Olá pessoal que acompanha o site dos Nobres do Grid,

No mês passado falei sobre as velas, sua importância e os cuidados que devemos ter com o estado delas e suas trocas. O assunto foi tão bem visto que recebi alguns emails pedindo para falar mais sobre a parte elétrica dos veículos. Realmente, um bom assunto para conversarmos.

Estamos desde o ano passado acompanhando o campeonato da Fórmula E, disputada com carros elétricos. Mas vamos parar pra pensar: olhe para o seu carro hoje e veja se ele é apenas possuído de um arranjo elétrico com bateria e alternador. Sim, o carro que temos na nossa garagem é complexamente elétrico!

A quantidade de componentes elétricos e eletrônicos contidos atualmente nos automóveis estão interligados por algo em torno de mil metros de cabos elétricos, percorrendo toda a estrutura do veículo. Isso é o sistema elétrico do automóvel, que possui uma gama enorme de funções de acordo com suas especificações. A principal delas é possibilitar a partida do motor. Afinal, sem motor o carro não anda!

Mas o seu circuito de partida depende da energia da bateria. Após a partida do motor, este é mantido em funcionamento através do circuito de carga, que alimenta os consumidores do circuito de ignição e injeção, alimenta consumidores elétricos de bordo e ainda recarrega quem permitiu a sua partida, a bateria.

O sistema elétrico automotivo é extenso e complexo. Os fios são identificados por diversas combinações de cores, exceto pelos fio positivo da bateria, a chamada linha 30 e pelo negativo da bateria, ou terra (aterramento ou massa), sendo as cores vermelha e preta respectivamente. Devido a complexidade do sistema elétrico, os fios e seus caminhos são identificados através de esquemas elétricos desenvolvidos pelas próprias marcas. As cores dos fios podem estar indicadas por letras, ou caso o esquema seja colorido (o que já é frequente), os fios são identificados por letras e pelas cores em um diagrama impresso ou digital.

Um carro nos dias de hoje tem mais de 1000 metros de cabeamento elétrico.

Mesmo quando o seu carro está desligado, o sistema elétrico está funcionando. Ele recebe um tensão 12V, esta tensão alimenta todos os consumidores elétricos, os contínuos, os de longa duração e os de curta duração. Uma vez que o motor está em funcionamento, o alternador se encarrega de recarregar a bateria e alimentar os consumidores. Existem diversos equipamentos que consomem a eletricidade gerada pela bateria. Quando em operação, o veículo possui diversos componentes elétricos e eletrônicos em funcionamento, cabe ao sistema elétrico suprir toda a demanda desses consumidores.

Para o carro funcionar corretamente, e na hora de religá-lo ele funcionar, há grande preocupação com o balanço de cargas no sistema. Isso se deve ao fato de que alguns consumidores devem funcionar continuamente e outros por longo ou curto período de tempo. Assim classificam-se em três tipos de consumidores, os Contínuos, de Longa Duração e de Curta Duração.

O consumidores contínuos não podem por hipótese alguma, parar de receber corrente elétrica do alternador ou da bateria, pois estão totalmente ligados ao funcionamento do motor. Por exemplo, os sistemas de injeção e ignição eletrônica, na ausência de corrente elétrica, param completamente de funcionar e o motor não entra em funcionamento. Embora a maioria dos componentes desses dois sistemas funcionem com baixa tensão, há componentes que necessitam de alta tensão, como a bomba elétrica de combustível, que consome 250W e não pode parar de funcionar.

Os consumidores de longa duração (faróis, sistema de ar condicionado, desembaçador do vidro e rádio). São consumidores que possuem potência elevada, os faróis por exemplo, mesmo em luz baixa consomem 110W da bateria, e passam um longo espaço de tempo acionados. Por isso que o esquecimento dos faróis acessos consomem a carga da bateria em pouco tempo. O mesmo vale para o sistema de ar condicionado (120W), quase indispensável atualmente.

Um diagrama simples do que faz o seu carro se movimentar. Mas o funcionamento é bem mais complexo.

Já os consumidores de curta duração, como a buzina, acendedor de cigarros, luz de freio e o vidro elétrico podem até consumir mais de 50W, mas permanecem bem menos tempo ativados.

A Bateria.

Quando o motor está desligado, a bateria alimenta o todo o circuito elétrico do automóvel, motivo pelo qual ela descarrega caso algum componente seja esquecido ligado ou esteja com fuga de corrente. Entretanto, em um circuito elétrico sem danos ou problemas, a bateria consegue manter boa carga durante semanas. Isso é possível devido aos diodos do alternador que bloqueiam a passagem de corrente da bateria para este, e também por que a corrente de todos os consumidores que estão ligados (mesmo em stand-by) quando o motor está desligado, não é suficiente para drenar toda a carga da bateria. Se por algum acaso a corrente (total) dos consumidores for maior que a corrente fornecida pelo alternador, a bateria começará a ser descarregada.

O motor de partida é o maior consumidor do sistema elétrico automotivo, porém só é necessário apenas uma vez. Depois que o motor pega, e este passa a funcionar por si só. Uma vez que o sistema elétrico é capaz de preservar uma boa carga da bateria durante longas paradas, torna-se possível então efetuar a partida do motor a qualquer momento, ou seja, bateria deve ter uma carga mínima para isso.

O Alternador

Com o motor funcionando, cabe ao alternador desempenha o trabalho de manter todo o sistema elétrico em funcionamento. A grande tarefa do alternador é suprir a demanda de todo o sistema elétrico, e ainda carregar a bateria. Em outras palavras, a corrente do alternador. No momento em que a corrente necessária para o funcionamento dos consumidores for maior que a corrente produzida pelo alternador, a bateria começa a ser descarregada.

O fornecimento de corrente do alternador para o sistema elétrico depende da rotação do motor, sabendo que a relação entre a polia do alternador e o virabrequim (entre 1:2 e 1:3) é calculada para fazer o alternador girar mais rápido que o motor, isso garante que o alternador consiga produzir uma parte de sua corrente máxima em marcha-lenta. Porém os retificadores se encarregam de bloquear o circuito de carga quando a corrente do alternador é maior a soma da corrente de consumo com a corrente da bateria, a bateria começa a descarregar.

Revisões e manutenções periódicas são fundamentais para o motorista não ficar na mão.

Os fusíveis.

Em todo e qualquer tipo de sistema elétrico, cálculos são realizados para determinar as dimensões de fios, relés, fusíveis, disjuntores e etc. Nos automóveis não é diferente, toda a fiação é projetada para suportar a corrente elétrica que por ela fluirá. A bitola dos fios é definida a partir do fluxo de corrente elétrica que por estes irá passar, logo o fio da bateria para o motor de partida (maior consumidor do sistema) possui uma bitola maior em relação aos fios dos demais componentes.

Para proteção de todo o sistema elétrico são utilizados fusíveis, pequenas resistências que ao receberem uma corrente acima da qual são especificados, se fundem e interrompem o circuito elétrico do determinado consumidor. Isso protege o consumidor elétrico de receber uma corrente acima do qual foi projetado, evitando queimas do mesmo e panes no sistema elétrico. Cada circuito elétrico possui um fusível diferente (com limite de corrente diferente), e a queima deste é gerado por alguma não conformidade no circuito elétrico correspondente.

Uma vez que alguns consumidores exigem uma tensão maior que 12V para funcionar, o sistema elétrico dispõe de relés para acionar esse componentes. A partir da tensão nominal da bateria, os relés aumentam esse valor através de uma bobina interna, e assim são capazes de acionar componentes de alta tensão como faróis, motor de partida, embreagem do ar condicionado, ventilador do ar condicionado e etc.

O quadro de fusíveis garante a proteção dos equipamentos do veículo. Melhor queimar um fusível do que um componente. 

O Aterramento.

Com tanta variação de tensão numa estrutura metálica, como é que não tomamos uns choques? Mas não é só isso. Além da definição da estrutura dos cabos e fios, existe também o posicionamento dos aterramentos. Caso estes fossem instalados diretamente no borne negativo da bateria, haveria um consumo exagerado de matéria-prima (fios de cobre), aumentando ainda mais a possibilidade de problemas de atrito entre os fios e perdas de corrente elétrica. Para evitar o consumo exagerado de fio, é conectado ao borne negativo da bateria um fio ligado a carroceria do veículo ou ao chassi. Dessa forma, é possível conectar as ligações negativas dos diversos consumidores a pontos de aterramentos distribuídos estrategicamente na carroceria, como o negativo da bateria está ligado a carroceria ou chassi, esta acaba sendo um aterramento geral para todos os consumidores.

O grande ponto fraco do sistema elétrico automotivo é o fato de haver apenas um acumulador de energia para suprir toda a demanda do sistema. Mesmo com o alternador, é a bateria quem faz com que o motor entre em funcionamento, mas se a corrente de stand-by é demasiado alta, a bateria pode descarregar em poucas horas e não ter capacidade suficiente para fazer funcionar o motor de partida. Aliás, essa grande demanda de corrente para partida do motor é prejudicial aos diversos componentes eletrônicos do sistema, mas uma vez que o motor pega, durante o funcionamento a corrente que flui é menor e a sobrecarga na bateria também. Como se percebe, para apenas uma bateria é designado operações antagônicas e isso é prejudicial para o sistema elétrico automotivo.

Módulos de gerenciamento são os responsáveis por fazer toda a parte elétrica e eletrônica funcionar.

A complexidade dos atuais sistemas elétricos nos levou a ter em nossos veículos centrais de gerenciamento eletrônico para comandar todas as funções dos nossos carros e este será o assunto coluna do próximo mês.

Muito axé pra todo mundo,

Maria da Graça