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Cap. 1.2c. Os componentes: Resistor - PARTE 3

Atualizado: há 2 dias

No Capítulo 1.2 (PARTE 1) e 1.2b (PARTE 2), o básico sobre o resistor foi explicado, juntamente de uma penca de exemplos:


-> Simbologia para saber identificar alguns tipos de resistores;

-> O básico sobre a Unidade de medida Ohm;

-> Cálculo para resistores em série, em paralelo e associação mista;

-> Potência dos resistores;

-> Materiais utilizados na fabricação dos resistores Axiais e SMD;

-> Os tipos de resistores, com enfoque nos mais comuns: os axiais PTH.


-> Os tipos de resistores, com enfoque nos mais comuns: os axiais SMD;

-> Os resistores nos cartuchos de tinta de impressoras;

-> Os resistores no desembaçador do vidro e retrovisores automotivos;

-> Resistores Shunt, Jumpers e Link Zero Ohm;

-> Velas de ignição;

-> Sonda lambda com aquecedor integrado.


Para ler o Capítulo 1.2, CLIQUE AQUI! 

Para ler o Capítulo 1.2b, CLIQUE AQUI!


A PARTE 3 será exclusiva para trazer mais alguns exemplos de implementação de resistores!


OBSERVAÇÃO: Esse texto faz referências à cerâmica de Alumina e aos os vidros temperados, portanto, caso queira saber mais sobre estes materiais, comece CLICANDO AQUI! 

Aqui vão alguns exemplos super comuns - e outros nem tanto - de uso de resistores que passam despercebidos por nossos olhos...


Resistor de fio isolado por pó cerâmico em perfil metálico


Na internet tem muita coisa sobre como reparar as super comuns chaleiras elétricas, que são de construção relativamente simples!

Imagem 1 - As genéricas chaleiras elétricas que habitam a casa dos brasileiros


Uma curiosidade que não cessa é: como é implementado o resistor nestas chaleiras?

Todas elas, independente da jarra ser de INOX ou plástico, possuem uma chapa de aço inoxidavel no fundo. Abrindo o compartimento de plástico que abriga o circuito elétrico do equipamento - e que encaixa na base da chaleira -, nos deparamos com uma estrutura muito bem fixada na chapa:

Imagem 2 - Do resistor apenas vemos seus dois terminais


Toda esta estrutura que encobre o resistor e é fixada na chapa de INOX nada mais é que liga de Alumínio fundida. Note que ali onde se encontram os terminais há um isolante de cerâmica, impedindo um curto-circuito com o metal.

Observe esta outra imagem:

Imagem 3 - Fundo de INOX de uma chaleira Cadence com jarra de plástico. Perceba o anel de vedação feito de borracha de Silicone (Q)


Mas aí vem a pergunta: Que resistor há ali dentro?

Imagem 4 - A sujeira foi grande!


Essa parte de liga de Alumínio foi difícil de soltar do folha de INOX. Tornou-se necessário dar umas boas porradas com o martelo, bem como uma tesoura de cortar lata para obter o resultado desejado... :v

E depois de todo este trabalho - que também rendeu umas gotas de sangue - me deparei com um resistor de fio - o "feijão com arroz" quando se trata de aquecedor. Para não fechar curto com a carcaça metálica e também transferir o calor de forma mais uniforme para a estrutura de liga de Alumínio, um pó é utilizado como preenchimento isolante. Pelo pouco de conhecimento que tenho, suspeito que seja nada mais que um composto daqueles utilizados em cerâmicas, tal qual Alumina (o "feijão com arroz" da indústria quando se trata de isolamento elétrico e condução de calor), Óxido de Magnésio (muito aplicado em termopares de uso industrial), Cal, Óxido de Zinco ou Dióxido de Titânio, por exemplo (todos estes possuem cor esbranquiçada).


CURIOSIDADE: Se quiser saber mais sobre termopares e o efeito Seebeck-Peltier, CLIQUE AQUI!


Se alguém souber exatamente qual composto químico é utilizado como preenchimento, entre em contato com o HC! Colabore para a difusão de conhecimento! Os curiosos agradecem!


Algo que parece ser tão simples nos traz tantos questionamentos!


Um design de resistor muito semelhante ao aplicado nas chaleiras elétricas é utilizado nos ferros de passar roupas!

Imagem 5 - Este é a estrutura aquecedora de um Electrolux SIE20


Na região central, onde se situa o foco do calor há um fusível térmico para limitar o aquecimento em 250 °C e um termostato mecânico regulável para controlar a temperatura dentro do espectro de trabalho do aparelho. O resistor é disposto da mesma forma que na chaleira elétrica, ou seja, dentro da estrutura metálica, isolado dela por um pó cerâmico altamente compactado ao longo de todo o tubo. Na imagem acima, percebemos que, diferente das chaleiras elétricas, os terminais do resistor são isolados da carcaça por pequenas buchas de borracha que não identificamos a composição, ficando a dúvida se é FPM (Viton) ou Q (Silicone), já que ambas aguentam temperaturas superiores aos 200 °C.

Na mesma estrutura metálica existem galerias por onde a água adicionada no reservatório do ferro de passar evapora, sendo as gotículas direcionadas à roupa pelos orifícios na chapa em contato com o tecido. Também não identificamos se a borracha sintética avermelhada de vedação é de FPM ou Q.


Um exemplo incomum!


Para diversificar ainda mais a lista de aplicações dos resistores, vamos citar um exemplo nada comum: A válvula termostática aquecida dos motores Zetec Rocam!

Imagem 6 - Uma válvula termostática da MTE Thomson. Perceba o conector elétrico do resistor no 'cotovelo' do componente


Para embasar um pouco, lembre-se que a válvula termostática é aquela que represa o líquido do arrefecimento no motor até que ele atinja uma temperatura determinada, quando ocorre sua liberação para o radiador. Seu uso é fundamental, tendo em vista que ela visa manter o motor sempre com um aquecimento estável, e consequentemente, uma dilatação ideal de todas as peças e consumo de combustível dentro do aceitável.


Tais motores, que equiparam alguns modelos de carros da Ford acabaram por ser adaptados para o Etanol também, todavia, isso fez com que precisasse aumentar a temperatura limite do líquido de arrefecimento para a qual a válvula termostática abre, no entanto, mantendo a temperatura para abertura da válvula quando o motor é abastecido com Gasolina. Esta é a grande peculiaridade da engenharia por trás deste motor: Por causa de uma diferença de três graus Celcius, optaram por integrar um resistor na válvula termostática.

Vou explicar melhor...

Quando o veículo está abastecido com Etanol, a válvula abre totalmente no momento em que a temperatura do líquido de arrefecimento atinge 100 °C, entretanto, ao abastecer com Gasolina, a válvula precisa abrir aos 97 °C. Neste momento, o resistor entra em ação, levando a cera parafinica aos 100 °C, dilatando-a ao máximo para que o diafragma se abra por completo com o líquido de arrefecimento estando em 97 °C. Este resistor deve ter entre 13,9 e 16,5 Ω.

Aprecie a imagem abaixo:

Imagem 7 - Por dentro da válvula termostática do Zetec Rocam 1.0 e 1.6 8v


O píno metálico - que na verdade é tubular - tem características que nos leva ao INOX. Serrando-o pudemos notar que em seu interior há um pequeno resistor de fio e um preenchimento isolante (para não haver contato com a estrutura metálica), que aparenta ser óxido, tal qual Alumina, ou Óxido de Magnésio, ou talvez Cal, ou talvez Óxido de Zinco... aqui entramos naquela mesma questão da chaleira elétrica e do ferro de passar roupas!

Imagem 8 - O tubo da válvula termostática possui um resistor de fio e um preenchimento com pó em seu interior


Nos outros motores flex não há esta artimanha, mas não há comparações. Por exemplo, se você for comparar o Zetec Rocam 1.6L 8v com o Renault K4M 1.6L 16v, verá que a válvula termostática do francês abre completamente com o líquido de arrefecimento em 89 °C, independente de estar abastecido com Etanol ou Gasolina.


CURIOSIDADE: A concepção de outras válvulas termostáticas segue o mesmo padrão, isto é, um conjunto base-mola-diafragma com um pino em um orifício selado contendo cera expansiva. A diferença é a ausência do resistor, e, em muitos casos a válvula e sua carcaça (flange) não são uma única peça como ocorre nestes motores Zetec. O material da flange também pode diferir, ao invés de liga de Alumínio, PA66-GF30 ou até PPA-GF33 pode ser utilizado.

 

Já que citamos uma peça do sistema de arrefecimento com design incomum, que tal nos aprofundarmos no assunto?


Sensor resistivo de nível e umidade


Testadores de fluido de freio e sensores de nível do vaso de expansão são como potenciômetros, onde a 'pista resistiva' é um líquido. Tais sensores se baseiam na condutividade elétrica de um fluido para informar valores úteis.


No caso do fluido de freio, cuja base é um composto químico higroscópico, comumente Etilenoglicol ou Propilenoglicol, a natural absorção de umidade do ambiente é feita ao longo dos meses de uso, reduzindo seu ponto de ebulição original (205 °C para o DOT 3 e 230 °C para o DOT 4) para um valor crítico num período de cerca de dois anos, tornando-o cada vez mais suscetível a ebulição e formação de bolhas na tubulação, afetando de forma substancial a eficiência das frenagens, dada a consueta acentuada geração de calor no rotor de cada roda e que acaba se propagando para o pistão hidráulico, responsável pela atuação das pastilhas ou lonas de freio.

É trivial que os aparelhos testadores de fluido de freio marquem uma concentração de até 1% de umidade como 'normal', de 1 a 2% como aceitável e de 3 a 4% como crítico, necessitando de troca imediata. O fluido DOT 3, por exemplo, não é mais suguro quando a concentração de umidade bater a casa dos 3,7%, valor suficiente para iniciar a ebulição em cerca de 140 °C.

Nas tabelas abaixo resumimos informações técnicas de fluidos de freio com base nas FISPQs disponibilizadas na internet pelos fabricantes:

Tabela 1 - Neste compilado de informações, é visível que se trata de um composto neutro (pH próximo de 7)


Tabela 2 - Perceba que aqui o produto pode ir de neutro a 'médio-alcalino'


Tabela 3 - Perceba que aqui o produto é alcalino


OBSERVAÇÃO: Sendo composto por solventes, é natural que fique claro que os fluidos DOT precisam ficar longe de qualquer superfície pintada, afinal, conseguem dissolver tintas, vernizes e primers com maestria, deixando a peça exposta à condições atmosféricas diversas.

Imagem 9 - A região sem pintura entrega que um dia já escorreu fluido oriundo de um vazamento no cilindro-mestre


Apesar do pH ir de neutro a alcalino - soluções deste tipo tem pH entre 7 e 11 - não há danos a longo prazo nas peças metálicas que compõem o sistema de freio, nem mesmo vedações feitas de borracha sintética ou plástico, tais como FKM ou PTFE, respectivamente. O principal agente responsável pela oxidação é a umidade permeada por impurezas ácidas, que tendem a trazer o pH pra valores abaixo de 7.


No caso do fluido refrigerante do radiador, a composição química é água desmineralizada com, no máximo 50% de aditivo (para regiões tropicais), cuja base é Monoetilenoglicol (MEG).

Imagem 10 - Etiqueta com a proporção de água / aditivo recomendada num Volkswagen Constellation


Aqui, o H2O funciona como um condutor de calor de natureza neutra ou o mais próximo disto (pH em torno de 7, já que os sais minerais são agentes corrosivos). Já o aditivo opera elevando o ponto de ebulição da água para cerca de 115 °C e diminuindo seu ponto de congelamento para valores abaixo de 0 °C, além de servir como lubrificante para o rotor da bomba d'agua e válvula termostática, reduzindo também a cavitação.

Tabela 4 - Perceba que o pH aqui é mais próximo do neutro


Tabela 5 - Aqui também o pH é próximo de neutro


Existem no mercado aditivos para sistema de arrefecimento com pH entre 9 e 12. Obviamente, há varios fatores que definem sua qualidade - não só o pH -, como por exemplo agentes aticorrosivos. Mesmo assim, levando em conta o uso de água desmineralizada com pH em torno de 7, é relvante que o fluido de arrefecimento fique próximo deste valor, ou seja, não se tornando ácido nem muito alcalino.


A água é um isolante elétrico quando livre de sais minerais, isto é, quando pura. Ela não é encontrada assim na natureza, sendo necessário passar por um processo de destilação. Aqui já notamos duas diferenças:

→ No sistema de freio, a umidade absorvida vem da atmosfera, isto é, da natureza, trazendo várias impurezas condutoras junto, e sendo o suficiente para se detectar sua concentração aproximada num fluido com carcaterística isolante à base de Etilenoglicol.

→ No sistema de arrefecimento, a água possui um grau de pureza muito elevado, tendo uma resistência elétrica proporcionalmente alta, idealmente na casa dos MΩ pra acima, e isso é reforçado pelo aditivo de Etilenoglicol.


Se você pegar um multímetro, coloca-lo na escala de tensão, conectar uma ponta de prova em alguma parte metálica do motor e a outra ponta de prova mergulhar no líquido refrigerante, vai se deparar com uma tensão idealmente na casa dos 100 mV. Valores muito altos – e aqui classifico como alto algo acima de 0,3 ou 0,4 Volts – já indicam uma concentração de impurezas condutoras um bocado relevante. Quanto maior a diferença de potencial (DDP) entre o líquido e a estrutura metálica do propulsor, mais intensa será a eletrólise, e quando digo eletrólise me refiro à maldita corrosão de metais!

Imagem 11 - O fluido de arrefecimento é como um eletrólito!


OBSERVAÇÃO: É por causa de toda a descrição feita acima que não se deve usar água de poço no sistema de arrefecimento. Opte por comprar água desmineralizada ou faça a destilação com um equipamento apropriado, mas não pegue direto da torneira!


CURIOSIDADE: Caso queira entender melhor a relação entre a corrosão no sistema de arrefecimento e o funcionamento das pilhas e baterias, comece CLICANDO AQUI!


No sistema de freio também devemos pensar na corrosão - e como a condutividade elétrica é infinitamente menor no fluido de freio se comparado ao sistema de arrefecimento, fica difícil averiguar com um multímetro comum a DDP ou a resistência elétrica (talvez seja melhor com um Megohmetro) -, mais o pivô da discussão, como já foi dito, é o constante abaixamento do ponto de ebulição do fluido, aumentando a probabilidade de perda de eficiência ou até mesmo perda total do freio em situações onde o sistema é exigido por longos períodos – como é o caso de uma descida de serra -, com temperaturas muito acima dos 100 °C na região dos rotores e estatores de freio, propagando calor para os pistões, que estão preenchidos com o tal líquido higroscópico.


Sendo assim, o fluido de freio e o fluido refrigerante são como elementos resistivos que alteram sua condutividade ao longo do tempo por questões ambientais, e através desta característica conseguimos determinar sua qualidade e até verificar o nível!


Em muitos automóveis verificar o nível de líquido no vaso de expansão toda a semana é redundante, isto pois, dentre as tecnologias utilizadas – boias magnéticas e capacitores também são aplicaveis - está o sensor de resistividade, que já lhe informa no painel de instrumentos a necessidade de se adicionar fluido refrigerante. Posicionado no topo ou na lateral do reservatório, através de um orifício seus dois eletrodos ficam mergulhados, conduzindo uma insignificante corrente elétrica, mas mantendo o circuito fechado.

Imagem 12 - Sensores instalados em reservatórios de expansão. Aplicável na linha Peugeot-Citroën


Quando o fluido fica abaixo da posição do sensor, isto é, os eletrodos deixam de ficar mergulhados, o ar, um bom dielétrico, os permeia e já é o suficiente para que a resistência suba para valores astronômicos, abrindo o circuito. Ao deixar de receber o sinal do sensor, a central eletrônica do motor avisa ao motorista, através do painel de instrumentos, a necessidade de averiguar o mais rápido possível a integridade do sistema de arrefecimento.

Imagem 13 - Note a caixinha com os três terminais elétricos


Como se trata de uma corrente elétrica muito baixa, a carcaça do sensor já possui integrada uma PCB com um circuito responsável por monitorar os dois eletrodos e gerar uma alteração na tensão de saída quando detectado o nível baixo de fluido.

Imagem 14 - Por dentro do sensor G. Cartier aplicado na linha PSA


Os pinos das extremidades do conector são de alimentação elétrica (+12 Volts e GND), enquanto o pino central é a saída de sinal, que varia de acordo com a presença de fluido entre os eletrodos dentro do vaso de expansão.


CURIOSIDADE: Alterações na composição do fluido refrigerante podem modificar a resistividade elétrica, alterando a leitura de resistência do sensor, ocasionando alarmes falsos.

Esta característica permite que o sensor de nível exerça um papel secundário de indicador de qualidade do fluido, alertando para o uso de produtos com características diferentes das especificadas pelo fabricante. Torna possível também detectar defeitos mecânicos como, por exemplo, a queima da junta de cabeçote. A contaminação do fluido de arrefecimento com óleo lubrificante irá alterar a sua resistividade elétrica, e dar falsas leituras.


No caso do dispositivo de teste de fluido de freio, ao mergulhar os dois eletrodos no líquido, será medido a sua condutividade, e o resultado informado através de uma coluna de LEDs ou de um ecrã LCD. Valores entre 1% e 2% de umidade são aceitáveis, tornando plausível uma verificação de sua integridade a cada poucos meses e sua troca a cada, no máximo, 2 anos.

Imagem 15 - Um aparelho para teste de condutividade de fluido DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1


Em geral, o que encontramos no mercado são canetas de teste, aparelhos bem mais simples com apenas alguns LEDs indicando a concentração de umidade, como vemos no vídeo abaixo:

Vídeo 1 - Como utilizar uma caneta de teste de fluido de freio. Créditos: Canal do You Tube "Interprete Pixel"


CURIOSIDADE: Como existem custos envolvidos, a aplicação de um sensor resistivo tal qual o do sistema de arrefecimento no reservatório de fluido de freio não é muito viável em qualquer veículo, comumente existindo apenas uma bóia que aciona contatos elétricos mecanicamente, algo simples e barato:

Imagem 16 - Interruptor mecânico com bóia na tampa do reservatório de fluído de freio aplicado na linha FIAT Palio Attractive e Grand Siena


O anel metálico na ponta da bóia fecha o contato elétrico entre os dois terminais do conector da tampa quando o nível de fluido de freio está muito baixo. Bem mais simples do que toda a eletrônica envolvida no sensor de nível da G. Cartier mostrado anteriormente.

Mais uma vez, o texto ficou tão grande que precisou ser dividido em três pedaços!


Veja o Capítulo 1.3, sobre os potenciômetros, que são uma variação dos resistores de valor fixo explicados neste artigo! Para acessar, clique aqui!

Acesse também os artigos sobre resistores LDR, Varistores, Termistores e também a série de artigos sobre capacitores!


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FONTES e CRÉDITOS:


Desenhos, imagens; gráficos, tabelas, texto: Leonardo Ritter; Lubrax; Orbi Química; Texaco; Paraflu; Google Imagens.


Referências: Instituto Newton C. Braga; apostila do curso de eletrônica que cursei; Doutor IE; FISPQ de fluidos de freio e líquidos de arrefecimento.


Ultima atualização: 24 de Março de 2024.

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