Eletricidade Estática e sua ação em dispositivos eletrônicos.

Introdução

Quem trabalha no ramo da eletrônica e da computação de baixo nível sempre ouve recomendações para prevenir a eletricidade estática, descarregá-la ou utilizar pulseiras e embalagens antiestáticas. Realmente muito se fala a respeito, mas diversas pessoas ligadas à computação não possuem um conceito correto sobre este tipo de eletricidade e o que ela pode causar, por conta disso veremos alguns pontos importantes em relação ao assunto.

O que é?

Eletricidade estática pode ser considerada um excesso ou uma falta de elétrons (para entender o que é elétron consulte este artigo) em algum corpo ou local. Quando isso ocorre dizemos que este corpo ou local está carregado, seja positivamente (com falta de elétrons) ou negativamente (com excesso de elétrons) e está carga fica como que armazenada e quando tem uma oportunidade migra para outro corpo ou local tentando manter o equilíbrio elétrico entre as partes.


Como ocorre?

Todo corpo conforme entra em contato com outros corpos e até mesmo com o ar realiza troca de elétrons em si, em alguns materiais estes elétrons não podem se movimentar livremente entre os átomos e por assim dizer ficam quase parados (na verdade está em movimento, mas sem sair de sua órbita) na órbita do núcleo dos átomos sem passar de um átomo a outro. Por isso o termo “eletricidade estática”, a corrente elétrica existe a partir do momento que é criada uma diferença de potencial e então os elétrons fluem do ponto com excesso (negativo) para o ponto com falta de elétrons (positivo, mas por convenção se considera o fluxo do positivo para o negativo) e essa corrente se mantém até que seja estabelecido um equilíbrio entre as partes, ou seja, ambas possuam a mesma quantidade de elétrons. Quando utilizamos o termo “estática” para nos referir a eletricidade nos referimos a uma condição em que um corpo está carregado, ou seja, está com um número diferente entre prótons e elétrons pelo simples fato de ter perdido ou ganhado elétrons no contado com o ambiente. Isso causa uma necessidade de descarga para que o corpo volte a ser eletricamente equilibrado ou neutro. O problema é que quanto mais este corpo carregado entra em contato com meios não condutores ele armazena ainda mais carga, por exemplo, uma pessoa com excesso de elétrons cada vez que anda por um carpete se carregará ainda mais, visto o carpete não ser condutor elétrico e não permitir que os elétrons “fujam” do corpo da pessoa, e ao contrario transmitirá ainda mais elétrons pelo contato direto que é feito com ele. Essa pessoa então estará transportando uma enorme quantidade de carga negativa (eletricamente falando) e quando tocar em algo condutor, que possa retirar parte dessa carga e equilibrar o potencial elétrico isso será feito de forma muita rápida equilibrando os prótons e elétrons do corpo.

A descarga eletrostática.

Uma pessoa pode carregar consigo em seu corpo e em suas roupas uma pequena quantidade de elétrons a mais o que por sua vez possibilita uma corrente muito pequena da ordem de alguns miliamperes, mas em compensação a diferença de potencial em relação a outros corpos pode ser da ordem de alguns milhares de volts, para o ser humano isso não passará de um pequeno choque ao tocar no carro ou em uma maçaneta, mas ao entrar em contato com um componente eletrônico que funciona com alguns poucos volts e com baixa corrente poderá ser catastrófico.



O nome desse efeito é chamado em inglês ESD (ElectroStatic Discharge) ou descarga eletrostática. Imagine que seu corpo está com uma carga de uns 1000 volts, a corrente é muito baixa para que você sinta alguma coisa, mas quando toca num módulo de memória todo esse potencial será descarregado no módulo, especificamente no ci que você tocar, pois existirá uma diferença de potencial entre ambos. Você não perceberá nada, mas o circuito provavelmente será comprometido. Você só sentirá um pequeno choque com descargas superiores a 3000 volts, mas por muito menos um componente que funciona a 1,5 volt como processadores, memórias e até mesmo transistores e circuitos integrados sofrerão graves danos.

Raios e Tempestades.

Não é possível falarmos de eletricidade estática sem mencionarmos as maiores demonstrações delas no planeta, os raios. Quando vemos nuvens escuras carregadas é quase certo que veremos raios, principalmente entre uma nuvem e outra, mas também ocorrem em direção ao solo tanto de cima para baixo como o contrário também é possível. Isso ocorre com o mesmo principio do acúmulo de eletricidade estática com um corpo qualquer, duas nuvens com uma diferença de potencial imensa de uma para outra a ponto de conseguir quebrar a resistência do ar entre ela (ruptura do dielétrico) e os elétrons fluem de uma para outra por meio de um raio equilibrando o potencial entre ambas. O mesmo ocorre em relação ao solo, a terra fonte de elétrons pode tanto receber o raio com elétrons como enviar o raio com os mesmo e neutralizar a nuvem. Estes fenômenos são da ordem de milhões de volts.


As conseqüências da ESD

Quando um dispositivo é danificado por uma descarga ESD, diversos sintomas poderão ocorrer desde um mau funcionamento esporádico até mesmo à queima do dispositivo, o que determinará será a forma e a intensidade com que a ESD ocorreu.
Normalmente os componentes mais afetados num computador são os módulos de memória. Estes possuem em cada um de seus circuitos vários milhões de transistores e capacitores que possibilitam o armazenamento dos dados e a realimentação destes. Cada um destes componentes é microscópico e alimentado por cerca de 1, 5 volt, uma descarga ESD pode não comprometer todo o módulo somente alguns destes componentes internos, se alguns milhares forem danificados, a memória ainda será reconhecida e o computador ainda inicializará, mas as telas azuis e resets aleatórios serão constantes, pois sempre que um destes componentes danificados precisar ser utilizado, o resultado será um erro.

Outro problema com a eletricidade estática é o seu acumulo nos aparelhos eletrônicos, principalmente causado pela falta de aterramento elétrico da rede. Este problema é muito comum em computadores ligados em rede, a equiparação elétrica entre os dispositivos, simplesmente faz com que a rede não funcione ou apresente mau desempenho. Neste caso a falta de aterramento faz com que os gabinetes tanto das cpus como de switches armazenem carga e por meio dos cabos e placas de rede estes acabam trocando esta carga entre si até chegarem ao equilíbrio o que impossibilita a comunicação de rede que necessita de uma diferença de potencial para ocorrer.

Este problema chega até mesmo impedir que o equipamento ligue, quando pressionado o botão power da CPU por exemplo não existe a diferença de potencial necessária para que a fonte arme e coloque o equipamento em funcionamento, pois desde algum componente interno equiparando o potencial das saídas da fonte ou até mesmo na conexão com a rede elétrica em que o potencial da máquina pode ser igual ao da tomada de alimentação, apesar de uma corrente muito menor, potencias iguais em sua entrada impedem a fonte de armar.

Isso é confirmado quando se retirando o cabo de força do equipamento e pressionando novamente o power a máquina liga por alguns instantes com a energia que estava armazenada em seus capacitores internos que não descarregaram por conta da eletricidade estática, após isso conecta-se novamente à rede elétrica e tudo volta ao normal. O mesmo acontece com a placa de rede ethernet quando o computador liga, mas não se comunica com a rede, ao se desligar o equipamento da rede elétrica e pressionar o power descarregando-o completamente, ao religá-lo tudo volta ao normal. Parece balela, mas quem trabalha com suporte sabe do que se trata.

Como evitar problemas com a ESD

Tendo conhecimento acerca do que é e como ocorrem as ESD´s e as conseqüências no funcionamento dos dispositivos eletrônicos podemos nos prevenir de problemas causados por ela, nada que técnicos e profissionais da área com alguma experiência já não saibam, mas é bom salientar:

  • Aterramento elétrico essa deveria ser a prioridade em qualquer instalação elétrica, mas não é o que vemos em nosso país, a falta dele gera principalmente pequenos choques e eletricidade estática em equipamentos sensíveis.

  • Ao manusear equipamentos eletrônicos utilizar a pulseira antiestática, ou na sua falta de tempos em tempos tocar em alguma parte de um algo metálico (se não existir aterramento, fora do local onde você está trabalhando, pois senão você só estará aumentando o diferencial elétrico entre o local e o equipamento em trabalha)
Pulseira antiestática   


Finalizando
Para alguém experiente na área de manutenção e suporte a computadores e eletrônicos este assunto já é mais que conhecido, assistências técnicas e profissionais técnicos normalmente levam em consideração todos estes itens, pois caso contrário o prejuízo seria enorme. 

O problema (se é que pode ser considerado um problema) é que na maioria das vezes os defeitos causados pelas ESD´s não são atribuídos a ela e sim a defeitos inerentes ao uso ou até mesmo raios (que não deixam de ser eletricidade estática em proporções colossais) e com isso é deixado de lado toda essa orientação acerca da ESD porque na concepção de muitos quase não causa problemas, mas conforme vimos neste artigo ela existe e se não levada a sério poderá causar muitos danos e funcionamento problemático da infraestrutura computacional  seja de uma empresa ou até mesmo no uso doméstico.

Seguindo estas práticas simples dificilmente você terá algum problema causado pelas ESD´s no manejo e reparo de equipamentos sensíveis como componentes de computadores e reparos em dispositivos eletrônicos.

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O Blog Ensinando Elétrica é de autoria de Felipe Vieira, eletrotécnico apaixonado por sua profissão. Dedica boa parte do seu tempo a repassar conteúdo de elétrica aos seus seguidores, artigos novos toda semana as terças e sexta feiras.

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