Válvulas de controle direcional

      No momento em que o sistema exige, as válvulas de controle direcional distribuem o ar aos dispositivos atuadores. Elas permitem ou não a passagem de ar em um único sentido, abrindo ou fechando dutos internos que a compõem. São utilizadas normalmente no avanço ou no recuo dos atuadores.
     As válvulas pneumáticas são classificadas conforme o número de vias que possuem, as posições em que podem ser atuadas e a forma de seu acionamento. O dispositivo de acionamento de uma válvula pneumática também é comumente chamado de piloto.
     Para a diagramação de circuitos pneumáticos, as válvulas são representadas de modo a simular seu funcionamento interno. São sempre simbolizadas por um retângulo, dividido em quadrados, que indicam o número de posições da válvula, correspondendo ao número de movimentações que essa válvula executa por meio de acionamentos externos. A figura exemplifica os retângulos e números de posições de válvulas.

     O controle de fluxo do ar feito pelas válvulas é possível graças à disposição mecânica interna de seus cilindros em relação às vias de acesso a esse atuador. As vias de uma válvula são os acessos pelos quais o sistema de distribuição de ar comprimido chega aos atuadores. A representação das vias é feita com números em volta do diagrama esquemático da válvula.
     No interior de cada quadrado desenhado no retângulo que simboliza uma válvula, podem existir setas, representando a livre passagem de ar entre duas vias, e bloqueios (T), representando a interrupção da passagem de ar de uma das vias. Esses quadrados recebem os sinais da linha de distribuição do ar (linhas que interligam válvulas e acionadores do diagrama esquemático).
     O quadrado interligado no diagrama de distribuição indica a situação de funcionamento da válvula no estado normal. O quadrado ao lado que não possui as linhas de distribuição de ar ligadas a ele representa a situação em que as vias estarão intercomunicadas a partir do acionamento do piloto, o estado normal de funcionamento da válvula garante que a via 4 está ligada à via 3 e que a via 1 está ligada à via 2. Quando o piloto da esquerda é acionado, a via 1 passa a ter comunicação direta com a via 4, e a via 3, comunicação direta com a via 2.
     Essa situação permanece enquanto o piloto estiver pressionado. Ao ser liberado, a mola à direita garante o retorno automático à posição original da válvula.

     O acionamento do piloto dessas válvulas nada mais é que a movimentação de seus cilindros internos. Essa movimentação pode ser executada por ação muscular (provocada pelo homem), por ação mecânica (provocada por um dispositivo mecânico ou outro atuador pneumático) ou por ação eletromecânica (por meio de solenoides que movimentam um núcleo magnético e provocam o deslocamento).
     A figura mostra a simbologia utilizada para cada modelo de piloto usado em pneumática.

     Vamos analisar um modelo de válvula comun encontrado na automação industrial: duas vias e duas posições.
     Na válvula de duas vias e duas posições, o ar que entra pela via 1 é interrompido pela posição 1 do cilindro da válvula, porém, tem possibilidade de escoamento pela via 2, uma vez que o piloto esteja acionado para movimentar o cilindro da válvula para a posição 2.

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Fatores de degradação de sinais em radiopropagação

      Desvanecimento refere-se a flutuações ou variações na intensidade de um sinal durante sua recepção. Esse fenômeno pode acontecer em todos os modos de propagação via rádio. Na propagação por onda terrestre, as duas frentes de onda – a direta e a oriunda de multipercurso – chegam defasadas ao receptor, causando, por vezes, o cancelamento do sinal. Em áreas onde prevalece a propagação por onda celeste, o desvanecimento pode decorrer de duas frentes de onda celeste que tenham percorrido percursos diferentes, chegando, portanto, defasadas ao receptor.
     As variações na absorção e no comprimento do caminho da onda na ionosfera também podem provocar desvanecimento. Uma variação repentina na ionosfera causa a completa absorção de toda a irradiação da onda celeste. O desvanecimento se manifesta, ainda, quando o receptor se localiza perto da fronteira da zona de silêncio ou quando a frequência de operação está próxima ao valor da MUF. Nesses casos, pode ocorrer queda da intensidade do sinal recebido a níveis praticamente nulos.
     Para tentar amenizar os efeitos do desvanecimento, aplica-se a técnica de diversidade, que consiste em utilizar mais de um receptor em regiões com desvanecimento profundo, combinando-os ou selecionando-os mutuamente para obter a melhor recepção possível. Esses receptores devem ter pouca correlação entre si em termos de qualidade de recepção, ou seja, não podem sofrer deterioração de qualidade ao mesmo tempo. Para implementar a técnica de diversidade, muitos são os recursos possíveis:
     a) Diversidade de espaço – Recepção por diferentes antenas (em diferentes posições).
     b) Diversidade de frequência – Diferentes frequências de RF, sempre com as mesmas informações de banda básica.
     Diversas fontes de ruído afetam a recepção da onda de rádio. Elas podem ser naturais, quando o ruído é originado na natureza, ou artificiais, quando o ruído é gerado pelo ser humano.
     No primeiro caso enquadram-se o ruído atmosférico, geralmente a maior causa de ruído na faixa de alta frequência, sendo maior nas regiões equatoriais, diminuindo com a latitude crescente, e o ruído cósmico, oriundo do espaço sideral, afetando mais as altas frequências.
     Entre os ruídos provocados pelo ser humano encontram-se a ignição de motores de combustão, linhas de transmissão, lâmpadas fluorescentes, máquinas em geral e cabos elétricos. Como os ruídos artificiais atuam, em geral, verticalmente polarizados, a utilização de uma antena polarizada horizontalmente auxiliará na redução dos efeitos do ruído.
     A camada D da ionosfera atenua as ondas que a atravessam. A capacidade de atenuação varia de acordo com o ciclo solar, sazonalmente e ao longo do dia, sendo maior no verão e ao meio-dia, conforme o grau de ionização da camada D.
     As condições climáticas influenciam a propagação, determinando principalmente as distâncias dos percursos e atenuações. A chuva, por exemplo, provoca atenuação por absorção de energia, atuando como um dielétrico que dissipa a potência absorvida na forma de aquecimento ou espalhamento. Seu efeito é mais significativo para as frequências acima da faixa de VHF. O nevoeiro causa efeito parecido, sendo mais crítico em altas frequências, acima de 2 GHz.

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Correção do fator de potência

      Uma vídeo aula muito interressante que ensina a calcular passo a passo o fator de potência de uma instalação elétrica. Video aula produzida pelo prof. Ronaldo Lima do SENAI.

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Tipos de ondas em telecomunicações

     Basicamente, há dois tipos de ondas eletromagnéticas transmitidas: onda terrestre e onda celesteo.

     Onda terrestre

     A onda terrestre ou superficial é uma onda cujo modo de propagação depende das características de condutividade do solo e do relevo de uma região. Dependendo da condutividade dos meios que encontra em seu percurso, uma   porção da energia da onda superficial é absorvida pelo solo. O grau de absorção varia de maneira inversamente proporcional à condutividade da superfície: quanto maior a condutividade, menor a absorção e maior o ângulo de inclinação (o ângulo entre a superfície e o plano de transmissão), resultando em maior alcance da onda superficial. Por exemplo, transmissões sobre água salgada têm alcance consideravelmente maior que transmissões sobre o solo.
     A propagação por onda terrestre pode apresentar dois tipos de ondas: onda direta
e onda refletida.
     A onda direta se propaga quase em linha reta entre o transmissor e o receptor.
     Na verdade, é ligeiramente inclinada em direção à superfície, devido à refração na troposfera, com distância de transmissão indo além do horizonte visual. É também chamada de onda troposférica.
    A onda refletida é a porção da onda terrestre que se reflete na superfície. A intensidade com que ela é refletida depende do coeficiente de reflexão da superfície contra a qual se choca e do ângulo de incidência. Embora esse ângulo e o ângulo de reflexão sejam iguais, há defasagem de 180o na fase das ondas incidente e refletida. Esse tipo de onda é considerado indesejável em certos casos, podendo provocar o cancelamento completo da onda na antena receptora, caso esta receba simultaneamente as ondas direta e refletida com a mesma amplitude.
     Contudo, em geral o cancelamento é parcial, pois, além de a defasagem não ser exatamente de 180o, pelo fato de a onda refletida demorar mais tempo para chegar à antena receptora, a onda refletida pode apresentar menor intensidade causada pela absorção parcial da onda irradiada.

     Onda celeste

     A onda celeste se propaga na atmosfera por meio de refrações na ionosfera, retornando à superfície terrestre. Ao retornar, ela pode ser refletida na ionosfera, repetindo o processo e possibilitando transmissões a longas distâncias.
     A ionosfera influi de maneira decisiva na propagação por onda celeste, pois pode agir como condutor, absorvendo parte da energia da onda transmitida, ou como espelho rádio, refratando a onda celeste na superfície. A capacidade da ionosfera de retornar uma onda de rádio depende de fatores como densidade de íons, ângulo de irradiação e frequência de transmissão. Em algumas situações, a onda nem mesmo é refratada, atravessando a ionosfera.
     A distância entre a antena transmissora e o ponto de retorno à superfície depende do ângulo de irradiação, que é limitado pela frequência (quanto maior a frequência, mais difícil é a refração), apesar de resultar em maior alcance. Cada camada da ionosfera pode refratar ondas de rádio até uma frequência máxima, a MUF (maximum usable frequency – máxima frequência útil).
     Dessa análise, pode-se concluir que existe uma frequência ótima, a OWF (optimum work frequency – frequência ótima de trabalho), que representa certo percentual da MUF. Além do estado da ionosfera, fatores como comprimento do circuito, ciclo solar e sazonalidade são usados para estabelecer a MUF para cada hora e camada da ionosfera ou para fazer uma predição de seu valor com base em observações efetuadas ao longo do tempo.
     O ângulo de irradiação é outro fator importante. Acima de determinada frequência, as ondas transmitidas não são refratadas, pois seguem pelo espaço.
     Contudo, se o ângulo de irradiação for reduzido, parte das ondas de alta frequência retorna à superfície. O ângulo limite a partir do qual não ocorre reflexão da onda na ionosfera é chamado de ângulo crítico para determinada frequência.
     Vamos analisar a seguinte situação: uma onda incidindo sobre uma superfície que separa dois meios, os quais têm, portanto, índices de refração diferentes, n1 e n2.
     Na refração, temos:

          n1 · senθ1 = n2 · senθ3

em que:

           n = velocidade da luz no vácuo velocidade da luz no meio.

     Na reflexão, temos:

           θ1 = θ2

     O ângulo de irradiação é determinado em função da frequência utilizada e da distância entre transmissor e receptor, de maneira aproximada.
     O caminho percorrido pela onda de rádio desde o transmissor até o retorno à superfície é denominado salto. Dependendo da distância até o receptor, a onda pode efetuar mais de um salto (a onda reflete na Terra e volta à ionosfera, onde é refratada, e assim por diante). Durante o percurso, ocorrem dois fenômenos:
     • Distância de salto – Distância entre o transmissor e o retorno à superfície, ou distância entre os saltos efetuados.
     • Zona de silêncio – Região na superfície terrestre que se estende desde o limite do alcance da onda superficial até o ponto de retorno. Nenhuma onda transmitida é recebida nessa zona. 

     As camadas que formam a ionosfera sofrem consideráveis variações em altitude, densidade e espessura, devido à variação na atividade solar. Durante os períodos de máxima atividade solar, a camada F é mais densa e se forma nas altitudes maiores, influenciando decisivamente a distância de salto e o alcance das ondas de rádio transmitidas. À noite, com a ausência de atividade solar, os sinais que seriam normalmente refratados pelas camadas D e E são refratados pela camada F, resultando em maior distância de salto.
     O sinal transmitido não chega ao receptor com a mesma potência. A propagação das ondas de rádio impõe perdas ao sinal, existindo diversas causas para a degradação do sinal.

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Como testar um transformador trifásico

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Dia do engenheiro eletricista

  Parabéns a todos colegas de profissão!!!

Sexta-feira, 23 de novembro, Dia do Engenheiro Eletricista

      Comemora-se no Brasil em 23 de novembro o Dia do Engenheiro Eletricista, data em que, no ano de 1913, foi fundado o Instituto Eletrotécnico de Itajubá pelo Dr. Theodomiro Santiago. O início da atuação se deu no dia 16 de março de 1913. No entanto, a inauguração oficial, que contou com a presença do Presidente Hermes da Fonseca foi no dia 23/11.

Um profissional que move o mundo pela energia sustentável

 Parabéns a todos os engenheiros que fazem o melhor para o crescimento.

 

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Como funciona a energia trifásica eletricidade

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Expressão Lógica portas E/Not/ou

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O funcionamento de uma antena

     A antena é um dispositivo que transforma corrente elétrica de radiofrequência oriunda do transmissor em energia eletromagnética irradiada. Na recepção, a antena realiza o inverso, ou seja, transforma a energia eletromagnética irradiada em corrente de RF para ser entregue ao receptor. Portanto, sua função é primordial em qualquer comunicação em que exista radiofrequência.
      Seu dimensionamento é feito em função do comprimento de onda λ, que é definido de acordo com a frequência ou faixa de frequências de operação do sistema rádio.
     Uma antena funciona da seguinte maneira: o transmissor produz o sinal da informação na forma de corrente alternada (corrente de radiofrequência). Ao circular na antena de transmissão, a corrente de RF produz uma onda eletromagnética a seu redor, que se irradia pelo ar. Ao atingir uma antena receptora, a onda eletromagnética induz nela uma pequena corrente elétrica, cujas oscilações acompanham o movimento da onda. Essa corrente é muito mais fraca do que a presente na antena transmissora, sendo amplificada no receptor.
     A antena tem o comportamento de um circuito ressonante em série, conforme mostra a a figura.

     A faixa de operação da antena ou largura de banda é definida quando ela opera próximo à frequência de ressonância, apresentando comportamento praticamente resistivo, com anulação das impedâncias capacitiva e indutiva do circuito equivalente ressonante.
     Do ponto de vista elétrico, a antena pode ser vista como impedância, com componentes resistivos, capacitivos e indutivos. A impedância da antena na faixa de operação deve ter o mesmo valor apresentado pela linha de transmissão à qual a antena está ligada. Caso contrário, ocorrerá descasamento de impedâncias entre a linha de transmissão e a antena, provocando perdas de energia, devido a reflexões.
     Essa energia refletida, somada com a energia incidente, gera na linha de transmissão uma onda estacionária, prejudicando a comunicação. 

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Como corrigir o fator de potência

     A maioria das cargas consome energia reativa indutiva, como motores, transformadores, lâmpadas de descarga. As cargas indutivas necessitam de um campo magnético para seu funcionamento, por isso requerem dois tipos de potência: Potência Ativa: Potência que efetivamente realiza trabalho, gerando calor, luz e movimento, etc. Medida em (KW). Potência Reativa: Potência usada apenas para criar e manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas. Medida em (kVAr).

     A definição do fator de potência  é dada pela relação das três potências abaixo, representada por um triângulo retângulo, onde o fator de potência é o cos.

  Causas de baixo fator de potência:

•    Motores e transformadores operando em vazio ou com pequenas cargas.
•    Motores e transformadores superdimensionados.
•    Grande quantidade de motores de pequena potência.
•    Máquinas de Soldas
•    Lâmpadas de descarga fluorescentes, vapor de mercúrio e vapor de sódio sem reatores de alto fator de potência.
•    Níveis de tensão acima do valor nominal, provocando aumento no consumo de energia reativa.

  Conseqüências de um baixo fator de potência:

      Perdas na Instalação: Ocorrem em forma de calor e são proporcionais ao  quadrado da corrente total, como esta aumenta com o excesso de energia reativa, provocando assim o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos.

      Quedas de Tensão: podendo ocasionar interrupções no fornecimento, diminuição na intensidade luminosa das lâmpadas e aumento da corrente dos motores.

      - Resumo Principais conseqüências do baixo fator de potência.

• Acréscimo na conta de energia por estar operando com baixo fator de potência.
• Limitação da capacidade dos transformadores de alimentação.
• Quedas e flutuações de tensão nos circuitos de distribuição.
• Sobrecarga nos equipamentos de manobra, limitando sua vida útil.
• Aumento das perdas elétricas na linha de distribuição pelo efeito Joule.
• Necessidade do aumento da capacidade dos condutores.
• Necessidade do aumento da capacidade dos  equipamentos de manobra e proteção.

  Maneira de Corrigir o baixo fator de potência

    Antes de realizar qualquer investimento para Correção de Fator de Potência é necessário a identificação da causa de sua origem. A forma econômica e racional de se obter a energia reativa necessária para a operação adequada dos equipamentos a instalação de capacitores. Porém, devem ser precedidas de medidas que levem à diminuição da necessidade de energia reativa, tais como: desligamento de motores e outras cargas indutivas ociosas ou superdimensionadas.
     Os capacitores devem ser total ou parcialmente desligados, de acordo com o uso dos motores e transformadores, para não haver excessos de energia reativa capacitiva causando efeitos adversos ao sistema energético da concessionária.

  Tipos de Correção do fator de potência em baixa tensão

  - Correção na entrada de energia de alta tensão:
Corrige o fator de potência visto pela concessionária, permanecendo internamente os inconvenientes do baixo fator de potência.
  - Correção na entrada de energia de baixa tensão:
Utiliza-se este tipo de correção em instalações elétricas com elevado número de cargas com potências diferentes e regimes de utilização pouco uniformes, normalmente com bancos automáticos de capacitores. 

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Diagrama de motores elétricos bobinado

     Os desenhos de esquemas são formas de representação de um diagrama elétrico. No caso de um diagrama de motores, são formas de desenhos esquemáticos nos quais se representam bobinados de estatores e suas ligações internas de modo a demonstrar os detalhes essenciais de cada circuito.
     Os desenhos de esquemas de bobinados  podem ser:
          -Planificados
          -Frontal ou circulares
          -Simplificados

Desenho de esquema planificado

     Os esquemas planificados representam um estator como se estivesse cortado e estirado sobre um plano, com todos os grupos de bobinas e conoxões.
     Na figura abaixo está mostrado um esquema planificado de bobinas de um motor.

     Os esquemas frontais são constituídos a partir da frente do bobinado e apresentam todas as ranhuras das bobinas. O esquema indica através de traços, a posição relativa das bobinas e suas interligações no conjunto que forma a estrutura elétrica do motorDeve-se fazer o desenho de esquema com linhas ou traços diferentes, como linhas largas e estreitas, pontilhadas, tracejadas, etc. Pode-se também representar os traçosem diversas cores partes como:
     -Bobinados pertencentes a diferentes fases, caso do motor trifásico;
     -Bobinados com diferentes funções, caso dos motores monofásicos com bobina de arranque e de trabalho.
     Na figura abaixo está mostrando um esquema cicular ou frontal.

Desenho de esquema simplificado

     O esquema simplificado representa todo um grupo de bobinas por apenas uma bobina ou meia bobina. Esse esquema mostra as conexões para formar as polaridades.
     A figura a seguir mostra um esquema simplificado de bobinado de um motor mostrando a formação de polaridade.

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GED13 Fornecimento em Tensão Secundária de Distribuição

    O objetivo da norma destina-se a orientar os clientes individuais da área de concessão das distribuidoras CPFL Paulista, CPFL Piratininga, CPFL Santa Cruz, CPFL Jaguarí, CPFL Mococa, CPFL Leste Paulista e CPFL Sul Paulista, fixando os requisitos mínimos indispensáveis para ligação das unidades consumidoras individuais através de redes aéreas, em tensão secundária de distribuição.
     CAMPO DE APLICAÇÃO
     2.1. Se aplica às instalações consumidoras residenciais, comerciais e industriais, de características usuais com carga instalada até 75 kW, a serem ligadas nas redes aéreas secundárias de distribuição urbana, sendo que as instalações com carga instalada superior a este valor são atendidas em tensão primária de distribuição, não objeto desta Norma.
     Aplicam-se, também às unidades consumidoras em redes de loteamentos particulares e às unidades consumidoras em condomínios fechados.
     Nota: Em loteamentos ou condomínios atendidos com redes de distribuição subterrânea, apesar do padrão de entrada seguir as diretrizes desta norma, os cabos de interligação com a rede secundária da concessionária devem atender às características específicas no item 7.4 do Documento GED 4101 (Rede de Distribuição Subterrânea para Condomínios – Projeto Elétrico).
     2.2. Deve ser exigido o cumprimento desta Norma em todas as instalações novas, ligações provisórias, jardins, praças, avenidas com iluminação ornamental, iluminação de ciclovias, quiosques, feiras-livres, e assemelhados. Alternativamente, as instalações de praças, jardins, semáforos, painéis publicitários, equipamentos de telecomunicações, de TV a cabo e similares, podem ter, após aprovação prévia da CPFL, sistema de medição com padrão de entrada com leitura através de lente, conforme padronização técnica do documento GED 5788 - Padrão de Entrada Instalado no Alto do Poste com Leitura Através de Lente. As instalações existentes que seguiram Normas anteriores podem ser mantidas, desde que as condições técnicas permitam.
     2.3. Em casos de reformas/alterações de carga, esta Norma deve ser aplicada em parte ou no seu todo, dependendo das condições técnicas e de segurança.

     Você pode baixar o manual completo clicando no link abaixo:

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GED4103 CPFL

     A presente norma tem como objetivo uniformizar e padronizar os símbolos gráficos e a legenda dos projetos de redes de distribuição subterrâneas, elaborados na área de concessão das distribuidoras CPFL-Paulista, CPFL-Piratininga, CPFL-Santa Cruz, CPFL-Jaguari, CPFL-Mococa, CPFL-Leste Paulista, CPFL-Sul Paulista e RGE-Rio Grande Energia, doravante designadas neste documento como CPFL, facilitando a compreensão, a análise, o orçamento e a execução das obras.

   ÂMBITO DE APLICAÇÃO
     Departamentos de Engenharia e Planejamento;
     Departamentos de Gestão de Ativos;
     Departamentos de Serviços de Rede;
     Projetistas Particulares.

     NORMAS COMPLEMENTARES
- GED 4101 - Rede de Distribuição Subterrânea para Condominios - Projeto Elétrico
- GED 4102 - Rede de Distribuição Subterrânea para Condominios - Projeto Civil
- GED 4104 - Estruturas Básicas para Rede de Distribuição Subterrânea - Montagem
- GED 4105 - Instalações Elétricas para Rede de Distribuição Subterrânea - Montagem
- GED 4106 - Obras Civis para Rede de Distribuição Subterrânea - Montagem.
     Confira o manual completo no link abaixo (totalmente seguro):
 

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Nível relativo (dBr)

     Essa unidade indica a atenuação ou o ganho em pontos distintos do circuito em comparação com outro ponto do mesmo circuito, chamado de ponto de referência ou ponto de nível relativo zero (0 dBr). Em geral, esse ponto é virtual.
     Como antigamente se utilizava em testes de circuitos o tom de 1 mW referente ao nível de voz humana, considera-se ainda 0 dBr um ponto de 0 dBm.
     É importante notar que a unidade dBr não oferece nenhuma informação sobre o nível de potência absoluta no ponto. Para relacionarmos os diversos pontos de um sistema com a referência adotada, construímos diagramas de níveis, com os quais podemos visualizar todo o comportamento de um sistema referente a seus ganhos ou atenuações.
     A figura representa um diagrama de nível relativo de uma linha de transmissão, em que B é o ponto de referência de nível relativo zero, o qual indica obrigatoriamente um ponto físico no sistema.

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Nível de potência (dBm)

     Comumente, em telecomunicações, torna-se necessária a representação das grandezas em unidades de potência na ordem de miliwatts – por exemplo, em níveis de transmissão de aparelhos celulares. Nesses casos, a potência de um sinal pode ser comparada a um sinal de referência de 1 mW e, para expressarmos as unidades logarítmicas, utilizamos o seguinte recurso:

      A potência P deve ser expressa em mW (1 ∙ 10–3 W), observando que os níveis absolutos em dBm nunca devem ser somados, subtraídos, multiplicados ou divididos.
     O valor de potência em dBm só pode ser somado a dB.
     O dB é um número relativo e permite representar relações entre duas grandezas de mesmo tipo, como relações de potências, tensões, correntes ou qualquer outra relação adimensional. Portanto, permite definir ganhos e atenuações, relação sinal/ruído, dinâmica etc.
     Por definição, uma quantidade Q em dB é igual a 10 vezes o logaritmo decimal da relação de duas potências, ou seja:
     Q(dB) = 10 log (P1/P2).
     Como a potência é proporcional ao quadrado da tensão dividida pela resistência do circuito, temos, aplicando as propriedades dos logaritmos (o log. do quadrado de n é duas vezes o log. de n):
     Q (dB) = 20 log (V1 / V2) + 10 log (R2 / R1)
     O dBm é uma unidade de medida de potência: 0 dBm = 1 mW (Não importa em qual resistência!)
     P (dBm) = 10 log P (mW)
     Portanto : 3 dBm = 2 mW, 30 dBm = 1W, -30 dBm = 1 microW
     Para a soma de dBm com dBm ou dB com dBm levamos em consideração duas situações:
     a) Soma de sinais não coerentes (ruído branco ou sinais de frequências diferentes):
     Por exemplo, qual é a potência total de um sinal com 10 dBm somado a um ruído de 6 dBm?
     Solução: a diferença entre as parcelas é 10 dBm - 6 dBm = 4 dB (Obs.: subtrair potências em unidades logarítmicas equivale a fazer um quociente em unidades lineares, portanto, o resultado é um numero adimensional, o dB). No gráfico da figura seguinte, obtemos para uma diferença de 4 dB o valor de 1,45 dB. A soma dos dois sinais tem uma potência de 10 dBm + 1,45 dB = 11,45 dBm.

     Para soma de dBm com dBm ou dB com dBm levamos em consideração duas situações:
     b) Sinais não coerentes se somam em potência: Sinais coerentes (mesma frequência) se somam (vetorialmente) em tensão. É preciso calcular esta soma vetorial de tensão e depois passá-la para potência. No caso de 2 sinais não coerentes, temos:
     P1 = potência maior, P2 = potência menor, diferença em dB : dP(dB) = P1(dBm) – P2(dBm) = 10log(P1/P2) : escala superior do gráfico acima. valor a ser somado (em dB) à maior potência (em dBm): 10log[(P1+P2)/P1] = 10log[1+(P2/P1)]; como P2/P1 = antilog(-dP/10), temos: 10log(1+antilog(-dP/10)) : escala inferior do gráfico acima.
     Somar x dB a uma potência em dBm equivale a multiplicar esta potência em unidades lineares (W, por exemplo) por um número adimensional igual ao antilog(x/10), portanto resulta em uma nova potência, e que pode ser expressa por exemplo em dBm. Portanto, a soma de dBm com dB resulta em dBm!
     Da mesma forma, subtrair dB de uma potência em dBm equivale a dividir esta potência por um numero adimensional, resultando em uma nova potência.
     Portanto, subtrair dB de dBm resulta em dBm!
     Obs.: Somar diretamente os valores em dBm não faz sentido, pois equivale a multiplicar essas potências em unidades lineares. Por exemplo, as seguintes somas de sinais não coerentes:
     0 dBm + 0 dBm = 3 dBm (e não 0 dBm!)
     0 dBm + 3 dBm = 4,76 dBm (e não 3 dBm!)
     -2 dBm + 2 dBm = 3,45 dBm (e não 0 dBm!)
     O sinal + se refere às unidades lineares de potência, ou seja, indica que estamos somando as potências em unidades lineares (W, mW, etc...) correspondentes aos valores em dBm.
     Mas:
     0 dBm + 0 db = 0 dBm
     0 dBm + 3 dB = 3 dBm
    -2 dBm + 2 dB = 0 dBm
     Outras unidades de potência:
     • dBW = potência de referência = 1 W;
     • dBk = potência de referência = 1 kW;
     • dBRAP (reference acoustical power) = potência de referência = 10–16 W.

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Decibel (dB)

     Em um dispositivo qualquer, aplica-se a potência de entrada P1 e se obtém na
saída a potência P2
     Para determinar se houve atenuação ou ganho de potência, podemos utilizar as
relações:

     Nesses casos, emprega-se a unidade de medida decibel (dB), que é um submúltiplo do bel; 1 dB corresponde à menor variação sonora perceptível pela orelha humana.
     Conforme tais relações, percebemos que, se a potência de entrada (P1) for maior que a potência de saída (P2), ocorreu atenuação positiva, ou seja, ganho negativo; se P2 for maior que P1, ocorreu ganho positivo. Para maior conveniência, trabalharemos apenas com relações de ganho.
     O ganho total de um sistema será calculado da seguinte maneira:
     GT = G1 + G2 + ... + Gn
     em que:
     • GT é o ganho total do sistema.
     • G1, G2, ..., Gn são os ganhos dos diversos estágios independentes. 

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Unidades de medida em telecomunicações

     Quando o ouvido humano detecta um sinal emitido no ambiente, a intensidade desse sinal varia em função de sua frequência. Cada pessoa, no entanto, tem determinada percepção da intensidade sonora, de acordo com a faixa de frequência que é capaz de ouvir. Em média, a condição é a mostrada na figura.

     Analisando a curva de resposta do ouvido humano, podemos observar que:
          1.A banda máxima de frequências audíveis está compreendida entre 16 Hz e 20 kHz.
          2.A maior parcela de potência audível está na faixa de 300 Hz a 3 400 Hz, sendo máxima na frequência de 1 kHz, em que a inteligibilidade cai apenas em torno de 8%.
          3.A elevação da intensidade sonora percebida pela orelha humana obedece à escala logarítmica. Assim, quando a intensidade do som dobra, a potência foi elevada ao quadrado; para termos a percepção de aumento de três vezes a amplitude, a potência foi elevada ao cubo, e assim por diante. É por essa razão que adotamos as medidas sonoras em  Decibéis (dB). 

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Processo de inscrições para Vestibulinho Centro Paula Souza

    

     Devido a problemas no site, o Centro Paula Souza decidiu reabrir o processo de inscrições para o Processo Seletivo – Vestibulinho, do 1º semestre de 2013.
      O novo período de inscrições será de 30/10/2012 a 05/11/2012, às 15h.

http://www.centropaulasouza.sp.gov.br/vestibulinho/

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Sinais elétricos em telecomunicações

     Para que as informações sejam transmitidas em um sistema de comunicação, é necessário transformá-las em sinais elétricos. Esses sinais são variações de tensões elétricas no decorrer do tempo e podem ser de dois tipos:
     a) Sinal analógico – O sinal pode assumir infinitos valores de amplitude no decorrer do tempo (figura 1).

Figura 1 sinal analógico

     b) Sinal digital – O sinal pode assumir valores de amplitude predeterminados no decorrer do tempo (figura 2).

Figura 2 sinal digital

     O sinal digital mais comum em transmissão de dados é o trem de pulsos. Trata-se de um conjunto de bits transmitido sequencialmente no tempo, em determinada velocidade, expresso em bits por segundo (figura 3). 

Figura 3 Trem de pulsos

      Um sinal elétrico pode ser denominado:
     a) Periódico – Quando é repetitivo em intervalos de tempo iguais. O intervalo de repetição é chamado de período (T), dado em segundos. O período equivale ao tempo de realização de um ciclo. Já o número de ciclos realizados por segundo é denominado frequência, medida em hertz (Hz).
     b) Aperiódico – Quando não é repetitivo.
     c) Finito – Quando ocorre em um espaço de tempo finito.
     d) Aleatório – Quando tem comportamento imprevisível. Ex.: o ruído elétrico.
     e) Pseudoaleatório – Aparentemente aleatório, mas de certa maneira previsível.
     Ex.: criptografia.

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Sistema de comunicação

      Para que haja comunicação entre pelo menos dois pontos, são necessários basicamente:
     • Informação: voz, imagem e dados.
     • Alguém ou algo que transmita a informação: terminal fonte.
     • Alguém ou algo capaz de receber a informação: terminal destino.
     • Um meio físico para transmitir a informação: canal de comunicação.
     Esse conjunto de elementos para estabelecer uma comunicação é denominado sistema de comunicação. A rede de telefonia e a internet permitem a troca de informações diversas entre usuários, utilizando terminais tecnicamente compatíveis com cada sistema. O diagrama da figura 1 representa um sistema de comunicação analógico elementar.

Figura 1    Diagrama de sistema de comunicação
analógico elementar.

     Cada um desses estágios tem funções específicas no sistema de comunicação:
     • Fonte de informação – Gera a informação. Ex.: um locutor narrando um jogo de futebol ou uma pessoa falando ao telefone.
     • Transdutor da transmissão – Converte um tipo de energia em outra. Ex.: microfone, que converte as ondas sonoras da voz em sinais elétricos, e câmera de vídeo, que converte a imagem em sinais elétricos.
     • Transmissor (Tx) – Fornece a potência necessária para amplificar o sinal elétrico, a fim de que ele percorra longas distâncias, uma vez que sua energia vai se perdendo ao longo da transmissão pelo canal de comunicação (fios elétricos ou espaço livre) até ao receptor. Também é responsável pelos processos de modulação e codificação, que serão detalhados nos próximos capítulos.
     • Canal de comunicação – É o meio físico entre o transmissor e o receptor, pelo qual transitam os sinais elétricos ou eletromagnéticos da informação. Ex.: par trançado, fibra óptica, cabo coaxial, espaço livre.
     • Receptor (Rx) – Recebe os sinais da informação, faz sua demodulação e decodificação e o direciona ao transdutor da recepção.
     • Transdutor da recepção – Converte os sinais da informação em imagem, som, texto etc. Ex.: alto-falante e tela de TV.
     • Destinatário – É aquele a quem a mensagem se destina. Ex.: o ouvinte de uma rádio ou o telespectador de uma emissora de TV.
     Exemplos de sistemas de comunicação:
     • Telefonia móvel celular.
     • Sistema de comunicação via satélite.
     • Sistema de rádio ponto a ponto em micro-ondas.
     • Sistemas UHF e VHF de televisão.
     • Redes ópticas de comunicação. 

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Telecomunicações

     Telecomunicações pode ser definida como a transmissão de informações entre pontos distantes, por meio de sistemas eletrônicos e meios físicos. Seu desenvolvimento ocorreu de maneira gradativa, impulsionado por invenções como:
     • O telégrafo, em 1844, por Samuel Morse (1791-1872), utilizado pela primeira vez para transmitir mensagens por código Morse entre as cidades de Washington e Baltimore, nos Estados Unidos.
     • O telefone, em 1876, por Alexander Graham Bell (1847-1922), capaz de transmitir a voz de modo inteligível usando sinais elétricos por fios condutores.
     • O rádio, em 1895, por Marchese Guglielmo Marconi (1874-1937), aparelho que transmite sinais telegráficos sem fios condutores.
     • O telefone celular, em 1956, por técnicos da empresa Ericsson, modelo que ficou conhecido como MTA (Mobile Telephony A).
     • O satélite artificial Sputnik, lançado em 1957.
     • O satélite de comunicações Telstar, em 1962, que permitiu a transmissão de conversações telefônicas, telefoto e sinais de televisão em cores.
     • A rede Arpanet, depois chamada de internet, em 1969, pelo governo dos Estados Unidos, para a comunicação entre instituições de pesquisa norte-americanas.
     Até meados dos anos 1990, a telefonia fixa foi o meio de comunicação mais utilizado para troca de informações entre usuários distantes. Nessa mesma década, com o popularização da internet e da telefonia celular, ocorreu uma revolução não apenas tecnológica, mas também cultural, na forma como as pessoas passaram a trocar informações.
     Hoje, se for conveniente, não precisamos mais sair de casa para fazer compras, pagar uma conta ou ler um jornal. Graças ao desenvolvimento das telecomunicações, temos a notícia em tempo real, podemos conhecer lugares distantes, aprender outras culturas, fazer novos amigos, tudo isso sem sair da frente da tela do computador. Quem imaginaria ser possível escrever uma “carta” que em poucos segundos chega ao destinatário? O e-mail é capaz disso.
     A telefonia também ampliou a forma de comunicação, ou seja, ela acontece sem fio e sem fronteiras. O telefone deixou de ser um simples aparelho para falarmos e passou a ser um computador em tamanho reduzido. Além de utilizarmos o telefone para falar a longas distâncias, podemos usar a internet associada à tecnologia VoIP ( Sigla de Voice over Internet Protocol voz sobre IP). As novas tecnologias estão mudando o modo de nos comunicarmos.

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Indução eletromagnética

     Com as experiências de Öersted e Ampère, descobriu-se que uma corrente elétrica pode gerar magnetismo. O físico inglês Michael Faraday realizou experimentos que comprovaram o efeito contrário: o magnetismo poderia gerar eletricidade (naquela época, a eletricidade só era obtida por meio de baterias e pilhas).
     Faraday montou o circuito apresentado na figura 1.

Figura 1   Experiência de Faraday.

 
     Nele, a bateria fornece corrente elétrica para um enrolamento, gerando, consequentemente, um campo magnético que seria transportado para outro enrolamento ligado a um galvanômetro. O detalhe é que, como os dois enrolamentos compartilhariam o mesmo núcleo magnético – o anel –, o segundo receberia o campo magnético do primeiro, fazendo surgir uma corrente que seria lida pelo galvanômetro.
      A experiência, porém, não deu certo, porque, pelo que vimos antes, faltou um componente importantíssimo.
     Portanto, para gerar eletricidade, não basta o magnetismo; é necessário também o movimento. Como as baterias e pilhas fornecem tensão contínua, para obter o movimento (variação), é necessário incluir um interruptor. Foi o que Faraday fez, anos depois (figura 2).
     No instante em que a chave (interruptor) fecha, ocorre uma variação – a corrente da bateria passa de zero a um valor qualquer – e, durante o intervalo do fechamento da chave, é gerada no segundo enrolamento uma corrente elétrica, chamada corrente induzida.

Figura 2

     Após esse tempo, não existe mais corrente no galvanômetro. Se a chave é aberta, durante o tempo de abertura (movimento), surge uma corrente no galvanômetro, mas com sentido contrário ao do caso anterior (figura 3).

Figura 3

     Faraday concluiu então que só há geração de eletricidade se ocorrer variação de uma grandeza associada ao campo magnético. Essa grandeza é o fluxo magnético (Φ), que nada mais é do que o número de linhas de indução dentro de uma área conhecida.

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Galvômetro de bobina móvel

     Os instrumentos de medição elétrica de ponteiro possuem um galvanômetro, no qual se observa o mesmo fenômeno do motor CC. Quando a corrente elétrica percorre a bobina, a força magnética movimenta o ponteiro. No entanto, uma mola que age em força contrária à força magnética faz com que o ponteiro pare, revelando o valor da grandeza a ser medida. Quanto maior essa grandeza, maior a deflexão. A figura 1 apresenta um modelo-padrão de galvanômetro.

Figura 1

     

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Aplicações práticas da força magnética

     O motor elétrico, o galvanômetro de bobina móvel, o relé, o disjuntor, o alto- -falante e a gravação magnética são alguns exemplos de aplicações da força magnética.

     Motor elétrico

     Trata-se de um dispositivo que transforma energia elétrica em energia mecânica (movimento de rotação). É composto basicamente de um conjunto de espiras (rotor) imerso em um campo magnético uniforme (estator).
     Ao fornecer corrente elétrica às espiras (representadas na figura 1 por uma única espira), surge um binário de forças magnéticas que provocam um movimento giratório.

Figura 1

     Uma volta completa de uma espira está descrita na figura 2, a partir da posição A até a E.

Figura 2 Princípio de funcionamento de um
motor de corrente contínua (CC).

     Como podemos notar, o sentido da força magnética, que é possível determinar pela regra da mão esquerda, faz com que a espira gire. Se o sentido da corrente é invertido, invertem-se o sentido da força e, por conseguinte, o de rotação.
     Observando as posições A e C, verificamos que a corrente, apesar de contínua, inverte de sentido na espira (na posição A ela entra pelo lado escuro e sai pelo lado claro, enquanto na C ocorre o contrário). Isso acontece porque o binário de forças deve ser sempre mantido no mesmo sentido, para que a espira possa completar sua volta.
     Para isso, os fios que conduzem a corrente são ligados à espira em um dispositivo que permite essa inversão de sentido de corrente, o comutador, utilizado em um motor CC.
     O comutador é um anel com um corte, em contato com dispositivos fixos no eixo, denominados escovas, por onde a corrente será fornecida. A cada meia volta, os lados da espira (claro e escuro) sempre estarão em contato com escovas diferentes, invertendo então a corrente elétrica na espira. No caso de um motor de corrente alternada (CA), o comutador não é necessário, pois os anéis são separados.
 

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A relação entre eletricidade e magnetismo

     Em 1820, o professor dinamarquês Hans Christian Öersted realizou uma experiência – conhecida, mais tarde, como experiência de Öersted – em que demonstrou pela primeira vez a relação entre eletricidade e magnetismo .
     A experiência consistia em colocar uma agulha imantada paralela a um fio que seria percorrido por uma corrente elétrica. Öersted observou que, ao fechar a chave do circuito, o fio era percorrido por uma corrente elétrica e, nesse momento, a agulha imantada desviava sua orientação norte-sul (figura 1), fenômeno já observado quando se aproximava um ímã de uma agulha imantada.
     Ao abrir a chave, o fluxo de corrente cessava e a agulha voltava a sua posição normal. Com isso, descobriu-se a relação entre eletricidade e magnetismo.

Figura 1 (a) Circuito elétrico que pode demonstrar a experiência de Öersted;
(b) Após a ligação da bateria fechando o circuito, a passagem de corrente provoca a
deflexão da bússola.

     No século XVIII, o cientista norte-americano Benjamin Franklin havia tentado explicar os fenômenos elétricos de atração e repulsão. Em sua teoria, admitia que todos os corpos possuíam uma espécie de “fluido elétrico”, responsável por tais fenômenos. Ao serem atritados, alguns corpos perdiam esse fluido (corpos negativos), outros o recebiam (corpos positivos). Sem o atrito, esses corpos permaneciam em seu estado neutro com número igual de fluidos negativos e positivos.
     De acordo com essas ideias, por se tratar de transferência de eletricidade de um corpo para outro, não haveria nem criação nem destruição de cargas elétricas, permanecendo constante a quantidade total de fluido elétrico.
     Atualmente, sabemos que o processo de separação de cargas elétricas ocorre por transferência de elétrons sem que o número de elétrons e prótons se altere e que a corrente elétrica em um fio está associada ao movimento de elétrons livres.

Figura 2  Elétrons em movimento
desordenado em um condutor metálico.

     Analisando a figura 2, podemos notar que os elétrons livres estão em movimento desordenado, não produzindo efeito externo algum. Esse condutor está em equilíbrio eletrostático, apresentando as seguintes características:
          • O campo elétrico resultante em seus pontos internos é nulo.
         • O potencial elétrico em todos os seus pontos internos e superficiais é constante.
          • Os elétrons livres distribuem-se em sua superfície externa.
     Se as extremidades do condutor são ligadas a uma bateria, passa a existir em seu interior um campo elétrico com sentido do polo positivo para o negativo, como mostra a figura 3.

Figura 3  Elétrons em movimento ordenado em um condutor
metálico e manifestação da corrente elétrica.

     Com o surgimento desse campo elétrico no interior do condutor, os elétrons livres ficam submetidos a uma força elétrica – cujo sentido é contrário ao do campo elétrico, pois a carga dos elétrons é negativa –, o que altera seu deslocamento: eles se movem com direção e sentido iguais aos da força elétrica. Esse movimento ordenado é denominado corrente elétrica, medida em ampere (A).
     Então, é correto dizer que a corrente elétrica possui magnetismo?
     Sabemos que uma carga elétrica imóvel no espaço origina um campo elétrico .
     Quando essa carga elétrica passa a se mover, surge a seu redor uma região com propriedades magnéticas, chamada campo magnético.

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