Materiais Eltricos Manoel Gibson M. Diniz Navas Rio de Janeiro Fevereiro, 2006 Materiais Eltricos2 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Sumrio Captulo 1 - Normalizao .............................................................................................................................. 6 1.1Introduo ..................................................................................................................................................... 6 1.2Unidade de Medidas ..................................................................................................................................... 6 1.3Histrico......................................................................................................................................................... 7 1.4 Unidades de medida .......................................................................................................................................... 8 1.5Normas Brasileiras...................................................................................................................................... 12 1.6Unidades de medidas norte-americanas (ex imperiais) ........................................................................... 14 1.7Unidades de medida - Regras de converso.............................................................................................. 14 1.8Exerccios..................................................................................................................................................... 15 Captulo 2 - Condutores e Isolantes .............................................................................................................. 19 2.1 Elementos da cincia dos materiais ............................................................................................................... 19 2.2 Propriedades eltricas..................................................................................................................................... 20 2.3 Caractersticas dos condutores e isolantes .................................................................................................... 21 2.4Fios e Cabos................................................................................................................................................. 23 2.5Cabos Telefnicos........................................................................................................................................ 27 2.5.1Fios Telefnicos Externos ..................................................................................................................... 35 2.5.2Fio Telefnico Interno........................................................................................................................... 36 2.6Cabos metlicos para redes locais ............................................................................................................. 37 2.7Cabos coaxiais ............................................................................................................................................. 40 2.8Cabos pticos............................................................................................................................................... 48 2.9Exerccios..................................................................................................................................................... 50 Captulo 3 - Resistores .................................................................................................................................. 52 3.1Introduo ................................................................................................................................................... 52 3.2Cdigo de cores ........................................................................................................................................... 52 3.3Valores e referncias................................................................................................................................... 53 3.4Resistores em alta freqncia..................................................................................................................... 54 3.5Tipos............................................................................................................................................................. 55 3.6Delimitao de potncia.............................................................................................................................. 55 3.7Resistores de fio, especiais, ajustveise variveis ................................................................................... 56 3.8Coeficiente de temperatura da Resistncia............................................................................................... 57 3.9Exerccios..................................................................................................................................................... 58 Captulo 4 - Indutores ................................................................................................................................... 61 4.1Introduo ................................................................................................................................................... 61 4.2Caractersticas e tipos................................................................................................................................. 61 4.2.1Indutores com ncleo de ar ................................................................................................................. 61 4.2.2Indutores com ncleo de ferro............................................................................................................. 62 4.3Transformadores......................................................................................................................................... 62 4.4Materiais magnticos .................................................................................................................................. 64 Materiais Eltricos3 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas 4.5Exerccios..................................................................................................................................................... 69 Captulo 5 - Capacitores................................................................................................................................ 70 5.1Introduo ................................................................................................................................................... 70 5.2Circuitos equivalentes................................................................................................................................. 72 5.3Tipos de capacitores.................................................................................................................................... 73 5.3.1Capacitor Eletroltico de Alumnio ..................................................................................................... 73 5.3.2Tntalo slido...................................................................................................................................... 73 5.3.3Tntalo mido ..................................................................................................................................... 73 5.3.4Folha de Tntalo.................................................................................................................................. 73 5.3.5Eletrolticos para aplicao em fontes de alimentao de computadores ............................................ 74 5.3.6Dieltrico de Papel .............................................................................................................................. 74 5.3.7Filme Plstico...................................................................................................................................... 74 5.3.8Capacitores de Mica............................................................................................................................ 75 5.3.9Capacitores de Cermica..................................................................................................................... 75 5.4Caractersticas construtivas ....................................................................................................................... 76 5.4.1Ondulao AC..................................................................................................................................... 76 5.4.2Absoro do Dieltrico........................................................................................................................ 76 5.4.3Fator de Dissipao............................................................................................................................. 76 5.4.4Coeficiente de Umidade...................................................................................................................... 76 5.4.5Impedncia .......................................................................................................................................... 77 5.4.6Tenso de Surto................................................................................................................................... 77 5.4.7Resistncia de Isolao........................................................................................................................ 77 5.4.8Vida til em operao ......................................................................................................................... 78 5.4.9Fator de Potncia................................................................................................................................. 78 5.4.10Coeficiente de Temperatura ................................................................................................................ 78 5.4.11Reduo da especificao de temperatura - tenso ("derating").......................................................... 79 5.4.12Tenso de Operao ............................................................................................................................ 79 5.4.13Fator de Qualidade .............................................................................................................................. 79 5.5Identificao e emprego.............................................................................................................................. 79 5.5.1Identificao........................................................................................................................................ 79 5.5.2Aplicaes ........................................................................................................................................... 83 5.6Correo do Fator de Potncia .................................................................................................................. 84 5.7Exerccios..................................................................................................................................................... 84 Captulo 6 - Semicondutores......................................................................................................................... 87 6.1Identificao de Transistores ..................................................................................................................... 87 6.2Diodos........................................................................................................................................................... 89 6.3Transistor .................................................................................................................................................... 91 6.4Resistores no lineares................................................................................................................................ 92 6.4.1Termistores.......................................................................................................................................... 92 6.5Dispositivos de Controle ............................................................................................................................. 92 6.6Componentes piezo-eltricos...................................................................................................................... 93 6.7Circuitos Integrados ................................................................................................................................... 93 6.8Exerccios..................................................................................................................................................... 93 Captulo 7 - Especificao de componentes e dispositivos ........................................................................... 94 Bibliografia ................................................................................................................................................. 103 Formulrio .................................................................................................................................................. 104 Materiais Eltricos4 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas ndice de Equaes Equao 1: Resistncia de barra condutora................................................................................................................. 21 Equao 2: Resistncia - variao com a temperatura ................................................................................................ 21 Equao 3: Capacitncia caracterstica - cabo coaxial ................................................................................................ 45 Equao 4: Impedncia caracterstica - cabo coaxial .................................................................................................. 46 Equao 5: Velocidade relativa de propagao........................................................................................................... 47 Equao 6: Retardo de proagao............................................................................................................................... 48 Equao 7: Indutncia caracterstica - cabo coaxial.................................................................................................... 48 Equao 8: Coeficiente de temperatura de resistor ..................................................................................................... 57 Equao 9: Indutor com ncleo de ar.......................................................................................................................... 62 Equao 10: Indutor com ncleo magntico ............................................................................................................... 62 Equao 11: Fluxo mximo em transformador ........................................................................................................... 63 Equao 12: Indutncia banda larga......................................................................................................................... 63 Equao 13: Relutncia............................................................................................................................................... 65 Equao 14: Densidade de fluxo magntico ............................................................................................................... 65 Equao 15: Intensidade de campo magntico............................................................................................................ 66 Equao 16: Permeabilidade do vcuo........................................................................................................................ 66 Equao 17: Permeabilidade relativa .......................................................................................................................... 66 Equao 18: Permeabilidade versus polarizao magntica ....................................................................................... 66 Equao 19: Fora magneto motriz............................................................................................................................. 68 Equao 20: Fora magneto motriz versus relutncia................................................................................................. 68 Equao 21: Permissividade de dieltrico................................................................................................................... 71 Equao 22: Fator de dissipao................................................................................................................................. 76 Equao 23: Coeficiente de umidade.......................................................................................................................... 76 Equao 24: Impedncia total - mdulo...................................................................................................................... 77 Equao 25: Fator de Potncia.................................................................................................................................... 78 Equao 26: Coeficiente de temperatura..................................................................................................................... 78 Equao 27: Fator de qualidade .................................................................................................................................. 79 Equao 28: Correo do fator de potncia ................................................................................................................ 84 Equao 29: Correo de fator de potncia - ajuste norma ...................................................................................... 84 ndice de Tabelas Tabela 1: Unidades legais no Brasil ............................................................................................................................ 13 Tabela 2: Formao dos Mltiplos.............................................................................................................................. 13 Tabela 3:Formao dos Submltiplos ......................................................................................................................... 14 Tabela 4: Converses de medidas ............................................................................................................................... 14 Tabela 5: Resistividade a 25o C em 10 -6 . cm......................................................................................................... 20 Tabela 6: Coeficiente mdio de temperatura............................................................................................................... 22 Tabela 7: Constante dieltrica relativa ao ar seco, 0o C, 760 mm de presso.............................................................. 22 Tabela 8: Resistividade dos isolantes a 20o C, em ohms cm2 / cm.............................................................................. 22 Tabela 9: Rigidez dieltrica em quilovolts por centmetro de alguns isolantes .......................................................... 23 Tabela 10: Especificaes de fios AWG..................................................................................................................... 24 Tabela 11: Especificao de cabos.............................................................................................................................. 26 Tabela 12: Cdigo de cores - par telefnico................................................................................................................ 28 Tabela 13: Aplicaes dos cabos APL........................................................................................................................ 30 Tabela 14: Caractersticas mecnicas dos cabos CT-APL .......................................................................................... 31 Tabela 15: Caractersticas eltricas dos cabos CTP-APL ........................................................................................... 32 Tabela 16: Atenuao em dB/100 metros Normas ANSI/TIA/EIA 568 A, cabos paralelos para redes locais. .......... 38 Tabela 17: Atenuao em dB por 100 ps - cabos coaxiais ........................................................................................ 42 Tabela 18: Cabos do tipo Heliax - caractersticas ....................................................................................................... 43 Tabela 19: Cabos coaxiais de uso em telecomunicaes e informtica. ..................................................................... 44 Tabela 20: Constante dieltrica - cabo coaxial............................................................................................................ 45 Tabela 21: Parmetro K .............................................................................................................................................. 46 Tabela 22: Parmetro Ka............................................................................................................................................. 47 Tabela 23: Velocidade de propagao relativa............................................................................................................ 47 Tabela 24: Caractersticas das fibras SM e MM......................................................................................................... 49 Materiais Eltricos5 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Tabela 25: Caractersticas dos cabos tico Fiber - Lan............................................................................................... 50 Tabela 26: Cdigo de cores - resistores ...................................................................................................................... 53 Tabela 27: Srie 5% e 10%......................................................................................................................................... 54 Tabela 28: Srie 10% e variao nominal ................................................................................................................... 54 Tabela 29: Intensidade mxima da corrente em mA................................................................................................... 56 Tabela 30: Caractersticas de ncleos de ferro............................................................................................................ 64 Tabela 31: Cdigo de cores - capacitores.................................................................................................................... 80 Tabela 32: Valor multiplicativo do terceiro dgito - capacitores................................................................................. 80 Tabela 33: Cdigo de letras - capacitores ................................................................................................................... 81 Tabela 34: Tenso nominal por cdigo de letras - capacitores.................................................................................... 81 Tabela 35: Aplicaes dos capacitores........................................................................................................................ 83 Tabela 36: Identificao de semicondutores ............................................................................................................... 87 Tabela 37: Especificao de componentes e dispositivos ........................................................................................... 94 ndice de Figuras Figura 1: Cabos (a) energia (b) telefnicos ................................................................................................................. 24 Figura 2: Distribuio de pares em cabos telefnicos ................................................................................................. 29 Figura 3: Bloco de terminais ....................................................................................................................................... 29 Figura 4: Cabo CT-APL.............................................................................................................................................. 31 Figura 5: Cabo CT-APL, corte transversal.................................................................................................................. 31 Figura 6: Cabo CTS-APL-G....................................................................................................................................... 33 Figura 7: Figura 8: Cabo CTP-APL-SN...................................................................................................................... 33 Figura 8: Fio Telefnico externo FE........................................................................................................................... 35 Figura 9: Fio Telefnico Interno, FI............................................................................................................................ 36 Figura 10: Conector RJ-11 e cdigo de cores. ............................................................................................................ 37 Figura 11: Cabo UTP.................................................................................................................................................. 38 Figura 12: Cabo coaxial .............................................................................................................................................. 40 Figura 13: Cabnos coaxiais - atenuao X freqncia ................................................................................................ 41 Figura 14: Tipos de cabos coaxiais ............................................................................................................................. 44 Figura 15: Cabo coaxial - dimenses .......................................................................................................................... 45 Figura 16: Fibra ptica................................................................................................................................................ 49 Figura 17: Dispositivo de emenda por fuso............................................................................................................... 50 Figura 18: Resistors ajustveis SMD.......................................................................................................................... 56 Figura 19: Dispositivos de montagem em superfcie (SMD) ...................................................................................... 56 Figura 20: Resistores fixos.......................................................................................................................................... 57 Figura 21: Indutor com ncleo a ar ............................................................................................................................. 62 Figura 22: Indutores e ncleos .................................................................................................................................... 64 Figura 23: Curva B versus H....................................................................................................................................... 69 Figura 24: Capacitores - fixos e varivel .................................................................................................................... 71 Figura 25: Capacitncia de placas paralelas................................................................................................................ 71 Figura 26: Capacitor eletroltico ................................................................................................................................. 73 Figura 27: Capacitores cermicos ............................................................................................................................... 75 Figura 28: Identificao do valor do componente....................................................................................................... 82 Figura 29: Encapsulamentos de semicondutores......................................................................................................... 88 Figura 30: Regies P e N - diodo................................................................................................................................ 89 Figura 31: Juno PN - diodo...................................................................................................................................... 89 Figura 32: Diodos comerciais ..................................................................................................................................... 91 Figura 33: Circuitos integrados................................................................................................................................... 93 Materiais Eltricos6 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Captulo 1 - Normalizao 1.1Introduo As unidades de medidas so padres usados para avaliar grandezas fsicas. So definidas arbitrariamente e tm como referncia um padro material. As grandezas podem ser mecnicas, pticas, geomtricas, acsticas ou luminosas. Medir significa comparar uma grandeza com uma unidade de referncia da mesma espcie e estabelecer o nmero (inteiro ou fracionrio) de vezes que a grandeza contm a unidade. Metrologia a cincia que estuda, normatiza e codifica os conhecimentos relativos a medidas, padres e unidades de medir, mtodos, tcnicas e instrumentos de medio. O sistema mtrico decimal o primeiro sistema planejado de pesos e medidas. Sua elaborao comea no final do sculo XVIII e faz parte das reformas desencadeadas pela Revoluo Francesa. Em 1790, a Academia Francesa deCinciaspropequetodasasunidadesdecomprimentoexistentescvado,braa,p,milha,polegadaetc. sejam substitudas por uma nica: o metro. As diferentes unidades de peso (massa) seriam substitudas pelo grama. Na poca, o metro definido como a dcima milionsima parte da distncia entre o plo Norte e o equador, medida pelo meridiano que passa sobre Paris. O valor do grama definido como a massa de um centmetro cbico de gua a 4oC de temperatura. Em 1960, essas definies so alteradas. O sistema mtrico decimal adotado oficialmente na Frana em 1795 e torna-se obrigatrio em 1840. 1.2Unidade de Medidas Podemos classificar em tr as unidades de medidas:sistema internacional unidades de base unidades suplementares e derivadas a)Unidades de medida - Sistema InternacionalApartirdosculoXIX,novasgrandezasfsicassodescobertas.Paramedi-las,oscientistasinventamnovos instrumentos de preciso e novas unidades de medidas. Para unificar e padronizar os subsistemas improvisados em usonasdiferentesreasdacincia,aConfernciaInternacionaldePesoseMedidasdecide,em1960,substituiro sistema mtrico. O atual Sistema Internacional de Unidades (SI) compreende as unidades de base, as derivadas e as suplementares. b)Unidades de baseMateriais Eltricos7 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Asunidadesdebasesoselecionadasentreasquetmmaiscondiesdesatisfazerasnecessidadesdavida cotidiana e das cincias. Referem-se a comprimento (metro), massa (quilograma), tempo (segundo), corrente eltrica (ampre), temperatura (kelvin), quantidade de matria (mol) e intensidade luminosa (candela). c)Unidades suplementares e derivadas Asunidadessuplementares,radianoeesterradiano,sousadasparamedirngulosearcos.Asunidades derivadas so obtidas pela multiplicao de uma unidade de base por si mesma (m, por exemplo, unidade de rea); pela associao entre duas ou mais unidades de base (m/s, para medir velocidade) ou, ainda, entre unidades de base e unidades derivadas (newton, por exemplo, unidade de energia, igual a mkgs-2). 1.3Histrico Estimar e avaliar grandezas diversas so capacidades e habilidades desenvolvidas pela humanidade desde o inciodesuaevoluocultural.Napr-histria,ohomemapenascomparavolumesepeso,semmedi-los.Como crescimentodemogrfico,osurgimentodascidadesedossistemasdetrocas,sofixadasunidadesquepermitam uma comparao mais precisa entre objetos. AtofinaldosculoXVIII,todosossistemasdemedidasexistentessoconsuetudinrios,ouseja, baseadosnoscostumesenastradies,porissoeramchamadosSistemasconsuetudinrios.Osprimeirospadres utilizados para medir so partes do corpo humano palma da mo, polegada, brao ou uma passada e utenslios de uso cotidiano, como cuias e vasilhas. Com o tempo, cada civilizao define padres e fixa suas prprias unidades de medidas. Da a multiplicidade de sistemas de medio existentes desde a Antiguidade. As diferentes civilizaes comeam a padronizar as unidades de medidas j na Antiguidade. Antes disso, as mediesnosomuitoprecisas.Ocvadoegpcio,porexemplo,umamedidadecomprimentocujopadroa distncia entre o cotovelo e a ponta do dedo mdio, estando o brao e o antebrao dobrados em ngulo reto e a mo esticada.Comessetipodeunidades,asmediespodemdarresultadostovariadosquantassoasdiferenas individuais do corpo humano. A padronizao feita pela definio de unidades mdias, fixadas atravs de padres materiais construdos em pedra, argila ou ligas metlicas. O surgimento de padres materiais de referncia para as unidades de medidas marca o incio da construo dosprimeirossistemasdepesosemedidas.ElesestopresentesnascivilizaesdaAssria,Babilnia,Caldiae Egito. Os padres de peso mais antigos at hoje conhecidos datam do quarto milnio antes de Cristo. So pequenos cilindros de base cncava, com cerca de 13 gramas, encontrados nos tmulos de Amrah, no Egito. O sistema egpcio temgrandeinflunciasobreospovosdaAntiguidade.DovaledoRioNiloespalha-sepelaJudia,siaMenore Grcia antiga, chega s colnias gregas da Pennsula Itlicae, mais tarde, levado pelos romanos para as diferentes regies da Europa. Mistura-se, ento, aos sistemas locais, assumindo novas caractersticas. A Inglaterra normatiza seu sistema consuetudinrio de pesos e medidas logo aps a promulgao da Carta Magna, em 1215. O sistema, usado por mais de 600 anos, tambm adotado pelas ex-colnias inglesas. Os Estados Materiais Eltricos8 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Unidosusamomesmosistemaingls,compequenasmodificaes.Atualmente,emboraoParlamentobritnico tenha decidido pela adeso do pas ao Sistema Internacional de Unidades, a populao inglesa continua utilizando o antigo sistema em seu dia-a-dia. Nos Estados Unidos, o sistema mtrico oficialmente permitido desde 1866 e, em 1959, as unidades de medidas tradicionais passam a ser definidas em funo do Sistema Internacional de Unidades. Nos anos 60, o pas iniciou um movimento de converso para o Sistema Internacional. A populao, no entanto, tem resistido em abandonar as antigas medidas. 1.4 Unidades de medida O Sistema Internacional de Unidades (SI) o mais aceito em todo o mundo. No entanto, ainda so usadas unidades tradicionais de origem consuetudinria ou de sistemas anteriores elaborao do SI. a) COMPRIMENTO Metro (m), unidade SI: distncia percorrida pela luz no vcuo em um intervalo de tempo igual a 1/299. 792. 458s.Unidades de comprimento tradicionais Quilmetro (km): 1. 000 m; palmo: 22 cm; braa: 2,2 m; lgua: 6 km; lgua brasileira: 6,6 km.Unidades de comprimento inglesas polegada (in): 2,54 cm ou 0,0254 m; p (ft): 30,48 cm ou 0,3048 m; jarda (yd): 91,44 cm ou 0,9144 m; milha (mi): 1. 609 m; milha nutica: 1. 852 m.Distncias astronmicas Ano-luz: distncia percorrida pela luz no vcuo em 1 ano, igual a 9,46 trilhes de quilmetros ou 946 1010 km; parsec: 3,258 anos-luz ou 30,82 trilhes de quilmetros ou 3. 082 1010 km; unidadeastronmica(uA):distnciamdiaentreaTerraeoSoliguala150milhesde quilmetros ou 150 106 km. b) REA Metro quadrado (m), unidade SI: rea de um quadrado com lado igual a um metro.Unidades de rea tradicionais Quilmetro quadrado (km): 1.000.000 m; hectare (ha): 10.000 m; alqueire mineiro: 48.400 m; Materiais Eltricos9 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas alqueire paulista: 24.200 m.Unidades de rea inglesas polegada quadrada: 6,4516 cm ou 0,00064516 m; p quadrado: 929,03 cm ou 0,092903 m. c) VOLUME Metro cbico (m), unidade SI: cubo com arestas iguais a um metro.Unidade de volume tradicional: Litro (l): 0,001 m.Unidades de volume inglesas galo ingls: 4,546 l ou 0,004546 m; galo norte-americano: 3,785 l ou 0,003785 m. d) NGULO PLANO Radiano(radourd),unidadeSI:nguloplanoentredoisraiosdeumcrculoqueformaumarcode circunferncia com o comprimento igual ao do raio.Unidades de ngulo plano tradicionais Grau (o): /180 rad; minuto ('): /10. 800; segundo ("): /648. 000 rad; e) NGULO SLIDO Esterradiano (sr), unidade SI: ngulo slido que, tendo o vrtice no centro deuma esfera, leva aum corte em sua superfcie com rea igual a de um quadrado com lados iguais ao raio da esfera. f) MASSA Quilograma(kg),unidadeSI:massadoprottipointernacionaldo quilograma,umpadroconstrudocom uma liga de platina e irdio.Unidades de massa tradicionais Quilate: 0,2 g ou 0,002 kg; tonelada mtrica (t): 1.000 kg. Unidades de massa inglesas Libra ou pound (lb): 453,59 g ou 0,453 kg; tonelada inglesa: 1.016 kg; tonelada norte-americana: 907 kg; ona (oz): 28,35 g ou 0,028 kg; ona troy: 31,10 g ou 0,031 kg. g) TEMPO Segundo(s),unidadeSI:tempocorrespondentea9.192.631.770ciclosderadiaesemitidasentredois nveis de energia do tomo de csio 133.Unidades de tempo tradicionais minuto (min): 60s; Materiais Eltricos10 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas hora (h): 60min ou 3. 600s; dia (d): 24h ou 1.440min ou 86. 400s; ano sideral: 365d 6h 9min 9,5s; ano trpico: 365d 5h 48min 45,8s. h) VELOCIDADE Metro por segundo (m/s), unidade SI: distncia percorrida em um segundo.Unidades de velocidade tradicionais: quilmetro por hora (km/h), 1/3,6 m/s ou 0,27777 m/s.Unidades de velocidade inglesas milha por hora (mi/h): 1,609 km/h ou 0,4469 m/s; n (milha nutica por hora): 1,852 km/h ou 0,5144 m/s. Velocidade da luz 299. 792. 458 m/s (aproximadamente 3 108 m/s). i) VELOCIDADE ANGULAR Radiano por segundo (rad/s), unidade SI: velocidade de rotao de um corpo.Unidade de velocidade angular tradicional: rotao por minuto (rpm). j) ACELERAO Metro por segundo ao quadrado (m/s), unidade SI: constante de variao de velocidade. l) ACELERAO ANGULAR Radiano por segundo ao quadrado (rad/s), unidade SI: constante de variao de velocidade angular. m) FREQNCIA Hertz (Hz), unidade SI: nmero de ciclos completos por segundo (Hz = s-) n) FORA Newton(N),unidadeSI:foraqueimprimeumaaceleraode1m/saumamassade1kg(kgm/s),na direo da fora.Unidade de fora tradicional: Quilograma-fora (kgf): 9,8N. o) ENERGIA Joule (J), unidade SI: energia necessria para uma fora de 1N produzir um deslocamento de 1m (J = N/m).Unidades de energia tradicionais watt-hora (Wh): 3.600 J; quilowatt-hora (kWh): 3.600.000 J ou 3.600 kJ, eletrovolt (eV): 1,6021 10 J; caloria (cal): 4,1 J; quilocaloria (kcal): 4.184 J. p) POTNCIA Materiais Eltricos11 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Watt (W), unidade SI: potncia necessria para exercer uma energia de 1 J durante um segundo (W = J/s). O fluxo de energia (eltrica, sonora, trmica ou luminosa) tambm medido em watt. Unidade de potncia tradicional: horse-power (HP) ou cavalo-vapor (cv), 735,5 W. q) INTENSIDADE ENERGTICA Watt por esterradiano (W/sr), unidade SI: intensidade do fluxo de energiano interior de um ngulo slido igual a 1sr. r) PRESSO Pascal (Pa), unidade SI: fora constante de 1N sobre uma superfcie plana de 1m (Pa = N/m).Unidades de presso tradicionais milmetro de mercrio (mmHg): 133,32 Pa; atmosfera (atm): 101.325 Pa. s) CORRENTE ELTRICA Ampre (A), unidade SI: corrente eltrica constante capaz de produzir uma fora igual a 2 10 N entre dois condutores de comprimento infinito e seo transversal desprezvel, situados no vcuo e com 1 m de distncia entre si. t) CARGA ELTRICA Coulomb(C),unidadeSI:quantidadedeeletricidadecomintensidadeconstantede1Aqueatravessaa seo de um condutor durante 1s.Unidade de carga eltrica tradicional: Ampre-hora (Ah): 3. 600 C. u) DIFERENA DE POTENCIAL Volt (V), unidade SI: tenso eltrica existente entre duas sees transversais de um condutor percorrido por uma corrente constante de 1A, quando a potncia dissipada entre as duas sees igual a 1W (V = W/A). v) RESISTNCIA ELTRICA Ohm(),unidadeSI:resistnciadeumelementodeumcircuitoque,submetidoaumadiferenade potencial de 1V entre seus terminais, faz circular uma corrente constante de 1A ( = V/A). s) CAPACITNCIA ELTRICA Farad(F),unidadeSI:capacitnciadeumelementodeumcircuitoque,aosercarregadocomuma quantidade de eletricidade constante igual a 1C, apresenta uma tenso constante igual a 1V (F = C/V). t) INDUTNCIA ELTRICA Henry (H), unidade SI: indutncia de um elemento passivo de um circuito em cujos terminais se induz uma tensoconstantede1Vquandopercorridoporumacorrentequevarianarazode1Aporsegundo(H=Vs/Aou Ws). u) TEMPERATURA Materiais Eltricos12 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Kelvin(K),unidadeSI:fraode1/273,16datemperaturatermodinmicadopontotrplicedagua,que corresponde s condies de temperatura e presso em que a gua em estado lquido, o vapor de gua e o gelo esto em perfeito equilbrio. O ponto zero da escala (0K) igual ao zero absoluto ( 273,15C).Unidades de temperatura tradicionais Escala Celsius (C): 0C = 273K; Escala Fahrenheit (F): 0F=255,33K ou 17,77C. v) QUANTIDADE DE MATRIA Mol(smbolomol),unidadeSI:quantidadedematriadeumsistemaquerenetantasentidades elementares (partculas que devem ser especificadas) quanto o nmero de tomos contidos em 0,012 kg de carbono. x) INTENSIDADE LUMINOSA Candela(cd),unidadeSI:intensidadeluminosaemitidaemumadeterminadadireoporumafontede radiao monocromtica com freqncia igual a 540 10 Hz e com uma intensidade energtica de 1/683 watt por esterradiano. z) FLUXO LUMINOSO Lmem (lm),unidade SI: fluxo luminoso com intensidade de 1cd emitido no interior de um ngulo slido igual a 1sr (lm = cd/sr). aa) ILUMINAMENTO Lux(lx),unidadeSI:iluminamentodeumasuperfcieplanade1mquerecebeumfluxoluminoso perpendicular de 1lm (lx = lm/m). ab) INFORMAO Bit: a menor unidade de armazenamento de informaes em computadores e sistemas informatizados.Byte: a unidade bsica de memria de computadores, igual a 8 bits contguos. 1 Kilobit (kbit): 1. 024 bits de informao; 1 Kilobyte (kbyte): 1. 024 bytes. 1 Megabytes: 1. 048. 576 bytes. 1.5 Normas Brasileiras O Sistema Internacional de Unidades (SI) foi adotado oficialmente pelo Brasil pela Portaria no 26, de 19 / 8 / 1962, do Instituto Nacional de Pesos e Medidas (INPM) atual Instituto Nacional de Metrologia, Normalizao e Qualidade Industrial (INMETRO), depoisde homologado pela Resoluo no 12 da 11 Conferncia Geral de Pesos e Medidas (CGPM), realizada na Frana em 14 / 10 / 1960. Apresentaremos em seguida as unidades legais no pas e a formao dos mltiplos e sub mltiplos. Materiais Eltricos13 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Tabela 1: Unidades legais no Brasil UnidadeSmboloGrandeza MetromComprimento metro quadradom2rea metro cbicom3Volume quilogramakgMassa Gramagmassa Litrol ou Lvolume ou capacidade Mililitroml ou mLvolume ou capacidade quilmetrokmcomprimento (distncia) quilmetro por horakm/hvelocidade Horahtempo Minutomintempo Segundostempo graus Celsius oCtemperatura KelvinKtemperatura termodinmica HertzHzfrequncia NewtonNfora PascalPapresso WattWpotncia AmpreAcorrente eltrica VoltVtenso eltrica candelacdintensidade luminosa Tabela 2: Formao dos Mltiplos PrefixoSmboloFator de multiplicao ExaE1018 PetaP1015 teraT1012 gigaG109 megaM1 000 000 ou 106 quiloK1 000 ou 103 hectoH100 ou 102 decaDa10 ou 101 Materiais Eltricos14 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Tabela 3:Formao dos Submltiplos PrefixoSmboloFator de multiplicao decid0,1 ou 10-1 centic0,01 ou 10-2 milim0,001 ou 10-3 micro 10-6 nanon10-9 picop10-12 femtof10-15 attoa10-18 1.6 Unidades de medidas norte-americanas (ex imperiais) A tabela abaixo apresenta as converses das unidades norte americanas para as unidades empregadas no Brasil. Tabela 4: Converses de medidas ComprimentoreaVolumeMassa 1 inch = 25,4 mm (polegada) 1 inch = 2,54 cm 1 foot = 30,48 cm (p) 1 yard = 0,9144 m (jarda) 1 mile = 1,609 km (milha) 1 nautical mile = 1,852 km 12 inches (in) = 1 foot (ft) 36 inches = 3 feet = 1 yard (yd) 1 in2 = 645,16 mm 1 in2 = 6,4516 cm2 1 ft2 = 929,03 cm2 1 ft 2 = 0,0929 m2 1 yd2 = 8.361,3 cm2 1 yd2 = 0,83613 m2 1 acre = 4.047 m2 1 mi2 = 2,59 km2

1 ft2 = 144 in2 1 yd2 = 9 ft2 = 1296 in2 mile2 = 640 acres 1 in3 = 16.387,064 mm3 1 in3 = 16,387 cm3 1 ft3 = 0,028316 m3 1 yd3 = 0,764555 m3 1 in3 = 16,387 ml 1 ft3 = 28,32 l 1 galoon = 3,785 l 1 gallon (gal) = 4 quart (qt) 1 grain = 0,0648 g 1 oz = 28,349 g 1 lb = 453,59 g 1 lb = 0,45359 kg 1.7 Unidades de medida - Regras de converso Para operar com unidades derivadas do Sistema Internacional, seus mltiplos e submltiplos, ou ainda saber os valores de medidas em outros sistemas, basta procurar sua definio ou consultar a tabela de prefixos. Exemplos de converso:Materiais Eltricos15 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Comprimento 20 km/h em m/s: 20 (1. 000 m/3. 600 s) = 5,5 m/s 10m/s em km/h: 10 (1/1. 000 km)/(1/3. 600) = 10 (1/1. 000) (3. 600/1) = 3. 600/1. 000 = 36 km/h rea mm em cm ou em m (1 mm = 0,1 cm = 0,01 m):1 mm = 0,01 cm = 0,0001 m polegada quadrada em cm (1 polegada = 2,54 cm): Polegada polegada = 2,54 cm 2,54 cm = 6,4516 cm (resultado aproximado) cm em polegada quadrada: 1 cm = 1/2,54 = 0,3937 1 cm = 0,3937 0,3937 = 0,1549 polegada (resultado aproximado) 0,3 m para cm:0,3 m = 0,3 m m = 0,3 100 cm 100 cm = 3. 000 cm cm = 3. 000 cm 2. 500 dm em m: 2. 500 dm dm dm = 2. 500 0,1 m 0,1 m 0,1 m = 2,5 m Temperatura Celsius para Kelvin: + 273. Kelvin para Celsius: - 273.Celsius para Fahrenheit: 9/5 + 32.Fahrenheit para Celsius: - 32 (5/9).Kelvin para Fahrenheit: 9/5 + 255,33. Fahrenheit para Kelvin: - 255,33 (5/9). 1.8 Exerccios 1.Uma sala de aula apresenta as seguintes dimenses: altura 3,0 metros, comprimento 4,5 metros e largura 3,5 metros. Determine: a.) o volume da sala em cm3; b ) a rea interna total em mm2; c.) o volume de ar da sala fechada, em litros; d.) quantos latas de tinta de 2 litros so necessrias para pintar-se a sala internamente. Considere uma porta de acesso e uma janela de 2 m x 2 m. Cada lata de tinta permite cobrir-se uma rea de 16m2. 2.O piso de uma estao rdio base vai ser coberto por placas de 0,70 m x 0,70 m. Cada placa custa R$ 5,00. As dimenses do piso so 2,2 m x 3,5 m. Determine: a.o rea do piso em m2; b.a rea do piso em cm2; c.a rea do piso em mm2; d.o nmero de placas para forrar o piso; e.o custo para forrar o piso, considerando-se que o custo de instalao de cada placa de R$ 0,50. 3.Uma estao rdio base instalada no alto de uma elevao possui as seguintes dimenses: 2,2 m x 3,5 m x 2,3 m, respectivamente largura , profundidade e altura. Determine. a.a rea externa em m2; b.a rea externa em cm2; c.a rea externa em mm2; d.o volume em m3; Materiais Eltricos16 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas e. o volume em litros; f.o volume em cm3; g.o volume em mm3; h.a vazo do ar condicionando em litros por segundo, para trocar completamente o ar da cabine em 4 (quatro) horas. 4.Determine a densidade em bits/cm2 dos seguintes meios armazenadores: a.disco de 1,44 Mega; b.disco Zip de 100 Mega; c.CD; d.DVD.5.Considerando os preos das mdias acima respectivamente de R$ 1,00, R$ 35,00 e R$ 2,00 e R$ 10,00, determine: a.o custo de armazenamento por bit de cada meio; b.o custo do cm2 de armazenamento; c.a capacidade de armazenamento por cm2; d.qual a sua escolha como meio? Justifique. 6.Durante uma cena de filme passada no inverno voc ouve que a temperatura est a 40o. Explique. 7.Um litro de um determinado solvente diludo em 100 litros de tinta. Qual a porcentagem do solvente na tinta? 8.Um litro de um determinado solvente diludo em 99 litros de tinta. Qual a porcentagem do solvente na tinta? 9.Qual a velocidade mdia em km/h do campeo mundial de 100 metros rasos? Porque um choque de veculo a 40 km/h pode ser fatal? 10.Sua amiga resolve andar na praia de salto alto. Ela pesa 50 kg e o salto um cilindro de 1 (um) cm de dimetro. O que vai acontecer? Porque? Qual a presso exercida sobre a areia a cada passo? 11.Na especificao do fabricante de um determinado cabo coaxial a velocidade relativa de propagao de 80%.Determine o retardo introduzido para uma distncia de 200metros. Como este valor afeta a transmisso de dados em alta velocidade por cabos coaxiais? 12.O efeito das queimaduras sobre as pessoas pode ser avaliado pela rea atingida. Avalie a rea de um corpo humano. Justifique. 13.No carnaval do Rio de Janeiro comum nas Escolas de Samba o desfile de mulheres desnudas, apenas com tinta sobre o corpo. Avalie o volume de tinta necessrio para realizar-se tal trabalho. Justifique. 14.Voc foi viajar de frias e esqueceu a lmpada do seu quarto acesa. Quanto vai ser a conta extra? 15.Um choque a 40 km/h equivale a uma queda de que altura. Considere os choques inelsticos. Porque o cinto de segurana cede em caso de batida? 16.Uma tubulao telefnica apresenta dimetro de 31/4. Determine quantos pares de cabos telefnicos podem ser passados por essa tubulao. 17.Uma tubulao telefnica apresenta dimetro de 31/4. Determine quantos pares de cabos telefnicos podem ser passados por essa tubulao, considerando-se que j existe um cabo de TV a cabo. 18.Expresse a velocidade da luz em m/s, empregando notao exponencial e no mximo dois algarismos significativos. 19.Complete a tabela abaixo: Materiais Eltricos17 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas kG106 10-310-6E dan10-12 20.Determine os valores pedidos. 1m3 =mm312.000 pF = nF680 k =M2,5 mm = m 1,5 mH = H0,0001 uF = pF1,2 M =k0,4 cm2 =m2 1550 Hz = MHz1,8 GHz =MHz890 MHz =GHz0,54 MHz =kHz 60 mi/h =km/h4 mi = km10 km =mi10 km2 = mi2 0,1 m3 =mm31300 mm3 = m31000 m2 =km21 km2 =m2 21.O Capito Kirk, da espaonave Enterprise ordenou velocidade de dobra 8. Determine o tempo necessrio para alcanar-se esta velocidade. Considere que dobra 8 8 vzes a velocidade da luz e a mxima acelerao suportada pelo ser humano 10 g. Considere tambm que o sonho de voar acima da velocidade da luz possvel. 22.Preencha a tabela abaixo com as respectivas unidades.Intensidade luminosa:Temperatura termodinmica:Corrente:Potncia: 23.Complete a tabela abaixo. 1,8 nF = pF2,2 mH = H 2,2 k = M1900 MHz = GHz 24.Complete a tabela abaixo 1,1m3 = mm3120.000 pF = nF820 k = M12,5 mm =m 15 mH =H0,00001 uF = pF1,8 M = k0,04 cm2 = m2 1 k = 0,1H =nH10000 pF =nF15 cm3 =mm3 2M2 = k1.1 m2 = mm222K = nF20 V = V 0,0001 V = nV0,001 A =mA0,000001 A = mA0,00001 A = A 100000000 V =kV0,0000002 V = V0,000001 mA = nA0,0000001 kV = V 0,00001 kV = V0,000001 MV =V220000000 pF =mF0,000000000001 F =pF Materiais Eltricos18 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas 1000000 mm3 =m33000000 km/s =km/h30 m/s =km/h890000000 Hz =MHz 1,9 GHz =Hz1,9 GHz = MHz0,01 GHz =MHz1900 kHz = MHz Materiais Eltricos19 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Captulo 2 - Condutores e Isolantes 2.1 Elementos da cincia dos materiais Os diversos materiais empregados nas telecomunicaes e na eletrnica, podem ser divididos, quanto a caracterstica de transporte de cargas eltricas, em condutores e isolantes. Esta diviso algo simplista, j que os transistores e circuitos integrados que compe os diversos equipamentos da indstria eletrnica so feitos de um material denominado semi-condutor. Para entender-se a diferena entre os materiais, nesta classificao necessitamos de uma anlise na estrutura da matria. Constata-se que os materiais denominados "metais" apresentam eltrons em rbitas mais externas do tomo que so arrancados de suas rbitas com relativa facilidade. Experimente unir os plos de uma bateria de 1,5 volts com um fio telefnico e o resultados muito rpido a total descarga da bateria. Adicionalmente, o aumento da temperatura do fio reveladora que alguma coisa, ou muita coisa, passou por ali. So os eltrons. A bateria possui em um dos seus plos, eltrons em excesso em relao ao outro plo. Ao interligar-se os plos por intermdio do fio, os eltrons da bateria foram "empurrando" os eltrons do cobre do fio metlico, que aceitam facilmente serem empurrados. Estatsticamente pouco provvel que um eltron de um plo da bateria chegue ao plo oposto. So os eltrons do metal que trafegam, que so arrancados de suas rbitas. Como o efeito aparente que os eltrons da bateria foram fcilmente "conduzidos" de um plo ao outro, diz-se ento que o cobre um "bom condutor". Um material isolante oferece uma restrio severa passagem de corrente eltrica. Olhe para fora de sua casa, para o poste da concessionria de distribuio de energia eltrica. muito provvel que no poste exista uma ou mais hastes de vidro ou porcelana, para "isolar" a corrente e evitar curto circuitos na linha. E quem isola bem o que ? Exato, um bom isolante. E como voc j percebeu, vidro e porcelana so excelentes isolantes. Seu professor de Circuitos Eltricos e o de Eletromagnetismo vo gastar algumas horas explicando essa diferena, entre condutores e isolantes. Voc vai aprender que essa caracterstica depende da temperatura e da freqncia, ou seja um fio pode ser um bom condutor em uma freqncia e um mau condutor em uma freqncia mais alta. Voc vai aprender o conceito de profundidade pelicular, e descobrir que os eltrons gostam de se repelir mtuamente e por isso adoram viajar pelas camadas mais externas de um condutor. Voc vai aprender que s vzes os eltrons mal e mal viajam pelo condutor, sendo na verdade guiados por le. Voc sai aprender que algumas vzes um condutor oco to bom condutor quanto um condutor macio. E finalmente, se voc ainda no ouviu falar, vai aprender o conceito da supercondutividade, quando materiais maus condutores temperatura ambiente tornam-se mais do que condutores, tornam-se super condutores temperaturas prximas do zero absoluto, cerca de - 273o C (bem frio!). Grandes recursos esto sendo aplicados na descoberta de materiais super condutores em temperaturas mais elevadas, idealmente prximo da temperatura ambiente. uma boa oportunidade para ganhar-se um prmio Nobel. Algum se candidata? Se a linha divisria entre condutores e isolantes j complicada, imagine que nessa rea ainda existem os semicondutores. O semicondutores no so encontrados normalmente na natureza. So uma criao do homem (e da mulher tambm). Os materiais semicondutores so criados colocando-se, ou "dopando-se", materiais isolantes, como por exemplo o silcio, com tomos de outros materiais, como por exemplo o boro, cuja ltima rbita contm eltrons Materiais Eltricos20 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas a mais ou a menos do que a ltima rbita dos tomos de silcio. O resultado? O mesmo que acontece em uma festa onde tem mais rapazes do que moas. Sempre tem algum sobrando, o eltron, no voc. E adivinhe o que vai acontecer com este eltron triste, sozinho? Ele est louco para ser atrado por um potencial positivo, por exemplo o plo de uma bateria, ou ser empurrado pelo plo oposto. E o que isso? Uma conduo. Na verdade no to simples assim. Os dispositivos semicondutores so formados por sanduches de placas dopadas com falta e excesso de eltrons. Um sanduche com trs placas, sendo a do meio (o presunto) diferente das externas (o po), tem um nome famoso: transistor. Os computadores atuais possuem milhes de transistores nos seus chips da CPU. Apresentaremos a seguir as caractersticas eltricas de materiais condutores e isolantes, normalmente purificados em processos industriais ou fabricados por ligas de materiais diferentes. Os materiais condutores so empregados em fios e cabos, empregados na eletrnica, nas telecomunicaes e na eletricidade. So usados tambm em chaves, interruptores, conectores e antenas. Os materiais isolantes ou mau condutores so empregados para proteo contra curto circuito entre cabos de alimentao e de sinais, material de deposio para circuitos impressos, proteo e segurana. Materiais como o ouro, a prata e a platina so excelentes condutores, porm como desvantagem possuem custo elevado. O cobre e o alumnio no so to bons condutores mas apresentam custo menor. Os fios de cobre de uma companhia telefnica so provvelmente seu produto de maior valor. O vidro e a porcelana so bons isolantes mas frgeis. A alternativa o emprego de materiais como fibra de vidro, baquelite e plsticos. A questo da emisso de gases txicos quando da queima uma preocupao mais. No prximo item sero apresentadas as caractersticas eltricas de diversos materiais empregados na engenharia eltrica, eletrnica e nas telecomunicaes. Conhecer o material de trabalho de fundamental importncia para o profissional. Muitas vzes questes de segurana ou risco vida humana esto presentes. 2.2 Propriedades eltricas A tabela abaixo apresenta a resistividade de diversos metais e ligas. Tabela 5: Resistividade a 25o C em 10 -6 . cm Metal ou ligaResistividade, 10 -6 . cm Metal ou ligaResistividade, 10 -6 . cm Ao5,0Ferro10,2 Alumnio2,6Ferro - nquel84,0 Bronze5,0Magnsio4,3 Carvo0,6Manganina44,0 Cobre1,6Mercrio94,0 Cromo - nquel50,0Nicromo89,1 Chumbo20,4Nquel9,1 Constantan49,0Platina10,9 Duralumnio5,0Tntalo16,5 Estanho13,0Zinco5,6 Materiais Eltricos21 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas A resistncia de uma barra funo da resistividade do material, da rea da seo reta e do comprimento da haste. Estes trs parmetros relacionam-se conforme a equao abaixo: =AlR Equao 1: Resistncia de barra condutora Onde:R: resistncia da haste, em ohms : resistividade do material, em ohms.cm l: comprimento da haste, em cm A: rea da seo reta, em cm2 A resistncia de um pedao de metal depende do material, do coeficiente mdio de temperatura e da temperatura de trabalho. Costuma-se usar como temperatura de referncia para a medida de resistncia 25o C. A resistncia, o coeficiente mdio de temperatura e a temperatura relacionam-se conforme a equao abaixo. + = ) * 1 ( *25t R RCto Equao 2: Resistncia - variao com a temperatura Onde: Rt: resistncia da haste do material, temperatura "t"; R25oC: resistncia da haste do material, temperatura de 25o C; : coeficiente mdio de temperatura t: diferena de temperatura entre "t"e 25o C. 2.3 Caractersticas dos condutores e isolantes A tabela abaixo apresenta o valor do coeficiente mdio de temperatura para diversos materiais. Materiais Eltricos22 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Tabela 6: Coeficiente mdio de temperatura CondutorCoeficiente mdio de temperatura, CondutorCoeficiente mdio de temperatura, Alumnio0,0037 a 0,0041Chumbo0,0041 Prata0,0036Cdmio0,0041 Ferro trifilado0,0045Mercrio0,0007 Ao, 99% de ferro0,0045Bronze de alumnio (5-10% de Al)0,001 Mercrio0,00087Lato em fio (30% de Zn)0,0015 Nquel0,0037Platina0,024 Ouro0,0036Manganin (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni)0,00001 Cobre eletroltico0,004Tungstnio0,00051 Cobre puro0,0042Grafite0,00008 Zinco0,0039 a 0,0043Estanho0,0044 A tabela abaixo apresenta valores de constante dieltrica relativa ao ar seco para diversos materiais. Tabela 7: Constante dieltrica relativa ao ar seco, 0o C, 760 mm de presso IsolanteConstante dieltrica, rIsolanteConstante dieltrica Papel seco1,5Quartzo4,5 Breu1,9Glicerina5,6 Parafina1,9 a 2,3Esteatite5,9 Mica2,5 a 7,0Baquelite6 a 10 Borracha vulcanizada2,7 a 3,1Mrmore6,3 Vidro3 a 10lcool16 a 31 Porcelana4,4Poliestireno2,6 Polietileno2,3Teflon2,1 A tabela abaixo apresenta valores de resistividade para diversos isolantes na temperatura de 20 C. Tabela 8: Resistividade dos isolantes a 20o C, em ohms cm2 / cm IsolanteResistividade mdia, cm2 / cm IsolanteResistividade mdia, cm2 / cm Amianto1,6 x 105Papel parafinado1018 Ardsia2,5 x 108Parafina1015 a 1019 Madeira109Polietileno3 x 1017 Borracha8 x 109Porcelana1012 a 1014 Ebonite1015Quartzo5 x 1018 Materiais Eltricos23 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas leo isolante1012 a 1015Resina5 x 1018 Mrmore108 a 1010Esteatite1020 Mica1012Poliester1015 Papel109 a 1015Vidro2 x 1012 a 9 x 1012 A tabela abaixo apresenta valores de rigidez dieltrica para diversos materiais. Tabela 9: Rigidez dieltrica em quilovolts por centmetro de alguns isolantes MaterialRigidez dieltrica, kV/cmMaterialRigidez dieltrica, kV/cm Amianto24 a 40Papel parafinado400 a 500 Baquelite120 a 130Parafina120 a 140 Madeira30 a 60Porcelana50 Borracha20Quartzo100 a 400 Ebonite230Esteatite150 a 300 Mrmore14Vidro60 a 120 Mica600 a 700Poliestireno500-700 Polietileno1200Teflon1000-2000 2.4 Fios e Cabos Em telecomunicaes os sinais eltricos podem ser transportados por fios metlicos ou fibras ticas. Nos fios metlicos a informao transportada na forma de variaes de tenso. Na fibra tica a informao transportada na forma de energia luminosa. Dois fios paralelos, geralmente de cobre, formam um par metlico, podendo ser recobertos por uma capa isolante ou no. Como exemplo de pares de fios citam-se o cabo paralelo de televiso, o fio de alimentao de CA, o fio telefnico no interior de residncias e os cabos planos ("flat cables"), encontrados no interior dos microcomputadores. Em sistemas telefnicos empregam-se cabos constitudos de dezenas ou at milhares de pares metlicos. Em sistemas de maior capacidade empregam-se cabos constitudos por fibras ticas. Outro tipo de cabo empregado em sistemas de alta capacidade ou de alta freqncia o cabo coaxial. A figura 1 apresenta diversos tipos de cabos metlicos. Observe o isolamento entre os condutores. Para cabos que transportam elevados nveis de corrente o dimetro da seo reta de fundamental importncia. Por isso o cabo do aparelho de ar condicionado possui um dimetro vrias vezes superior ao fio que liga seu aparelho telefnico ao conector na parede. Os tipos de cabos mostrados na figura abaixo, acima, so empregados em sistemas telefnicos. Observe o grande nmero de pares paralelos nos cabos com capa externa preta, adequados para instalaes externas, areas ou subterrneas. Os cabos com capa externa cinza destinam-se a instalaes internas, podendo ser multi pares ou com apenas um par. A capa metlica, interna capa preta, uma blindagem eltrica, destinando-se a proteger o cabo de Materiais Eltricos24 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas interferncias eltricas externas. O cabo com um par de fios, no meio da figura , na parte debaixo, do tipo par tranado. Neste tipo de cabo, mais resistente interferncia do que o par paralelo, os fios so torcidos entre si. O menor dimetro dos fios explicado pela menor intensidade de corrente que normalmente circula pelos condutores, no mximo 100 mA, e tenso mxima de 48 volts. Em alguns sistemas especficos pode-se encontrar tenses de at cerca de 200 volts, sob baixas correntes no entanto. (a) Cabos metlicos de energia(b) Cabos Telefnicos Figura 1: Cabos (a) energia (b) telefnicos No Brasil emprega-se atualmente a especificao de fios condutores pela sua rea da seo reta expressa em milmetros quadrados, por exemplo 1,5 mm2. No entanto ainda comum encontrar-se a especificao de fios na especificao Norte americana, AWG ou "American Wire Gauge". A tabela abaixo apresenta alguns parmetros de fios, a partir da especificao AWG. Tabela 10: Especificaes de fios AWG Especificao do fio AWG Dimetro Mils (1) rea CM (2) Espiras por polegada (3) Ohms por 1000 ft a 25o C Dimetro em mm Corrente mxima contnua a 700 CM / A (4) rea mm2 1289,383.694,49-0,12397,348119,56442,40 2257,666.357,76-0,15636,54394,78733,62 3229,452.624,36-0,19715,82775,17826,66 4204,341.738,49-0,24855,18959,62621,14 5181,933.087,61-0,31344,62047,26816,76 6162,026.244,00-0,39524,11537,49113,30 Materiais Eltricos25 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Especificao do fio AWG Dimetro Mils (1) rea CM (2) Espiras por polegada (3) Ohms por 1000 ft a 25o C Dimetro em mm Corrente mxima contnua a 700 CM / A (4) rea mm2 7144,320.822,49-0,49813,66529,74610,55 8128,516.512,25-0,62813,26423,5898,37 9114,413.087,36-0,79252,90818,6966,64 10101,910.383,61-0,99872,58814,8345,26 1190,78.226,49-1,26102,30411,7524,17 1280,86.528,64-1,58802,0529,3273,31 1372,05.184,00-2,00101,8297,4062,63 1464,14.108,8115,22,52401,6285,8702,08 1557,13.260,4117,03,18101,4504,6581,65 1650,82.580,6419,14,01801,2903,6871,31 1745,32.052,0921,45,05401,1512,9321,04 1840,31.624,0923,96,38901,0242,3200,82 1935,91.288,8126,88,04600,9121,8410,65 2032,01.024,0029,910,12800,8131,4630,52 2128,5812,2533,612,77000,7241,1600,41 2225,3640,0937,616,20000,6430,9140,32 2322,6510,7642,020,3000,5740,7300,26 2420,1404,0146,925,67000,5110,5770,21 2517,9320,4152,632,37000,4550,4580,16 2615,9252,8158,841,02000,4040,3610,13 2714,2201,6465,851,44000,3610,2880,10 2812,6158,7673,565,31000,3200,2270,08 2911,3127,6982,081,21000,2870,1820,065 3010,0100,0091,7103,71000,2540,1430,051 318,979,21103,1130,90000,2260,1130,040 328,064,00113,6162,00000,2030,0910,032 337,150,41128,2205,70000,1800,0720,025 346,336,69142,9261,30000,1600,0570,020 355,631,36161,3330,70000,1420,0450,016 365,025,00178,6414,80000,1270,0360,013 374,520,25200,0512,10000,1140,0290,010 384,016,00222,2648,20000,1020,0230,008 393,512,25256,4846,60000,0890,0180,006 1. uma figura aproximada, j que depende da espessura do isolante que envolve o fio. Materiais Eltricos26 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas 2.700 CM por ampre uma valor adequado para o projeto de pequenos transformadores, no entanto, valores de 500 a 1000 CM tambm podem ser usados. Especial cuidado deve ser tomado quando no h ventilao ou o ambiente confinado. Neste caso o calor gerado poder reduzir a vida til dos componentes. 3.Mils: milsimo da polegada 4.Circular Mil, CM, uma unidade de rea, igual de um crculo cujo dimetro de um milsimo da polegada (/4 mils quadradas). A rea CM de um fio o quadrado de seu dimetro em mil. A tabela 10 abaixo apresenta a especificao de fios, em mm2, em funo da carga para tenso monofsica de 127 VCA. O exemplo mais comum de cabo paralelo o cordo de alimentao de eletrodomsticos. Serve para transportar energia na faixa de 60 Hz. Seu dimetro funo da corrente circulante. Aparelhos de ar condicionado, micro-ondas, chuveiros eltricos, mquinas de lavar loua e mquinas de lavar roupa consomem elevados nveis de energia, requerendo portanto elevados nveis de corrente. Vrios incndios foram iniciados, com perdas materiais e de vidas humanas porque no foi respeitado o nvel mximo de corrente suportado pelos cabos de alimentao e tomadas. Jamais instale um equipamento destes em sua casa sem verificar primeiro se o dimetro do fio adequado e se existe um circuito limitador de corrente eficiente, como por exemplo um disjuntor, ou para o caso especfico do chuveiro eltrico, um rel diferencial. Apresentaremos a seguir os diversos tipos de cabos telefnicos empregados. Tabela 11: Especificao de cabos AparelhoCaracterstica (W)Disjuntor(A)Fio (mm2) Chuveiro4.400 a 5.40040 50 6,0 10,0 Torneira eltrica2.500 3.200 at 1.000 25 30 10 2,5 4,0 2,5 Ar condicionado7.500 a 10.000 BTU 10.001 a 14.000 BTU 15 25 2,5 2,5 Geladeira / freezer102,5 Lava loua1.200 VA a 1.500 VA 1.501 VA a 2.000 VA 2.001 VA a 2.500 VA 15 20 25 2,5 2,5 2,5 Micro ondas2501 VA a 2.800 VA30 15 4,0 2,5 Lavadora de roupas600 VA a 1.000 VA102,5 Materiais Eltricos27 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas 1.001 VA a 1.200 VA152,5 Secadora de roupas4000 W 5000 W 40 50 6,0 10,0 Ferro eltrico152,5 2.5 Cabos Telefnicos Os cabos telefnicos possuem diversos pares de fios, de algumas dezenas a alguns milhares. A fim de que consiga identificar um determinado par de uma ligao, empregado um cdigo de cores. Os cabos so divididos em cinco gamas e seis cores. O cdigo de cores apresenta a seguinte identificao:1: azul 2: laranja 3: verde 4: marrom (ou pardo) 5: cinza As gamas so identificadas como: 1a gama: branca 2a gama: vermelha 3a gama: preta 4a gama: amarela 5a gama: violeta Os pares so identificados pela seqncia gama-cor. Assim, os primeiros cinco pares so: 1o par ou par nmero 1: branco e azul 2o par ou par nmero 2: branco e laranja 3o par ou par nmero 3: branco e verde 4o par ou par nmero 4: branco e marrom (ou branco e pardo) 5o par ou par nmero 5: branco e cinza Considerando que existem apenas cinco gamas e cinco cores voc deve estar se perguntando como identificar milhares de cabos. A resposta : muito difcil! A cada 25 pares a seqncia se repete. A identificao feita abrindo-se o cabo em camadas, de fora para dentro. Alguns fabricantes facilitam nossa vida e fazem amarraes. A tabela abaixo mostra as cores do pares de cabos de 1 a 100. Materiais Eltricos28 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Tabela 12: Cdigo de cores - par telefnico CoresParParParPar Branca e Azul1265176 Branca e Laranja2275277 Branca e Verde3285378 Branca e Marrom4295479 Branca e Cinza5305580 Vermelho e Azul6315681 Vermelho e Laranja7325782 Vermelho e Verde8335883 Vermelho e Marrom9345984 Vermelho e Cinza10356085 Preto e Azul11366186 Preto e Laranja12376287 Preto e Verde13386388 Preto e Marrom14396489 Preto e Cinza15406590 Amarelo e Azul16416691 Amarelo e Laranja17426792 Amarelo e Verde18436893 Amarelo e Marrom19446994 Amarelo e Cinza20457095 Violeta e Azul21467196 Violeta e Laranja22477297 Violeta e Verde23487398 Violeta e Marrom24497499 Violeta e Cinza255075100 A figura abaixo mostra algumas dessas amarraes para diversos cabos Materiais Eltricos29 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Figura 2: Distribuio de pares em cabos telefnicos Os cabos telefnicos so terminados em blocos terminais. D uma olhada no seu prdio. Pergunte ao sndico, ou encarregado, onde fica o DG, como conhecido o Distribuidor Geral. L voc vai ver os cabos coloridos que entram e saem e os cabos laranja e preto, conhecidos como "jumpers"que fazem a interligao de entrada e sada dos blocos terminais. muito provvel, quase certo, que no seu andar exista uma pequena caixa que contm blocos terminais, semelhantes ao apresentado na figura abaixo. Figura 3: Bloco de terminais Os cabos saem do DG, vo at essas pequenas caixas terminais nos andares e da para os apartamentos. No se surpreenda se tambm descobrir alguns cabos coaxiais. A empresa distribuidora de sinais de TV via cabo tem autorizao para usar a tubulao telefnica para passar os cabos de CATV. Os cabos paralelos so tambm largamente encontrados em redes telefnicas, na impedncia de 600 ohms. Estes cabos so apropriados para o transporte de energia na faixa de freqncia da voz humana, no sendo adequados para o transporte de sinais digitais no modulados de mdia (acima de cerca de 100 kbps) ou alta velocidade, a mdia (acima de algumas dezenas ou poucas centenas de metros) ou longas distncias. Os cabos telefnicos podem ser encontrados em cabos de apenas um par, como os que chegam em uma residncia ou em cabos mltiplos de 2400 pares. Os cabos podem ainda ser para uso interno ou externo. Veremos a seguir as caractersticas bsicas de alguns cabos telefnicos externos empregados em telefonia. Materiais Eltricos30 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Lembre-se que o sistema telefnico instalado foi originalmente desenvolvido para o trfego de sinais de voz. No era inteno o transporte de sinais digitais em alta velocidade. Na verdade, muitas das solues para estender-se o alcance das ligaes de voz ou de cancelamento de eco so extremamente prejudiciais ao trfego de dados. Na prxima vez que for surfar na Internet lembre-se disso, antes de irritar-se com a lentido da linha em baixar aquela imagem fantstica e cheia de cores. Leia seu contrato. A companhia telefnica se compromete em fornecer um servio de voz. Os dados so por sua conta e risco. Os cabos telefnicos externos apresentados a seguir possuem em sua identificao a sigla "APL", caracterizando a capa de proteo externa. A sigla APL significa"Aluminium Polyethylene Laminated"ou laminao de alumnio e polietileno. A capa APL constituda por uma lmina de 0,2 mm de alumnio, recoberta em ambos os lados por uma pelcula de 0,04 mm de polietileno, aplicada longitudinalmente sobre o ncleo do cabo. No conjunto assim formado ento extrudada uma cobertura de polietileno que em conseqncia do calor da aplicao, funde o filme de polietileno da lmina de alumnio, fazendo com que o alumnio e o polietileno constituam uma nica pea que limita fortemente a penetrao de umidade. A capa APL chamada de barreira de umidade. As vantagens da capa APL so as seguintes: a.grande resistncia penetrao de umidade; b.maior flexibilidade do que os antigos cabos de chumbo; c.mais leves, facilitando a trao, permitindo lances maiores e menor nmero de emendas; d.aumento da resistncia corroso da capa; e.reduz o efeito de retrao da capa de polietileno nas emendas; f.acrescenta segurana adicional contra induo eletrosttica dos cabos de energia; g.apresenta grande resistncia presso, tanto interna (pode se pressurizado), quanto externa; h.o menor peso facilita o manuseio das bobinas. Tabela 13: Aplicaes dos cabos APL TipoConstruoUsoInstalao CT-APLIsolao em papel e ar Capa APL Cabo tronco Cabo primrio Subterrnea em dutos CTP-APLIsolao em polietileno ou polipropileno Capa APL Subterrnea em dutos ou area CTP-APL-GIsolao em polietileno ou polipropileno Capa APL - geleado Cabo secundrioSubterrnea em dutos ou diretamente enterrada CTP-APL-ASIsolao em polietileno ou polipropileno Capa APL - auto suportado Area Apresentaremos a seguir os principais cabos empregados em ligaes telefnicas externas. Materiais Eltricos31 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas a)CT - APL So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com papel e ar, ncleo enfaixado com fita de papel e protegido com capa APL. A capa APL formada de uma fita de alumnio politenada lisa, aderida capa externa de polietileno preta. So indicados preferencialmente para instalaes subterrneas em dutos. So encontrados em cabos de 200 a 2400 pares, conforme o dimetro desejado. A figura abaixo mostra uma viso geral de um cabo CT-APL Figura 4: Cabo CT-APL Observe que o isolamento entre os condutores de papel. E como voc bem sabe, papel adora beber gua e ficar encharcado e cabos telefnicos odeiam ficar molhados porque comea haver perda do sinal e linhas cruzadas. A gria empregada para dizer-se que entrou gua no cabo "o cabo bebeu". A figura abaixo mostra um corte em um cabo CT-APL. Observe a dificuldade de encontrar-se o par 79. Figura 5: Cabo CT-APL, corte transversal A tabela abaixo apresenta as principais caractersticas mecnicas e eltricas destes cabos. Tabela 14: Caractersticas mecnicas dos cabos CT-APL a) CT-APL-40 (0,40 mm) b)CTP-APL-65 (0,65 mm) Nmero de pares Dimetro externo nominal (mm) Peso lquido nominal (kg/km) Acond. Bobina (m) Nmero de pares Dimetro externo nominal Peso lquido nominal (kg/km) Acond. bobina (m) 20024,072550020035,01.690500 Materiais Eltricos32 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas 30028,51.03050030042,52.450400 40031,51.33050040048,03.210400 60037,51.90040060058,04.710400 90044,52.79040090069,06.930400 120050,03.640400 150056,04.490400 180060,05.340400 240069,07.040400 c)CT-APL-50 (0,50 mm) d) CT-APL-90 (0,90 mm) Nmero de pares Dimetro externo nominal (mm) Peso lquido nominal (kg/km) Acond. Bobina (m) Nmero de pares Dimetro externo nominal Peso lquido nominal (kg/km) Acond. bobina (m) 20027,51.04050020048,53.070400 30032,51.48050030058,04.500400 40037,01.93050040067,03.940400 60043,52.81040045071,06.640400 90052,04.120400 120060,05.430400 Tabela 15: Caractersticas eltricas dos cabos CTP-APL Dimetro do condutor mm Resistncia eltrica mxima do condutor em CC,ohms / km Capacitncia mtua nominal nF / km Tenso entre condutores CC, kV Atenuao a 800 Hz, dB / km 0,40147,2500,551,7 0,5094,0500,551,4 0,6555,8500,551,1 0,9029,3500,750,8 Materiais Eltricos33 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas b)CTS-APL So constitudos por condutores de cobre nu, isolados por uma camada de polietileno expandido revestida por uma pelcula de polietileno slido (foam-skin), ncleo enfaixado com material no higroscpico e protegido por uma capa APL. So indicados para instalaes subterrneas em dutos. Esto disponveis em cabos de 10 a 3600 pares, nos dimetros de 0,40 mm e 0,50 mm. c)CTS-APL-G So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com uma camada de polietileno expandido revestida por uma pelcula de polietileno slido, ncleo completamente preenchido com material resistente penetrao de umidade, enfaixado com material no higroscpico e protegido com capa APL. So indicados para instalaes subterrneas em dutos ou diretamente enterrados. Esto disponveis em cabos de 0,40 mm e 0,50 mm, 10 a 2400 pares. rtyrtyrtytr Figura 6: Cabo CTS-APL-G d)CTP-APL-SN So constitudos por condutores de cobre estanhado, isolados com polipropileno, ncleo enfaixado com material no higroscpico e protegido por uma capa APL. So indicados para fabricao de cotos, para uso em armrios de distribuio, caixas terminais e entradas de edifcios. Esto disponveis em cabos de 0,50 mm, de 10 a 600 pares. Figura 7: Figura 8: Cabo CTP-APL-SN e)CTP-APL So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, ncleo enfaixado com material no higroscpico e protegido por uma capa APL. So indicados preferencialmente para instalaes areas. Esto disponveis em cabos de 10 a 600 pares, em 0,40 mm, 0,50 mm, 0,65 mm e 0,90 mm. f)CTP-APL-G Materiais Eltricos34 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, tendo o ncleo preenchido completamente com material resistente penetrao de umidade, enfaixado com material no higroscpico e protegido por uma capa APL. So indicados preferencialmente para instalaes subterrneas em dutos ou diretamente enterrados. Esto disponveis em cabos de 10 a 600 pares, em 0,40 mm, 0,50 mm, 0,65 mm e 0,90 mm. g)CTP-APL-AS So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, ncleo enfaixado com material no higroscpico e protegido por uma capa APL. So indicados exclusivamente para instalaes areas. Possuem auto-sustentao atravs de uma cordoalha de ao incorporada capa externa. Esto disponveis em cabos de 10 a 100 pares, em 0,40 mm, 0,50 mm, 0,65 mm e 0,90 mm. h)CTP-APL-ASF So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, ncleo enfaixado com material no higroscpico e protegido por uma capa APL. Possuem auto-sustentao atravs de elementos de material dieltrico incorporados diretamente na capa externa. So indicados exclusivamente para instalaes areas, em vos de at 60 metros entre postes. Esto disponveis em cabos de 10 a 100 pares, em 0,40 mm, 0,50 mm, 0,65 mm e 0,90 mm. i)CCE So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, com capa interna de polietileno ou copolmero preto, blindagem de fita de cobre, ncleo enfaixado com material no higroscpico e capa externa de polietileno ou copolmero preto. So indicados para uso externo enterrados, em ligaes de assinantes, orelhes e cabines. Esto disponveis em cabos de 2 a 6 pares, em 0,50 mm (CCE-50) e 0,65 mm (CCE-65) j)CCE-APL So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, ncleo enfaixado com material higroscpico e protegido por uma capa APL. So indicados para instalaes areas ou subterrneas em dutos. Esto disponveis em cabos de 2 a 6 pares, em 0,50 mm (CCE-APL-50) e 0,65 mm (CCE-APL-65) k)CCE-APL-ASF So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, ncleo enfaixado com material higroscpico e protegido por uma capa APL. Possuem auto-sustentao atravs de elementos de material dieltrico incorporados diretamente na capa externa. So indicados para instalaes areas, em vos de at 120 metros entre postes. Esto disponveis em cabos de 220 pares, em 0,40 mm (CCE-APL-ASF-40), 0,50 mm (CCE-APL-ASF-50), 0,65mm (CCE-APL-ASF-65) e 90 mm (CCE-APL-ASF-90). l)CCE-APL-G So constitudos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, tendo o ncleo preenchido completamente com material resistente penetrao de umidade, enfaixado com material no higroscpico e protegido por uma capa APL. So indicados preferencialmente para instalaes subterrneas em Materiais Eltricos35 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas dutos ou diretamente enterrados. Esto disponveis em cabos de 2 a 6 pares, em 0,50 mm (CCE-APL-G-50) e 0,65 mm (CCE-APL-G-65). 2.5.1.1Cabos Telefnicos Internos Os cabos telefnicos internos so empregados dentro de edificaes, protegidos da umidade. Apresentam como caracterstica mais visvel uma capa externa de cor cinza. Para a identificao dos pares emprega-se o mesmo cdigo de cores apresentado para cabos telefnicos externos. a)CI So constitudos por condutores de cobre estanhado, isolados em PVC, ncleo enfaixado com material no higroscpico, fio de continuidade de cobre estanhado (0,60 mm), blindagem coletiva com fita de alumnio e capa externa na cor cinza. So indicados para uso interno em centrais telefnicas e demais edificaes. Esto disponveis em cabos de 10 a 1200 pares, em 0,40 mm (CI-40), 0,50 mm (CI-50) e 0,60 mm (CI-60). b)CCI So constitudos por condutores de cobre estanhado, isolados em PVC, ncleo enfaixado com material no higroscpico e capa externa de PVC na cor cinza. So indicados para uso interno em edifcios comerciais, industriais e outros. Esto disponveis em cabos de 1 a 6 pares, com 0,5 mm. O cabo CCI-50-1-T constitudo por um par torcido junto com um fio terra de cobre estanhado de 0,50 mm de dimetro nominal. 2.5.1Fios Telefnicos Externos Os fios telefnicos externos so cabos constitudos por um par de fios.A capa externa mais resistente do que a empregada nos fios internos, j que submetida a condies ambientais adversas tais como: chuva, trepidao, poeira, umidade, esforos mecnicos e ventos. a)FE So constitudos por dois condutores de liga de cobre paralelos isolados com material termoplstico. So indicados para instalaes areas com derivao a partir das caixas de distribuio at as entradas de assinantes. Esto disponveis nos dimetros do condutor de 1,0 mm (FE-100, isolao de PVC) e 1,6 mm (FE-160, isolao de PE). Figura 8: Fio Telefnico externo FE Materiais Eltricos36 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas b)FEB-D So constitudos por dois condutores de cobre estanhado, isolados em material termoplstico, torcidos, capa externa em material termoplstico9 contendo elementos de sustentao em material dieltrico incorporados capa externa. So indicados para instalaes areas como derivao a partir das caixas de distribuio at as entradas de assinantes. Esto disponveis em cabos de 0,65 mm (FEB-D-65) e 90 mm (FEB-D-90). c)FEB-M So constitudos por dois condutores de cobre estanhados e isolados em material termoplstico, torcidos, capa externa em material termoplstico e elemento de sustentao metlico incorporado a capa externa. So indicados para instalaes areas como derivao a partir das caixas de distribuio at as entradas de assinantes. Esto disponveis em cabos de 0,65 mm (FEB-M-65) e 0,90 mm (FEB-M-90). 2.5.2Fio Telefnico Interno Os fios telefnicos internos so empregados no interior de edificaes, sendo ento protegidos de umidade e esforos mecnicos. Apresentaremos alguns tipos de fios telefnicos internos. Embora este seja o nome empregado pela indstria, o correto seria chamar-se de cabos telefnicos internos. FI-60 constitudo por um par torcido de condutores de cobre estanhado e isolados com PVC. indicado para uso interno na ligao de aparelhos domiciliares, instalaes em tubulaes ou fixados em rodaps. Est disponvel em cabos de 0,60 mm (FI-60). Figura 9: Fio Telefnico Interno, FI Equipamentos telefnicos que seguem o padro adotado nos EEUU, empregam um conector diferente do adotado no Brasil. O conector de telefonia mostrado abaixo, o RJ-11, encontrado na maioria dos equipamentos telefnicos comprados nos EEUU ou que seguem a norma desse pais. Observe que nas ligaes telefnicas residenciais geralmente so empregados apenas dois fios, ou seja o par nmero um, branco e azul. O correspondente nos equipamentos importados o par verde e vermelho, na posio central do conector, conforme indicado na figura abaixo. Em sistemas que com dois pares de fio utilizam se os pares branco e azul e branco e laranja. Ainda conforme indicado na figura abaixo os correspondentes so verde e vermelho, e amarelo e preto, respectivamente. Materiais Eltricos37 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Figura 10: Conector RJ-11 e cdigo de cores. O conector macho ligado ao cabo do equipamento e o conector fmea fica no "espelho" da parede. possvel encontrar-se no comrcio adaptadores para que no seja necessrio cortar-se o fio e fazer uma nova ligao, ao ligar-se um equipamento importado um conector de parede nacional. Outro cabo telefnico comum de encontrar-se o cordo espiralado. Este cordo pode ser adquirido a metro em lojas especializadas em equipamentos de telefonia. A ligao dos fios deste cabo ou do cabo de dois pares a um conector RJ-11, realizada por meio de um alicate especfico, normalmente conhecido como "alicate de crimpar".Considerando-se que existem outros conectores semelhantes, mas no compatveis mecnicamente com o RJ-11 de 4 fios, como por exemplo, o RJ-11 de 6 fios, o RJ-45 ou o MMJ. Certifique-se de estar usando o alicate correto. 2.6Cabos metlicos para redes locais O parmetro bsico que caracteriza a qualidade de uma rede de dados a taxa de erros de bits. Em alguns sistemas parmetros como taxas de blocos errados e retardo tambm so empregados. O grande desafio da indstria produzir cabos de baixo custo que permitam transportar elevadas taxas de dados sob longas distncias. O limite distncia x velocidade funo de caractersticas construtivas do cabo, como espaamento entre os condutores, material condutor e dieltrico, toro entre os condutores e ambiente de trabalho. Este o maior empecilho para a popularizao de redes de dados de mdia e alta capacidade domiciliares. Cabos paralelos so muito susceptveis interferncia, tanto gerando como sendo interferidos. Como vantagens tem - se o baixo preo e facilidade de emendas e conexes. Algumas caractersticas para o transporte de dados so melhoradas torcendo-se os pares de fios. Obtm-se assim o "par tranado" ("twisted pair", ou TP), to empregado em redes locais. Atualmente empregam-se os cabos de categoria 5, que permitem trfego em at 100 MHz, a curtas distncias. Para distncias superiores s encontradas dentro de um escritrio podem ser utilizados repetidores. No entanto o nmero de repetidores e sua distncia so limitados pela prpria concepo da rede Materiais Eltricos38 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas Ethernet. Melhorias adicionais incluem o processo de toro, o nmero de tores por centmetro, a disposio dos fios no cabo e emprego de blindagem. O cabo atualmente empregado em redes locais o UTP (cabo torcido no blindado, "unshielded twisted pair"), categoria 5 ou UTP CAT.5. um cabo de bitola AWG 24, isolamento de PE, com 4 pares, impedncia nominal de 100 ohms e adequado para uso em redes locais de at 100 Mbps. A capacitncia mtua entre um par de no mximo 5,6 pF / 100 metros. Figura 11: Cabo UTP A tabela abaixo apresenta os valores limites de atenuao para cabos de rede local, categoria 5. Tabela 16: Atenuao em dB/100 metros Normas ANSI/TIA/EIA 568 A, cabos paralelos para redes locais. Freqncia, MHzAtenuao, dB/100 m 1,01,8 10,06,6 62,517,1 100,022,1 A indstria oferece atualmente cabos que excedem a especificao acima, operando a at 400 MHz, com uma atenuao de 42 dB/100 m, nesta freqncia. Outros parmetros empregados para caracterizar este tipo de cabo so o SRL (perda de retorno estrutural), o Next, o Power Sum Next e o ACR Power Sum Next. Os cabos de dados so caracterizados pelos seguintes parmetros: a)Atenuao: expressa em dB/100 metros, a perda de potncia que o sinal sofre ao longo do caminho entre o transmissor e o receptor, quanto maior o valor da atenuao maior a perda; b)SRL: perda de retorno estrutural, expressa em dB, a imunidade reflexo do sinal transmitido que um cabo apresenta. Esta imunidade previne o enfraquecimento do sinal original pelo sinal refletido. Quanto maior o valor da SRL melhor ser o cabo, pois o cabo chegar com mais potncia ao receptor; c)NEXT: a imunidade interferncia que um sinal trafegando em um par recebe dos outros pares. Esta interferncia distorce o sinal recebido e aumenta a taxa de erro; quanto maior o valor, maior a imunidade e melhor o cabo; d)ACR: expressa em dB, a medida conjunta da perda de potncia por atenuao da magnitude do sinal associada distoro na qualidade deste sinal. A diferena entre o valor de NEXT e do valor da Atenuao define ento o ACR. Quanto maior o valor do ACR maior a capacidade de transmitir o sinal com menor taxa de erro de bits. Materiais Eltricos39 / 108 Manoel Gibson Maria Diniz Navas e)Power Sum Next: expresso em dB, a imunidade interferncia que um sinal trafegando em um par recebe de todos os outros pares simultneamente. A interferncia distorce o sinal recebido e aumenta a taxa de erro. Quanto maior o valor do Power Sum Next maior a imunidade e melhor o cabo. Este parmetro avalia a possibilidade de transmisso simultnea nos quatro pares do cabo. f)Desequilbrio resistivo: diferenas entre as resistncia dos condutores; g)Desequilbrio capacitivo: diferenas entre as capacitncias dos cabos. Um outro tipo muito comum de cabo paralelo encontrado dentro dos computadores pessoais. o cabo plano, ou "flat-cable", adequado para taxas de algumas centenas de kbps, distncias de alguns centmetros. O dimetro do fio importante j que um fio com dimetro maior (ou nmero AWG menor), apresenta uma menor atenuao passagem dos sinais de dados. Isto se reflete na menor degradao do sinal e na possibilidade de maiores distncias, respeitadas as normas especficas do sistema. Existem diversas alternativas para cabos de redes. fundamental conhecer-se as caractersticas e as reais necessidades para uma escolha correta. O fator determinante para a necessidade de empregar-se um cabo blindado, de maior custo, o ambiente de trabalho. Os cabos blindados so mais resistentes interferncia eletro-magntica, sendo adequados para ambientes com elevados nveis de rudo eltrico. Dentre as fontes de rudo encontradas em ambientes de escritrio e fbrica citam-se: lmpadas fluorescentes, mquinas eltricas, motores, geradores, compressores de ar condicionado, controladores de velocidade com tiristores, fotocopiadoras, mquinas de solda ponto, motores de ar condicionado e de elevadores, computadores. A blindagem pode ser uma fina lmina de alumnio ou uma teia de cobre tranado. Para escritrio