Fenômenos Elétricos
Pré-instalação
• Aprenderemos neste modulo, valiosos
conceitos, noções e praticas necessárias
para determinar seguramente o ambiente
de instalação elétrica de equipamentos de
informática.
• Estes conceitos, noções e praticas serão
também de grande relevância no decorrer
dos demais aprendizados propostos.
Energia Elétrica
A energia elétrica é uma forma de energia
baseada na geração de diferenças de
potencial elétrico entre dois pontos, que
permitem estabelecer uma corrente
elétrica entre ambos. Mediante a
transformação adequada é possível obter
energias finais de uso direto, em forma de
luz, movimento ou calor, segundo os
elementos de transformação que se
empreguem.
Aterramento
• A palavra aterramento refere-se à terra
propriamente dita. O aterramento é o fio
ou a barra de cobre enterrado, onde
passa a corrente elétrica para o solo.
Quando se diz que algum aparelho está
aterrado (ou eletricamente aterrado)
significa que um dos fios de seu cabo de
ligação está propositalmente ligado à
terra. Ao fio que faz essa ligação
denominamos "fio terra".
Por que aterramento?
• Falar sobre aterramento e rede Elétrica pode
parecer algo fora do comum na área de
informática, mas se a rede elétrica que for
ligada o computador não estiver bem preparada
podem ocorrer choques ao usuário ou danos ao
equipamento.
• A vida útil dos seus equipamentos de
informática depende da qualidade da sua
instalação elétrica; levando-se em consideração
o aterramento e os equipamentos de energia:
estabilizador, nobreak e filtro de linha.
• Acontece que o fio neutro pode ficar "sujo"
devido a fugas apresentadas pelos
equipamentos elétricos presentes na sua
casa ou trabalho, pois ele é o retorno
natural de corrente. Então o terra é o
referencial de zero ideal para os
equipamentos de informática em geral,
além de receber descargas elétricas para
evitar choques aos usuários, nas carcaças
dos equipamentos.
• Tem equipamentos que simplesmente não
funcionam sem aterramento.
• Outro ponto de dúvida é o valor da resistência
de aterramento. Ela mede a capacidade do
aterramento de descarregar a energia para a
terra. Quanto menor essa resistência, melhor
para a instalação, pois mais rápida será a
atuação das proteções. Embora alguns
fornecedores cheguem a exigir 1 ohm (é a
Unidade de Resistência), a norma de
instalações elétricas (NBR 5410/97) não define
diretamente nenhum valor, enquanto a norma
americana de instalação elétrica exige um valor
máximo de 25 ohms. A norma brasileira de
proteção contra descargas atmosféricas (NBR
5419/93) recomenda um valor máximo de 10
ohms.
Hastes para o aterramento
Formatos
Confecção
• A confecção de aterramento é uma
atribuição de engenharia.
• Nós podemos e devemos nos certificar se
este esta dentro do padrão NBR 5410/97
e NBR 5419/93.
• O aterramento deve ser de ponto único e
não deve ser curto-circuitado ao neutro
Gel Redutor de resistência
• FASTGEL é um tratamento natural para
solos
de
alta
resistividade.
O Fastgel é um produto não tóxico e não
agride o meio ambiente de acordo com
ensaios
feitos
em
laboratórios
especializados.
É fornecido em embalagem contendo
12kg (1 dose)
• Proporciona redução substancial no valor da
resistência de aterramento (variando de acordo
com as condições do solo, podendo chegar em
até 75%);
• Tem uma vida útil longa, pois o material não se
dispersa sob a chuva;
• Aumento da segurança em função da
diminuição da resistência do aterramento;
• Facilidade e rapidez na aplicação e;
• O FASTGEL cumpre com as exigências
apontadas no início ou seja:
• Não agride ao meio ambiente e não é um
elemento tóxico;
• Não é corrosivo;
• Apresenta excelente condutibilidade.
Aterramento
• Para medir um aterramento, devemos
faze-lo diretamente junto as hastes,
utilizando um Megometro ou terrometro.
• Existem megometros/terrometros que tem
3 ou 4 pontos de conexão simultânea.
• A medição é feita no mínimo por três
vezes em direções diferentes, seguindo a
linha das hastes conforme simulação
Ligação da Tomada 2P+T
Ligação da Tomada 2P+T
Dicas
• Ao medir entre terra e neutro a tensão não
pode ser superior a 1,0 Volts. Em sendo
será necessário melhorar o aterramento
no
neutro
da
concessionária
(ELETRONORTE) ate que a medida seja
inferior a voltagem limite.
• A resistência do aterramento só é medida
diretamente junto as hastes por meio de
um termômetro ou megometro, nunca na
tomada.
Senoide Normal
Distorções, eventos críticos
1. Surtos de Tensão
São transientes de alta energia, que muitas
vezes atingem a magnitude de kilovolts e
aparecem na rede elétrica com muita
freqüência, principalmente no verão pela ação
de descargas atmosféricas (raios). De todos os
eventos críticos, os surtos de tensão são os
potencialmente mais perigosos e provocam
grandes estragos, queimando placas de
computadores, placas de rede, winchester,
fontes de alimentação, hubs, fiação de rede, etc.
Os efeitos destes transientes na rede telefônica,
por terem uma impedância maior que a rede
elétrica, são ainda mais danosos.
Distorções, eventos críticos
2. Ruídos de Linha
• São ruídos de alta-freqüência provocados
pela conexão de equipamentos como
motores,
ar-condicionados,
fontes
chaveadas,
etc.,
à
rede
elétrica.Dependendo
da
magnitude,
provocam por exemplo, o efeito de
chuviscamento na tela de televisores,
monitores, etc.
Distorções, eventos críticos
3. Distorção Harmônica
• Este fenômeno é uma deformação da
senóide (formato da onda) e é provocado
por cargas pesadas conectadas à rede, do
tipo de motores de indução, solenóides,
geradores, etc., principalmente aquelas
cargas com baixo fator de potência. Este
distúrbio
pode
provocar
uma
desenergização momentânea da fonte de
alimentação do computador, travando-o.
Distorções, eventos críticos
4 e 5 Sub e Sobretensão de Rede
• Estes eventos ocorrem quando o nível da
energia fornecido pela concessionária
ultrapassa os limites aceitáveis e
suportáveis pelos equipamentos. Se a
subtensão atingir valores extrapolados,
pode provocar perda de dados nos
computadores, distorção na tela de
monitores e televisores, etc. Ocorrendo
sobretensão, certamente haverá queima
de equipamentos
Distorções, eventos críticos
6. Pequenas Interrupções (efeito
Flicker)
• Interrupções muito curtas no fornecimento
da energia elétrica, com duração da
ordem de milésimos de segundos e que
quase sempre são imperceptíveis ao
usuário. Provocam freqüentemente perda
de dados em arquivos de computadores
ou travamento de sistemas.
Distorções, eventos críticos
7. Grandes Interrupções (black-out)
• Grandes interrupções de energia ou o que
popularmente chamamos de "black-out". São
geralmente provocadas por algum distúrbio
grave nas subestações ou na rede de
distribuição. Podem durar minutos ou se
prolongar por horas. Este evento é o maior
causador de prejuízos em empresas. Quanto
mais informatizada a empresa, maior o
investimento que deverá ser realizado a fim de
minimizar ou eliminar a atuação deste evento.
Distorções, eventos críticos
8. Variação da Freqüência
• A freqüência da energia fornecida pelas
concessionárias é 60 Hz para todo o
território nacional. A não variação desta
freqüência, além de um limite não superior
a +/- 0,5Hz é um sério compromisso que
as
mesmas
assumem
com
os
consumidores. Ocorrendo uma variação
superior a este limite poderá provocar
superaquecimento e até queima da carga*
que estiver conectada à rede.
Elementos de Correção de
Energia Elétrica
Aprenderemos neste modulo o funcionamento
básico de cada elemento de correção elétrica
existente e sua aplicabilidade quanto a relação custo
x beneficio.
Faremos um paralelo com cada evento critico e a
melhor alternativa de segurança para corrigir ou
evitar tal surto.
Conheceremos e manusearemos ferramentas
básicas.
Entenderemos descargas eletrostáticas (ESD) e a
necessidade de prevenção
Filtro de linha
Composição
• Internamente tem filtros (capacitores,
variac e fusível), capazes de eliminar
ruídos de alta freqüência geralmente
causados
por
motores
elétricos
(principalmente do tipo que usa escova),
reatores de lâmpadas florescentes e
compressores (ar condicionado, geladeira,
bebedouro, etc.)
• Só funciona se existir aterramento!
Estabilizadores
O que é?
• O estabilizador é um equipamento que
corrige a tesão que recebe da rede
elétrica e a fornece estabilizada aos
equipamentos, protegendo-os desta forma
contra
tensões
inadequadas
(sub/sobretensão).
• Os estabilizadores incorporam o filtro de
linha e o varistor, tornando-os eficientes
também contra ruídos e surtos de tesão.
Nobreak
Como funciona?
• O nobreak é um equipamento que fornece
energia elétrica sem interrupção a uma
determinada carga, durante a falta de rede
elétrica, usando outra fonte de energia, que são
as baterias.
• O termo nobreak é muito usado no Brasil,mas o
verdadeiro nome deste equipamento é UPS
(Uninteruptible Power Suply, ou seja, fonte de
energia sem interrupção.
Qual a função dos Nobreaks
• A função básica do No Break é impedir o
desligamento do micro ou periférico em caso de
queda de energia. Isto vale não só para os
casos de black-out total, mas é especialmente
importante para proteger os equipamentos
contra os efeitos "flicker" (microdesligamentos,
que acontecem em frações de segundos e
podem causar danos à máquina). Quando a
energia se interrompe, o No Break aciona suas
baterias e garante um tempo de funcionamento
extra. Esse tempo deve ser suficiente para que
o usuário proceda ao fechamento dos arquivos
com segurança e o desligamento correto do
microcomputador.
Funcionamento
• Se houver falta de energia, sub-tensão,
sobre-tensão, transientes, o nobrak
passará a fornecer energia a partir das
baterias (modo inversor). Para isto ele
transforma os 12VDC, 24VDC ou 48VDC
das baterias em 115 VAC ou 220 VAC,
transferindo-a para a saída.
Tipos:
• Interativo – Quando á rede elétrica ele a transfere para a
saída. Caso haja falha de rede, o inversor para a fornecer
energia a partir da baterias. O equipamento apresenta
tempo de transferência de 1 ~ 5 ms e possui estabilizador
interno.
• Os nobreak on-line reconstroem a forma de onda a partir
das baterias ou da rede. Para isto, seu circuito inversor fica
funcionando durante todo o tempo. Á principal característica
deste equipamento é que o tempo de transferência é nulo.
Módulos básicos
Dimensione a capacidade certa.
A unidade de medida utilizada para determinar a
capacidade dos No Breaks é o Volt-Ampère (VA).
Como os equipamentos, em geral, têm seu
consumo medido em Watts, a maioria dos
usuários tem dificuldade em dimensionar o No
Break adequado para seu micro e periféricos. Para
resolver esta dúvida, há uma regra muito simples.
Consulte no manual de seus equipamentos o
consumo em Watts de cada um deles. Some todos
esses valores e acrescente 20% sobre o total para
chegar à capacidade do No Break adequada.
Autonomia
• Alguns No Breaks podem receber a
adição de baterias externas. Esta é uma
grande vantagem, pois com isto, o usuário
consegue aumentar o tempo de
autonomia.
• É prudente utilizar apenas um padrão de
amperagem de bateria.
• O aumento da autonomia implica no
aumento do tempo de recarga.
O que é ESD?
• A eletricidade estática é uma carga elétrica em
repouso. Ela é gerada principalmente por um
desbalanceamento de elétrons localizado sob
uma superfície ou no ar do ambiente.
• O desbalanceamento de elétrons (em todos os
casos, gerado pela falta ou excesso de elétrons)
gera assim um campo elétrico que é capaz de
influenciar outros objetos que se encontram a
uma determinada distância. O nível de carga é
afetado pelo tipo de material, velocidade de
contato e separação dos corpos, umidade e
diversos outros fatores.
ESD podem causar incêndios
Descargas eletrostáticas podem até causar incêndios. Nos Estados Unidos ocorrem cerca de 1000 incêndios em
postos de gasolina, todos os anos. Os usuários devem tocar em painéis aterrados como o indicado acima para
descarregarem sua eletricidade estática, reduzindo a chance de descargas que podem causar incêndios
perigosíssimos.
Descarga Eletrostática (ESD)
 Fenômeno da natureza se repetindo no mundo miniaturizado
 Exemplos de descarga eletrostática
• Choque ao tocar a carroceria de um automóvel
• Ruído (estalo) ao retirar uma blusa de material sintético
• Raio durante uma tempestade
Eletricidade Estática
Conceitos Básicos
 O átomo
• Cargas: componentes elementares dos átomos (prótons e elétrons)
• Desequilíbrio do número de elétrons
 gera campo eletrostático
 possibilita a ocorrência de descarga eletrostática
Eletricidade Estática
Natureza dos Materiais
 Condutor
• Elétrons movem-se livremente por sua estrutura
• As cargas ocupam todo o volume do corpo
• Tem suas cargas facilmente neutralizadas quando aterrado
• Exemplos: cobre, alumínio e ferro
 Isolante
 Elétrons não se movem livremente por sua estrutura
 As cargas ficam na superfície do corpo
 Suas cargas não são neutralizadas quando aterrado
 Exemplos: borracha, plástico e papel
Eletricidade Estática
Geração de Cargas
 Atrito (triboeletricidade)
 Característica: Contato entre corpos gerando transferência de cargas
 Fatores: Área superficial, pressão de contato, velocidade de separação,
umidade do ar.
Desenrolar de fita
adesiva
Pessoa caminhando sobre
piso isolante
Roldanas em contato com uma
esteira
Danos Eletrostáticos (ESD)
• Fontes de Cargas Eletrostáticas
– Monitores
– Pisos
– Roupas
– Ferramentas
– Plásticos / Isopor
– Cadernos de Vinil
– Fitas Adesivas
– Pessoas
Eletricidade Estática
 Série triboelétrica
(+)
ar
pele
Exemplos da aplicação da série
triboelétrica no ambiente fabril
vidro
cabelo
nylon
lã
seda
alumínio
papel
algodão
aço
madeira
borracha
cobre
poliestireno
vinil
silício
teflon
(-)
borracha de silicone
Ar
Pele
Nylon, lã
Borracha
Poliestireno
ambiente
operador
vestuário
solado calçado
piso
Eletricidade Estática
Geração de Cargas
 Indução
• Característica: proximidade entre corpos induz cargas num deles
• Fatores: grau de proximidade e quantidade de cargas
---------
FONTE
---------
+++
+
+
+
--------
+++
+
+
+
---------
+++ + - -- + +- +-
CORPO
NEUTRO
--- -
++ + +
+ + ++
CORPO
CARREGADO
Eletricidade Estática
 Fontes de cargas eletrostáticas
• Corpo humano (movimento)
• Ambiente de manufatura (piso, equipamentos e materiais)
 Corpo humano (tensão gerada) *
Ação
10 - 25% UR
(ambiente seco)
65 - 90% UR
(ambiente úmido)
Caminhar sobre carpete
Caminhar sobre piso isolante
35000 V
12000 V
1500 V
250 V
Movimentar os braços
Manipular saco de polipropileno
6000 V
18000 V
100 V
1500 V
* ESD Basics, Midwest Chapter, ESD Association
Danos por Descargas
Eletrostáticas
• Efeitos de ESD
– Danos em Componentes Eletrônicos <100 Volts
– Sentir
3,000 Volts
– Ouvir
4,000 Volts
– Ver
5,000 Volts
Eletricidade Estática
 Ambiente de Manufatura (geradores de cargas)*
Superfícies de trabalho
plásticas ou pintadas
Pisos
madeira ou concreto com cobertura isolante
Vestuário
calçados com solado de borracha
vestimentas em acrílico ou poliéster
Embalagens
sacos de papel ou plástico
envelopes plásticos
caixas de papelão
Área de trabalho
frascos plásticos
parafusadeiras e esteiras não aterradas
* Treinamento Compaq ESD
Descarga Eletrostática (ESD)
 O que é ESD?
• Transferência abrupta de cargas de um corpo para outro até que se atinja o
equilíbrio (de cargas) entre eles
 Efeitos da descarga eletrostática
• O ser humano pode “observar” os efeitos de uma ESD da seguinte forma:
Tensão de descarga
Até 3500 V
Acima de 3500 V
Acima de 4500 V
Acima de 5000 V
Efeito
Não sente ou ouve
Pode ser sentida
Pode ser ouvida
Pode ser vista
• Um componente ou produto eletrônico pode apresentar danos irreparáveis ao
ser atingido por descargas eletrostáticas
Descarga Eletrostática (ESD)
 Modelo do Corpo Humano
• A descarga ocorre quando uma pessoa carregada toca um
componente ou produto que esteja aterrado
 Modelo do Dispositivo Carregado
• Componente ou produto carregado que, ao tocar uma superfície
aterrada possibilita a ocorrência de descarga eletrostática
 Modelo de Máquina
• Máquinas e equipamentos utilizados no processo de manufatura, não
convenientemente aterrados, podem possibilitar uma descarga
eletrostática
Danos por Descarga
Eletrostática
• Impacto no Sistema ou Disco
– Danos Catastróficos
• Disco Falha Imediatamente
– Danos Latentes
• Disco poderá
Falhar no Campo
Descarga Eletrostática (ESD)
 A ocorrência da descarga altera as características elétricas de componentes ou
produtos

Falhas
 Catastrófica
• Componente ou produto sofre dano permanente
• Alteração no funcionamento
 Latente
• Componente ou produto sofre dano mas continua a funcionar
• Vida útil e desempenho comprometidos
Itens sensíveis à ESD (ESDS)
 Definição
• Todo e qualquer material passível de dano por ESD
• Exemplos: módulos de memória, drivers para CD-ROM e microcomputadores
 Classificação por nível de sensibilidade
Tipo de dispositivo
MOSFET (sem proteção)
EPROM (sem proteção)
CMOS (com proteção)
Transistores bipolares
Sensibilidade (volts)
100 - 200
100
250 - 3000
380 - 7000
 Divisão em classes de sensibilidade *
Até 249 V
De 250 V a 499 V
De 500 V a 999 V
De 1000 V a 1999 V
De 2000 V a 3999 V
De 4000 V a 7999 V
Acima de 8000 V
Classe 0
Classe 1A
Classe 1B
Classe 1C
Classe 2
Classe 3A
Classe 3B
* ESD STM 5.1 - 1998; ESD Association
Itens sensíveis à ESD (ESDS)
 Transistor MOS
Esquema tridimensional
Estrutura do transistor MOS
S
G
D
S
G
D
Itens sensíveis à ESD (ESDS)
 Falhas catastróficas
Estrutura de transistor MOS
Estrutura de circuito integrado
Prevenção à descarga eletrostática
 Infra-estrutura
• Estações de trabalho estaticamente protegidas contra ESD (WESD)
• Equipamentos e ferramentas com suas partes metálicas aterradas
• Demarcação de área sensível à ESD
• Monitoração de temperatura e umidade
 Materiais sensíveis
• Estruturas de proteção contra ESD
• Embalagens blindadas, anti-estáticas ou dissipativas
 Material de proteção
• Pulseira de aterramento
• Calcanheira de aterramento
• Mantas
• Avental de algodão ou com acabamento dissipativo
• Loção umedecedora
• Ionizadores
Danos por Descargas
Eletrostáticas
• Medidas Preventivas
– Utilizar sempre a Pulseira e Calcanheira
Antiestáticas (Duas)
– Aterrar as Áreas de Trabalho / Tapetes
– Aterrar Carrinhos Moveis ou Fixos
– Remover Objetos Causadores,
Fita Adesiva, Papel, etc.
Controle e proteção contra ESD
 Estação de trabalho estaticamente protegida (WESD)
• Estrutura metálica aterrada
• Manta dissipativa
• Pontos de aterramento
• Conectores de pulseira de proteção
• Identificação por simbologia padronizada
Controle e proteção contra ESD
 Ionizadores
• Equipamento para neutralização de cargas em isolantes
• Corrente alternada (AC) ou Corrente contínua (DC)
• Emissão balanceada de íons
Controle e proteção contra ESD
 Símbolos padronizados
 Identificação dos itens ESDS
• Indica precaução
• Caso os produtos sejam manipulados
sem proteção, há risco de dano
 Identificação de proteção
• Indica que os itens ou materiais
estão protegidos
• Pode conter indicação da classe de
sensibilidade
 Identificação de ponto de aterramento
 Identificação de área sensível
• Indica ponto de aterramento
• Indica fronteira de área
sensível à ESD
• Presente em WESDs ou em áreas
de trabalho protegidas
• Só é permitido adentrar
a área vestindo avental
• Dentro da área sensível os
operadores deverão usar
pulseiras ou calcanheiras de
aterramento
Prevenção à descarga eletrostática
 Procedimentos
 Disciplina e conscientização de cada operador
 Testador de pulseiras e calcanheiras de aterramento
• Testes diários (2 vezes ao dia) antes do início dos trabalhos
 Uso da Planilha de registro de testes
• Registro de teste de pulseira/calcanheira em planilha específica para este fim
Prevenção à descarga eletrostática
 Atitudes e práticas de prevenção
• Somente manusear itens sensíveis em áreas protegidas devidamente identificadas
quanto a sensibilidade à ESD
• Armazenar os itens sensíveis sempre em embalagens apropriadas
• Não transportar itens sensíveis sem que estes estejam protegidos por embalagens
blindadas eletrostaticamente
• Conectar-se (através da pulseira) a um ponto de aterramento antes de tocar qualquer
material na área de trabalho
• Não conectar a pulseira de aterramento em mantas ou outros pontos diferentes dos
pontos de aterramento
• Utilizar calcanheira nas áreas protegidas com piso condutivo
• Não permitir que ninguém que não esteja aterrado toque em itens sensíveis
• Manter papel, plástico e peças de vestuário fora das WESDs
Prevenção à descarga eletrostática
 Auditoria
 Periódica
 Inspetor especificamente treinado
 Indicadores
• Estação de trabalho estaticamente protegidas
• Infra-estrutura produtiva
• Ambiente
• Materiais ESDS
• Materiais de proteção
• Práticas de prevenção
• Treinamento