Quando se trata de medidas preventivas de choque el´etrico torna se obrigat´orio consultar 2 normas brasileiras : NBR 5410 e a NR 10.
A NBR 5410, intitulada de ”Instala¸c˜oes El´etricas de Baixa Tens˜ao”, fixa condi¸c˜oes de seguran¸ca nas instala¸c˜oes com tens˜ao at´e 1000 Volts em corrente alternada e de at´e 1500 Volts em corrente continua.
J´a a a norma regulamentadora NR-10 - Instala¸c˜oes e servi¸cos com eletricidade, recomenda condi¸c˜oes m´ınimas para garantir a seguran¸ca das pessoas, e estabelece crit´erios para prote¸c˜ao contra os riscos de contato, incˆendio e explos˜ao, dentre outros.
No ambiente de trabalho a responsabilidade dos servi¸cos ´e do pessoal da manuten¸c˜ao, que det´em grande experiˆencia profissional no assunto, com isso a grande maioria dos trabalhadores se coloca na condi¸c˜ao de usu´ario, cabe aqui uma ressalva; os limites de atua¸c˜ao do usu´ario e do mantenedor s˜ao bem definidos.
Devemos destacar alguns aspectos:
1. O zelo pela conserva¸c˜ao dos equipamentos el´etricos ´e fundamental para preservar as condi¸c˜oes de seguran¸ca.
2. ´E importante deixar os equipamentos el´etricos ligados somente o tempo necess´ario para o uso. ´E econˆomico e reduz o risco de acidentes.
3. N˜ao deixar cair pequenos objetos, dentro dos equipamentos el´etricos, l´ıquidos e outros materiais que possam provocar curto-circuito.
4. N˜ao utilizar de improvisa¸c˜oes, comunicar ao respons´avel t´ecnico habilitado qualquer irregularidade verificada nos equipamentos e instala¸c˜oes el´etricas.
5. Utilizar materiais, ferramentas e equipamentos dentro das normas t´ecnicas.
6. Para medi¸c˜ao dos circuitos utilizar apenas os instrumentos adequados, como Mult´ımetros, Volt´ımetros e Amper´ımetros, evitando as improvisa¸c˜oes, que costumam ser danosas.
7. Para trabalhar em seguran¸ca ´e necess´ario primeiro saber a maneira correta de funcionamento do equipamento , qual o tipo de servi¸co a ser realizado, observar bem o local de trabalho levantando as poss´ıveis interferˆencias que poder˜ao causar algum dano.
8. Trabalhar sempre com o circuito el´etrico desligado, utilizar placas de sinaliza¸c˜ao indicando que o circuito ou o equipamento el´etrico est´a em manuten¸c˜ao, evitando o uso de an´eis, alian¸ca, pulseiras, braceletes e correntes.
9. Ao abrir chaves, n˜ao permanecer muito pr´oximo para evitar o efeito do arco voltaico, sempre que realizar manobras em chaves seccionadora ou disjuntores pelo punho pr´oprio de acionamento, utilizar luvas de PVC com isolamento de acordo com a classe de tens˜ao do circuito a operar.
10. Na alta tens˜ao, alem de fazˆe-lo com o circuito desligado deve-se providenciar um aterramento m´ultiplo das 3 fases do circuito.
11. E nunca ´e demais lembrar : EM SE TRATANDO DE ELETRICIDADE A GRANDE ARMA DA PREVENC¸ ˜AO DE ACIDENTES ´E O PLANEJAMENTO.
12. A eletricidade n˜ao admite improvisa¸c˜oes, ela n˜ao tem cheiro, n˜ao tem cor, n˜ao ´e quente nem fria, mas ela ´e fatal.
3.9. PREVENC¸ ˜AO DE ACIDENTES COM ELETRICIDADE 81 q q q - - - 15 F(fase) N(neutro) T(aterramento) s s s q q q 1 a q interruptorqq q
Chapter 4
Bancada de eletrˆonica
Eletrˆonica ´e o campo da ciˆencia que trata dos dispositivos eletrˆonicos e de sua utiliza¸c˜ao. E a parte´ da f´ısica que estuda e utiliza as varia¸c˜oes de grandezas el´etricas para captar, transmitir e processar in- forma¸c˜oes. Trata dos circuitos el´etricos e instrumentos constitu´ıdos por v´alvulas termiˆonicas, dispositivos semicondutores (tais como transistores, termitores e circuitos integrados), tubos de raios cat´odicos e outros componentes, entre os quais aqueles baseados no efeito fotoel´etrico (c´elulas fotoel´etricas, v´alvulas fotomul- tiplicadoras, etc..).
Perceberemos que no decorrer dos anos, a eletrˆonica assumiu grande importˆancia em nossas vidas. Tudo que est´a ao nosso redor est´a envolvido de alguma forma com a eletrˆonica, que facilitou o nosso dia- a-dia. Os componentes eletrˆonicos foram realmente um marco nas descobertas e que nos proporcionaram um imenso avan¸co tecnol´ogico e tornou mais simples nosso modo de viver.
4.1
Origem da eletrˆonica
A origem dos aparelhos eletrˆonicos remonta `as pesquisas de Thomas Alva Edison, que em 1883 descobriu o que chamamos hoje de “Efeito Edison”, ou efeito termiˆonico. Ele demonstrou a forma¸c˜ao de uma corrente el´etrica fraca no v´acuo parcial entre um filamento aquecido e uma placa met´alica. A corrente era unidirecional e cessava se a polaridade do potencial entre o filamento e a chapa fosse invertida. Ficou comprovado que os transmissores da eletricidade estavam eletrizados. Mais tarde, estes transmissores receberam o nome de el´etrons.
Em 1887, Heinrich Hertz, durante as suas experiˆencias com arcos voltaicos, observou que a luz emitida durante a descarga de alta voltagem de um arco el´etrico influ´ıa consideravelmente na descarga produzida por outro arco menor, colocado diante dele. No momento em que o menor deixava de receber a luz da descarga do maior, produzia-se uma fa´ısca muito mais curta do que enquanto iluminado. Iniciou-se assim o estudo da Fotoeletricidade.
Em 1888, William Hallwachs demonstra que um eletrosc´opio com esfera de zinco perde sua carga negativa se a esfera for exposta `a luz ultravioleta. O fenˆomeno tornou-se conhecido como “Efeito Hallwachs” e determinou serem negativas (el´etrons) as cargas emitidas pela esfera de zinco sob a a¸c˜ao do ultravioleta. Elster e Geitel, ambos f´ısicos alem˜aes, estudam o fenˆomeno e observam (1889) que os metais alcalinos s´odio e pot´assio emitem el´etrons tamb´em sob influˆencia da luz comum. Trabalharam juntos pesquisando a ioniza¸c˜ao da atmosfera e o efeito fotel´etrico. Descobriram em 1899 o fenˆomeno da descarga de um eletrosc´opio na proximidade de um radioelemento e enunciaram, em decorrˆencia dessa observa¸c˜ao, a Lei do Decrescimento Radioativo.
Constru´ıram a primeira c´elula fotoel´etrica de utiliza¸c˜ao pr´atica (1905) de elementos alcalinos; criaram o primeiro fotˆometro fotoel´etrico e um transformador Tesla.
Em 1897, J.A. Fleming, f´ısico inglˆes, faz a primeira aplica¸c˜ao pr´atica do “Efeito Edison”. ´E considerado 83
um dos pioneiros da radiotelegrafia. Usa a propriedade unidirecional da corrente movida a el´etrons para criar um detector de sinais telegr´aficos. A v´alvula de Fleming ´e a origem do tubo d´ıodo (1904). Esse aparelho foi a origem de todas as v´alvulas utilizadas em telecomunica¸c˜oes. Criou tamb´em um ond´ımetro, um amper´ımeto t´ermico para correntes de alta freqˆuencia e um manipulador de indu¸c˜ao vari´avel. Deve-se a ele a regra, hoje cl´assica, dos “trˆes dedos”, que d´a o sentido das for¸cas eletromagn´eticas. Essa regra ´e usada para a determina¸c˜ao do campo magn´etico, a partir do produto vetorial da carga e do campo el´etrico. Lee de Forest, inventor norte-americano, se lan¸cou `a promo¸c˜ao da radiocomunica¸c˜ao, organizando uma companhia telegr´afica. Fracassou nessa primeira tentativa. Em 1906 inventa a lˆampada de trˆes eletr´olitos ou tr´ıodo. Acrescenta um terceiro eletr´olito (grade) `a v´alvula de Fleming. A utilidade dessas v´alvulas como geradores, amplificadoras e detectoras, foi aos poucos impondo-se. Em 1910, transmitiu a voz do maior tenor de todos os tempos, Caruso. Mas s´o com a primeira Guerra Mundial sua inven¸c˜ao tornou-se amplamente utilizada e foi produzida em larga escala. Inventou tamb´em, o fonofilme, aparelho precursor na ind´ustria do sistema falado.
Jonathan Zenneck, f´ısico alem˜ao, contribuiu para o desenvolvimento na radiotelefonia e das t´ecnicas de alta frequˆencia na Alemanha. Inventou o medidor de ondas el´etricas (1899) e um processo para mul- tiplica¸c˜ao das frequˆencias (1900). Em 1905 desenvolve o Tubo de Braun e cria o oscilosc´opio cat´odico, origem dos cinesc´opios dos atuais aparelhos de televis˜ao. Data de 1907 sua teoria da difus˜ao das ondas el´etricas. Depois da Segunda Guerra Mundial, construiu a primeira esta¸c˜ao ionosf´erica alem˜a.
Edwin Howard Armstrong, engenheiro eletrˆonico norte-americano, tem como inven¸c˜oes no campo da radiotelefonia: o circuito regenerativo (1912), o circuito super-heter´odino (1918) e o circuito super- regenerativo (1920). Desenvolveu um sistema radiofˆonico de frequˆencia modulada, diminuindo as inter- ferˆencias nas transmiss˜oes e aumentando o n´ıvel de som.
A partir das inven¸c˜oes de Vladimir Zworykin, engenheiro e inventor russo, que se desenvolveu todo o sistema eletrˆonico da televis˜ao moderna. ´E o primeiro a conseguir transformar uma imagem em uma corrente el´etrica. Teve como importante trabalho a aplica¸c˜ao da eletrˆonica `a medicina.
Inventor do iconosc´opio, ponto de partida para o sistema de televis˜ao, colaborou na elabora¸c˜ao de outros equipamentos eletrˆonicos, como o microsc´opio eletrˆonico.
Sir Robert Alexander Watson-Watt, f´ısico escocˆes, concebeu um sisema de detec¸c˜ao de um objeto e de medida da distˆancia por interm´edio de ondas eletrom´agn´eticas (1925). Dessa forma nasceu o RADAR (RAdio Detection And Ranging), cujas primeiras esta¸c˜oes foram instaladas na Inglaterra.
Nos anos seguintes os aparelhos que produzem e detectam ondas eletromagn´eticas - sobretudo curtas e ultra curtas - s˜ao desenvolvidos e as teorias de modula¸c˜ao aprofundadas. Em 1927 Carson empreende estudos matem´aticos relativos ao transporte de um sinal por uma corrente el´etrica portadora (modula¸c˜ao). A modula¸c˜ao de freq¨uˆencia ´e prevista por Armstrong em 1928. A modula¸c˜ao de uma mesma onda porta- dora por v´arias comunica¸c˜oes telefˆonicas simultˆaneas permite o surgimento da t´ecnica das comunica¸c˜oes m´ultiplas com um mesmo suporte material, colocando o telefone `a disposi¸c˜ao do grande p´ublico.
Blumldin e Sch¨onberg desenvolvem em 1930 um sistema comercial para tratar a imagem el´etrica pro- duzida pelo tubo de Zworykin para permitir o transporte `a distˆancia e a reconstitui¸c˜ao local.
Manfred Barth´elemy, f´ısico francˆes, ´e considerado um dos criadores da televis˜ao na Fran¸ca. Dedicou-se primeiro `a cria¸c˜ao de aparelhos de medi¸c˜ao, e depois `a radiofonia. Durante a Primeira Guerra Mundial, construiu instrumentos emissores e participou da instala¸c˜ao do centro de comunica¸c˜ao na Torre Eiffel. Interessou-se em seguida pela televis˜ao, aperfei¸coando o dispositivo do escocˆes John Baird, e foi encarregado de uma emiss˜ao regular de TV em 1935. Por ocasi˜ao da Segunda Guerra Mundial, realizou pesquisas sobre radares. Mais tarde, criou o isosc´opio, um tubo aperfei¸coado para a TV.
Manfred e Ren´e elaboraram a transforma¸c˜ao da imagem el´etrica em imagem lumisosa. Cˆamaras, amplificadores, geradores de sinais de imagem, sinais de linha, sinais de sincroniza¸c˜ao, multiplicadores de frequˆencia s˜ao desenvolvidos e produzidos.
Apesar do desenvolvimento de computadores digitais estar enraizado no ´abaco e em outros instrumen- tos de c´alculo anteriores, foi creditado a Charles Babbage o design do primeiro computador moderno. O
4.1. ORIGEM DA ELETR ˆONICA 85 primeiro computador totalmente autom´atico foi o Mark I, ou Automatic Sequence Controlled Calculator, iniciado em 1939 na Universidade de Harvard, por Howard Aiken, enquanto o primeiro computador dig- ital eletrˆonico, ENIAC - Electronic Numeral Integrator and Calculator - que usava centenas de v´alvulas eletrˆonicas, foi completado em 1946, na Universidade da Pensilvˆania.
O UNIVAC (UNIversal Automatic Computer) se tornou em 1951 o primeiro computador a lidar com dados num´ericos e alfab´eticos com igual facilidade. Tamb´em foi o primeiro computador dispon´ıvel comer- cialmente, usado no censo americano da d´ecada de 50.
Os computadores de primeira gera¸c˜ao foram suplantados pelos transistorizados, entre o fim da d´ecada de 50 e in´ıcio da d´ecada de 60. Esses computadores de segunda gera¸c˜ao j´a eram capazes de fazer um milh˜ao de opera¸c˜oes por segundo. Por sua vez, foram suplantados pelos computadores de terceira gera¸c˜ao, com circuitos integrados (foto 3), de meados dos anos 60 at´e a d´ecada de 70. A d´ecada de 80 foi caracterizada pelo desenvolvimento do microprocessador e pela evolu¸c˜ao dos minicomputadores, microcomputadores e computadores pessoais, cada vez menores e mais poderosos.
Um circuito integrado consiste de muitos elementos, como transistores e resistores fabricados em uma mesma pe¸ca de sil´ıcio ou outro material semicondutor . O pequeno microprocessador mostrado acima ´e o cora¸c˜ao de um computador pessoal (PC). Ele cont´em muitos milh˜oes de transistores, e pode executar at´e 100 Milh˜oes de Instru¸c˜oes por Segundo. As filas de pinos (pernas) s˜ao usadas para conectar o microprocessador `
a placa de circuitos.
4.1.1 O Radar
Criado em 1935 por Watson-Watt. Designa um dispositivo eletrˆonico que permite ao homem detectar e localizar objetos `a distˆancia, e sob condi¸c˜oes de luminosidade muito prec´arias para o olho humano.
O radar ´e largamente empregado em atividades tanto civis como militares. Suas aplica¸c˜oes mais comuns encontram-se na navega¸c˜ao a´erea e mar´ıtima, para facilitar por exemplo o tr´afico nos aeroportos e tornar mais simples as manobras dos navios . Os modernos avi˜oes s˜ao equipados com radares, para que o piloto possa detectar obst´aculos `a sua trajet´oria com uma certa antecedˆencia, realizando assim, as manobras necess´arias com seguran¸ca.
Principais fins militares com que o radar ´e empregado:
- Detec¸c˜ao de aeronaves inimigas, antes que estas sobrevoem o territ´orio; - Localiza¸c˜ao de submarinos;
- Incurs˜oes noturnas;
- Uso conjugado com outros dispositivos eletrˆonicos, para permitir que proj´eteis persigam alvos m´oveis; O radar tamb´em ´e aplicado `a radionavega¸c˜ao, permitindo aos avi˜oes orientarem-se mesmo em condi¸c˜oes de pouca ou nenhuma visibilidade. Tamb´em ´e usado na astronomia, especialmente no estudo da superf´ıcie dos planetas por sat´elites, e na meteorologia, para a previs˜ao do tempos a curto prazo. A miniaturiza¸c˜ao dos circuitos permitiu a produ¸c˜ao de unidades menores de radares, usadas no trˆansito, pela pol´ıcia, para a detec¸c˜ao da velocidade dos autom´oveis, baseado no Efeito Doppler.
4.1.2 Tungstˆenio, Selˆenio e Germˆanio
A descoberta de certas propriedes el´etricas em alguns metais (destacadamente o tungstˆenio, o selˆenio e o germˆanio), foi de grande importˆancia no desenvolvimento da ind´ustria eletrˆonica, na cria¸c˜ao de numerosos componentes e na expans˜ao de seus usos a muitos aparelhos novos, destinados a diversas atividades t´ecnicas e cient´ıficas. Por suas qualidades de peso e dureza, e principalmente por seu elevado ponto de fus˜ao (3.370 C), o tungstˆenio ´e empregado na fabrica¸c˜ao de filamentos para lˆampadas comuns e tubos de televis˜ao. O selˆenio, por sua sensibilidade `a luz e outras caracter´ısticas, ´e utilizado nos fotˆometros de aparelhos fotogr´aficos, nas c´elulas fotoel´etricas de portas autom´aticas, nos equipamentos preventivos de incˆendios,
etc. J´a o germˆanio, tem largo emprego em v´arios dispositivos semicondutores. Dos trˆes metais, o tungstˆenio ´e o que tem maior importˆancia comercial.
4.1.3 Aplica¸c˜oes
Os aparelhos eletrˆonicos tˆem numerosas aplica¸c˜oes em nosso dia-a-dia. Eles integram os sistemas de Tele- comunica¸c˜oes, Radiodifus˜ao, Televis˜ao, Radio-astronomia, Telecomando e Telemedidas, Eletromedicina, aparelhagem auxiliar de navega¸c˜ao mar´ıtima e a´erea e sistemas de aplica¸c˜oes industriais, entre outros.
Os aparelhos eletrˆonicos s˜ao capazes de medir, controlar, comandar e regular diversas opera¸c˜oes. Desta- camos o microsc´opio eletrˆonico, os contadores e detetores de part´ıculas, os aceleradores, radiotelesc´opios, o eletroencefal´ografo, o eletrodi´ografo, os computadores, etc.
Existem aparelhos eletrˆonicos para melhorar a audi¸c˜ao e regular o batimento card´ıaco (marcapassos). O r´adio e o radar aumentaram a seguran¸ca dos transportes. Computadores eletrˆonicos, que realizam c´alculos e opera¸c˜oes das mais complexas e variadas com uma rapidez espantosa, s˜ao usados tanto por bancos, ind´ustrias, reparti¸c˜oes p´ublicas, universidades ou em mesmo casa, no mundo inteiro. O estudo de harmˆonicos possibilitou o desenvolvimento de sistemas de comunica¸c˜ao mais modernos e eficientes.
4.1.4 Ind´ustria Eletrˆonica
Mesmo depois da inven¸c˜ao do tr´ıodo, os tubos eletrˆonicos demoraram a ser comercializados. Durante a Primeira Guerra Mundial at´e encontraram aplica¸c˜ao na radiocomunica¸c˜ao, mas a ind´ustra eletrˆonica em si s´o foi surgir em 1922, com o advento das emiss˜oes radiofˆonicas. Entre 1922 e 1960, o total anual de vendas de equipamentos eletrˆonicos subiu de U$ 60 milh˜oes para U$ 10,2 bilh˜oes. Com os extraordin´arios progressos alcan¸cados pelas atividades espaciais desenvolvidas principalmente na esfera estatal da economia das grandes potˆencias, assim como pela expans˜ao relativamente r´apida das t´ecnicas de automatiza¸c˜ao em todo o mundo, pode-se admititr que o valor dos produtos eletrˆonicos tem atingido, a partir da d´ecada de 70 somas muito elevadas, desempenhando um papel imortante na economia mundial.
Nos pa´ıses mais industrializados da Am´erica Latina, como o Brasil, o M´exico e a Argentina, a ind´ustria eletrˆonica est´a dando os primeiros passos, restringindo-se `a produ¸c˜ao da chamada ”eletrˆonica de lazer”, que abrange televisores, r´adio-receptores e aparelhos de som em geral. Em alguns casos por´em, j´a vemos outros aparelhos e dispositivos de aplica¸c˜ao t´ecnico-cient´ıfica.
4.1.5 Televis˜ao
Em 1817, o qu´ımico sueco Jakob Barzelius (1779-1848) descobriu um novo elemento, o selˆenio, que est´a na origem da hist´oria da origem da televis˜ao. Em 1873, o inglˆes Willwghby Smith comprovou que o selˆenio tinha a propriedade de tranformar a energia luminosa em energia el´etrica: ficava assim estabelecida a premissa te´orica segundo a qual era poss´ıvel transmitir imagens por meio da corrente el´etrica.
Mas, somente em 1920 ´e que se realizaram verdadeiras transmiss˜oes de imagens, gra¸cas `as experiˆencias de dois grandes cientistas: John Logis Baird (1888-1946), no Reino Unido, e Charles F. Jenkins (1867- 1934), nos EUA. Ambos utilizaram analisadores mecˆanicos, por´em um n˜ao tinha conhecimento do trabalho do outro.
A Segunda Guerra Mundial veio atalhar o progresso da televis˜ao. Mas, j´a em 1939 cinco pa´ıses haviam adotado o sistema eletrˆonico. O p´os-guerra assinalou um veloz desenvolvimento da TV
TV a cores: Emprega-se na TV a cores, basicamente o princ´ıpio da tricomia na arte gr´afica. com a decomposi¸c˜ao da imagem a ser transmitida em trˆes imagens secund´arias, nas cores prim´arias azul, verde e vermelho. O aperfei¸coamento desse sistema acompanhou o progresso da televis˜ao em preto e branco.