Alta tensão é prejudicial à saúde ???

Reportagem exibida no programa Fantástico da Rede Globo no dia 03.03.2013 questionando se a energia elétrica de alta tensão é prejudicial à saúde e se poderia até fazer com que as pessoas desenvolvessem câncer a longo prazo. Isto tudo devido moradores da cidade de São Paulo quererem tirar as linhas de alta tensão de perto de suas casas, o que levantou esta hipótese.

Segue o link da reportagem: http://g1.globo.com/fantastico/videos/t/edicoes/v/moradores-de-sp-querem-tirar-linhas-de-alta-tensao-de-perto-das-casas/2438400/

Relação Watts x Lumens

Essa semana, meu colega de trabalho Elcio Noremberg me indagou se havia possibilidade de transformar a unidade de Lumens em Watts ou vice-versa, pois ele possuia duas lanternas onde uma indicava sua potência expressa em 500 Watts e a outra em 3.000 Lumens pelo que surgiu a pergunta : Qual das duas lanternas seria mais potente ?
Mas antes de responder a pergunta do Elcio, vamos saber o que significam estas duas grandezas:

Watts
O watt (símbolo: W) é a unidade de potência do Sistema Internacional de Unidades (SI). É equivalente a um joule por segundo (1 J/s).

A unidade watt recebeu este nome em homenagem a James Watt, pelas suas contribuições para o desenvolvimento do motor a vapor, e foi adotada pelo segundo congresso da associação britânica para o avanço da ciência em 1889.

Equações:

W = J·s^-1

J = kg·m²·s^-2

Engenheiro escocês James Watt

Watt elétrico e o Watt térmico

O termo técnico watt elétrico (símbolo: We) corresponde à produção de potência elétrica. Seus múltiplos são o megawatt elétrico (MWe) e o gigawatt elétrico (GWe).

O termo técnico watt térmico (símbolo : Wt ou Wth) corresponde à produção de potência térmica. Seus múltiplos são o megawatt térmico (MWt ou MWth) e o gigawatt térmico (GWtou GWth).

Essa distinção é de uso corrente para separar produção elétrica e dissipação térmica de uma central. A potência de uma central é geralmente expressa sob a forma de potência elétrica (em MWe).

A potência térmica de uma central nuclear é, geralmente, o triplo da sua potência elétrica. A diferença corresponde ao rendimento termodinâmico (diretamente ligado à temperatura de funcionamento) e às perdas de conversão, dado que a transformação de energia térmica em energia elétrica não pode ser feita senão com perdas (o rendimento é da ordem de 30 a 40%), o que explica a magnitude das operações de resfriamento das centrais térmicas. A Central Nuclear Embalse (Argentina), por exemplo, gera 2109 MW de calor (2109 MWth) para somente 648 MW (648MWe) de eletricidade.

Embora de uso corrente, a adoção de símbolos dotados de índices não é recomendada pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), que só considera a existência de um único watt, pois é a quantidade medida que muda, não a unidade utilizada para a medida.

Wattímetro, instrumento utilizado para medir watts, ou seja, a potência elétrica.

Em mecânica o watt é a potência desenvolvida por uma força de um newton aplicada a um ponto que se move um metro em um segundo. Ou seja, se um ponto sobre o qual se aplica uma força de um newton se move a uma velocidade de 1 m/s, então a potência é igual a 1 watt (1 W = 1 Nm/s):

onde:

 é a força expressa em newtons.

 é a distância expressa em metros.

 é o tempo expresso em segundos.

 é a velocidade expressa em m/s.

 é o trabalho expresso em joules.

Lúmen

Lúmen (símbolo: lm) é a unidade de medida de fluxo luminoso. Um lúmen é o fluxo luminoso dentro de um cone de 1 esferorradiano, emitido por um ponto luminoso com intensidade de 1 candela (em todas as direcções). É uma unidade padrão do Sistema Internacional de Unidades.

Lúmens ANSI

 A saída de luz de projetores (incluindo projetores de vídeo) é tipicamente medida em lumens. Um procedimento padronizado para medir lumens foi estabelecido pela American National Standards Institute, o qual envolve fazer uma média de valores obtidos a partir de diferentes medidas tomadas em diferentes posições. Para fins de marketing, o fluxo luminoso de projetores que foram testados de acordo com este procedimento é chamdado de "lumens ANSI", a fim de distingui-lo daqueles obtidos por outros métodos. Medições em lumens ANSI são em geral mais precisas do que outras técnicas usadas pelos fabricantes de projetores. Tal fato permite que projetores sejam mais facilmente comparados com base em sua especificação de brilho.

O método para medição de lumens ANSI é definido pelo documento IT7.215, de 1992. Inicialmente o projetor é ajustado para mostrar uma imagem em uma sala à temperatura de 25 graus Celsius. O brilho e o contraste são ajustados de forma que em um quadro totalmente branco, seja possível distinguir entre um bloco de 5% da área total com 95% de branco de pico, e dois retângulos de tamanhos idênticos com 100% e 90% do branco de pico no centro do quadro branco. A saída de luz é então medida no quadro como um todo,a partir de nove localidades específicas , e com estes valores é feita uma média. Esta média é multiplicada pela área total do quadro para dar o brilho do projetor em lumens ANSI.

Conversão de Watts para Lúmens

Para se converter Watts em Lúmens, deve-se pegar o valor de watts e multiplicar por 10 para se saber o valor de lúmens.

Conversão de Lúmens para Watts

Para se converter Lúmens em Watts, deve-se pegar o valor de lúmens e dividir por 10 para se saber o valor de watts.

Exemplo ( Agora vamos responder a pergunte do Elcio )

Primeiro vamos pegar a primeira lanterna que é de 500 Watts e saber sua potência em lumens;
                                                   500Watts x 10 = 5.000 lúmens

Agora a segunda lanterna que é de 3.000 lúmens e vamos saber sua potência em Watts;
                                                   3.000 lúmens / 10 = 300 watts

Então chegamos a conclusão que a lanterna do Elcio que é mais potente é a primeira que é de 500Watts ou de 5.000 lúmens.

Ainda existem mais duas grandezas para expressar luminosidade:

Candela

A candela (do latim vela) é a unidade de medida básica do Sistema Internacional de Unidades para a intensidade luminosa. Seu símbolo é cd.

A candela pode ser definida em termos de radiação de corpo negro emitida por 1/60 de cm² de platina quando em seu ponto de fusão. Uma vez que esse experimento é de difícil realização por ser em altas temperaturas, em 1979 o SI apresentou a definição de candela usada atualmente.

Uma candela é definida no SI como a intensidade luminosa emitida por uma fonte, em uma dada direção, de luz monocromática de frequência 540 x 10¹² hertz e cuja intensidade de radiação em tal direção é de 1/683 watts por esferorradiano. Essa frequência é percebida como luz verde, para a qual o olho humano possui a melhor capacidade de absorção.

Kelvin

É a medida para a temperatura da cor da luz. Quanto mais alta a temperatura de cor, mais clara é a tonalidade de cor da luz. Quando falamos em luz quente ou fria, não estamos nos referindo ao calor físico da lâmpada, e sim a tonalidade de cor que ela irradia ao ambiente. Luz com tonalidade de cor mais suave torna-se mais aconchegante e relaxante; luz mais clara torna-se mais estimulante.

A temperatura de cor é uma analogia entre a cor da luz emitida por um corpo negro aquecido até a temperatura especificada em Kelvin e a cor que estamos comparando.

Ex.: uma lâmpada de temperatura de cor de 2.700 K tem tonalidade suave, já uma outra de 6.500 K tem tonalidade clara.

O ideal em uma residência é variar entre 2.700 K e 5.000 K, conforme o ambiente a ser iluminado.

Já para trabalhos com edição de imagens deve se buscar uma iluminação de 5.600 K (equivalente a luz natural), isentando-se assim do risco de a iluminação influenciar o resultado final.

Gráfico com a temperatura de cor da luz ( Escala Kelvin )

Luzes na escala Kelvin

Fontes chaveadas

Uma fonte chaveada ou comutada (em língua inglesa switched-mode power supply (SMPS), é uma unidade de fonte de alimentação eletrônica que incorpora um regulador chaveado, ou seja; um circuito controlador interno que chaveia (comuta) a corrente, ligando e desligando rapidamente, de forma a manter uma tensão de saída estabilizada. Reguladores chaveados são utilizados para substituição de reguladores lineares mais simples, quando uma eficiência maior, menor tamanho e maior leveza são requiridos. Eles, entretanto, são mais complexos e mais caros, e o chaveamento da corrente pode causar problemas de ruído (tanto eletromagnético quanto sonoro) se não forem cuidadosamente suprimidos, e projetos simples podem ter baixo fator de potência.

As fontes chaveadas podem ser classificadas de acordo com a forma de onda da tensão de entrada e de saída conforme segue:

• Entrada CA, saída CC: retificador
• Entrada CC, saída CC: conversor de tensão, ou conversor de corrente ou conversor CC/CC
• Entrada CA, saída CA: Conversor de freqüência, cicloconversor
• Entrada CC, saída CA: inversor

Vista interna de uma Fonte Chaveada ATX comum em computadores. A - retificador em ponte  B - capacitores de filtro de entrada
 C - transformador  D - indutores de filtro de saída  E - capacitores de filtro de saída

Fonte chaveada comparada com fonte linear

Duas principais fontes de alimentação são disponíveis: fonte chaveada e a fonte linear. As razões para a escolha de um tipo ou outra pode ser resumida como segue abaixo:

• Tamanho e peso. Fontes de alimentação linear utilizam um transformador operando na freqüência de 50/60 Hz e filtros de linha. Esses componentes são maiores e mais pesados que os correspondentes ao de uma fonte chaveada, que opera em alta frequências.
• Eficiência. Fontes lineares regulam sua tensão de saída criando uma tensão mais alta que a necessária e então reduzindo-a, convertendo parte dessa energia elétrica em calor. Essa perda é numa parte necessária para o funcionamento do circuito e não pode ser eliminada para melhoria do projeto. Fontes chaveadas não criam tensões maiores que a necessária e apenas pequenas quantidades de energia são dissipadas.
• Potência dissipada. Esta é determinada pela eficiência supracitada. Fontes lineares produzem muito mais calor do que as chaveadas.
• Complexidade. Fontes lineares são simples o suficiente para serem projetadas por iniciantes. Fontes chaveadas são complicadas, difícil de projetá-las, e o grande número de componentes faz com que seja mais cara para montá-la e para repará-la.
• Ruído. Existe o chaveamento da corrente em fontes chaveadas que contêm energia em altas frequências ao contrário das fontes lineares. Isto é devido ao seu oscilador interno operando em torno de 60 kHz. Essa energia em alta freqüência, na faixa de RF (rádio freqüência), facilmente irradia indução eletromagnética aos equipamentos próximos, ou como as ondas de rádio em longas distâncias, causam interferência. Por isso, deve-se tomar cuidado para eliminar essa energia na fonte através de filtros e um bom projeto eletrônico, e/ou contê-las através de blindagem.Existe também o problema do ruído sonoro, já que por questões de tamanho fontes chaveadas costumam usar ventoinhas e ventiladores para resfriar os dissipadores de calor, que seriam bem maiores se assim não o fossem ( obs: um outro tipo de ruído é o som do chaveamento de alta frequência da fonte, fora da faixa audível humana, e que normalmente não incomoda).
• Fator de potência. Se a corrente utilizada por uma carga, tal como uma fonte chaveada, retirada de uma fonte CA não for senoidal e/ou fora de fase com forma de onda da rede, então o fator de potência será menor que o unitário, diminuindo a eficiência e a capacidade da linha de transmissão consideravelmente. As mais simples e mais comuns fontes chaveadas possuem fator de potência em torno de 0,6 , e seu uso crescente em microcomputadores e lâmpadas fluorescentes compactas apresenta um problema em ascensão (seu uso também esta presente em todos os aparelhos de televisão dos últimos quinze anos e nos novos aparelhos de Lcd). Os circuitos de correção de fator de potência podem reduzir este problema, sendo obrigados por normas em certos países.
• Risco de choque elétrico. Uma fonte chaveada simples trabalha em seus circuitos de entrada diretamente ligada a rede elétrica sem isolação, diferente de uma fonte linear que usa fusíveis e fios isolados antes do transformador, com menor risco de choque. Por isso o perigo para quem repara ou eventuais curiosos que retiram a tampa das fontes. Choques, mesmos pequenos, podem ser perigosos a vida. Observe que alguns tipos de fontes chaveada mantém a carga em seus capacitores, mesmo depois de desligadas da rede elétrica, ou seja; você pode levar um choque carregando uma placa dessas sem a tampa na mão, algo que gira em torno de 300 volts!

Componentes principais das fontes chaveadas

Exemplo de um esquema eletrônico de uma fonte chaveada:

A tensão de +B (neste caso 48Vin) passa pelo primário do T1, chamado de transformador chaveador ou "chopper" com núcleo de ferrite, e chega até o dreno do mosfet Q1. R1 alimenta o pino 5 do CI U1 e a partir daí ele gera uma onda quadrada chamada PWM de alguns KHz. Este sinal vai ao gate de Q1 fazendo-o ligar e desligar milhares de vezes por segundo. Quando Q1 conduz, passa corrente pelo primário de T1 e ele produz um campo magnético. Quando Q1 corta, a energia magnética armazenada no T1 induz uma tensão no secundário. Tal tensão é retificada por um diodo de comutação rápida "schottky" D2, filtrada por L2, C5 e C9 resultando num +B de 5 V de excelente qualidade. D1 retifica a tensão no outro secundário de T1 para manter o pino 5 do CI alimentado com tensão correta de funcionamento dele após o disparo da fonte pelo R1. D3, R11 e C10 amortecem os picos de tensão gerados pelo primário de T1 durante o chaveamento de Q1. os componentes no pino 1 do CI formam um circuito de proteção para parar a fonte quando houver um curto na linha de +B. Então este é o princípio de funcionamento da fonte chaveada: há um transformador chopper de ferrite para gerar as tensões, um transistor chaveador comum ou mosfet, um circuito oscilador podendo ser um CI ou outros transistores e diodos shottky (rápidos) para retificar as tensões de saída. Às vezes o mosfet pode vir dentro do CI dependendo do tipo da fonte.