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Sep 16, 2023

A anatomia de um curto-circuito

Tem sido uma semana automotiva lenta em termos de BMW, já que meu tempo livre foi consumido pela substituição das juntas com vazamento sob as luzes indicadoras no teto do caminhão e pela substituição de uma pinça emperrada no meu filho mais novo.

Tem sido uma semana automotiva lenta no que diz respeito à BMW, já que meu tempo livre foi consumido pela substituição das juntas com vazamento sob as luzes indicadoras no teto do caminhão e pela substituição de uma pinça apreendida no Corolla 2007 do meu filho mais novo. Então, em vez de um verdadeiro trabalho automotivo, falarei com vocês esta semana sobre curtos-circuitos automotivos. Explicarei como elas são uma função do tipo “bom” de resistência, mas no pior lugar possível.

Primeiro, preciso colocar meu chapéu de professor de Hack Mechanic e dar uma breve aula sobre o básico de como a eletricidade funciona em um carro.

A eletricidade é definida como o fluxo de carga. Você pode entender o que “fluxo” e “carga” realmente significam, mas para o bem desta discussão, usaremos a convenção de que a corrente elétrica flui do terminal positivo da bateria para o “dispositivo de carga” que executa o trabalho (por exemplo, a luz, o motor elétrico) e completa a viagem de ida e volta retornando ao terminal negativo da bateria. Em um pequeno dispositivo portátil com baterias substituíveis, como uma lanterna, as conexões são feitas diretamente nos terminais positivo e negativo da bateria. Isso é mostrado na figura abaixo.

Um dispositivo de carga como uma lâmpada conectada diretamente a uma bateria.

Se você não trabalhou com carros, você presumiria que eles também são conectados dessa maneira, mas no início do desenvolvimento do automóvel, a utilidade de usar o chassi de metal do carro para uma etapa do circuito tornou-se aparente, como dessa forma, cada dispositivo (cada luz ou motor) poderia ser conectado usando um único fio longo à bateria e um fio curto ao chassi. Inicialmente, alguns fabricantes aterraram o terminal positivo e outros o negativo (e o aterramento positivo não era apenas aqueles britânicos malucos; surpreendentemente, a Ford foi uma resistência ao aterramento positivo até meados dos anos 50), mas eventualmente a indústria padronizou o aterramento negativo. Assim, a esmagadora maioria dos veículos na estrada tem o cabo negativo da bateria conectado ao terra do chassi. Fios individuais transportam eletricidade do terminal “+” da bateria para todos os dispositivos, mas quase todos os dispositivos compartilham um caminho de aterramento de retorno comum através do chassi. Isso é representado para um circuito simples na ilustração abaixo.

Um circuito simples com um dispositivo de carga e aterramento do chassi usado como caminho de retorno.

Agora, vamos adicionar mais duas coisas ao circuito – um fusível e uma chave. Dessa forma, a corrente não fluirá pelo circuito até que a chave seja acionada e, se o circuito consumir mais corrente do que deveria, o fusível queimará, interrompendo todo o fluxo de corrente. A maioria (mas definitivamente não todos) dos circuitos de um carro se parece com isto.

Um circuito automotivo simples, mas altamente representativo, com interruptor e fusível.

Em um carro, quando dizemos que há um “curto-circuito” (ou, para ser mais curto, um “curto”), o que quase sempre queremos dizer é que há um fio positivo cujo isolamento foi desgastado, causando o cobre nu fios dentro dele toquem acidentalmente no terra, o que faz com que o circuito ignore o dispositivo de carga ao qual o fio está conectado. (Existe um “curto-circuito com a potência”, mas os curto-circuitos com a terra são muito mais comuns.) Dois desses curtos-circuitos com a terra são mostrados na figura abaixo.

Digamos que o fio localizado entre o fusível e o dispositivo de carga roçou seu isolamento e tocou a carroceria do carro. Este é o curto-circuito nº 1 mostrado em verde. Nesse caso, a corrente – MUITA corrente – fluirá repentinamente do positivo da bateria, através do fusível, através do fio e diretamente para o terra. Observe que isso acontecerá mesmo que a chave no diagrama esteja aberta – ou seja, é chamada de “curto-circuito” precisamente porque cria um caminho de circuito mais curto do que o pretendido. Como a quantidade de corrente excede em muito a classificação do fusível (acredite, isso acontece, e chegaremos lá), o fusível queimará quase instantaneamente, interrompendo o fluxo de corrente.

Curto-circuitos à terra em dois locais possíveis.

Se, em vez disso, o isolamento desgastado estiver na seção do fio antes do fusível, ocorrerá o curto-circuito nº 2 – o caminho vermelho. Tal como acontece com o curto nº 1, MUITA corrente fluirá repentinamente, mas neste caminho não há fusível para queimar, portanto não há nada que impeça o fluxo da corrente. Este é o cenário de pesadelo – uma falta total de um circuito não fundido para a terra, resultando em isolamento derretido, um fio queimado e possivelmente um incêndio elétrico. Mesmo que não haja um incêndio, se o fio queimado passar por um chicote, o isolamento dos fios adjacentes do chicote provavelmente também derreterá. É uma bagunça.