Em um mundo onde a aviação desempenha um papel crítico em conectar continentes, o papel dos componentes que mantêm essas aeronaves em funcionamento nunca foi tão vital. Um desses componentes, muitas vezes subestimado em sua importância, é o cabo elétrico de aeronaves. Estes cabos não são apenas fios comuns; são produtos de engenharia meticulosamente projetados para suportar as condições adversárias que as aeronaves são submetidas. Neste post, vamos aprofundar nas profundezas de como esses cabos são fabricados e nas características que os definem. Discutiremos sobre fios especiais, a importância da bitola do fio, sua capacidade de carga constante, e também abordaremos os avanços tecnológicos, como o cabo de barramento de dados e o sofisticado cabo de fibra óptica. Além disso, lançaremos luz sobre a segurança associada ao uso de cabos de fibra óptica.
O cabeamento elétrico em aeronaves precisa ser instalado e mantido corretamente para garantir a segurança de passageiros e tripulação. Nas aeronaves leves de um motor, há poucos cabos, enquanto nas grandes comerciais existem milhares deles para controlar todos os aspectos do voo.
Atualmente, as aeronaves são conhecidas como “fly-by-wire” ou “o-avião-mais-elétrico”, porque têm mais sistemas elétricos e eletrônicos do que nunca. Por isso, as práticas de cabeamento seguro são essenciais e devem ser compreendidas.
No Brasil e internacionalmente, as diretrizes da ABNT e de órgãos como a FAA devem ser seguidas para instalação e manutenção do cabeamento. Este capítulo explora as especificações da FAA e sua relação com as práticas de cabeamento aeronáutico.
Ao longo da última década, as aeronaves modernas também incorporaram cabos de fibra óptica. Esses cabos são usados principalmente para transmitir dados digitais e são uma alternativa ao cabo de cobre.
Embora possam transferir informações usando sinais de luz, não são capazes de conduzir corrente elétrica.
CARACTERÍSTICAS DO CABO ELÉTRICO
Escolher um cabo elétrico para uma aeronave envolve considerar diferentes fatores. A temperatura durante a operação, a capacidade de flexionar o cabo, sua resistência contra desgaste, força geral, isolamento, capacidade de conduzir eletricidade, peso, assim como a intensidade de corrente e voltagem aplicadas, são todos elementos que influenciam na decisão do cabo a ser utilizado.
Esses aspectos determinam o tipo de material condutor e isolante apropriado para a situação específica. A maior parte dos cabos utilizados em aeronaves é confeccionada com um condutor feito de cobre que é trançado, contendo 7 ou 19 fios para cabos menores e 19 ou mais para os cabos maiores.
A utilização desse tipo de cabo trançado ou torcido melhora a flexibilidade do condutor, reduzindo a probabilidade de quebra devido à fadiga. Cabos flexíveis são construídos com vários fios pequenos, enquanto cabos menos flexíveis usam fios mais grossos e em menor quantidade. Cabos rígidos, que consistem em um único fio, são pouco flexíveis e só podem ser empregados em áreas específicas da aeronave.
Os fios de cobre geralmente recebem um revestimento para evitar que oxidem e para facilitar a soldagem. Dependendo da temperatura em que serão usados, diferentes tipos de revestimento são aplicados. Quando a temperatura não passa de 221°F [105°C], utiliza-se fio de cobre estanhado. Para temperaturas até 392°F [200°C], emprega-se fio de cobre com revestimento de prata.
Já para temperaturas entre 392 e 500°F [200 e 260°C], o fio de cobre revestido a níquel é apropriado. Esse revestimento é claramente visível ao descascar o fio. É importante notar que, devido a esses revestimentos, a cor dos fios é de estanho ou prata, não cobre. Em certas situações, é possível utilizar fios de alumínio também, desde que a temperatura seja inferior a 221°F [105°C].
Um fio é normalmente um condutor único ou cabo protegido por isolamento. Por outro lado, um cabo é um conjunto de pelo menos dois condutores isolados separados, agrupados juntos por uma capa externa. Na aeronave, os cabos podem ser instalados e utilizados para diversos circuitos.
No entanto, uma transição principal dos cabos é que não é possível ficar estável ou substituir um único fio dentro deles. Para entender melhor, você pode observar diferentes tipos de fios e cabos na Figura ABAIXO.
No geral, existem duas formas principais de instalar fios em aeronaves. Uma delas é colocar o fio dentro de um tubo de proteção, que é chamado de condutor. A outra opção é distribuir o fio sem usar um tubo, seguindo uma técnica chamada de fiação aberta ou fiação ao ar livre.
Independentemente do método escolhido, todos os fios da aeronave precisam atender às regras atuais da FAA, que são baseadas em padrões militares conhecidos como MIL specs. Um exemplo comum é a MIL-W-5088L.
Ao escolher os fios para a aeronave, é importante selecionar o tipo correto de condutor, o tamanho apropriado e o tipo de isolamento. Há diversos tipos de isolamento aprovados para aeronaves e veículos aeroespaciais, muitos dos quais são altamente resistentes à abrasão.
Além disso, aspectos como classificações de temperatura, capacidade de isolamento elétrico, resistência ao fogo e à corrosão, bem como a possibilidade de emitir fumaça em caso de superaquecimento, precisam ser considerados.
É fundamental que o condutor tenha o tamanho adequado para lidar com a quantidade certa de corrente elétrica no circuito. Condutores comuns usados em aeronaves são feitos de cobre e alumínio, e estão disponíveis em diversos tamanhos.
Nos últimos dez anos, ocorreram grandes avanços na forma como os fios das aeronaves são protegidos. As melhorias incluem resistência ao calor, redução da emissão de fumaça e maior qualidade na capacidade de resistir ao desgaste, tudo graças à aplicação de materiais poliméricos de alta tecnologia no isolamento dos fios.
Alguns fios mais antigos já não são considerados seguros para uso em aeronaves, o que significa que, ao substituí-los por cabos novos, os técnicos precisam prestar especial atenção aos números de especificação dos fios. Para garantir a segurança, a FAA (Administração Federal de Aviação) e/ou as informações fornecidas pelo fabricante identificam os fios aprovados para usos específicos em aeronaves.
Uma seleção dos fios de aeronaves aprovados pela FAA para uso externo geral é apresentada na Tabela 4-1. Nessa tabela, é possível verificar a tensão máxima suportada, a faixa de temperatura segura, o tipo de isolamento e o condutor utilizado para diversos números específicos de fios militares, todos aprovados para uso em fiações externas de aeronaves. A relação completa desses fios aprovados está disponível no documento circular AC 43.13-1B da FAA.
Os fios usados em aeronaves têm cobre como condutor principal, mas são revestidos com uma fina camada de um metal que não enferruja. Essa cobertura fina atua como uma proteção ao redor de cada fio de cobre. Essa camada é essencial para manter a capacidade elétrica do fio intacta, mesmo quando o fio está exposto a condições extremas de temperatura e umidade, como frequentemente acontece em aeronaves.
Existem várias opções comuns de revestimento, como estanho, prata e níquel. Cada um desses materiais tem características diferentes quando se trata de suportar variações de temperatura e evitar corrosão, de acordo com o que é especificado nas normas militares. É importante observar que o revestimento também altera a aparência superficial dos fios, transformando-os da cor “cobre” para a cor “prata”.
Claro, ao escolher os fios apropriados para aeronaves, há diversos critérios a serem considerados. Uma orientação útil para selecionar os fios é a Circular Consultiva AC 43.13-1B da FAA. No entanto, é recomendado que todas as instalações de fios sigam as orientações atuais dos fabricantes e os dados aprovados, para garantir a segurança e o bom funcionamento dos sistemas.
Fios especiais
Fios Especiais
Diversos tipos de fios com múltiplos condutores são usados para situações específicas. Por exemplo, em sistemas de luz estroboscópica, é empregado um cabo com vários fios para conectar as lâmpadas à fonte de energia. Nesse caso, o fabricante cria um cabo especial contendo vários fios internos, protegidos por um revestimento externo que evita interferências elétricas indesejadas.
Uma versão especial deste cabo, com condutores internos blindados, é mostrada na Figura (Tipos comuns de cabos: (a) cabo blindado de múltiplos condutores, (b) cabo coaxial). Esse cabo blindado é usado quando se quer bloquear interferências elétricas que possam vir de outros fios ou entradas. Geralmente, o condutor externo do cabo blindado é conectado ao solo.
Para isso, o fio é produzido com um revestimento exterior, uma “blindagem”, que envolve os fios internos. Essa blindagem pode ser um tecido condutor ou uma camada fina de metal, como alumínio, enrolada no isolamento em volta dos fios internos.
Em ambos os casos, os fios internos e externos são isolados um do outro para prevenir curtos-circuitos. Cabos blindados em diferentes configurações são usados em várias aplicações, como conexões de antenas de rádio, velas de ignição de motores e cabos de transmissão de dados, entre outros.
Este cabo é feito para enviar sinais de informação entre computadores. Ele não transfere muita energia, mas sim sinais digitais que mudam rapidamente. Esses sinais são facilmente afetados por interferência elétrica. Por isso, utiliza-se um tipo especial de fio protegido, chamado de cabo do barramento de dados. Um exemplo comum desse cabo é o MIL-W-16878. Falaremos mais sobre os detalhes dos cabos do barramento de dados mais adiante neste texto.
Uma utilização especial de fios blindados é o cabo coaxial, que desempenha um papel importante ao conectar antenas a rádios. Nessa aplicação, a precisão é fundamental, já que os sinais elétricos entre antenas e receptores são delicados. O cabo coaxial precisa ser tratado com cuidado, evitando compressões, dobras ou enrolamentos muito apertados, que poderiam enfraquecer os sinais de rádio.
Essa atenção é essencial para evitar perdas de qualidade. Em diferentes partes de uma aeronave ou tipos de equipamentos, outros fios e cabos especiais também são necessários. Sensores de temperatura, conhecidos como termopares, requerem cortes precisos de fio para garantir exatidão.
Para situações de temperatura extrema, como em compartimentos do motor, fios especialmente projetados são empregados. Além disso, em áreas com desafios significativos de vento e umidade (conhecidos como problema severo de vento e umidade – SWAMP), os fios precisam passar por testes rigorosos e, frequentemente, são desenvolvidos exclusivamente para uma aeronave ou fabricante específico.
Em todas as instâncias, a produção e manutenção de aeronaves seguem regulamentações estritas para assegurar a qualidade dos fios e cabos especiais utilizados.
Os fios e cabos mencionados são apenas alguns dos aprovados para serem usados em aeronaves. Outros tipos também são aprovados e escolhidos por engenheiros para atender a certas especificações do projeto do circuito. Às vezes, esses fios são feitos especialmente para um avião específico, enquanto em outras situações, podem ser usados em várias aeronaves de um mesmo fabricante.
Sempre que for possível, é importante espalhar os cabos de forma estratégica na aeronave, buscando áreas que não fiquem muito quentes. No entanto, existem alguns dispositivos elétricos, como os monitores que medem a temperatura do escape do motor, que precisam funcionar mesmo em locais com temperaturas elevadas. Para isso, é essencial usar fios ou cabos que tenham um revestimento que aguente o calor.
Existem materiais como fibra de vidro, amianto, Teflon e silicone, que são bons isolantes e podem ser usados em locais quentes. Quando estiver fazendo a instalação em áreas com temperaturas altas, é fundamental seguir as orientações dos fabricantes em relação aos fios e à maneira como eles devem ser instalados.
O fio elétrico usado em aeronaves possui duas formas de identificação: ou é branco com números estampados para o código de identificação, ou é colorido de acordo com um sistema de cores. Ambas as abordagens auxiliam técnicos na identificação dos fios específicos. O manual de manutenção contém esquemas de ligação que mostram qual número ou cor de fio corresponde a cada circuito.
Isso é crucial ao lidar com circuitos elétricos complexos que possuem vários fios. Algumas vezes, fios especiais como cabos do barramento de dados têm cores exclusivas para identificação. É vital manusear esses fios com cuidado, pois eles desempenham um papel fundamental na segurança do voo. Detalhes sobre os códigos de identificação dos fios serão abordados mais adiante neste capítulo.
Bitola do fio
O fio usado nas instalações elétricas das aeronaves é escolhido com base na medida conhecida como American Wire Gage (AWG). A espessura do fio depende do seu tamanho e é expressa em uma unidade chamada “circular mil”. Um circular mil equivale à área da seção transversal de um fio com 1 mil (0,001 in.) de diâmetro, medido em milésimos de polegada.
Para descobrir o tamanho de um fio em circular mils, basta elevar o diâmetro do fio, em milésimos de polegada, ao quadrado. Por exemplo, um fio com diâmetro de 0,025 in. tem um tamanho de 625 circular mils. A fórmula é a seguinte:
0,025 in. = 25 milésimos de polegada
252 = 625 circular mils
A unidade de medida para condutores retangulares, como barramentos de distribuição ou fitas de conexão, é o “mil quadrado”. Isso representa a área de um condutor retangular com lados de 0,001 polegadas de comprimento. Imagine isso como um retângulo bem fino, mas essa medida é importante. Veja a Figura abaixo para entender melhor.
Para facilitar a identificação do tamanho dos fios, o padrão AWG atribui números aos diferentes diâmetros. Esses números são apenas os pares. Fios finos têm números maiores, geralmente começando a partir de 24 AWG; fios grossos têm números menores, chegando até o AWG 4/0 (0000).
Um fio de calibre 20 tem cerca de 0,032 polegadas de diâmetro, enquanto um fio de calibre 0 tem cerca de 0,325 polegadas de diâmetro. Lembre-se de que em aeronaves, condutores de tamanhos diferentes também podem ser usados, desde que aprovados pela FAA.
Para descobrir o tamanho certo de um determinado fio, podemos usar uma ferramenta chamada calibre de fio. Imagine como se fosse uma peça com fendas de metal, parecida com o desenho da Figura (Uma ferramenta típica para se medir a bitola).
Essa peça tem cerca de 3 polegadas de diâmetro. Cada fenda tem um tamanho específico e representa um certo tipo de fio. Você coloca a parte do fio que foi descascada dentro de uma dessas fendas. Ela se encaixa perfeitamente em volta do fio. O tamanho do fio está marcado ao lado da fenda.
Quando um fio é usado para conduzir eletricidade em um avião, ele precisa atender a dois requisitos importantes. Primeiro, ele deve ser capaz de transportar a eletricidade sem ficar muito quente ou queimar. Segundo, ele deve conseguir transportar a eletricidade sem causar uma queda de energia maior do que o permitido para os sistemas do avião.
Para ajudar os técnicos que trabalham na troca ou instalação dos fios elétricos em aviões, a FAA tem gráficos e tabelas que mostram quais tamanhos de fio são necessários em diferentes situações. Na Tabela abaixo, você pode ver a maior queda de energia permitida entre o ponto de entrada da eletricidade e os componentes elétricos, de acordo com a voltagem do sistema.
A Tabela abaixo apresenta a maior diminuição de força elétrica que é aceitável entre a parte central de distribuição de energia e qualquer equipamento elétrico. A intensidade de energia que chega a qualquer dispositivo é decidida pela quantidade de energia dada pela fonte (geralmente uma bateria ou um gerador ligado ao motor), diminuída pela perda de energia que ocorre nos fios que fazem a conexão.
Se o fio causa uma perda muito grande de energia, o aparelho que utiliza essa energia não funcionará como deveria, pois não receberá energia suficiente. É fundamental lembrar que todos os fios têm algum grau de dificuldade para passar a corrente elétrica, e mesmo que essa dificuldade seja bastante pequena, ela resulta em uma perda de energia enquanto a corrente elétrica atravessa o fio.
Esse “inevitável” desperdício de energia nos fios gera calor e diminui a quantidade de energia que chega ao dispositivo. De modo geral, quanto mais espesso o fio, menos calor é gerado e mais energia chega ao aparelho. Os valores máximos de perda de energia permitidos, que estão listados na Tabela abaixo, servem como orientação para todos os sistemas de aparelhos e fios dentro da aeronave.
Ao selecionar o fio adequado, a perda de energia se torna insignificante e todos os aparelhos funcionam de maneira correta. Os gráficos usados para os fios elétricos levam em conta tanto a maior redução de energia permitida quanto a capacidade do fio para transportar a corrente elétrica em diversas situações. Esses gráficos são elaborados apenas para o fio feito de cobre (conhecido como MILSPEC MIL-W-27759) e não devem ser usados para escolher um fio de alumínio.
Ao escolher um fio, é importante conhecer oito características do circuito: (1) comprimento do fio, (2) corrente máxima do circuito, (3) queda de tensão máxima permitida no circuito, (4) se o circuito funcionará continuamente ou em intervalos (intermitente é até dois minutos), (5) temperatura máxima do fio durante a operação, (6) se o fio será instalado em um canal ou feixe de fios, (7) se o fio ficará ao ar livre sozinho e (8) a altitude máxima de operação do fio.
Na Figura abaixo, há dois gráficos: gráfico (a) para circuitos contínuos e gráfico (b) para circuitos intermitentes. A operação intermitente é quando o circuito é usado por dois minutos ou menos. Um exemplo é um motor de flap usado para ajustar os flaps, que opera por apenas 1 minuto e 45 segundos.
Aqui estão os passos detalhados e simplificados para usar os gráficos de fios elétricos em circuitos operados a 68°F [20°C] ou menos:
- Escolha o Gráfico: Determine qual gráfico usar com base no tipo de operação do circuito. Se a corrente flui continuamente por mais de 2 minutos, use o gráfico da Figura acima. Se a corrente é intermitente em intervalos de até 2 minutos, use o gráfico da Figura acima.
- Anote a Tensão: Anote a tensão do circuito no topo do lado esquerdo do gráfico. Escolha entre os valores de 200, 115, 28 ou 14 V, dependendo da aplicação.
- Comprimento do Fio: Observe o comprimento total do fio na coluna correspondente à tensão. Encontre a linha horizontal correta que corresponde ao comprimento do fio total (lembrando que isso inclui todo o caminho do circuito, não apenas um segmento).
- Fluxo de Corrente Máximo: Anote o fluxo de corrente máximo do circuito nas linhas diagonais do gráfico. Essa corrente máxima é determinada pela classificação do disjuntor ou fusível, não pelo consumo da carga.
- Encontre a Bitola: Localize o ponto onde a linha diagonal da corrente se cruza com a linha horizontal do comprimento do fio. Nesse ponto de interseção, encontre a bitola do fio diretamente abaixo e leia o tamanho correto na linha vertical adjacente.
- Escolha Conservadora: Se a bitola do fio estiver entre dois tamanhos, escolha sempre o fio maior (menor número). Isso é mais seguro.
- Seja Conservador: Lembre-se de ser sempre cuidadoso na escolha do tamanho do fio. Opte por um fio ligeiramente maior para evitar problemas. Um fio muito grande não prejudicará o circuito, mas um fio muito pequeno pode causar superaquecimento ou falha.
Para entender como usar tabelas de especificações de fios, observe os exemplos abaixo. Importante notar que os gráficos na Figura acima valem somente para fios de cobre estanhado usados ao ar livre, a temperaturas abaixo de 68°F [20°C]. Um gráfico ajuda a escolher o fio para carga constante, o outro determina a espessura do fio para cargas intermitentes.
Muitas vezes, vários fios estão agrupados em aviões, em um espaço protegido ou em cabos de vários condutores. Se o fio não for um único condutor isolado usado ao ar livre, os gráficos da Figura acima são apenas um começo para escolher a espessura certa do fio.
Por exemplo, fios em conduítes ou agrupados não conseguem dissipar calor tão facilmente quanto um único fio ao ar livre. Nesses casos, cálculos extras são precisos para escolher a espessura adequada.
Geralmente, fios em agrupamentos, conduítes ou em áreas quentes requerem fios um pouco mais grossos do que os mostrados nos gráficos básicos. Isso é necessário para garantir que o fio suporte a temperatura máxima e a perda de tensão aceitável.
A norma AC43.13-1B explica como calcular os fios que não se adequam aos requisitos limitados dos gráficos na Figura acima. Esses cálculos consideram a temperatura máxima esperada do fio, o número de fios na conduíte (ou feixe) e a altitude máxima para operação do cabeamento.
Embora esses cálculos sejam detalhados e amplos demais para este texto, na maioria dos casos, um técnico de aeronaves instalará os fios com base nos dados técnicos dos fabricantes, eliminando a necessidade de calcular a espessura do fio.
Exemplo 1: Imagine que você precisa escolher a bitola correta de um fio elétrico para um sistema de 28 V, que está a uma distância de 12 pés da barra de conexão. A corrente máxima que passará por esse fio será de 50 A. Aqui está como você pode descobrir: Na tabela da Figura acima, comece encontrando a coluna de 28 V no lado esquerdo e procure o valor de 10 pés nessa coluna. Depois, siga a linha horizontal correspondente a 12 pés até cruzar com a linha inclinada de 50 A. Na interseção dessas linhas, siga para baixo para determinar a bitola do fio. O fio necessário está entre as linhas verticais numeradas 10 e 12. Como o fio número 10 é o mais grosso nesse intervalo, é o escolhido.
Exemplo 2: Agora, imagine que você queira entender como usar o gráfico de classificação intermitente de um condutor. Vamos supor que você precise instalar um fio de 112 pés em um sistema de 115 V, com uma corrente máxima de 20 A. Já que o sistema opera por menos de 2 minutos, você deve usar o gráfico da Figura acima. Para resolver isso, localize a coluna de 115 V no lado esquerdo do gráfico e encontre o valor de 112 pés nessa coluna. Trace uma linha horizontal correspondente aos 112 pés até encontrar a linha inclinada de 20 A. Ao descer a partir desse ponto, observe que a região fica entre as linhas verticais numeradas 14 e 16. Opte pelo fio de bitola número 14, já que ele é o mais espesso dentre os dois disponíveis.
Ao usar os gráficos de fio na Figura abaixo, é importante adotar uma abordagem cuidadosa ao determinar o tamanho adequado do fio. Caso as especificações do seu circuito não se alinhem exatamente com uma linha horizontal, vertical ou diagonal no gráfico, é recomendado sempre fazer um deslocamento para cima ou para a direita. Optar por essa direção representa uma abordagem prudente, que pode levar à escolha de um fio de maior calibre. Embora isso possa resultar em um fio de tamanho superior, a vantagem é que também assegurará o funcionamento seguro do sistema elétrico da aeronave.
Capacidade de carga constante do fio
Muitas vezes, queremos saber mais sobre a capacidade de um fio e suas características do que está na Figura (Dois gráficos: (a) usado para circuitos operando continuamente, (b) usado para circuitos operando de forma intermitente). Para isso, usamos a Tabela abaixo.
Nela, vemos como a corrente contínua flui em fios de diferentes tamanhos e temperaturas máximas. Por exemplo, um fio calibre 20 com temperatura máxima de 105°C pode aguentar 4 A de corrente com segurança. Mas se esse mesmo fio for classificado para 200°C, ele suporta até 9 A de corrente.
Essa diferença acontece porque a temperatura mais alta permite que o fio carregue mais corrente, sendo 5 A extras no caso do calibre 20. Isso ocorre porque o fio é projetado para temperaturas mais altas, tanto o fio em si quanto o isolamento ao redor dele. Geralmente, fios feitos para operar em temperaturas altas podem levar mais corrente sem riscos de incêndio.
A Tabela acima contém informações sobre a resistência de diferentes tamanhos de fios. Ao analisar essa tabela, é simples perceber que conforme escolhemos fios maiores (seguindo a parte inferior da tabela), a resistência do condutor para uma distância de 1.000 pés diminui de maneira notável.
Por exemplo, um fio de calibre 20 apresenta uma resistência de 9,88 unidades por 1.000 pés, enquanto um fio de calibre 12 tem uma resistência de 2,02 unidades por 1.000 pés. Isto significa que um fio mais grosso, como o calibre 12, oferece menos resistência do que um fio mais fino, como o calibre 20.
Menos resistência facilita o fluxo da corrente elétrica, permitindo que a energia circule mais eficazmente e mantendo o fio mais frio. No entanto, é crucial assegurar que os fios não alcancem temperaturas superiores ao limite seguro estabelecido pelas especificações do projeto e da instalação.
Consultando a Tabela acima, conseguimos calcular a diminuição de energia em diferentes extensões de fios de cobre sob diferentes cargas. Por exemplo, se queremos saber a queda de energia em 100 pés (30,5 m) de um fio de cobre nº 18 com uma carga de 10 A, usamos a lei de Ohm. Contudo, antes de tudo, precisamos encontrar a resistência correspondente na tabela.
A resistência de 1.000 pés (304,8 m) do fio nº 18 é 6,23. Portanto, para 100 pés desse mesmo fio, a resistência seria 0,623. Com base na lei de Ohm, concluímos que 100 pés do fio nº 18 resultam em uma perda de 6,23 V ao transportar uma corrente de 10 A. Para determinar o comprimento do fio que causaria uma queda de 1 V com uma carga de 10 A, basta dividir 100 por 6,23, chegando a cerca de 16,05 pés (4,89 m).
Apesar de ser possível usar fio de alumínio em sistemas de aeronaves, é importante que o fio de alumínio seja mais grosso do que o fio de cobre para suportar a mesma quantidade de corrente elétrica.
Normalmente, um fio de alumínio com o dobro do diâmetro do fio de cobre é considerado adequado. Você pode conferir na Tabela abaixo, informações como a capacidade, resistência, espessura e peso específico para diferentes tamanhos de fios de alumínio.
A Tabela apresenta fios de alumínio em tamanhos que vão do 8 ao 0000. Os tamanhos menores de fios de alumínio não são aconselháveis para uso em aeronaves.
É interessante notar que os fios de alumínio maiores têm vantagens, pois podem reduzir o peso, mesmo sendo mais espessos. Por exemplo, o fio de alumínio número 00 possui quase a mesma capacidade que o fio de cobre número 0.
Porém, ao considerar um comprimento de 1.000 pés (304,8 metros), o fio de alumínio pesa apenas 204 lb (92,5 kg), enquanto o fio de cobre pesa 382 lb (173,3 kg). Isso significa uma economia de 178 lb (80,7 kg) a cada 1000 pés de fio.
Ao comparar o fio de alumínio 0000 com um fio de cobre 000, observa-se que o fio de alumínio pesa menos da metade do fio de cobre. Isso demonstra como o fio de alumínio pode ser mais leve em determinadas situações.
Cabo de barramento de dados
Um cabo de barramento de dados é um tipo especial de cabo usado apenas para dispositivos eletrônicos digitais. Esse cabo consiste geralmente em fios trançados, protegidos por uma cobertura isolante e blindagem elétrica. Há diversos tipos de cabos desse tipo, cada um seguindo um padrão específico para diferentes usos.
Na Figura abaixo, são apresentados dois modelos de cabos distintos. Um deles utiliza uma haste de preenchimento para separar os fios internos. Além disso, os cabos podem ter diferenças nos condutores internos: um cabo possui condutores de cobre com revestimento de prata, enquanto o outro possui condutores de cobre revestidos de estanho.
Os cabos do barramento de dados na Figura abaixo seguem o padrão MILSTD-1553, amplamente usado em aeronaves atualmente. Esse é o padrão mais comum para barramentos de dados em aeronaves hoje. No padrão 1553, existem pequenas diferenças de projeto que podem afetar como o cabo transmite sinais de dados.
Isso é importante porque os dados digitais geralmente têm baixa voltagem, baixa corrente e mudanças de sinal rápidas. Portanto, minimizar a perda de sinal é crucial. Escolher o cabo certo, conectores adequados e usar técnicas de instalação apropriadas são vitais para sistemas digitais.
O cabo do barramento de dados, frequentemente protegido por uma capa blindada, apresenta desafios na conexão de seus fios. É crucial estabelecer conexões corretas tanto para o fio interno quanto para a blindagem externa. A blindagem costuma ser conectada à terra, enquanto o(s) fio(s) interno(s) são ligados a pinos específicos de um conector.
A Figura abaixo ilustra um método comum de conexão da blindagem externa. Nesse método, um isolamento retrátil é colocado sobre a extremidade despelada do fio, e um fio adicional é conectado à blindagem externa através de uma tira condutora dentro da capa de isolamento.
Os cabos do barramento de dados têm funções específicas para seus sistemas correspondentes. Sistemas digitais operam em variadas frequências, tensões e níveis de corrente. Garantir o uso do cabo adequado para o sistema instalado é de extrema importância. Evitar compressões e dobras durante a instalação é essencial.
Além disso, o comprimento dos cabos deve ser cuidadosamente considerado, e conectores apropriados devem ser utilizados sempre. Para informações detalhadas sobre as especificações dos cabos, consulte os manuais dos fabricantes.
Cabo de fibra óptica
Muitas aeronaves modernas usam cabos de fibra óptica para transmitir informações entre diferentes sistemas digitais. Aeronaves como o Boeing 777 e 787, assim como o Airbus A-380, empregam esses cabos para operar os controles de voo, os instrumentos na cabine do piloto e outros sistemas vitais de voo.
Os cabos de fibra óptica são feitos de pequenos fios de vidro, chamados fibras, envoltos em uma camada de proteção, formando um cabo semelhante a um fio, que transmite luz. Essas fibras ópticas são protegidas individualmente com camadas plásticas e colocadas dentro de um tubo resistente ao ambiente em que serão usadas, conforme mostrado na Figura (Cabo de fibra óptica).
Além disso, os cabos frequentemente têm um revestimento trançado para aumentar sua resistência. A capacidade da fibra óptica e de seus revestimentos determina quais comprimentos de onda de luz são transmitidos da melhor forma pelo vidro. Ao projetar sistemas, é crucial escolher o cabo óptico apropriado para garantir que ele seja compatível com os dispositivos de envio e recebimento das informações.
O cabo de fibra óptica não usa os sinais elétricos tradicionais para transmitir informações. Em vez disso, utiliza luz para transportar um tipo de sinal digital através da fibra. É importante lembrar que os sinais transmitidos por fibra óptica são como códigos digitais compostos por dois valores: uns (representados pelo 1) e zeros (representados pelo 0).
Imagine que para enviar informações usando a luz, podemos ligar a luz para enviar o sinal digital 1 e desligar a luz para enviar o sinal digital 0. Diferentes combinações desses sinais 1s e 0s contêm as informações que podem ser lidas ou decodificadas por um receptor de fibra óptica. É claro que esses sinais digitais são muito complicados e são transmitidos extremamente rapidamente. Os detalhes sobre esses dados digitais serão explorados no Capítulo 7 deste material.
Um cabo de fibra óptica liga frequentemente uma ou mais LRUs, que se comunicam através de sinais digitais de luz. Por exemplo, um processador digital pode empregar o cabo de fibra óptica para enviar informações de vídeo a um monitor de tela plana no convés de voo. No entanto, tanto o processador como a tela são dispositivos eletrônicos que funcionam com sinais elétricos. Apenas os dados de vídeo são transmitidos usando luz.
Conforme ilustrado na Figura abaixo, na extremidade de transmissão do cabo de fibra óptica, é necessário um circuito para converter o sinal elétrico digital em um sinal digital de luz. Na outra ponta da fibra, um circuito é essencial para transformar a luz de entrada em um sinal elétrico. A fonte de luz usada para enviar os dados pode ser de dois tipos: um laser ou um diodo emissor de luz (LED).
É crucial que a fibra óptica e a fonte de luz estejam combinadas para garantir a transmissão do sinal. Normalmente, a fonte de luz a laser é empregada para cabos longos ou quando há grandes volumes de dados a serem transferidos.
À primeira vista, cabos de fibra óptica e cabos elétricos parecem bastante semelhantes em vários aspetos. Contudo, há diferenças cruciais a considerar. Os cabos de fibra óptica exigem elementos adicionais, como conectores específicos, protocolos de instalação particulares e ferramentas especializadas. Em algumas situações, esses cabos em aeronaves podem ter uma tonalidade única, facilitando sua identificação.
Tais cabos podem ser dispostos individualmente ou agrupados em conjuntos tradicionais sem prejudicar a propagação da luz. É de suma importância evitar dobras excessivas ou torções nos cabos de fibra, já que tais ações resultariam em perdas de sinal ou até mesmo danos irreparáveis às fibras de vidro internas.
Além disso, a manutenção regular, incluindo a remoção de sujidade, óleo e outros contaminantes dos conectores óticos, desempenha um papel crucial para garantir que o circuito óptico funcione adequadamente.
Segurança do cabo de fibra
O centro interno de um cabo de fibra é feito de vidro composto por fios muito finos. Esses fios de vidro são protegidos por camadas e geralmente são seguros. No entanto, quando o fio interno é exposto, surge um perigo. Os fios de vidro extremamente finos podem entrar na pele e são difíceis de remover.
Durante a instalação ou remoção de um conector de fibra, os fios finos de vidro ficam expostos; evite tocar na ponta do cabo e sempre use óculos de segurança. Também, nunca olhe diretamente para a ponta do cabo de fibra, pois um laser transmitido pelo cabo pode causar sérios danos aos olhos. Ao realizar qualquer manutenção em fibra óptica, siga sempre todas as precauções de segurança recomendadas pelos fabricantes.
Os cabos elétricos de aeronaves são cruciais para a operação segura e eficiente dos veículos aéreos. Feito com fios especializados, sua bitola determina a capacidade de condução de energia e resistência ao superaquecimento. Além dos cabos elétricos tradicionais, os cabos de barramento de dados e fibra óptica desempenham um papel essencial na rápida transmissão de informações nos sistemas da comunicação. A segurança e integridade destes cabos, especialmente os de fibra óptica, são primordiais para garantir uma comunicação ininterrupta e protegida. Em suma, a inovação e precisão na fabricação destes cabos são exclusivas para a aviação moderna.
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