter três origens: isolantes orgânicos, isolantes minerais e isolantes plásticos. As principais propriedades dos isolantes são: a resistividade elétrica, a rigidez dielétrica, a estabilidade térmica e a temperatura máxima de utilização, o fator de perdas e a versatilidade. Pode-se afirmar ainda que há isolantes que são fortemente atacados pela humidade, como o papel, o amianto, a porcelana; o quartzo é utilizado em situações em que há variações bruscas de temperatura; os isolantes plásticos, além das propriedades isolantes que se lhes reconhecem, têm uma outra que é a sua extrema leveza e versatilidade na aquisição de diferentes formas; a baquelite apresenta-se sob diferentes formas, sendo a baquelite C aquela que melhores propriedades reúne, sendo por isso a mais utilizada. Materiais Semicondutores Os semicondutores, são materiais com uma condutividade muito baixa, quando estão em estado puro, comportam-se quase como isoladores. O silício, o germânio e o selénio são os principais materiais utilizados como semicondutores, sendo os dois primeiros os mais utilizados. Quando os átomos se unem para formarem as moléculas de uma substância, a distribuição e disposição desses átomos pode ser ordenada e organizada e designa-se por estrutura cristalina. O Germânio e o Silício possuem uma estrutura cristalina cúbica como é mostrado na seguinte figura: Um semicondutor intrínseco é um semicondutor no estado puro. À temperatura de zero graus absolutos (-273ºC) comporta-se como um isolante, mas à temperatura ambiente (20ºC) já se torna um condutor porque o calor fornece a energia térmica necessária para que alguns dos eletrões de valência deixem a ligação covalente (deixando no seu lugar uma lacuna) passando a existir alguns eletrões livres no semicondutor. Quando são adicionadas impurezas a um semicondutor puro (intrínseco) este passa a denominar-se por semicondutor extrínseco. A introdução de átomos pentavalentes (como o Arsénio) num semicondutor puro (intrínseco) faz com que apareçam eletrões livres no seu interior. Como esses átomos fornecem (doam) eletrões ao cristal semicondutor eles recebem o nome de impurezas dadoras ou átomos dadores. Todo o cristal de Silício ou Germânio, dopado com impurezas dadoras é designado por semicondutor do tipo N (N de negativo, referindo-se à carga do eletrão). A introdução de átomos trivalentes (como o Índio) num semicondutor puro (intrínseco) faz com que apareçam lacunas livres no seu interior. Como esses átomos recebem (ou aceitam) eletrões eles são denominados impurezas aceitadoras ou átomos aceitadores. Todo o cristal puro de Silício ou Germânio, dopado com impurezas aceitadoras é designado por semicondutor do tipo P (P de positivo, referindo-se à falta da carga negativa do eletrão). Materiais Magnéticos Os materiais magnéticos são aqueles que têm permeabilidade magnética mais elevada do que a do ar. São aqueles materiais que tem maior facilidade de “conduzirem” as linhas de forçado campo magnético. De entre os materiais utilizados como magnéticos temos os metais magnéticos, como o ferro macio, o aço silicioso, o aço vazado, o ferro fundido, o níquel e o cobalto. Condutores e cabos Alma condutora de um condutor isolado ou de um cabo é o elemento destinado à condução da corrente elétrica, podendo ser constituído por um conjunto de fios devidamente reunidos. A alma condutora por ser unifilar (um só fio) multifilar (vários fios), sectorial ou multisectorial. Condutor nu é o condutor que não possui qualquer isolamento elétrico contínuo. Condutor isolado é a alma condutora revestida de uma ou mais camadas de material isolante que asseguram o seu isolamento elétrico. Cabo isolado, ou simplesmente, cabo é o condutor isolado dotado de baínha ou conjunto de condutores isolados devidamente agrupados, provido de baínha, trança ou envolvente comum. Caracterização do cabo Conforme as exigências dos locais e das condições de funcionamento, assim a necessidade de instalar cabos mais ou menos bem protegidos. Os principais fatores condicionantes da escolha de um cabo para uma instalação elétrica são: Potência, tensão e intensidade nominais; Temperatura ambiente do local onde vai ser instalado; Localização do cabo (à vista, enterrado, subaquático, etc); Efeitos corrosivos e mecânicos do local considerado; Existência ou não de outros cabos no local ou proximidade (particularmente telecomunicações), ou de outras canalizações (água, gás, esgotos, etc) . Os principais revestimentos protetores elétricos, mecânicos ou químicos dos cabos são: Isolamento – camada de material isolante que, envolvendo a alma condutora, assegura o seu isolamento elétrico. Enchimento – material destinado a regularizar a forma do cabo, preenchendo os espaços vazios entre os condutores isolados, de forma a que não haja descontinuidades nem pontos fracos. Blindagem (ou ecrã) – revestimento condutor ou semicondutor que envolve cada um dos condutores isolados ou o seu conjunto, com o fim de assegurar determinadas caraterísticas elétricas, como: equalização de potenciais elétricos, redução de campos electroestáticos, redução das correntes de fuga, evitar interferências de campos eletromagnéticos com outros cabos de energia ou telecomunicações. Bainha – revestimento contínuo que envolvendo completamente o condutor isolado, ou o conjunto cablado de condutores isolados, contribui para a proteção dos cabos. Quando for metálica pode também desempenhar a função de blindagem. Trança – revestimento constituído por fios entrançados têxteis, ou metálicos. Armadura – revestimento metálico que tem como principal finalidade proteger o cabo contra ações mecânicas exteriores, para além de funções de natureza elétrica que possam desempenhar. Cores de identificação dos condutores e respetiva ordem sequencial Nomenclatura dos condutores e cabos Os condutores e cabos que se fabricam atualmente em Portugal obedecem fundamentalmente a duas normas portuguesas (NP) que são a NP – 2361 e a NP – 665. Cabos e condutores mais utilizados Curso: Técnico de Instalações Elétricas Formando: Fernando Miguel da Costa Silva Nº 11 16 de maio de 2013

Reflexão UFCD 18 – Noções de Higiene e Segurança no Trabalho

Reflexão UFCD 18 – Noções de Higiene e Segurança no Trabalho ________________________________________________________________________________________________________ Nesta UFCD aprendi: • Os princípios básicos para as boas práticas laborais, principalmente na prevenção de acidentes e doenças que possam ocorrer do trabalho, bem como da protecção do meio ambiente. • A reconhecer e aplicar a legislação ambiental: resíduos, efluentes, ar e ruído. • Que em todos os trabalhos se correm riscos de acidentes, tanto pessoais como ambientais. Estes podem ser de causas: organizacionais, fisiológicas, materiais, técnicas ou psicológicas. • Que a Segurança, Higiene e Saúde no Trabalho é universal para todos os sectores e de máxima importância para a qualidade de vida. • A respeitar os regulamentos e sinaléticas, depois de perceber que, é o não cumprimento dos mesmos, que normalmente levam a acidentes de trabalho e ambientais • Os equipamentos de protecção individual (EPI) e a sua importância no local de trabalho. • A atribuir responsabilidades a quem de direito, em caso de ocorrência de um acidente. • Posturas de trabalho com vista à prevenção de doenças laborais.  Resumindo, aprende-se a manter a nossa segurança no local de trabalho. Curso: Técnico de Instalações Elétricas – EFA-NS Formando: Fernando Miguel da Costa Silva Número: 11 15 de abril de 2013

Reflexão UFCD 16 – Sistemas e Técnicas de Medidas

Reflexão UFCD 16 – Sistemas e Técnicas de Medidas ________________________________________________________________________________________________________ Nesta UFCD aprendi: • Os conceitos de metrologia: - A metrologia define-se como ‘’o domínio do conhecimento relativo à medição. • Os seus domínios de actividade: - Metrologia científica (realização física das unidades de medida, mediante a conservação e desenvolvimento de padrões e instrumentação em laboratórios adequados); - Metrologia industrial (apoio às actividades de controlo de processo e de produtos, mediante a integração em cadeias hierarquizadas de padrões dos meios metrológicos existentes nas empresas, laboratórios e outros organismos, e à definição dos sistemas de calibração internos); - Metrologia legal (controlo metrológico dos instrumentos de medição regulamentados, mediante o seu acompanhamento, desde a concepção e fabrico até à sua utilização, em domínios como as transacções comerciais, saúde, segurança, defesa do consumidor, fiscalização, protecção do ambiente, economia de energia, etc). • Entidades Reguladoras da Metrologia: - IPQ (Instituto Português da Qualidade); - DRME (Delegações Regionais do Ministério da Economia); - Os aferidores de pesos e medidas da Câmara. • Os conceitos de: -Erro absoluto é a diferença algébrica entre o valor indicado no instrumento de uma determinada grandeza e o seu valor verdadeiro; - Erro relativo é definido como a relação entre o erro absoluto e o valor verdadeiro da grandeza medida. - Erro percentual é obtido a partir do erro relativo, multiplicado por cem. - Erro sistemático define-se como o componente do erro da medição que, em várias medições, se mantém constante ou varia de forma previsível. - Erros aleatórios são os componentes do erro da medição que varia de forma imprevisível, quando se efectuam várias medições da mesma grandeza, • O Coeficiente de dilatação térmica define-se como a dilatação de um corpo (aumento ∆L) sendo proporcional ao seu coeficiente de dilatação (α), ao aumento de temperatura em graus (∆t) e ao seu comprimento inicial a 0 ⁰C de temperatura (Lo). • Os Aparelhos e instrumentos de medida: - Voltímetro: Aparelho usado para medir a tensão; - Amperímetro: Aparelho usado para medir a intensidade da corrente; - Ohmímetro: Aparelho usado para medir a resistência num circuito; - Wattímetro: Aparelho usado para medir a potência num circuito. • Grandezas Eléctricas e conversões.  Resumindo, foi uma unidade bastante interessante apesar das dificuldades iniciais com as conversões de grandezas elétricas. ¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬ Curso: Técnico de Instalações Elétricas – EFA –NS Nome: Fernando Miguel da Costa Silva Número: 11 15 de abril de 2013

Reflexão UFCD02 – Análise de circuitos em corrente contínua

Reflexão UFCD02 – Análise de circuitos em corrente contínua  Leis de Kirchhoff (Lei dos Nós e Lei das Malhas)  Teorema de Thevenin (Resistências Equivalentes)  Divisor de Tensão  Divisor de Corrente  Condensador em Corrente Contínua Leis de Kirchhoff (conservação de energia) - As Leis de Kirchhoff são assim denominadas em homenagem ao físico alemão Gustav Robert Kirchhoff, que as formulou em 1845. - Estas leis são baseadas no Princípio da Conservação da Energia, no Princípio de Conservação da Carga Elétrica e no facto de que o potencial elétrico tem o valor original após qualquer percurso numa trajetória fechada. - As Leis de Kirchhoff são empregues na análise de circuitos elétricos mais complexos, como por exemplo, aqueles com mais de uma fonte de tensão em série ou em paralelo. A aplicação conjunta das Leis de Kirchhoff e de Ohm permite obter um conjunto de equações cuja resolução conduz aos valores das intensidades de corrente e das tensões aos terminais dos componentes. Lei dos Nós • A soma das correntes que convergem num só nó é igual à soma das correntes que dele divergem, ou seja, o somatório da intensidade de entrada é igual ao somatório da intensidade de saída. ∑ i entrada = ∑ i saída ↔ i1 + i2 = i3 Lei das Malhas • Ao longo de uma malha, a soma algébrica das forças eletromotrizes, é igual á soma algébrica das quedas de tensão, ou seja, o somatório da tensão de entrada é igual ao somatório das quedas de tensão. ∑ U entrada = ∑ ∆U Teorema de Thevenin (simplificação de circuitos) - Um dos métodos mais utilizados para “conhecer” um determinado circuito é torná-lo num circuito mais simples de analisar. Tal como se fez para as séries e paralelos de resistências, pode determinar-se o circuito equivalente de um circuito, correspondendo a uma fonte ideal de tensão em série com uma resistência. Contudo, o comportamento deste circuito, aos seus terminais, é totalmente equivalente ao primeiro circuito, tomando também a resposta entre os mesmos dois terminais. Circuito original Equivalente Thevenin Resistência equivalente - A resistência equivalente (Req ou RT) de uma associação de resistências em série é igual ao somatório das resistências associadas; Req = Σ Rn - A resistência equivalente de uma associação de resistências em paralelo é igual ao inverso do somatório dos inversos das resistências associadas. 1 / Req = ∑ 1 / Rn Divisor de Tensão – Ao conjunto de (n) resistências associadas em série dá-se o nome de divisor de tensão. – Num circuito divisor de tensão, determina-se a queda de tensão ora numa ora noutra resistência, queda essa, que é uma fracção da tensão total aplicada. – Supondo que a uma associação em série de duas resistências se aplica uma tensão V, a tensão existente entre os terminais de cada elemento é: *Série de 2 resistências* Div.Tensão = Ut x R1 / R1 + R2 V1 = R1 / R1 + R2 x V - V2 = R2 / R1 + R2 x V Divisor de corrente - Nos circuitos série notamos que a tensão aplicada (pela fonte) era dividida por tantas partes quantas as resistências. Num circuito paralelo a corrente é dividida por tantas partes quantas as resistências. - É importante compreender como se divide a corrente, quando encontra resistências em paralelo. É de esperar que a resistência mais pequena fique com a maior parte da corrente e a resistência maior fique com a menor parte dessa corrente. É o que se chama uma relação inversa. As resistências intermédias ficam com correntes intermédias. *Paralelo de 2 resistências* Divisor Corrente = It x R1 / R1 + R2 Condensador em corrente contínua - Um condensador é um sistema constituído por dois materiais condutores, (armaduras ou placas), separadas por um material isolante (dielétrico), sendo capaz de armazenar cargas elétricas. - A capacidade de armazenar cargas elétricas (de sinal contrário) chama-se capacitância (ou capacidade), correspondendo a um maior ou menor Campo Elétrico existente no dielétrico, entre as duas armaduras e portanto a mais ou menos energia elétrica armazenada (no dielétrico). - Ao se estabelecer uma diferença de potencial entre as armaduras de um condensador, criam-se cargas elétricas à superfície das armaduras (uma fica carregada positivamente e a outra negativamente, com o mesmo valor absoluto), correspondendo à carga do condensador. - A carga elétrica Q que pode ser armazenada por um condensador varia em proporção à tensão U que é aplicada (na carga do condensador), podendo ser expressa da seguinte maneira: Q = C.U - A capacitância é medida em Farads, representados pela letra F. Na prática, a maior parte dos condensadores têm uma capacidade muito inferior à unidade, sendo normalmente utilizados o picoFarad, o nanoFarad, o microfarad e o miliFarad : pF (1 x 10-12 F), o nF (1 x 10-9 F), o µF (1 x 10-6) e o mF (1 x 10-3) - Simbologia: - Os tipos de condensadores mais comuns são: Condensadores de papel Condensadores de plástico Condensadores de mica Condensadores cerâmicos. - Nesta UFCD senti dificuldades em decorar tantas fórmulas, mas sinto que estou a desenvolver bastante as minhas capacidades. • A prática sem a teoria não tem sentido... Estou a gostar bastante. CURSO TÉCNICO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS – EFA – NS FORMANDO: FERNANDO MIGUEL DA COSTA SILVA NÚMERO: 11 01 DE MAIO DE 2013

Reflexão UFCD01 – Corrente Contínua ________________________________________________________________________________________________________ Nesta UFCD aprendi: • A identificar as grandezas eléctricas, sendo elas: - Tensão ou diferença de potencial ( U ) / ( V ), a unidade é o Volt, é medido em paralelo, com um Voltímetro; - Intensidade de corrente ( I ), a unidade é o Ampére, é medido em série, com um Amperímetro; - Resistência ( R ), a unidade é o Ohm, é medido em paralelo, com um Ohmímetro; - Potência ( P ), a unidade é o Watt, é medido em série ou em paralelo, com um Wattímetro; • Como não poderia deixar de ser, visto ser uma das leis básicas mais importantes da electricidade, falamos da Lei de Ohm, que é a relação entre a tensão, a corrente e a resistência no circuito eléctrico. Tem como fórmula matemática: U = R x I I = U / R R = U / I • Materiais condutores e isoladores. Designam-se por condutores, aqueles que facilmente libertam as cargas eléctricas (electrões), enquanto os isoladores conservam-nas. Alguns exemplos de condutores e isoladores: Condutores: - Metais (mercúrio, alumínio, estanho, cobre, prata, ouro…); - Ar húmido, água pura. Isoladores: - Borracha; - Plástico; - Vidro; - Porcelana; - Madeira seca … • Circuito aberto e circuito fechado -Tal como mostra a figura em baixo, no circuito do lado esquerdo, podemos verificar que existe uma interrupção de corrente, criada pelo interruptor. Dizemos portanto que o interruptor está aberto e consequentemente, que estamos perante um circuito aberto. Contrariamente, no circuito do lado direito, quando o interruptor está fechado, pode circular corrente pelo circuito e dizemos que se trata de um circuito fechado: • A corrente eléctrica define-se, como o movimento dos electrões livres num determinado sentido. • À variação do sentido dos electrões que circulam num circuito eléctrico denominamos: - Corrente contínua (os electrões circulam no mesmo sentido, com a mesma intensidade. - Corrente alternada (os electrões circulam em ambos os sentidos com alteração de intensidade). • Quanto ao sentido da corrente consideramos: - O sentido convencional, uma teoria estabelecida pelos físicos, em que a corrente circula do pólo positivo (+), para o pólo negativo (-); - O sentido real, que na teoria electrónica a corrente dos electrões tem um sentido contrário ao do circuito convencional, ou seja, do pólo negativo (-), para o pólo positivo (+). ________________________________________________________________________________________________________ Curso: Técnico de Instalações Elétricas Formando: Fernando Miguel da Costa Silva Número: 11 15 de abril de 2013